本實(shí)用新型屬于燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抽高溫?zé)煔忸A(yù)燃式低NO_x燃燒器。

背景技術(shù)：

雖然新能源的研究和發(fā)展速度逐漸加快，但目前我國的能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主體，開采的煤炭大部分用于火力發(fā)電，火電發(fā)電量占全國總發(fā)電量的80.4％。煤炭燃燒產(chǎn)生的氮氧化物、硫氧化物和粉塵等污染物對人們的身體健康和生活環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，火力發(fā)電的污染問題已經(jīng)受到人們的重視。

氮氧化物是主要的大氣污染物之一，主要是指NO和NO₂，而煤粉在高溫下燃燒產(chǎn)生的氮氧化物大部分為NO。大氣中的氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧的主要因素，而且也是PM2.5粒子的主要來源，形成全國范圍的霧霾的主要因素之一。此外氮氧化物遇水會轉(zhuǎn)化為硝酸或亞硝酸，形成酸雨，腐蝕建筑物等而且會危害人體健康。因此NO_x等污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)逐年嚴(yán)格。目前氮氧化物的控制方法主要有煙氣脫硝和燃燒脫硝兩大類。目前常用的煙氣脫硝方法主要包括選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。燃燒脫硝技術(shù)則包括低NO_x燃燒器、空氣分級燃燒和煙氣再循環(huán)等方法。

煤粉燃燒裝置是火電生產(chǎn)的主要設(shè)備，因此，如何提高煤粉燃燒的穩(wěn)定性，同時降低NO_x的排放是煤粉燃燒裝置研究的重點(diǎn)。煤粉低溫預(yù)燃技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的低NO_x燃燒技術(shù)，煤粉進(jìn)入燃燒器前，先流入還原氣氛的燃燒室。在燃燒室內(nèi)由于高溫條件，一次風(fēng)內(nèi)攜帶的煤粉直接在預(yù)燃室內(nèi)燃燒，燃料中的氮有 機(jī)化合物受熱首先熱解為氰化氫(HCN)、氨(NH₃)和CN等中間產(chǎn)物。由于預(yù)燃室內(nèi)空氣中氧氣含量非常有限，氧氣優(yōu)先與中間產(chǎn)物(HCN、NH₃和CN)反應(yīng)生成H₂O、N₂和CO₂，降低助燃空氣的氧濃度同時降低氮氧化物的生成。此外分級配風(fēng)布置技術(shù)，使進(jìn)入爐膛的混合氣中的氧氣比例小，保證煤粉在低氧環(huán)境中燃燒，降低火焰溫度，不僅可以降低燃料型NO_x生成而且會減少熱力型NO_x的生成，在局部形成還原性氣氛，有效降低NO_x的排放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種燃燒穩(wěn)定性好、NO_x排放低的抽高溫?zé)煔忸A(yù)燃式低NO_x燃燒器，該燃燒裝置

一種抽高溫?zé)煔忸A(yù)燃式低NO_x燃燒器，包括預(yù)燃室，預(yù)燃室前端開設(shè)高溫爐煙入口，并安裝有高能點(diǎn)火裝置；預(yù)燃室的側(cè)面開設(shè)煤粉一次風(fēng)入口，后端出口連接一次風(fēng)管，且預(yù)燃室出口的直徑減縮；一次風(fēng)管的外側(cè)依次套設(shè)內(nèi)二次風(fēng)套筒、外二次風(fēng)套筒以及三次風(fēng)套筒，三次風(fēng)套筒的末端設(shè)置三次風(fēng)擴(kuò)口。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述內(nèi)二次風(fēng)套筒、外二次風(fēng)套筒以及三次風(fēng)套筒的側(cè)面分別設(shè)置內(nèi)二次風(fēng)入口、外二次風(fēng)入口以及三次風(fēng)入口。

