一种调节内燃烧燃烧器空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法与流程

本发明属于节能环保降低锅炉氮氧化物领域，具体涉及一种调节内燃烧燃烧器空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法。

背景技术：

随着国内火电机组装机容量不断扩大，电煤用量逐年增加，发电行业带来的大气污染越来越严重，煤在燃烧过程中会生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物，这些污染物对我们的环境产生很大的危害，其中氮氧化物（nox）的危害最大。一方面氮氧化物在一定条件下可以和碳氢化合物一起形成光化学烟雾破坏大气环境，严重危害人类健康，恶化人类赖以生存的环境；另一方面，硫氧化物和氮氧化物又是形成酸雨的主要因素。

国务院于2012年、2013年相继印发了《节能减排“十二五规划”》、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》、《大气污染防治行动计划》等文件，对燃煤发电机组大气污染物排放提出了更为严格的要求。2014年，国家发展和改革委员会、环境保护部、国家能源局共同下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号），提出燃煤发电机组大气污染物排放浓度应基本达到或接近燃气轮机组排放标准。为及早响应国家号召进行大气污染物超低排放改造，以燃气轮机组排放标准作为改造目标（固体颗粒物、so2、nox排放浓度分别不高于5mg/nm3、35mg/nm3、50mg/nm3），开发低氮燃烧技术，降低nox的排放量是当前亟待解决的首要问题之一。

现有的低氮燃烧技术其主旨在于调控锅炉炉膛大空间的空气余量系数，其降氮效果不是很理想，现急需一种在燃烧器小空间内调控空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种调节内燃烧燃烧器空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法，达到在燃烧器小空间内调控空气余量系数降低氮氧化物的效果。

一种调节内燃烧燃烧器空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法，该装置由内向外包括风粉流管道、配风管道，两者的中心线为同一轴心线，其中风粉流管道设有风粉进口、风粉着火出口，在风粉流管道中设有点火装置，配风管道设有配风进口、配风出口，风粉着火出口嵌入在配风管道内，在风粉流管道与配风管道之间的环形通道中，在风粉着火出口与配风出口的距离内设有三级（或多级）嵌入式配风装置：嵌入式配风装置a、嵌入式配风装置b、嵌入式配风装置c。

更进一步技术方案是点火装置能源来自于：a.燃油（或燃气）与纯氧（或空气）预混燃烧产生；b.高温烟气（或高温氧气）；c.等离子体，点火装置使风粉流管道的煤粉分级着火燃烧后从风粉着火出口喷出。

更进一步技术方案是按风粉流方向，风粉流管道内依次设有环形撞击式浓缩环、台柱形一级燃烧室、台柱形二级燃烧室，其中点火装置可设置在台柱形一级燃烧室中，台柱形一级燃烧室入口小出口大，台柱形二级燃烧室入口大出口小，台柱形二级燃烧室入口大于台柱形一级燃烧室出口且相互重合，二级燃烧室出口小于风粉着火出口且相互重合。

更进一步技术方案是嵌入式配风装置a设有空气进口d1、空气出口h1，在空气出口h1位置设有引流锥体，在嵌入式配风装置b设有空气进口d2、空气出口h2，嵌入式配风装置c设有空气进口d3、空气出口h3。

更进一步技术方案是空气进口d1直径大于风粉着火出口直径，风粉着火出口嵌入在嵌入式配风装置a中，且风粉着火出口与空气出口h1平齐，嵌入式配风装置a与风粉流管道之间形成环形配风通道x1，引流锥体将环形配风通道x1的配风引向风粉着火出口区域。

更进一步技术方案是空气进口d2直径大于嵌入式配风装置a直径，空气出口h1嵌入在嵌入式配风装置b中，嵌入式配风装置b与嵌入式配风装置a之间形成环形配风通道x2。

更进一步技术方案是空气进口d3直径大于空气出口h2直径，空气出口h2嵌入在嵌入式配风装置c中，嵌入式配风装置c与嵌入式配风装置b之间形成环形配风通道x3。

更进一步技术方案是配风出口直径大于空气出口h3且平齐，嵌入式配风装置c与配风管道之间形成环形配风通道x4。

更进一步技术方案是从风粉着火出口喷出的着火风粉，进入风粉着火出口与配风出口之间的空间环境中，通过调控环形配风通道x1、环形配风通道x2、环形配风通道x3的配风量，调控燃烧环境的空气余量系数，使着火风粉卷吸空气，一直在缺氧环境中处于燃烧状态产生大量一氧化碳等还原性气体，抑制和还原氮氧化物，最后由空气出口h3喷出进入锅炉炉膛。

