燃烧装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，该燃烧器使用生物质代替价格昂贵的高品质燃料燃气作用为预燃燃料，生物质在燃烧室内部分燃烧，为燃烧室提供热量，使燃烧的温度维持在800℃左右。在该温度下生物质发生热解，热解生成的挥发分部分燃烧，部分随煤粉进入炉膛，然后再燃烧。低挥发分低质煤在预燃室内被加热到650～800℃之间，提升了低挥发分低质煤在炉膛内燃烧的稳定性。本实用新型能够降低CO2、NOx的排放，为减缓温室效应造成的地球变暖以及减少酸雨、光化学烟雾和雾霾做出贡献。最后，本实用新型能够提高低挥发分低质煤的燃烧性能，提高了燃烧效率，能为企业提高经济效益和节约能源做出贡献。
【专利说明】-种生物质低温预燃低挥发分低质煤低N0<燃烧装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于热能与动力工程【技术领域】，涉及一种燃烧装置，具体涉及一种生 物质低温预燃低挥发分低质煤低NO,燃烧装置。
【背景技术】
[0002] 生物质能源是一种可再生能源。分布范围广，产量大，据估算每年生长的生物质干 重可达1400亿?1800亿吨。然而目前做为能源的生物质不足总量的1 %，因此生物质的应 用潜力非常巨大。生物质在燃烧过程中虽然也生成C〇2,但在其生成过程中已经吸收了大量 的0)2,燃烧生物质对于整个大气层的CA的增加没有贡献，而应用生物质代替化石燃料可 W有效的减少C〇2排放。
[0003] 我国是W煤炭为主要能源的国家，同时疆±迂阔，煤矿众多，煤种涵盖无烟煤、烟 煤、褐煤和泥煤等从高阶煤到低阶煤的各阶煤种。按照我国发电煤粉锅炉用煤的质量标准， 干燥无灰基挥发分小于20%的煤为低挥发分煤。据统计，无烟煤、贫煤等低挥发分低质煤 约占我国动力煤消耗的的20% W上。随着晋东南及川南矜西无烟煤的进一步开发，燃用无 烟煤的发电的锅炉份额还会不断增加。目前燃用低挥发分低质煤的锅炉普遍点火困难，NO, 排放高的特点。
[0004] NOy是造成近年来大规模雾靈的元凶之一，此外NOy还会诱发光化学烟雾、酸雨等 一系列环境问题，而燃煤锅炉又是我国NOy排放的最主要来源之一，经过多年的努力粉尘和 SOy污染治理取得了很大的成效，但是NOy排放控制还相对落后。依据环保部的最新数据， 2012年全国全年氮氧化物排放总量2337. 8万吨，火电排放约占 35 %?40 %，给我们的环境 带来严重的威胁。因此国家制定了越来越严格的措施控制NO,的排放。最新的《火电厂大 气污染物排放标准GB13223-2011》N〇x排放标准比欧美都严格，燃煤锅炉的N〇x排放量要小 于 100mg/m3。
[0005] 煤粉低温预燃技术是近几年发展起来的低NO,燃烧技术，煤粉进入燃烧器前，先流 入一个燃气加热的还原气氛燃烧室，在燃烧室内煤粉被快速预热到80(TC左右，释放出大量 含氮化物的挥发分，并部分燃烧，为燃烧室提供主要热量。在该还原气氛下，氮氧化物被还 原成馬，有效降低NO,的排放。此外由于煤粉在进入炉膛燃烧前，被预热到较高温度，可W 解决低挥发分低质煤点火困难的问题。
[0006] 由于生物质具有挥发分高，炭活性高，易于着火燃烧的特点。使用生物质代替高品 质价格昂贵的气体燃料对低挥发低质煤进行预热，更为经济。同时由于生物质释放的大量 挥发分在低氧环境的预燃室内能够生成大量具有NOy还原能力的炭烟（soot)，在进入炉膛 燃烧前，该些炭烟均匀与被预热的煤粉混合。通过合理的组织炉内燃烧，该些炭烟能够有效 的还原炉内新生成的NOy，达到降低NOy排放的目的。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供一种用于提高低挥发分低质煤煤粉燃烧稳定性和降 低NOy排放的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOy燃烧装置，该燃烧装置将煤粉混合物送 入炉膛的混合气体中几乎不含氧气，利于组织煤粉在炉膛内高温低氧燃烧，进一步减少NO, 污染物的排放。
