差速热回流淡浓双向稳燃低氮氧化物燃烧器的制作方法

本实用新型涉及烟气处理环保技术领域，具体涉及一种差速热回流淡浓双向稳燃低氮氧化物燃烧器。

背景技术：

燃煤电厂锅炉排放的酸性污染气体主要包括SOx、NOx以及CO2等。随着我国经济技术的发展和环保要求的提高，对燃煤电站锅炉的NOx排放有严格的控制，不仅具有显著的环境效益，而且也具有重大的经济效益和社会效益，是目前亟待解决的环境问题之一。

从技术和经济角度考虑，低NOx燃烧技术一直是应用最广泛的控制燃煤锅炉NOx的排放措施，即便是为了满足排放标准不得不使用投资和运行成本巨大的燃烧后烟气脱硝技术，仍须采用低NOx燃烧技术来降低烟气净化装置入口的NOx浓度，从而达到节省运行费用的目的。

现有的低NOx燃烧技术主要包括：低过量空气燃烧技术、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术、低NOx燃烧器技术等。在上述的低氮燃烧技术中，燃料再燃降低NOx的效果是较明显的，再燃过程中的再燃燃料可以是气体(天然气、煤气)、液体(水煤 浆、油)或固体(煤粉、生物质燃料 )等各种燃料。在有条件的地方，可以采用不同燃料作为再燃燃料，从而可以大幅度降低再燃技术的运行和改造费用。但是在锅炉上设置再燃喷口，无疑增加了很多相关设备，使运行成本也随之增加。

烟气再循环，主要从空预器抽取部分烟气，直接送入炉膛或与一二次风混合后通 过燃烧器进入炉膛，减少炉膛氧浓度，降低炉膛温度，从而降低NOx的排放并有效的防止结渣，但烟气再循环的循环率对燃烧的稳定性影响较大，调节也很困难。 由于低NOx燃烧器具有技术成熟、应用简便、投资费用小以及不增加运行费用，具有能够将上述几种低NOx技术原理综合在一起的优势，因此一般作为降低燃煤锅炉NOx排放的首选技术，在燃煤电站锅炉中也得到了广泛应用。许多文献表明低NOx燃烧器技术与其他单独的NOx控制技术相比，从脱硝效率、投资费用、运行费用、技术成熟度等综合考虑上有很大的优势。

目前，随着国内对NOx的严格控制，低NOx燃烧器的应用也越来越广泛，但现有低氮燃烧器在对NOx的控制有限，远远不如锅炉燃料再燃和空气立体分级或烟气再循环，而现有的锅炉燃料再燃和空气立体分级或烟气再循环在应用上还存在着诸多的问题，而现在许多电厂都渴望有一种兼备锅炉燃料再燃、空气立体分级或烟气再循环功能且系统简单、操作容易、调节灵活而且能降低NOx排放的低NOx煤粉燃烧器。

煤粉锅炉四角切园直流燃烧方式一次措施主要有以下几种1.低过量空气燃烧；2.空气分级燃烧；3.燃料分级燃烧；4.烟气再循环；5.低NOx燃烧器。目前国内低NOx燃烧技术主要为煤粉浓淡燃烧加空气分级燃烧，煤粉浓淡分离一般采用弯头或百叶窗式，同时组织燃烧风量沿炉膛垂直方向分级，空气分级燃烧的基本原理为：将燃烧所需的空气量分成两级送入炉膛，使主燃烧区内过量空气系数在80％左右，从而即降低了燃烧区的氧浓度也降低了燃烧区的温度水平，燃料先在欠氧条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，延迟了燃烧过程；在还原性气氛中大量含氮基团与NOx反应，提高了NOx向N2的转化率，降低了NOx在这一区域的生成量；将燃烧所需其余空气（30％左右）通过布置在主燃烧器上方的燃尽风喷口（SOFA）送入炉膛，在供入燃尽风以后，成为富氧燃烧区。此时空气量虽多，但因火焰温度低，且煤中析出的大部分含氮基团在主燃区已反应完成，最终NOx生成量不大，同时空气的供入使煤粉颗粒中剩余焦炭充分燃尽，保证煤粉的高燃烧效率，最终炉内垂直空气分级燃烧可使NOx生成量降低30～40%。

近年来，为了改进电站锅炉燃烧技术，节约点火和助燃用油、降低煤耗，国内许多单位研究开发出多种型式的煤粉燃烧器，并在许多电站锅炉上推广应用，取得了一定的经济效益。其中，煤粉浓淡燃烧方式，在国内受到高度重视，无论在理论研究、试验研究和燃烧技术开发方面，均有较多的成果。

在四角切向燃烧方式中适当地提高一次风煤粉浓度，可以达到强化煤粉着火和稳定燃烧的目的。同时，适当提高煤粉浓度，可以降低锅炉NOx的排放量，对锅炉低负荷运行也有一定的作用。

淡燃烧技术方面主要应用的是撞击式浓淡煤粉分离器。它主要是利用煤粉气流冲击到导向块后，煤粉颗粒因反弹而转向，由于煤粉颗粒的惯性比空气大得多，因而受惯性作用，煤粉在浓侧聚集。

