[发明专利]一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法

说明书

本发明公开了一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法。燃烧器包括一次风管道、调整风管道、预燃室和喷口。一次风管道和调整风管道呈偏心式设置在预燃室的入口端。预燃室设置在喷口的入口端，且与喷口同轴设置。喷口入口端还设置有纯氧管道，设置在预燃室的外侧。纯氧管道外套筒式设有循环烟气管道。使一次空气携带着煤粉通过一次风管道通入预燃室，形成偏心射流和局部卷吸。调整风管道通入的调整空气，使得煤粉在预燃室内部分热解和燃烧，形成混合燃料风进入喷口。高速纯氧在循环烟气裹夹下，使混合燃料风燃烧推延，又形成炉内烟气卷吸降低火焰温度峰值。本发明具有促进煤粉燃烧的同时又保障受热面安全等优点。

技术领域

本发明涉及一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

温室气体排放是当今国际社会普遍关注的热点问题。富氧燃烧技术与二氧化碳捕集及封存技术的结合，可以有效地控制燃煤电站的二氧化碳排放。富氧燃烧技术是指将由空气分离单元得到的纯氧与再循环烟气混合，进而作为氧化剂替代空气的一种燃烧方式。富氧燃烧技术使得尾气中的二氧化碳得到富集，便于后续的分离和捕集。然而，由于二氧化碳与氮气在物理和化学属性上的差异，富氧燃烧中会出现着火延迟、火焰温度低等问题。另一方面，由于循环烟气需要利用额外的风机，增加了厂用电率，降低了电厂的整体效率。因此较为经济和环保的技术路线是：在减少再循环烟气量的同时，增加入口氧浓度，同时还要控制火焰温度不能过高，保证受热面安全。在这一背景下，开发一种新型的富氧煤粉燃烧器是燃煤发电企业急迫的需求。

目前已有的技术并不能同时解决上述问题。例如，现有的富氧燃煤锅炉通常采用将入口氧浓度从21％提高到30％的方法，缓解着火延迟、火焰温度低、烟气循环风机能耗大等问题。然而，此时的着火时间仍然长于空气燃煤锅炉，循环风机能耗仍然较大，电厂效率仍然较低。如果进一步提高入口氧浓度，虽然可以解决上述问题，但是会造成炉内峰值热流密度过大，严重威胁受热面安全，不能满足生产的需求。

针对这一工程背景，研制开发能够适用于高氧浓度工况的富氧煤粉燃烧技术，就成为迫切需要解决的技术难题，其开发成功可以保证富氧燃烧的着火特性和火焰温度，有利于燃烧稳定性和炉内换热；同时可以降低烟气循环风机的能耗，有利于提高电厂的整体效率，取得良好的经济效益。

发明内容

本发明旨在提供一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法，一方面通过偏心一次风在预燃室里的卷吸，促进煤粉射流受热，使得着火距离缩短；另一方面通过高速二次风的卷吸，使得炉内温度更加均匀，即使在较高氧浓度下也能保证峰值热流密度不会过高。

本发明通过以下技术方案实现：

一种富氧煤粉燃烧器，包括一次风管道、调整风管道、预燃室和喷口；所述喷口作为所述燃烧器的出口端设置在炉膛内；所述一次风管道和所述调整风管道呈偏心式设置在所述预燃室的入口端；所述预燃室设置在所述喷口的入口端，且与所述喷口同轴设置；所述喷口入口端还设置有纯氧管道，所述纯氧管道设置在所述预燃室的外侧。

上述技术方案中，所述纯氧管道设置两个，对称地设置在所述喷口入口端。

上述技术方案中，所述燃烧器还包括循环烟气管道，所述循环烟气管道呈套筒式设置在所述纯氧管道外周，与所述纯氧管道呈同心圆布置。

上述技术方案中，所述循环烟气管道截面积是所述纯氧管道截面积的2～5倍。

上述技术方案中，所述喷口截面积是所述预燃室截面积的10～20倍；所述预燃室截面积是所述调整风管道截面积的2～10倍。

上述技术方案中，所述预燃室截面积是所述循环烟气管道截面积的10～40倍。

上述技术方案中，所述循环烟气管道中心轴线到所述预燃室中心轴线的距离是所述预燃室半径的2～6倍。

一种富氧煤粉燃烧器基于抽吸引射的燃烧方法，包括：