[0008] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0009] 一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，包括至少一个锅炉二次风 入口，锅炉二次风入口上连接有由预燃室内壳体围成的预燃室，预燃室内壳体上套有底部 开口的预燃室外壳体；预燃室的入口处由内至外依次套装有中也管、生物质一次风套筒、预 燃室二次风套筒W及煤粉一次风套筒；点火系统由中也管的末端伸入；
[0010] 生物质一次风套筒的侧面开设有生物质一次风入口，预燃室二次风套筒的侧面开 设有预燃室二次风入口，煤粉一次风套筒的侧面开设有煤粉一次风入口；生物质燃料和空 气的混合物由生物质一次风入口送入，并在生物质一次风套筒和中芯管之间的环形通道内 流动；预燃室二次风在预燃室二次风套筒和生物质一次风套筒之间的环形通道内流动；煤 粉在煤粉一次风套筒和预燃室二次风套筒间的环形通道内流动。
[0011] 所述的点火系统包括燃料输送装置W及设置在燃料输送装置下方的点火装置，燃 料输送装置及点火装置的后端连接有用于带燃料输送装置及点火装置在中也管内前后运 动，W延长燃料输送装置和点火装置使用寿命的推进器。
[0012] 所述的燃料输送装置采用油枪或燃气点火枪。
[0013] 所述的预燃室上还安装有用于实时监测燃烧内的火焰状态的红外火焰检测装置 和窥火装置。
[0014] 所述的生物质一次风套筒前端出口处设置有用于提高生物质燃料燃烧稳定性的 内齿形稳焰器和外齿形稳焰器；其中，内齿形稳焰器设置于生物质一次风套筒前端出口的 内侧，外齿形稳焰器设置于生物质一次风套筒前端出口的外侧。
[0015] 所述的预燃室二次风套筒的出口设置有预燃室二次风扩口，预燃室二次风扩口前 端向外扩张有角度。
[0016] 所述的煤粉一次风套筒的中部内壁上设置有将煤粉被分离为内淡外浓型气流的 外煤粉浓缩环；预燃室二次风套筒的前端出口处套装有煤粉浓淡分离管，预燃室二次风套 筒外壁上设置有将煤粉被分离为外淡内浓型气流的内煤粉浓缩环，内煤粉浓缩环位于煤粉 浓淡分离管内；外煤粉浓缩环和煤粉浓淡分离管将喷入预热室的煤粉分为中也浓、两侧淡 的气流。
[0017] 所述的预燃室内壳体采用减少预燃室散热损失的耐热钢材料。
[0018] 所述的预燃室内壳体和预燃室外壳体之间填充有娃酸铅耐火纤维。
[0019] 所述锅炉的二次风入口的上方设置燃尽风入口，二次风入口和燃尽风入口对应的 锅炉内形成主燃区域和燃尽区域；燃尽区域位于助燃区域的上方。
[0020] 与现有技术相比，本实用新型具有W下有益效果：
[0021] 本实用新型使用生物质代替价格昂贵的高品质燃料燃气作用为预燃燃料，生物质 在燃烧室内部分燃烧，为燃烧室提供热量，使燃烧的温度维持在80(TC左右。在该温度下生 物质发生热解，热解生成的挥发分部分燃烧，部分随煤粉进入炉膛，然后再燃烧。低挥发分 低质煤在预燃室内被加热到650?80(TC之间，提升了低挥发分低质煤在炉膛内燃烧的稳 定性。在结构上，本实用新型在锅炉二次风入口上安装预燃室，并在预燃室的入口处由内至 外依次套装有中也管、生物质一次风套筒、预燃室二次风套筒w及煤粉一次风套筒；将预燃 室二次风设置于煤粉气流和生物质气流之间，提高了生物质燃料燃烧的稳定性，使得生物 质燃料在预燃室内缺氧环境下部分燃烧，生成大量具有NOy还原特性的炭烟（soot)，该些 炭烟颗粒（soot)进入炉膛燃烧前均匀弥散在煤粉颗粒之间，通过合理的组织炉内燃烧，该 些炭烟（soot)可W有效还原煤粉在炉内燃烧新生成的NOy污染物。本实用新型能够降低 C〇2、NOy的排放，为减缓温室效应造成的地球变暖W及减少酸雨、光化学烟雾和雾靈做出贡 献。最后，本实用新型能够提高低挥发分低质煤的燃烧性能，提高了燃烧效率，能为企业提 高经济效益和节约能源做出贡献。
[0022] 进一步的，本实用新型设置有高能点火装置、油枪或燃气点火枪和红外火焰监测 装置，提高自动化水平和监测燃烧的稳定性。
[0023] 进一步的，本实用新型在油枪或燃气点火枪和点火装置的末端安装有推进器，在 需要点火时，推进器向前运行把油枪或燃气点火枪及高能点火器送到点火位置。点火结束 后，推进器向后运行，将油枪和高能点火器收缩回中也管，避免高温冲刷、腐蚀和结焦污染。 延长了油枪或燃气点火枪和高能点火装置的使用寿命。
[0024] 进一步的，本实用新型在生物质燃料的出口设置内外齿形稳焰器，预燃室二次风 出口扩张一定角度，并且在煤粉气流流经的环形通道内设置内煤粉浓缩环、外煤粉浓缩环 W及煤粉浓淡分离管，进一步提高了生物质燃料燃烧的稳定性；同时，内煤粉浓缩环、外煤 粉浓缩环W及煤粉浓淡分离管使得煤粉喷入预燃室后分为中也浓，两侧淡的气流。
