一种低 NOx 固液态排渣双旋流煤粉燃烧设备 【技术领域】
本发明涉及一种低 NOx 固液态排渣双旋流煤粉燃烧设备， 适用于 2-35 吨蒸汽、 热 水锅炉， 炉窑、 锻造、 炼钢， 化工、 纺织、 造纸、 路桥拌和站及冷骨料加热等各种工业生产对热 能需求的燃烧装置， 属于煤粉燃烧器技术领域。背景技术
层燃锅炉是目前工业锅炉广泛应用的炉型， 由受压部件、 链条炉排等主要部件组 成， 燃料煤在炉排上层状燃烧， 燃烧时与空气的混合不充分， 造成燃烧不彻底、 燃烬率低、 q4 损失大， 浪费燃煤， 排烟含 NOx、 SO2、 粉尘浓度高， 污染环境。 为解决这些问题， 为解决这些问 题， 申请人曾于 2007 年 02 月 12 日申请了名称为 《低氮氧化物轴向涡流粉煤燃烧器》 实用 新型专利 ( 公开号为 CN201014436)。又于 2007 年 6 月 11 日申请了名称为 《低 NOx 多管轴 向涡流粉煤燃烧器》 的发明专利 ( 申请号为 200710110815.5)， 但这两种燃烧器任然存在下 述缺点 ： 1， 由于燃烧器的燃烧温度很高， 从而影响燃烧器的使用寿命。
为了解决上述问题， 申请人于 2008 年 7 月 28 日申请了名称为 《低 NOx 液态排渣双 旋流煤粉燃烧器》 的实用新型专利 ( 公开号为 CN201293314Y)。 虽然该煤粉燃烧器采用了两 次风的燃烧方式， 但是经过实践发现任然存在下列缺陷 ： 1、 由于工业锅炉在运行过程中负 荷变化频繁且波动幅度大， 该专利产品在应用中对负荷变化的适应性不好 ； 2、 排渣不顺畅， 容易在排渣口爬渣长期间运行导致渣口堵塞甚至停炉。 发明内容
本发明的目的是提供一种能满足工业锅炉负荷变化的要求， 排渣顺畅即能固态排 渣又能液态排渣， 保证长期安全稳定运行的煤粉燃烧装置。
为了达到上述目的， 本发明的技术方案是提供了一种低 NOx 固液态排渣双旋流煤 粉燃烧设备， 包括燃烧室总成， 在燃烧室总成的前端设有喷火口， 燃烧室总成的后端与二次 风室相连， 燃烧室总成的一次风 / 煤粉喷嘴设于二次风室内， 其特征在于， 在燃烧室总成外 包裹有工作衬， 在工作衬外包裹有冷却水套件， 在一次风 / 煤粉喷嘴上设有旋流叶栅， 一次 风 / 煤粉喂入装置与一次风 / 煤粉喷嘴相连。
进一步， 所述工作衬包括不定性耐火材料层， 在不定性耐火材料层内设有柱形导 热金属锚固件。
所述冷却水套件包括冷却水内套及冷却水外套， 在冷却水外套上设有冷却水出水 管及冷却水进水管。
所述一次风 / 煤粉喂入装置包括一次风 / 煤粉管法兰， 一次风 / 煤粉管法兰依次 连接一次风 / 煤粉均流器及一次风 / 煤粉管， 在一次风 / 煤粉管上设有一次风 / 煤粉喷头， 在一次风 / 煤粉喷头外围有一圈一次风 / 煤粉旋流叶片。
所述旋流叶栅由 6-12 片旋流叶片组成。
在所述一次风 / 煤粉喷头外围有 3-12 片所述一次风 / 煤粉旋流叶片。所述旋流叶片的长度 L1 为 80-120mm， 高度 H1 为 30-50mm， 厚度为 1-5mm。
所述一次风 / 煤粉旋流叶片的长度 L2 为 300-400mm， 高度 H2 为 90-110mm， 厚度 D1 为 4-8mm， 倾角 α 为 6°～ 45°。
在所述喷火口的底部设有排渣口， 排渣口连接燃烧室总成， 在排渣口内设有捕渣 屏。
所述喷火口与燃烧室总成的直径比例为 35％～ 85％。
本发明使煤粉 / 空气混合气体在燃烧器内分区段、 贫氧燃烧， 从而产生还原反应， 使氮氧化物还原 ：
CO+NO → CO2+N2
H2+NO → N2+H2O
CHi+NO → HCN+O
HCN+NO → N2+… ( 过量空气系数 α ＜ 1)
NO+C → N2+CO
从上述反应式的生成物可以看出， NOx 的生成被抑制， 达到洁净燃烧， 获得 NOx 减 排的效果 ； 本发明增加一次风 / 均流器， 采用同轴向双旋流份区段控制燃烧， 使 150 ～ 300 目 的小颗粒煤粉可与热空气混合充分、 燃烧速度快， 燃烬率高达 99.5％； 液态捕渣率高于 95％ 以上， 降低排烟中的粉尘浓度 ( 其液态灰渣含 SiO260％、 含 Al2O325％均是钾基硅酸钠和硅 酸铝、 硅胶产品的生产原料 )， 减少烟尘排放量 ；
