阅读说明：本技术 一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法 (Oxygen-enriched pulverized coal burner and combustion method based on suction injection ) 是由 冯乐乐 吴玉新 黄文仕 张海 吕俊复 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法。燃烧器包括一次风管道、调整风管道、预燃室和喷口。一次风管道和调整风管道呈偏心式设置在预燃室的入口端。预燃室设置在喷口的入口端,且与喷口同轴设置。喷口入口端还设置有纯氧管道,设置在预燃室的外侧。纯氧管道外套筒式设有循环烟气管道。使一次空气携带着煤粉通过一次风管道通入预燃室,形成偏心射流和局部卷吸。调整风管道通入的调整空气,使得煤粉在预燃室内部分热解和燃烧,形成混合燃料风进入喷口。高速纯氧在循环烟气裹夹下,使混合燃料风燃烧推延,又形成炉内烟气卷吸降低火焰温度峰值。本发明具有促进煤粉燃烧的同时又保障受热面安全等优点。(The invention discloses an oxygen-enriched pulverized coal burner and a combustion method based on suction injection. The combustor comprises a primary air pipeline, an adjusting air pipeline, a precombustion chamber and a nozzle. The primary air pipeline and the adjusting air pipeline are eccentrically arranged at the inlet end of the precombustion chamber. The precombustion chamber is arranged at the inlet end of the nozzle and is coaxial with the nozzle. The nozzle inlet end is also provided with a pure oxygen pipeline which is arranged outside the precombustion chamber. The pure oxygen pipeline is sleeved with a circulating flue gas pipeline. The primary air is led into the precombustion chamber through the primary air pipeline with the pulverized coal to form eccentric jet flow and local entrainment. Adjusting air introduced into the air pipeline to ensure that the pulverized coal is partially pyrolyzed and combusted in the precombustion chamber to form mixed fuel air entering the nozzle. The high-speed pure oxygen is wrapped and clamped by the circulating flue gas, so that the mixed fuel air is combusted and delayed, and flue gas entrainment in the furnace is formed to reduce the flame temperature peak value. The invention has the advantages of promoting the combustion of the pulverized coal and simultaneously ensuring the safety of the heating surface, and the like.)

一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

温室气体排放是当今国际社会普遍关注的热点问题。富氧燃烧技术与二氧化碳捕集及封存技术的结合，可以有效地控制燃煤电站的二氧化碳排放。富氧燃烧技术是指将由空气分离单元得到的纯氧与再循环烟气混合，进而作为氧化剂替代空气的一种燃烧方式。富氧燃烧技术使得尾气中的二氧化碳得到富集，便于后续的分离和捕集。然而，由于二氧化碳与氮气在物理和化学属性上的差异，富氧燃烧中会出现着火延迟、火焰温度低等问题。另一方面，由于循环烟气需要利用额外的风机，增加了厂用电率，降低了电厂的整体效率。因此较为经济和环保的技术路线是：在减少再循环烟气量的同时，增加入口氧浓度，同时还要控制火焰温度不能过高，保证受热面安全。在这一背景下，开发一种新型的富氧煤粉燃烧器是燃煤发电企业急迫的需求。

目前已有的技术并不能同时解决上述问题。例如，现有的富氧燃煤锅炉通常采用将入口氧浓度从21％提高到30％的方法，缓解着火延迟、火焰温度低、烟气循环风机能耗大等问题。然而，此时的着火时间仍然长于空气燃煤锅炉，循环风机能耗仍然较大，电厂效率仍然较低。如果进一步提高入口氧浓度，虽然可以解决上述问题，但是会造成炉内峰值热流密度过大，严重威胁受热面安全，不能满足生产的需求。

针对这一工程背景，研制开发能够适用于高氧浓度工况的富氧煤粉燃烧技术，就成为迫切需要解决的技术难题，其开发成功可以保证富氧燃烧的着火特性和火焰温度，有利于燃烧稳定性和炉内换热；同时可以降低烟气循环风机的能耗，有利于提高电厂的整体效率，取得良好的经济效益。

