[发明专利]一种富氧多重火焰旋流煤粉燃烧器

说明书

一种富氧多重火焰旋流煤粉燃烧器,涉及清洁能源燃烧技术领域。解决了现有旋流煤粉燃烧器难以满足劣质煤、特别是难燃煤的高效低NOx燃烧，以及煤种、煤质适应性差的问题。本发明一次风煤粉气流通过锥型内、外浓缩器进行浓缩、使一次风煤粉气流由外到内重整为淡、浓、淡同心环状分布，在一次风管道下游所对应的中心回流区外边界层内侧附近，形成多重分裂火焰后，点燃浓煤粉气流环，继而，火焰向下游和外侧迅速传播的同时被分级喷入的双调二次风及时冷却、气化、燃尽，避免NOx的生成，使得3个同心分布的煤粉气流环充分的燃烧。本发明主要用于劣质煤、特别是难燃煤及混煤高效低NOx煤粉燃烧。

技术领域

本发明涉及清洁能源燃烧技术领域，具体地涉及一种主要适用于劣质煤、其它煤种及混煤的旋流燃烧器。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和进口国,煤炭在我国能源消费结构中将长期占据主体地位，现中国一次能源构成中，煤炭比例仍达70％以上，较世界平均水平高出40个百分点，预计到2030年，煤炭占一次能源消费总量的比重仍超过50％，消费量将达45亿吨左右。我国发电及供热平均综合利用效率仅为40％左右，比发达国家低10个百分点，燃煤排放的SO₂占90％、NOx占75％、总悬浮颗粒物占60％、CO₂占75％。我国已探明的可开采煤炭储量中，劣质煤达50﹪左右，仅无烟煤和贫煤的比例就接近30﹪，而褐煤提质或低温热解生产的大量焦炭也亟需新型燃烧、气化技术以清洁、高效地利用。煤直接燃烧发电的火电占我国发电总量70％以上，煤炭提供了电力燃料80％，其中，绝大部分火电厂燃用劣质煤。此外，我国动力用煤的煤质不稳定，常常达不到设计用煤标准。煤炭特别是难燃煤，包括低挥发分无烟煤、低挥发分贫煤、焦炭的清洁高效利用技术研发在不断增加的CCS国际背景下日益迫切。

煤粉燃烧技术是煤炭的清洁高效利用技术中的关键技术之一。传统的基于直流燃烧器的四角切圆煤粉燃烧技术，由于着火困难、热偏差等很难应用于劣质煤尤其是难燃煤即低挥发分无烟煤、贫煤、焦炭的清洁高效燃烧；传统的基于旋流燃烧器的煤粉燃烧技术，由于稳燃困难、高NOx排放等，也不适于劣质煤尤其是难燃煤的清洁高效燃烧。尽管国内外研发了各种各样的燃煤技术，表现在难燃的低挥发分无烟煤、贫煤、焦炭的煤粉燃烧上，由于实现着火稳燃、高效、低NOx、不结渣和负荷响应快等的理化约束往往互相矛盾，因此，同时实现着火稳燃、高效、低NOx、不结渣和负荷响应快等的劣质煤燃烧、特别是难燃煤燃烧的技术研发依然面临挑战。

现有技术提供了一种旋流煤粉燃烧器，采用易燃煤中心给粉，双旋文丘里管式二次风的结构，旨在利用易燃煤的着火稳燃燃烧器结构实施旋流煤粉燃烧的着火稳燃，该技术既存在回流区可能过热不利于低NOx燃烧又存在二次风的过早混入一次风内不利于着火稳燃问题，对于劣质煤特别是低挥发分无烟煤、贫煤和焦炭，难以实现高效低NOx燃烧；并且，双旋文丘里管式二次风所造成外回流区易造成火焰贴近水冷壁；此外，中心易燃煤的供给需特设供粉系统，而所供给的易燃煤量也没有进行科学地定量评估。

现有技术提供了一种旋流煤粉燃烧器，一次风经内浓、外淡浓缩后中心喷入中心回流区，有利于着火稳燃，但集中火焰峰面难以冷却的特点对于抑制热力型NOx发生比较困难，难以应用于劣质煤特别是难燃煤清洁高效燃烧。

现有技术提供了一种旋流煤粉燃烧器，一次风经文丘里管外浓内淡浓缩分离后，浓煤粉气流喷入回流区外边界层内，淡煤粉气流中心喷入，由于火焰会被二次风及时冷却有利于降低NOx排放，但对于劣质煤特别是难燃煤，由于浓煤粉气流不能被高温中心回流区直接加热以及文丘里管式的浓缩效果较差，着火稳燃比较困难。

并且，现有煤粉燃烧技术都没有针对性地提供适应煤种、煤质变化的有效设计。

综上所述，现有旋流煤粉燃烧器或旋流燃烧技术难以满足劣质煤特别是难燃煤高效低NOx燃烧。

发明内容