气系统包括可调节的第一供气装置和第二供气装置。所述 第一供气装置包括水蒸汽联箱、过滤器14、第一调节阀15、第一截止阀16、第一流量器13,所 述水蒸汽联箱用于储存水蒸汽，其包括箱体及设置在箱体上的水位计，压力计和温度计，其 内的水蒸汽来源可为电厂疏水扩容器和除氧器的排气，所述过滤器14的一端与所述水蒸汽 联箱连接，其另一端分为两路，依次连接着所述第一调节阀15、第一截止阀16、第一流量器 13,并且分别为所述第一级水蒸汽进气管道2和第二级水蒸汽进气管道3提供水蒸汽，所述 第一调节阀15用于调节水蒸汽的流量;所述的第二供气装置包括第二调节阀18、第二截止 阀19、第二流量器20,其内的水蒸汽来源于干燥煤粉的三次风乏汽，所述第二调节阀18用于 调节三次风乏气的流量，其上依次连接所述第二截止阀19和第二流量器20,所述第二流量 器20与所述第一级水蒸汽进气管道2连接，以用于为所述第一级水蒸汽进气管道2提供水蒸 汽。
[0026] 优选地，所述第二级等离子发生器17包括阳极板21和阴极板22,所述阳极板21和 阴极板22布置在第二级水蒸汽进气管道3内，其形状均呈筒状，所述阴极板22伸入所述阳极 板21内并且所述阴极板22的外径小于所述阳极板21的内径，以将流过二者的水蒸汽电离成 等离子活性体。
[0027] 本发明的第一级等离子反应器7布置在与内燃烧室11同轴的前端，含煤粉的一次 风气流经浓淡分离器8分离，浓粉流进入内燃烧室11，被等离子火焰点燃。第一级等离子体 发生器7的总进气是由原工作气体中心风12和补充的水蒸汽2组成。补充的水蒸汽管道装有 调节阀、截止阀和流量计，通过这些阀门来控制补充水蒸汽的风量和比例。
[0028] 本发明的燃烧器第一级等离子反应器7和第二级等离子调节器17对风量均能调节 表现在其风量和温度的无级调节，调节是通过调节等离子反应器的电流和阀体输送的气体 的风量来实现的。第一级等离子体发生器7总风量可调控范围占一次风风量的0~30%，其 中水蒸汽的含量可调控范围占等离子反应器总气体的〇~100%，等离子工作气流温度的调 控范围在500K到5000k;第二级水蒸汽等离子调节器17风量可调控范围占一次风风量的0~ 10%，等离子工作气流温度的可调控范围在500K~5000K。
[0029] 参照图2，水蒸汽联箱内的水蒸汽来源包括利用干燥煤粉的三次风乏汽、疏水扩容 器的蒸汽、除氧器排气。通过将这些废气收集处理，再通过调节阀、截止阀和流量计来控制 水蒸汽进入等离子体发生器，使得水蒸汽得以充分利用。
[0030] 本发明在使用时，含煤粉的一次风经浓淡分离器8分为浓粉流和淡粉流。煤粉浓度 高的浓粉流与来流的第一级水蒸汽等离子火焰相遇被点燃。火焰从内燃烧室11 一直延伸到 炉膛，再与淡粉流、等离子态水蒸汽风、内二次风、外二次风混合，火焰越来越大。火焰燃烧 通常被分为三个区域:第一区域为浓粉流被点燃喷入炉膛和淡粉流混合燃烧，该燃烧区域 被称为主燃区，其燃烧过程是富燃料燃烧;第二区域是在一次风淡侧和二次风之间形成的 还原区域，该区域O 2基本耗尽，在主燃区形成的NOx在该区域被还原成N2;第三区域被称为再 燃区域，通过二次风中O 2大量补给，燃料继续氧化燃烧。第一级等离子反应器7是在一次风 中通入部分高能的等离子态的水蒸汽，一方面促进燃烧，另一方面起到低氮的效果;第二级 等离子调节器17喷出的等离子体态的水蒸汽正好进入火焰的还原区，促使炉膛中生成的燃 料型NO x和热力型NOx还原成N2。等离子水蒸汽的两级的调控，既能保证煤粉的高效燃烧，又 能降低氮氧化物的生成。
[0031] 实施例1
[0032]保持给粉机给粉量控制在15kg/h，总风量控制在134.8kg/h，其中一次风占总风量 的15%，外二次风占总风量的52%。对于等离子体发生器，通过控制等离子体发生器的功率 和进风量，使得等离子体发生器射流气体温度和风量达到实验要求。第一级等离子体风量 可调范围是一次风的O~30%，即总风量的O~4.5%，通过调节水蒸汽的控制阀，使得其第 一级等离子体风中水蒸汽的含量能从〇调节到100%，温度控制在4500K左右;第二级等离子 体风量可调范围是一次风的〇~10%，温度控制在1500K左右;其余的风量控制为内二次风， 卧式炉内的基本实验参数如表1。
[0033]表1卧式炉内的基本实验参数
[0035]在进行反复调节两级等离子体发生器参数时，实验发现炉膛内的燃烧情况得到了 改善，火焰提前着火，其着火距离由原先的200mm缩短到150mm，在炉子天窗观察到火焰明 亮。同时采用等离子体调节装置有效减少的NO x污染物的生成，从尾部测得的NOx含量明显下 降。因而，本发明的燃烧器具有高稳燃低氮燃烧的效果。
