专利名称：一种带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种煤粉燃烧器， 尤其是一种根据煤粉燃烧以及燃烧过程NOx降低理论开发，用于锅炉或其他能源设备，具有超级稳定性的煤粉燃烧器。
背景技术：
我国是以煤炭为主要能源的国家，其中电力消耗煤炭占主要的成分，在重工业和电力工业燃料和动力消耗中，我国的煤炭消耗约占80％以上，煤炭燃料以煤粉燃烧为主。
在煤粉燃烧获取热能过程中，与燃烧器有关的问题有两部分一是燃烧稳定性、安全性与整体的燃烧效率；二是燃烧过程低NOx的控制。
燃烧过程形成的大量的气体污染，以烟气中SO2和NOx对大气破坏最为严重。目前，SO2的治理已经得到普遍重视，相对来说，NOx的污染控制还有待加强，主要原因是NOx排放治理费用太高，国际上流行的烟道尾气处理方法虽然成熟，并且在国内某些电厂得到示范应用，但一次性成本投入和运行费用机器昂贵，因此，烟气NOx处理对中国的电厂来说仅仅是某些点缀，而不是雪中送炭的基本配置。因此需要通过燃烧过程达到控制和减小NOx排放的目的。
燃烧稳定性、安全性和燃烧效率问题主要是涉及到设备在燃烧负荷调整时，燃烧过程具有较好的稳定性，而不至于产生燃烧的熄火或爆炸等事故；在高负荷时，燃烧器要能是燃烧过程维持较高的燃烧效率。
针对上述2个主要方面，国内相继开发出了不同技术特征的新型燃烧器，主流技术主要是在煤粉燃烧器的一次风出口段内部，加装改变煤粉流动结构的非流线体结构件，造成煤粉气流的局部分离与回流，从而造成煤粉气流的煤粉局部浓度的升高，并将锅炉炉膛高温烟气卷吸进来，使得煤粉气流的着火条件得到优化，由此形成着火的提前和燃烧的稳定性提高。该类型燃烧器具有分级燃烧特征，有降低NOx排放机理，并在实践中取得了一定的实际效果。
这样的燃烧器在实际锅炉的燃烧技术改造中存在诸多问题首先是目前，电力行业面临的问题已经超越了当初开发该燃烧器之初低负荷稳定燃烧的要求，需要锅炉满负荷运行，以满足国家和地区对电力的需要，因此，以低负荷稳定燃烧为目标的燃烧技术不再适合目前锅炉燃烧器的目标需求，因为在高负荷时，燃烧器存在燃烧效率问题，尤其是接近满负荷时，该类型燃烧器造成燃烧效率的降低更大；
其次，该类燃烧器在遇到燃烧负荷调整时，基本上是被动的适应，对其适应能力和范围有较大的影响。
再次，该类燃烧器存在一定的寿命问题，由于非流线体设置在煤粉通道，长期受煤粉的冲刷，造成非流线体的磨损变形，导致稳定燃烧效果的减弱直到彻底损坏；而在高负荷条件下，非流线体的设置改善了燃烧，有时使得燃烧提前太多，使燃烧进入燃烧器内部，造成高温变形，或燃烧器的烧毁。
综上所述，对于煤粉燃烧器和动力用煤粉锅炉，开发一种能适合实际用途的超级稳定型煤粉燃烧器，同时具有低污染特性，不仅具有理论价值与知道意义，同时也为电站设备与操作提供更先进的设备，降低电场的污染，具有重大的实际价值。
发明内容
本实用新型的目的在于克服目前煤粉燃烧器存在的不足，提供一种结构简单、便于加工与制造、运行和维护方便的新型煤粉燃烧器，不仅使燃烧器具有不同负荷下燃烧的稳定性，同时能够使得燃烧过程具有降低NOx生成的特性，具有最大程度的环保性能。
本实用新型是这样实现的它是在一般煤粉燃烧器一次风通道内部靠近出口处设置一个或数个气态或液态易燃燃料管道，让易燃燃料与煤粉预先混合，进入炉膛后由易燃燃料先着火，然后引燃煤粉主燃烧燃料形成煤粉燃料的稳定燃烧；同时，通过易燃燃料与煤粉燃料不同组分燃烧的时间差，造成明显的分级燃烧，使燃烧过程的NOx生成排放降低到最小程度。
这种带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，它由做主燃烧器的一次风管道和用于辅助燃烧的易燃燃料管道共同构成；一次风管道为一般煤粉燃烧器用一次风管道；易燃燃料管道为设置于上述一次风口内部喷口附近或与一次风口外壁紧贴、出口方向呈一定夹角的耐磨材料管道。
设置于煤粉气流管道喷口内部的易燃燃料管道为耐磨材料制作的圆管、椭圆管、扁平管或方形管道。
设置的内部易燃燃料管道，可以是一个或数个在内部均匀布置；其外部可以是流线体保护套，或封闭流线体，或将管道外形制作成流线体。
设置的内部易燃燃料管道出口为直筒形、或四周辐射开孔、或四周旋流状开孔或内设旋流片。