[00巧]进一步的，本实用新型在预燃室内壳体和预燃室外壳体之间填充娃酸铅耐火纤 维，减少了预燃室的散热损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0027] 图2为本实用新型内外齿形稳焰器的结构示意图；
[0028] 图3为本实用新型安装于锅炉燃烧系统的结构示意图。
[0029] 其中，1为点火装置；2为燃料输送装置；3为推进器；4为中芯管；5为生物质一次 风套筒；6为预燃室二次风入口；7为预燃室二次风套筒；8为煤粉一次风套筒；9为外煤粉 浓缩环；10为煤粉浓淡分离管；11为红外火焰监测装置；12为窥火装置；13为预燃室外壳 体；14为预燃室内壳体；15为预燃室；16为外齿形稳焰器；17为内齿形稳焰器；18为预燃 室二次风扩口； 19为内煤粉浓缩环；20为煤粉一次风入口；21为生物质一次风入口；22为 二次风入口；23为燃尽风入口。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
[0031] 参见图1至图3,本实用新型包括至少一个锅炉二次风入口 22,锅炉二次风入口 22 上连接有由预燃室内壳体14围成的预燃室15,锅炉的二次风入口 22的上方设置燃尽风入 口 23,二次风入口 22和燃尽风入口 23对应的锅炉内形成主燃区域和燃尽区域；燃尽区域 位于助燃区域的上方。预燃室内壳体14上套有底部开口的预燃室外壳体13 ;预燃室内壳体 14采用减少预燃室15散热损失的耐热钢材料。预燃室内壳体14和预燃室外壳体13之间 填充有娃酸铅耐火纤维。预燃室15上还安装有用于红外火焰检测装置11和窥火装置12。 预燃室15的入口处由内至外依次套装有中也管4、生物质一次风套筒5、预燃室二次风套筒 7 W及煤粉一次风套筒8 ;点火系统由中也管4的末端伸入；点火系统包括燃料输送装置2 W及设置在燃料输送装置2下方的点火装置1，燃料输送装置2及点火装置1的后端连接有 用于带燃料输送装置2及点火装置1在中也管4内前后运动，W延长燃料输送装置2和点 火装置1使用寿命的推进器3。燃料输送装置2采用油枪或燃气点火枪。
[0032] 生物质一次风套筒5的侧面开设有生物质一次风入口 21，生物质一次风套筒5前 端出口处设置有用于提高生物质燃料燃烧稳定性的内齿形稳焰器17和外齿形稳焰器16 ; 其中，内齿形稳焰器17设置于生物质一次风套筒5前端出口的内侧，外齿形稳焰器16设置 于生物质一次风套筒5前端出口的外侧。预燃室二次风套筒7的侧面开设有预燃室二次风 入口 6,预燃室二次风套筒7的出口设置有预燃室二次风扩口 18,预燃室二次风扩口 18前 端向外扩张有角度。煤粉一次风套筒8的侧面开设有煤粉一次风入口 20 ;煤粉一次风套筒 8的中部内壁上设置有将煤粉被分离为内淡外浓型气流的外煤粉浓缩环9 ;预燃室二次风 套筒7的前端出口处套装有煤粉浓淡分离管10,预燃室二次风套筒7外壁上设置有将煤粉 被分离为外淡内浓型气流的内煤粉浓缩环19,内煤粉浓缩环19位于煤粉浓淡分离管10内； 外煤粉浓缩环9和煤粉浓淡分离管10将喷入预热室15的煤粉分为中也浓、两侧淡的气流。 生物质燃料和空气的混合物由生物质一次风入口 21送入，并在生物质一次风套筒5和中芯 管4之间的环形通道内流动；预燃室二次风在预燃室二次风套筒7和生物质一次风套筒5 之间的环形通道内流动；煤粉在煤粉一次风套筒8和预燃室二次风套筒7间的环形通道内 流动。
[0033] 本实用新型的原理：
[0034] 本实用新型使用生物质代替价格昂贵的高品质燃料燃气作用为预燃燃料，生物质 在燃烧室内部分燃烧，为燃烧室提供热量，使燃烧的温度维持在80(TC左右。在该温度下生 物质发生热解，热解生成的挥发分部分燃烧，部分随煤粉进入炉膛，然后再燃烧。低挥发分 低质煤在预燃室内被加热到650?80(TC之间，提升了低挥发分低质煤在炉膛内燃烧的稳 定性
[0035] 定义生物质输入质量百分比为S%，生物质收到基挥发分含量为 低挥发分低质煤的收到基挥发分含量为^三/，为了获得较好的脱硝效率，则要求：
【权利要求】
