专利名称：水煤浆低氮旋流燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电站、工业锅炉以及窑炉以水煤浆为燃料的低氮燃烧器，具体地说是水煤浆低氮旋流燃烧器。
背景技术：
水煤浆是一种洁净的煤基液体燃料，其燃烧后的烟尘、SO2, NOx排放都低于燃油和燃煤，是较好的以煤代油的燃料。现在，我国已步入“十二五”时期，国家发展改革委制定的 “十二五”规划中对利用清洁能源、治理大气污染提出了更高的要求。现役的水煤浆锅炉，特别是工业锅炉和窑炉仍然存在燃烧效率偏低(飞灰含碳量和灰渣含碳量偏高)，NOx排放值偏高的问题，并且随着锅炉容量愈小问题愈突出。究其原因，现有的水煤浆燃烧器燃烧效率偏低的问题之一是存在组织燃烧方面的问题，也就是水煤浆燃烧器的旋流器产生的回流区大小和水煤浆雾化区匹配不够好，由于配风器旋流强度的大小决定烟气回流区的大小，烟气回流区太大或太小均影响水煤浆早期和中后期的燃烧，即影响空气与水煤浆在前、中、后期的掺混，供给水煤浆燃烧所需的氧气过早或过晚，会导致碳粒会燃烧不完全，就会导致飞灰含碳量和灰渣含碳量偏高的问题；供给水煤浆燃烧所需的氧气过量，就会导致燃料型和热力型NOx的生成。导致NOx排放值偏高是因为现有的水煤浆燃烧器配风器没有分级配风或最多采用二级配风方式，不能实现充分的分级燃烧， 也就不能有效地抑制NOx的产生。
发明内容本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、节能、低氮、燃烧稳定的水煤浆低氮旋流燃烧器。技术方案包括安装在炉墙旋口处的本体、本体内的浆枪、以及位于浆枪外周的与本体上的助燃空气接入口连通配风器，所述配风器包括套叠设置的中心配风器和外配风器，所述配风器还包括位于中心配风器和外配风器之间的内配风器，所述内配风器包括内风管，所述内风管入口端设带有内调风杆的内旋流器。所述中心配风器包括中心风管和位于中心风管出口端的稳燃器。所述内风管出口端设扩张段。所述内风管的扩张段扩口角度为40° 60°。所述内旋流器的前方还设有调风盘。所述外配风器包括外风管，所述外风管中段设带有外调风杆的外旋流器。所述外风管出口端与炉墙旋口连接，所述炉墙旋口的扩口角度为60° 90°。所述中心配风器流通一次风，内配风器流通二次风，外配风器流通三次风，助燃空气流通这三个配风器就形成三级配风系统。所述中心配风器的稳燃器优选采用旋流式稳燃器，能保证水煤浆早期火焰的稳定性；通过控制调风盘的开度可以调节进入内风管的二次风风量，从而可根据需要改变二次风和三次风的风量比例，即三次风量随着二次风量的增大而减小，二者调整趋势相反。所述内调风杆和外调风杆可轴向移动调节与之配套的内旋流器和外旋流器，从而改变进入相应内风管和外风管的二次风和三次风的旋流通道和直流通道的面积比例，进而改变其旋流强度。二次风在燃烧器的喷口处沿着水煤浆射流的边界形成一个合适的、局部的回流，卷吸高温烟气形成稳定的着火区域，保证了水煤浆及时、稳定着火。三次风与二次风旋向一致，在燃烧器的喷口处沿着水煤浆火焰的边界形成一个合适的、富氧边界区，推迟水煤浆颗粒与空气后期混合和燃烧，实现分级燃烧，既可有效地抑制NOx的生成，同时，这种燃烧器也可在其四周的形成富氧燃烧气氛，防止结焦出现。本实用新型结构能使水煤浆射流与旋流空气掺混更加均勻，燃烧更加剧烈，因而进一步提高了燃烧效率，通过配风器的多级配风优化，使水煤浆燃烧器煤种适应性更宽，并且更适用于低负荷稳燃调整，与传统的水煤浆燃烧方式相比，大大降低了 NOx的排放，水煤浆低氮旋流燃烧器NOx可减少至200 300mg/Nm3(6% O2)以下，符合我国“十二五”时期节能减排的要求。
图1为本实用新型结构示意图。其中，1-浆枪、2-本体、201-助燃空气接入口、3-配风器、301-中心风管、302-稳燃器、303-内风管、304-内调风杆、305-内旋流器、306-调风盘、307-扩张段、308-外风管、 309-外调风杆、310-外旋流器、4-炉墙旋口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步解释说明参照图1，本实用新型包括安装在炉墙旋口 4上的本体2、安装在本体1内的浆枪 1，所述浆枪1的外周设有配风器3，所述配风器3包括自内向外依次环形套叠的中心配风器、内配风器和外配风器，中心配风器流通一次风(一次风接入口为现有结构，未在图中示出)，内配风器流通二次风，外配风器流通三次风，所述三个配风器均与本体2上的助燃空气接入口 201连通，一次风、二次风及三次风均经助燃空气接入口 201引入。所述中心配风器包括位于浆枪1外周的中心风管301和位于中心风管301出口端的稳燃器302 ；所述内配风器包括位于中心风管301外周的内风管303，所述内风管303入口端设带有内调风杆 304的内旋流器305，所述内旋流器305前方还设有调风盘306，所述内风管303出口端设扩张段307，所述扩张段307扩口角度α优选为40° 60° ；所述外配风器包括位于内风管 303外周的外风管308，所述外风管308中段设带有外调风杆309的外旋流器310。