设置于外部的易燃燃料管道一个或数个布置在一次风喷口周围，最佳效果是将其布置在燃烧器向火侧；易燃燃料管道与一次风喷口有一个夹角，夹角的较佳范围是0°～75°。
所用外部易燃燃料外管道喷口形状为扁缝、扁平、方形、圆形或椭圆，单根使用时，以扁缝为佳，其次为圆形。
所用易燃燃料管道头部可以安装易燃燃料的预混型燃烧器。
所适用易燃燃料为天然气、煤气、甲烷、氢气类常见高热值易燃气体燃料。
所用燃料适合汽油、柴油、重油、渣油类常见经济型液态燃料。
本实用新型具有如下优点该燃烧器结构简单，制作方便，安装和维护容易，具有燃烧稳定性高的优点，能保持燃烧的稳定性；同时，能最大程度的降低NOx的排放，具有低污染排放特性。使用该煤粉燃烧器不仅可以获得较大的经济效益，而更具有极大的环保公益效益。
对于以稳定燃烧为主兼顾降低NOx排放的燃烧器，尤其是以针对难以燃烧的劣质煤粉的稳定燃烧的燃烧器，考虑采用外助燃的方式，即将易燃燃料管道设置于一次风外壁，减小易燃燃料与煤粉气流的混合，加快易燃燃料的点燃，从而强制性的实现煤粉的外部点燃，实现煤粉的稳定燃烧。在实际操作中，可以根据实际操作需要，通过调整易燃燃料管道与煤粉气流管道的角度，调节易燃燃料与煤粉气流在炉膛内的混合程度，达到调整助燃强度和降低NOx排放的效果。同时，也可以根据实际煤粉的品质，在不需要考虑低NOx燃烧控制的情况下，将易燃燃料喷管改进成燃烧器直接助燃。
图1本实用新型的具有较佳结果的典型结构示意图图2为实施例一中具有较佳实施效果的结构图3为实施例一中另一具有较佳实施效果的结构图4本实用新型的具有较佳效果的实施例二的结构示意图具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的原理结构和实施例。
实施例一图1是本实用新型具有较佳实施实施结果的典型结构示意图。一个或数个易燃燃料管道都由外部输送管4、易燃燃料内管道3和易燃燃料管口2组成。
在本实施方案中，气体或液体易燃燃料通过外部燃料输送管4接入易燃燃料内管道3由易燃燃料口2喷入一次风管道1，随后与煤粉气流混合后形成混合燃料，进入炉膛后，由于易燃燃料的高着火特性，混合燃料中的易燃燃料受炉内高温烟气加热而率先着火，随后引发和强化煤粉本身的着火。
通过改造设计，本实用新型实现的燃烧过程为，混合燃料喷入炉膛后，其中的易燃燃料受锅炉烟气的加热和引燃首先着火而释放大量的热量，周围空间温度迅速提高，快速加热所在空间的煤粉，煤粉受热后，快速热解出其中的挥发份，挥发份很快开始燃烧，继续释放热量，直到焦碳的着火燃烧。其中，由于易燃燃料燃烧时，所消耗的氧气O2是一次风空气所携带，在遇到二次风之前，燃烧处于缺氧燃烧状态，此时，挥发份所释放的含N组分在燃烧时也处于缺氧状态，因此虽然有剧烈的燃烧，但由于相对小的空气系数，使得化学反应气氛处于还原状态，不利于NOx的生成，并将含N化合物还原成N2，有效地在燃烧过程中抑制了NOx的生成。
本实施方案中，所考虑的侧重点是通过易燃燃料和煤粉的分阶段燃烧过程实现燃料的分级燃烧，实现强化稳定燃烧工况下的低NOx生成与排放。
在本实施方案中，为使液体或气体燃料有较好的扩散分布，对气体燃料管口2采用环状开口或旋流片；对液体燃料，则采用雾化喷口，将燃料雾化。所采用的易燃燃料内管道3所用材料是耐磨材料，即耐磨合金钢、合金材料或非金属耐磨材料。
本实施方案中，为减小煤粉气流对易燃燃料管道的冲刷磨损，考虑到易燃燃料内管道3在一次风管道1内部不需要非流线型钝体特征，因此将处于一次风管道1内的易燃燃料内管道3部分制作成流线型，因此，易燃燃料内管道3采用耐磨材料以后，可以保持长期的使用效果而不磨损变形或失效。图2为本实施例中具有较佳实施效果的结构，易燃燃料内管道3外形结构为流线型结构。图3为本实施例中具有较佳实施效果的结构，即对易燃燃料内管道2设置保护套5的典型实施例结构，该保护套5外缘呈流线型，该结构使易燃燃料内管道3不受煤粉冲气流刷而具有较高的使用寿命，同时，易燃燃料内管道3的进出操作更加方便。
在本方案中，单纯考虑助燃效果而不考虑控制NOx的排放时，可以将上述易燃燃料管道改变成上述所用燃料的燃烧器。
实施例二图4是本实用新型的又一较佳结果实施例，即外置方式的实施方案。易燃燃料管道由输送管4、易燃燃料外管道和喷口2组成。