更进一步技术方案是空气余量系数为0.4~0.8。

更进一步技术方案是环形配风通道x1、环形配风通道x2、环形配风通道x3所配风量可产生气膜保护作用，达到燃烧安全可控。

更进一步技术方案是嵌入式配风装置a与嵌入式配风装置b与嵌入式配风装置c形成的扩口式配风结构，使燃烧产生的气阻形成释放张角，释放燃烧压力。

采用上述结构及方法，本发明的优点在于：调控燃烧环境的空气余量系数0.4~0.8，即在燃烧器小空间内调控空气余量系数降低氮氧化物，使煤粉一直在缺氧环境中处于燃烧状态产生大量一氧化碳等还原性气体，使煤粉处于提前着火状态进入锅炉炉膛，抑制和还原氮氧化物。所配风量可产生气膜保护作用，达到燃烧安全可控。嵌入式配风装置形成的扩口式配风结构，使燃烧产生的气阻形成释放张角，释放燃烧压力。

附图说明

图1是本发明的实施例1的示意图；

图2是本发明的实施例2的示意图；

图3是本发明的实施例3的示意图。

具体实施方式

在图1所示的实施例1中：一种调节内燃烧燃烧器空气余量系数降低氮氧化物的装置及方法，该装置由内向外包括风粉流管道（1）、配风管道（2），两者的中心线为同一轴心线，其中风粉流管道（1）设有风粉进口（25）、风粉着火出口（6），在风粉流管道（1）中设有点火装置（7），配风管道（2）设有配风进口（12）、配风出口（23），风粉着火出口（6）嵌入在配风管道（2）内，在风粉流管道（1）与配风管道（2）之间的环形通道中，在风粉着火出口（6）与配风出口（23）的距离内设有三级（或多级）嵌入式配风装置：嵌入式配风装置a（8）、嵌入式配风装置b（9）、嵌入式配风装置c（10）。

点火装置（7）能源来自于：a.燃油（或燃气）与纯氧（或空气）预混燃烧产生；b.高温烟气（或高温氧气）；c.等离子体，点火装置（7）使风粉流管道（1）的煤粉分级着火燃烧后从风粉着火出口（6）喷出。

按风粉流方向，风粉流管道（1）内依次设有环形撞击式浓缩环（3）、台柱形一级燃烧室（4）、台柱形二级燃烧室（5），其中点火装置（7）可设置在台柱形一级燃烧室（4）中，台柱形一级燃烧室（4）入口小出口大，台柱形二级燃烧室（5）入口大出口小，台柱形二级燃烧室（5）入口大于台柱形一级燃烧室（4）出口且相互重合，二级燃烧室（5）出口小于风粉着火出口（6）且相互重合。

嵌入式配风装置a（8）设有空气进口d1（13）、空气出口h1（15），在空气出口h1（15）位置设有引流锥体（11），在嵌入式配风装置b（9）设有空气进口d2（16）、空气出口h2（18），嵌入式配风装置c（10）设有空气进口d3（19）、空气出口h3（24）。

空气进口d1（13）直径大于风粉着火出口（6）直径，风粉着火出口（6）嵌入在嵌入式配风装置a（8）中，且风粉着火出口（6）与空气出口h1（15）平齐，嵌入式配风装置a（8）与风粉流管道（1）之间形成环形配风通道x1（14），引流锥体（11）将环形配风通道x1（14）的配风引向风粉着火出口（6）区域。

空气进口d2（16）直径大于嵌入式配风装置a（8）直径，空气出口h1（15）嵌入在嵌入式配风装置b（9）中，嵌入式配风装置b（9）与嵌入式配风装置a（8）之间形成环形配风通道x2（17）。

空气进口d3（19）直径大于空气出口h2（18）直径，空气出口h2（18）嵌入在嵌入式配风装置c（10）中，嵌入式配风装置c（10）与嵌入式配风装置b（9）之间形成环形配风通道x3（20）。

配风出口（23）直径大于空气出口h3（24）且平齐，嵌入式配风装置c（10）与配风管道（2）之间形成环形配风通道x4（22）。

从风粉着火出口（6）喷出的着火风粉，进入风粉着火出口（6）与配风出口（23）之间的空间环境中，通过调控环形配风通道x1（14）、环形配风通道x2（17）、环形配风通道x3（20）的配风量，调控燃烧环境的空气余量系数，使着火风粉卷吸空气，一直在缺氧环境中处于燃烧状态产生大量一氧化碳等还原性气体，抑制和还原氮氧化物，最后由空气出口h3（24）喷出进入锅炉炉膛。

空气余量系数为0.4~0.8。

环形配风通道x1（14）、环形配风通道x2（17）、环形配风通道x3（20）所配风量可产生气膜保护作用，达到燃烧安全可控。

嵌入式配风装置a（8）与嵌入式配风装置b（9）与嵌入式配风装置c（10）形成的扩口式配风结构，使燃烧产生的气阻形成释放张角，释放燃烧压力。

在图2所示的实施例2中：除嵌入式配风装置外，其他和实施例1相同，在此不赘述。本实施例中，分级配风装置为一级配风。

在图3所示的实施例3中：风粉流管道未设有环形撞击式浓缩环、台柱形一级燃烧室、台柱形二级燃烧室，即适用于点火装置提前点燃煤粉，调控装置内空气余量系数降低氮氧化物的领域，也适应于点火装置提前点燃燃气，调控装置内空气余量系数降低氮氧化物的领域，其他和实施例1相同，在此不赘述。

除了本实施列明的这种方法，其他组合亦在本申请保护范围内。