本发明在燃烧室筒体设有冷却水套， 而且将燃烧室筒体内壁的工作衬做为绝热 层， 提高本发明的使用寿命。
本发明的优点是燃烧充分， 节能减排效果显著， 使用寿命延长。目前， 全国使用的 2-35 吨蒸汽、 热水工业锅炉、 炉窑成千上万， 依据本发明的技术方案来改造， 将会产生巨大 的减排社会效益， 又会获得惊人的节能经济成果。
附图说明
图 1 为本发明提供的一种低 NOx 固液态排渣双旋流煤粉燃烧设备的结构示意图 ；
图 2 为工作衬结构示意图 ；
图 3 为图 1 的 C 向视图 ；
图 4 为一次风 / 煤粉喂入装置示意图 ；
图 5 为旋流叶栅部分剖视图 ；
图 6 为旋流叶栅展开图 ；
图 7 为一次风 / 煤粉旋流叶片示意图。 具体实施方式
以下结合实施例来具体说明本发明。
实施例
如图 1 所示， 为本发明提供的一种低 NOx 固液态排渣双旋流煤粉燃烧设备， 包括燃 烧室总成 1， 在燃烧室总成 1 的前端设有喷火口 7， 喷火口 7 与燃烧室总成 1 的直径比例为35％～ 85％。燃烧室总成 1 的后端与二次风室 2 相连， 燃烧室总成 1 的一次风 / 煤粉喷嘴 5 设于二次风室 2 内， 在燃烧室总成 1 外包裹有工作衬 2， 在工作衬 2 外包裹有冷却水套件 3， 在一次风 / 煤粉喷嘴 5 上设有旋流叶栅 6， 环状旋流叶栅 6 与一次风 / 煤粉喷嘴 5 的轴向 相对位置为 0 ～ 650mm， 环状二次风旋流叶栅 6 的直径为小于等于燃烧室总成 1 的内径且 大于等于一次风 / 煤粉喷嘴 5 的外径。一次风 / 煤粉喂入装置 8 与一次风 / 煤粉喷嘴 5 相 连。
如图 2 所示， 工作衬 2 包括焊接在冷却水内套壁面上的柱形导热金属锚固件 18。 柱形导热金属锚固件 18 的直径为 4 ～ 30mm、 长度为 10mm ～ 250mm 的金属柱或同直径的金 属管。柱形导热金属锚固件 18 之间的间距为 10mm ～ 250mm。还包括厚度为 10mm ～ 250mm 的不定性耐火材料层 17。
如图 1 所示， 所述冷却水套件 3 包括冷却水内套 12 及冷却水外套 11， 在冷却水外 套 11 上设有冷却水出水管 10 及冷却水进水管 19。
如图 4 所示， 所述一次风 / 煤粉喂入装置 8 包括一次风 / 煤粉管法兰 20， 一次风 / 煤粉管法兰 20 依次连接一次风 / 煤粉均流器 21 及一次风 / 煤粉管 22， 在一次风 / 煤粉管 22 上设有一次风 / 煤粉喷头 24， 在一次风 / 煤粉喷头 24 外围有一圈一次风 / 煤粉旋流叶 片 23。
如图 5 及图 6 所示， 所述旋流叶栅 6 由 6-12 片旋流叶片 25 组成。如图 5 所示， 所 述旋流叶片 25 的长度 L1 为 80-120mm， 高度 H1 为 30-50mm， 厚度为 1-5mm。
如图 4 所示， 在所述一次风 / 煤粉喷头 24 外围有 3-12 片所述一次风 / 煤粉旋流 叶片 23。
如图 7 所示， 所述一次风 / 煤粉旋流叶片 23 的长度 L2 为 300-400mm， 高度 H2 为 90-110mm， 厚度 D1 为 4-8mm， 倾角 α 为 6°～ 45°。
如图 1 及图 3 所示， 在所述喷火口 7 的底部设有排渣口 16。 排渣口的 U 形底部与燃 烧室总成 1 的工作衬 2 的底部在同一圆周上， 宽度为 50mm ～ 500mm， 长度为 150mm ～ 800mm。 排渣口 16 连接燃烧室总成 1， 在排渣口 16 内设有捕渣屏 13。
本发明燃用一定细度的二类烟煤。一次风 / 煤粉在二次风切向气流的作用下去组 织强烈的旋转气流， 大部分煤粉在高温离心气流的作用下贴壁旋转流动的过程中， 在燃烧 室总成 1 的工作衬 2 上的熔融灰渣层表面迅速强化燃烧、 液化， 由于自重和粘滞作用运行速 度很低与二次风的高速流动形成很大的相对速度， 使液态熔渣贴壁下移， 在捕渣屏 13 的作 用下沿设定的渣槽排出燃烧器。