研究表明，煤粉着火初期的挥发分析出和燃烧过程对消减整个NOx排放量至关重要，对于不同挥发分含量煤种用于携带煤粉的一次风相对挥发分燃烧需要的化学当量波动很大，很多情况对于挥发分燃烧并非欠氧状态，而是处在富氧状态，因此现有低NOx燃烧技术低氮效果欠佳、不稳定。由于减弱了下部炉膛的进风，风的刚性减弱，燃烧区域混合扩散减弱，燃烧火焰拉长、火焰高温位置滞后，造成容易出现主燃烧区水冷壁、下游燃烧器喷口结焦。目前国内燃煤粉锅炉四角切园燃烧低NOx燃烧技术普遍存在问题：低氮效果欠佳、不稳定、主燃烧区结渣。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种系统简单、低氮效果良好、稳定且主燃烧区不易结渣的低氮氧化物燃烧装置。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：

差速热回流淡浓双向稳燃低氮氧化物燃烧器，其炉膛截面为正方形，炉壁四角分别设有进风口，其特征在于，所述进风口包括中心风管，在所述中心风管的外周自内向外依次同心设置有一次风管和风差速器，所述一次风管分为高速风进口和低速风进口，所述高速风进口侧部设有二次风管，所述二次风管风道方向与高速风进口风道方向一致。

本实用新型的优化，所述风差速器利用不同位置的风速挡板将夹带粉尘的风分为高速风和低速风。

进一步优化，所述风差速器依次交错布置的风速挡板组成，所述风速挡板与水平面夹角为30-45度。

本实用新型的工作原理及其有益效果为：

控制燃烧过程中 NOx 的生成量所采取的措施原则为：（1）降低过量空气系数，使煤粉在欠氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度，防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间。

参考说明书附图2和附图4所示，风差速器通过不同位置的挡板将夹带粉尘的风分为高速风和低速风，在一次风喷口前部设计一个与常规百叶窗式煤粉浓淡分离器反向的一次风差速器和正向的一次风喷口，每角一次风射流：向火侧为淡（低速）煤粉、背火侧为浓（高速）煤粉，这样一次风射流引燃效果减弱着火时间延长，卷吸烟气量增加，相对降低了着火区过量空气系数；由于煤粉浓淡相对假象圆反向，多股射流方向、流速存在差异，炉膛中心形成相对分散的四个混合均匀燃烧中心，降低了局部高温区；由于一次风射流引燃效果减弱，主燃烧发生在轴向向上流速较高的炉膛中心，因此烟气在高温区的停留时间相对缩短。最大程度满足了控制燃烧过程中 NOx 的生成量所采取的措施原则。所述二次风管贴近高速风管吹入，隔离一次风管的高速风与分管和炉壁内部接触，使夹带粉尘的烟气不接触管壁，因此防结焦。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型燃烧炉截面的结构示意图；

图2为本实用新型风差速器的结构示意图；

图3为本实用新型一次风口的结构示意图；

图4为本实用新型燃烧炉工作原理示意图；

附图标记说明：炉壁-1、进风口-2、中心风管-21、一次风管-22、高速风进口-221、低速风进口-222、风差速器-23、风速挡板-231、进风口-232、隔板-233、高速风出口-234、低速风出口-235、二次风管-24；

向火侧-001、背火侧-002、假象圆-003、高温区-004。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅说明书附图1、图2和图3所示，本实用新型提供差速热回流淡浓双向稳燃低氮氧化物燃烧器，其炉膛截面为正方形，炉壁1四角分别设有进风口2，其特征在于，所述进风口2包括中心风管21，在所述中心风管21的外周自内向外依次同心设置有一次风管22和风差速器23，所述一次风管22分为高速风进口221和低速风进口222，所述高速风进口221侧部设有二次风管24，所述二次风管风道方向与高速风进口风道方向一致。

本具体实施方式的工作原理及其有益效果为：

控制燃烧过程中 NOx 的生成量所采取的措施原则为：（1）降低过量空气系数，使煤粉在欠氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度，防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间。

参考说明书附图4所示，风差速器通过不同位置的挡板将夹带粉尘的风分为高速风和低速风，在一次风喷口前部设计一个与常规百叶窗式煤粉浓淡分离器反向的一次风差速器和正向的一次风喷口，每角一次风射流：向火侧001为淡（低速）煤粉、背火侧002为浓（高速）煤粉，这样一次风射流引燃效果减弱着火时间延长，卷吸烟气量增加，相对降低了着火区过量空气系数；由于煤粉浓淡相对假象圆003反向，多股射流方向、流速存在差异，炉膛中心形成相对分散的四个混合均匀燃烧中心，降低了局部高温区004；由于一次风射流引燃效果减弱，主燃烧发生在轴向向上流速较高的炉膛中心，因此烟气在高温区004的停留时间相对缩短。最大程度满足了控制燃烧过程中 NOx 的生成量所采取的措施原则。所述二次风管贴近高速风管吹入，隔离一次风管的高速风与分管和炉壁内部接触，使夹带粉尘的烟气不接触管壁，因此防结焦。

本实用新型的优化，如说明书附图2所示，所述风差速器23利用不同位置的风速挡板231将夹带粉尘的风分为高速风和低速风，所述风差速器23一侧为进风口232，一侧通过隔板233分为高速风出口234和低速风出口235。

进一步优化，所述风差速器23依次交错布置的风速挡板231组成，所述风速挡板231与水平面夹角为30-45度。所述风速挡板231两端固定在风差速器23两侧壁上。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本实用新型的优选例，本实用新型并不受上述优选例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。