所述外风管308出口端与炉墙旋口 4连接，所述炉墙旋口 4的扩口角度β优选为60° 90°。本实用新型按照空气分级燃烧的理论设计而成，空气分级燃烧基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成，举例说明在第一阶段，使进入水煤浆低氮旋流燃烧器燃烧所需的一次风量和二次风量总和占总燃烧空气量的40% 60% (相当于理论空气量的70% )，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时中心燃烧区内过量空气系数α <1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，从而不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了 NOx在这一燃烧中的生成量。在第二阶段，使进入水煤浆燃烧器燃烧后期所需的三次风量占总风量的30% 50%，三次风用来补充水煤浆进一步燃烧所需的空气，使之完全燃烧。利用内调风杆304控制内旋流器305调节二次风的旋流强度，调整范围优选为为0. 5 3 ；利用外调风杆309控制外旋流器310调节三次风的旋流强度，调整范围优选为0. 5 5。内旋流器305前方的调风盘306可以调节进入内风道的风量，从而改变二次风和三次风的风量比例。二次风扩张段的扩口角度α是40° 60°，炉墙旋口 4的扩口角度β是50° 90°，再配合适当的二次风旋流器旋流强度范围(0.5 3)和三次风旋流器旋流强度范围(0. 5 幻，二次风旋向和三次风旋向一致，使二次风在水煤浆低氮旋流燃烧器喷口处沿着水煤浆射流的边界形成一个合适的、局部的回流，卷吸高温烟气形成稳定的着火区域，保证了水煤浆及时、稳定着火，三次风推迟水煤浆颗粒的与空气后期混合和燃烧。本实用新型结构利用一次风保证水煤浆早期火焰的稳定建立，利用二次风和三次风实现分级燃烧，形成良好的回流组织方式，火焰形状稳定，速度场均勻，可有效地抑制NOx的生成，实现排放烟气中的NOx低于200mg/Nm3(6% O2)，也可在锅炉水冷壁四周的形成富氧燃烧气氛，防止水冷壁或炉壁的结焦。具有广阔的市场应用前景。
权利要求1.一种水煤浆低氮旋流燃烧器，包括安装在炉墙旋口处的本体、本体内的浆枪、以及位于浆枪外周的与本体上的助燃空气接入口连通配风器，所述配风器包括套叠设置的中心配风器和外配风器，其特征在于，所述配风器还包括位于中心配风器和外配风器之间的内配风器，所述内配风器包括内风管，所述内风管入口端设带有内调风杆的内旋流器。
2.如权利要求1所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述内风管出口端设扩张段。
3.如权利要求1所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述内风管的扩张段扩口角度为40° 60°。
4.如权利要求1-3任一项所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述内旋流器的前方还设有调风盘。
5.如权利要求1所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述中心配风器包括中心风管和位于中心风管出口端的稳燃器。
6.如权利要求1所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述外配风器包括外风管，所述外风管中段设带有外调风杆的外旋流器。
7.如权利要求6所述的水煤浆低氮旋流燃烧器，其特征在于，所述外风管出口端与炉墙旋口连接，所述炉墙旋口的扩口角度为60° 90°。
专利摘要本实用新型涉及一种水煤浆低氮旋流燃烧器，解决了现有水煤浆燃烧器燃烧效率低、NOX排放值高的问题。技术方案包括安装在炉墙旋口处的本体、本体内的浆枪、以及位于浆枪外周的配风器，所述配风器包括套叠设置的中心配风器和外配风器，所述配风器还包括位于中心配风器和外配风器之间的内配风器，所述内配风器及外配风器均与本体上的助燃空气接入口连通，所述内配风器包括内风管，所述内风管入口端设带有内调风杆的内旋流器。本实用新型结构简单、燃烧稳定，提高了燃烧效率，降低了NOX排放。
文档编号F23D11/00GK202002096SQ20112008164
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者兰万刚, 冯旭明, 唐鹏程, 赵曜 申请人:武汉华是能源环境工程有限公司