[0036]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，包括第一级等离子体点 火装置、第二级等离子体调节器和水蒸汽供气系统，其中， 所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、 第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器，所述一次风管道用于通一 次风;所述内燃烧室和浓淡分离器均位于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次风 管道的内壁上;所述内燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间隙 处布置旋流发生器;所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉流进入所 述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最终喷入炉膛;所述第一级 水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于向所述第一级等离子体 发生器内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系统;所述中心风管道的一端伸入所 述第一级等离子体发生器内，以用于供应空气或高纯氧;所述第一级等离子体发生器用于 产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的侧壁后伸入所述 内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内燃烧形成火焰； 所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、 内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸汽进气管道套接在所述一次风管 道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供;所述第二级等离子体 发生器包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进气 管道套接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入内二次 风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的 火焰通外二次风;所述内二次风进气管道和外二次风进气管道内分别设置有旋流发生器。2. 根据权利要求1所述的一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，所 述第二级等离子体调节装置上还设置有均风器，所述均风器设置在第二级水蒸汽进气管道 内，其包括基块及贯通设置在基块上的多个通风孔，以用于使水蒸汽在第二级水蒸汽进气 管道内均匀流动。3. 根据权利要求1所述的一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，所 述水蒸汽供气系统包括可调节的第一供气装置和第二供气装置。所述第一供气装置包括水 蒸汽联箱、过滤器、第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，所述水蒸汽联箱用于储存水蒸 汽，其包括箱体及设置在箱体上的水位计，压力计和温度计，其内的水蒸汽来源可为电厂疏 水扩容器和除氧器的排气，所述过滤器的一端与所述水蒸汽联箱连接，其另一端分为两路， 每路依次连接着所述第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，并且分别为所述第一级水蒸汽 进气管道和第二级水蒸汽进气管道提供水蒸汽，所述第一调节阀用于调节水蒸汽的流量； 所述的第二供气装置包括第二调节阀、第二截止阀、第二流量器，其内的水蒸汽来源于干燥 煤粉的三次风乏汽，所述第二调节阀用于调节所述三次风乏气的流量，其上依次连接所述 第二截止阀和第二流量器，所述第二流量器与所述第一级水蒸汽进气管道连接，以用于为 所述第一级水蒸汽进气管道提供水蒸汽。4. 根据权利要求1所述的一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，其特征在于，所 述第二级等离子发生器包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板布置在第二级水蒸汽进 气管道内，其形状均呈圆筒状，所述阴极板伸入所述阳极板内并且所述阴极板的外径小于 所述阳极板的内径，以将流过二者的水蒸汽电离成等离子活性体。
【专利摘要】本发明公开了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，包括第一级等离子体点火装置、第二级等离子体调节器和水蒸汽供气系统。第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器；第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生器、内二次风进气管道和外二次风进气管道。本发明通过两级水蒸汽等离子体发生器解决燃烧难以稳定和NOx污染物排放高的问题。特别适用于贫煤、无烟煤等难以着火点燃、NOx生成量高的煤种，具有低氮稳燃的效果。
【IPC分类】F23L7/00, F23D1/02
【公开号】CN105674257
【申请号】CN201610125265
【发明人】向军, 周敬, 唐浩, 胡松, 苏胜, 汪一, 熊哲, 逯朝锋, 江龙, 徐俊
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月5日