所述預(yù)燃室由預(yù)燃室外殼體和預(yù)燃室內(nèi)殼體構(gòu)成，高能點(diǎn)火裝置采用油槍或燃?xì)恻c(diǎn)火槍。

所述高溫爐煙入口包括圍繞燃燒器軸線成中心對稱分布的四個噴口。

所述預(yù)燃室的出口直徑d與預(yù)燃室入口直徑D的比為0.25～0.5。

所述預(yù)燃室的長度l與預(yù)燃室入口的直徑D的比為0.6～0.9。

所述燃燒器總長度L與預(yù)燃室入口的直徑D的比為2.5～3。

所述高溫爐煙與一次風(fēng)進(jìn)入的動量比為1.2～1.5。

所述預(yù)燃室出口收縮的角度α為45～55°。

所述一次風(fēng)管的前端伸入到預(yù)燃室內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型采用抽取煙道內(nèi)的高溫爐煙的方法，以圍繞燃燒器軸線對稱布置的噴口送入預(yù)燃室與一次風(fēng)混合。在預(yù)燃室內(nèi)煤粉經(jīng)高溫爐煙快速加熱熱解及燃燒，燃料中的氮有機(jī)化合物受熱首先熱解為氰化氫(HCN)、氨(NH₃)和CN等中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物在少量氧氣條件下可以與氧氣反應(yīng)生成N₂，從而達(dá)到降低燃料型NO_x生成的效果，有效降低NO_x的排放。在二次風(fēng)和三次風(fēng)的布置上采用分級布置方式，保證氰化氫等中間產(chǎn)物在低氧環(huán)境下進(jìn)行燃燒，不僅降低了火焰溫度，而且在氧氣不充足條件下氰化氫等會優(yōu)先與氧氣反應(yīng)生成H₂O、N₂和CO₂，有效降低了熱力型NO_x和燃料型NO_x的排放。

本實(shí)用新型能夠降低氮氧化物的排放量，從源頭減少霧霾、光化學(xué)煙霧、酸雨等的形成，為大氣污染治理作出貢獻(xiàn)，為地球生態(tài)環(huán)境及人類生活環(huán)境的改善作出貢獻(xiàn)。本實(shí)用新型通過使用尾部煙道的高溫爐煙降低了燃燒器點(diǎn)火系統(tǒng)所需要的油和燃?xì)獾男枨罅浚瑸槠髽I(yè)節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。

【附圖說明】

圖1是本實(shí)用新型抽高溫?zé)煔忸A(yù)燃式低NO_x燃燒裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-高能點(diǎn)火裝置；2-高溫爐煙入口；3-一次風(fēng)管；4-一次風(fēng)入口；5-內(nèi)二次風(fēng)套筒；6-內(nèi)二次風(fēng)入口；7-外二次風(fēng)套筒；8-外二次風(fēng)入口；9-三次風(fēng)套筒；10-三次風(fēng)入口；11-三次風(fēng)擴(kuò)口；12-預(yù)燃室外殼體；13-預(yù)燃室內(nèi)殼體；14-預(yù)燃室。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1，本實(shí)用新型由高能點(diǎn)火器裝置(油槍或點(diǎn)火氣槍)、高溫爐煙噴口、預(yù)燃室、中芯管、煤粉一次風(fēng)入口、內(nèi)二次風(fēng)入口、內(nèi)二次風(fēng)套筒、外二次風(fēng)入口、外二次風(fēng)套筒、三次風(fēng)入口、三次風(fēng)套筒、三次風(fēng)擴(kuò)口等構(gòu)成。該抽高溫?zé)煔忸A(yù)燃式低NO_x燃燒裝置由于利用700～800℃的高溫爐煙對煤粉進(jìn)行點(diǎn)燃作用，因此可以有效減少用于點(diǎn)火助燃的油或燃?xì)獾氖褂糜昧?，可為鍋爐運(yùn)行節(jié)省一筆可觀的成本。

本實(shí)用新型利用700～800℃的高溫爐煙代替?zhèn)鹘y(tǒng)價格昂貴的油、氣點(diǎn)火裝置，使煤粉在預(yù)燃室內(nèi)部分燃燒及熱解，燃料中的氮有機(jī)化合物受熱首先熱解為氰化氫等中間產(chǎn)物，并在低氧條件下與氧氣反應(yīng)生成N₂，有效降低氮氧化物的生成量。