在本实施方案中，采用外置的一个或多个易燃燃料管道喷口2紧贴一次风管道1的出口，最佳位置是将易燃燃料喷口位置设置于燃烧器的向火侧，减小易燃燃料与煤粉气流的混合程度，以使易燃燃料尽快着火，该实施方案对于难以点燃的无烟煤煤粉燃料更加有效。
在该实施例中，易燃燃料外管道3与一次风管道1有一个夹角a，a以小于75°为宜。该夹角a为0°时，即易燃燃料外管道3与一次风管道1呈平行状态，此时，易燃燃料与煤粉气流混合最小，夹角越大，混合越多。实际操作中，夹角a可以根据燃烧条件与要求即煤质、燃烧负荷以及燃烧的烟气环保指标需要等进行调整。由于喷口位置位于向火侧，一方面，易燃燃料受到的稀释较少，具有较高的浓度，本身就有利于着火；另外，其向火侧的布置，使得该易燃燃料更加容易受炉内烟气的加热而快速着火。该着火的易燃燃料快速点燃附近的煤粉气流从而使得煤粉能够快速燃烧。由于易燃燃料与煤粉燃料的隔离，使得可以对易燃燃料管道进行预热等处理，从而提高易燃燃料的着火性能。
在本实施例中，喷口2的形状为扁缝、扁平、方形、圆形或椭圆，单根使用时，以扁缝为佳，其次为圆形。
同实施例一类似，考虑辅助强化燃烧时，将上述易燃燃料管道改造成辅助燃烧器，实现高强度辅助燃烧。
最后，应该说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本使用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解依然可以对本使用新型进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于它由做主燃烧器的一次风管道和用于辅助燃烧的易燃燃料管道共同构成；一次风管道为一般煤粉燃烧器用一次风管道；易燃燃料管道为设置于上述一次风口内部喷口附近或与一次风口外壁紧贴、出口方向呈一定夹角的耐磨材料管道。
2.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于设置于煤粉气流管道喷口内部的易燃燃料管道为耐磨材料制作的圆管、椭圆管、扁平管或方形管道。
3.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于设置的内部易燃燃料管道，可以是一个或数个在内部均匀布置；其外部可以是流线体保护套，或封闭流线体，或将管道外形制作成流线体。
4.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于设置的内部易燃燃料管道出口为直筒形、或四周辐射开孔、或四周旋流状开孔或内设旋流片。
5.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于设置于外部的易燃燃料管道一个或数个布置在一次风喷口周围，最佳效果是将其布置在燃烧器向火侧；易燃燃料管道与一次风喷口有一个夹角，夹角的较佳范围是0°～75°。
6.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于所用外部易燃燃料外管道喷口形状为扁缝、扁平、方形、圆形或椭圆，单根使用时，以扁缝为佳，其次为圆形。
7.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于所用易燃燃料管道头部可以安装易燃燃料的预混型燃烧器。
8.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于所适用易燃燃料为天然气、煤气、甲烷、氢气类高热值易燃气体燃料。
9.根据权利要求1所述的带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，其特征在于所用燃料适合汽油、柴油、重油、渣油类经济型液态燃料。
专利摘要一种带助燃方式的稳定型低污染煤粉燃烧器，是通过在一般煤粉一次风喷口内部或外缘设置气态或液态易燃燃料引入管道来实现的。在一次风中混合部分气态或液态易燃燃料，通过易燃燃料的提前燃烧，引燃煤粉燃料并形成煤粉燃料的分级燃烧，降低NO
文档编号F23D1/00GK2883932SQ200520146939
公开日2007年3月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者徐福州 申请人:徐福州