1. 一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低N0X燃烧装置，包括至少一个锅炉二次风入 口（22)，其特征在于：锅炉二次风入口（22)上连接有由预燃室内壳体（14)围成的预燃室 (15)，预燃室内壳体（14)上套有底部开口的预燃室外壳体（13);预燃室（15)的入口处由 内至外依次套装有中心管（4)、生物质一次风套筒（5)、预燃室二次风套筒（7)以及煤粉一 次风套筒（8);点火系统由中心管（4)的末端伸入； 生物质一次风套筒（5)的侧面开设有生物质一次风入口（21)，预燃室二次风套筒（7) 的侧面开设有预燃室二次风入口（6)，煤粉一次风套筒（8)的侧面开设有煤粉一次风入口 (20);生物质燃料和空气的混合物由生物质一次风入口（21)送入，并在生物质一次风套筒 (5)和中芯管（4)之间的环形通道内流动；预燃室二次风在预燃室二次风套筒（7)和生物 质一次风套筒（5)之间的环形通道内流动；煤粉在煤粉一次风套筒（8)和预燃室二次风套 筒（7)间的环形通道内流动。
2. 根据权利要求1所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特征在 于：所述的点火系统包括燃料输送装置（2)以及设置在燃料输送装置（2)下方的点火装置 (1)，燃料输送装置（2)及点火装置（1)的后端连接有用于带燃料输送装置（2)及点火装置 (1)在中心管（4)内前后运动，以延长燃料输送装置（2)和点火装置（1)使用寿命的推进器 ⑶。
3. 根据权利要求2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特征在 于：所述的燃料输送装置（2)采用油枪或燃气点火枪。
4. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特 征在于：所述的预燃室（15)上还安装有用于实时监测燃烧内的火焰状态的红外火焰检测 装置（11)和窥火装置（12)。
5. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特 征在于：所述的生物质一次风套筒（5)前端出口处设置有用于提高生物质燃料燃烧稳定性 的内齿形稳焰器（17)和外齿形稳焰器（16);其中，内齿形稳焰器（17)设置于生物质一次 风套筒（5)前端出口的内侧，夕卜齿形稳焰器（16)设置于生物质一次风套筒（5)前端出口的 外侧。
6. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特 征在于：所述的预燃室二次风套筒（7)的出口设置有预燃室二次风扩口（18)，预燃室二次 风扩口（18)前端向外扩张有角度。
7. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特征 在于：所述的煤粉一次风套筒（8)的中部内壁上设置有将煤粉被分离为内淡外浓型气流的 外煤粉浓缩环（9);预燃室二次风套筒（7)的前端出口处套装有煤粉浓淡分离管（10)，预燃 室二次风套筒（7)外壁上设置有将煤粉被分离为外淡内浓型气流的内煤粉浓缩环（19)，内 煤粉浓缩环（19)位于煤粉浓淡分离管（10)内；外煤粉浓缩环（9)和煤粉浓淡分离管（10) 将喷入预热室（15)的煤粉分为中心浓、两侧淡的气流。
8. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特 征在于：所述的预燃室内壳体（14)采用减少预燃室（15)散热损失的耐热钢材料。
9. 根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置，其特 征在于：所述的预燃室内壳体（14)和预燃室外壳体（13)之间填充有硅酸铝耐火纤维。
10.根据权利要求1或2所述的生物质低温预燃低挥发分低质煤低N0X燃烧装置，其特 征在于：所述锅炉的二次风入口（22)的上方设置燃尽风入口（23)，二次风入口（22)和燃 尽风入口（23)对应的锅炉内形成主燃区域和燃尽区域；燃尽区域位于助燃区域的上方。
【文档编号】F23C1/00GK204187609SQ201420603684
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】刘长春, 惠世恩, 庄会永, 王登辉, 邹浩, 张庚, 张晓璐 申请人:西安交通大学