由于抽取高溫爐煙預(yù)燃，煤粉在預(yù)燃室內(nèi)燃燒，可有效降低進(jìn)入爐膛的助燃空氣中氧濃度。因此輸送煤粉以及未燃燒的揮發(fā)分等進(jìn)入爐膛的混合氣體中幾乎不含有氧氣，利于組織煤粉在爐膛內(nèi)高溫低氧燃燒，形成還原性氣氛，進(jìn)一步減少NO_x污染物的排放。

為了提高煤粉燃燒的穩(wěn)定性及加熱效果，高溫爐煙噴口設(shè)計(jì)為圍繞燃燒器軸線成中心對稱分布的四個噴口。預(yù)燃室出口直徑d與預(yù)燃室入口直徑D的比在0.25～0.5的范圍內(nèi)。預(yù)燃室長度l與預(yù)燃室入口直徑D的比在0.6～0.9的范圍內(nèi)。燃燒器總長度L與預(yù)燃室入口直徑D的比在2.5～3的范圍內(nèi)。預(yù)燃室出口收縮一定角度α，角度范圍在45～55度。為了保證預(yù)燃室的低氧環(huán)境及燃燒的穩(wěn)定性，高溫爐煙與一次風(fēng)進(jìn)入的動量比在1.2～1.5的范圍內(nèi)。由于預(yù)燃室內(nèi)的氧氣幾乎被煤粉燃燒消耗盡。因此輸送煤粉、炭煙、未燃燒的揮發(fā)分等進(jìn)入爐膛的混合氣 體中幾乎不含有氧氣，利于組織煤粉在爐膛內(nèi)高溫低氧燃燒，進(jìn)一步減少NO_x污染物的排放。

內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)、三次風(fēng)等采用分級配風(fēng)，保證爐內(nèi)主燃區(qū)為低氧環(huán)境，使進(jìn)入爐膛的氰化氫等可以在低氧條件下與氧氣反應(yīng)生成N₂、CO₂和H₂O，進(jìn)一步降低NO_x的生成量。內(nèi)二次風(fēng)采取旋流進(jìn)入燃燒器，使火焰與內(nèi)二次風(fēng)混合充分，保證燃燒的穩(wěn)定性；而外二次風(fēng)與三次風(fēng)采用與火焰成平行方式流動，減弱了二者的混合強(qiáng)度，從而有效地降低火焰的中心溫度，并且保證燃燒器內(nèi)的低氧環(huán)境，使熱解產(chǎn)物氰化氫等與O₂反應(yīng)生成N₂，減少NO_x的生成。

本實(shí)用新型的工作過程：

本實(shí)用新型可以應(yīng)用對沖燃燒鍋爐旋流燃燒器，也可以應(yīng)用于切圓燃燒鍋爐的直流燃燒器，在使用時可以全部或部分替代點(diǎn)火時所需要的油或燃?xì)?。首先將一次風(fēng)(先不送煤粉)通入一次風(fēng)管3內(nèi)流動，對燃燒器進(jìn)行1分鐘以上的吹掃。然后將高能點(diǎn)火裝置1和油槍(燃?xì)恻c(diǎn)火槍)送入指導(dǎo)點(diǎn)火位置。由一次風(fēng)入口4送入煤粉和空氣的混合物，待其進(jìn)入預(yù)燃室14后，將800℃左右的爐煙從高溫爐煙入口2(或使用高能點(diǎn)火裝置)送入預(yù)燃室14形成火焰引燃。內(nèi)二次風(fēng)入口6、外二次風(fēng)入口8，三次風(fēng)入口10分級配風(fēng)方式保證煤粉燃燒過程中的低氧燃燒環(huán)境，在氧氣不充足的情況下，使煤粉熱解產(chǎn)生的氰化氫等在低氧條件下與氧氣反應(yīng)生成N₂、CO₂和H₂O，降低NO_x的生成量。三次風(fēng)擴(kuò)口11起到使煤粉穩(wěn)定燃燒的作用。

以上內(nèi)容僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。