发明内容

本发明旨在提供一种富氧煤粉燃烧器及其基于抽吸引射的燃烧方法，一方面通过偏心一次风在预燃室里的卷吸，促进煤粉射流受热，使得着火距离缩短；另一方面通过高速二次风的卷吸，使得炉内温度更加均匀，即使在较高氧浓度下也能保证峰值热流密度不会过高。

本发明通过以下技术方案实现：

一种富氧煤粉燃烧器，包括一次风管道、调整风管道、预燃室和喷口；所述喷口作为所述燃烧器的出口端设置在炉膛内；所述一次风管道和所述调整风管道呈偏心式设置在所述预燃室的入口端；所述预燃室设置在所述喷口的入口端，且与所述喷口同轴设置；所述喷口入口端还设置有纯氧管道，所述纯氧管道设置在所述预燃室的外侧。

上述技术方案中，所述纯氧管道设置两个，对称地设置在所述喷口入口端。

上述技术方案中，所述燃烧器还包括循环烟气管道，所述循环烟气管道呈套筒式设置在所述纯氧管道外周，与所述纯氧管道呈同心圆布置。

上述技术方案中，所述循环烟气管道截面积是所述纯氧管道截面积的2～5倍。

上述技术方案中，所述喷口截面积是所述预燃室截面积的10～20倍；所述预燃室截面积是所述调整风管道截面积的2～10倍。

上述技术方案中，所述预燃室截面积是所述循环烟气管道截面积的10～40倍。

上述技术方案中，所述循环烟气管道中心轴线到所述预燃室中心轴线的距离是所述预燃室半径的2～6倍。

一种富氧煤粉燃烧器基于抽吸引射的燃烧方法，包括：

使一次空气携带着煤粉通过一次风管道通入预燃室，借助一次空气在预燃室内的偏心射流，使得预燃室内及其出口形成局部卷吸，促进煤粉受热及着火；

通过调整风管道向预燃室通入适量空气作为调整空气，使得煤粉在预燃室内部分热解和燃烧，形成混合燃料风进入喷口；

使纯氧从纯氧管道以100～200m/s的速度喷射进入喷口，既作为二次风使混合燃料风进一步燃烧，又形成炉内烟气卷吸降低火焰温度峰值。

上述技术方案中，所述方法还包括：

使纯氧从纯氧管道以100～200m/s的速度喷射进入喷口，同时使循环烟气通过循环烟气管道喷入，对纯氧形成裹夹和稀释，既使得纯氧和循环烟气形成的二次风使混合燃料风燃烧推延，又形成炉内烟气卷吸降低火焰温度峰值。

本发明具有以下优点及有益效果：偏置一次风在预燃室里的卷吸作用可以促进高温烟气对煤粉射流的加热，缩短着火距离。循环烟气和纯氧构成的二次风在预燃室上下两侧高速喷入，造成大量的炉内烟气卷吸，可以保证即使在高氧浓度工况下峰值热流密度也不会过高，保障受热面安全。

附图说明

图1为本发明所涉及的富氧煤粉燃烧器示意图。

图中：1–一次风管道；2–调整风管道；3–预燃室；4–纯氧管道；5–循环烟气管道；6–喷口；7–耐火材料；8–炉膛。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，一种富氧煤粉燃烧器，包括一次风管道1、调整风管道2、预燃室3和喷口6。喷口6燃烧器的出口端设置在炉膛8内。一次风管道1和调整风管道2呈偏心式设置在预燃室3的入口端。预燃室3设置在喷口6的入口端，且与喷口6同轴设置，两者通过法兰连接或者焊接。喷口6截面积是预燃室3截面积的10～20倍。预燃室3截面积是调整风管道2截面积的2～10倍。

喷口6入口端还设置有纯氧管道4，纯氧管道4设置在预燃室3的外侧。作为一种优化的技术方案，纯氧管道4设置两个，对称地设置在喷口6入口端。

纯氧管道4外周还设置有循环烟气管道5，循环烟气管道5呈套筒式设置，与纯氧管道4呈同心圆布置。循环烟气管道5截面积是纯氧管道4截面积的2～5倍。

预燃室3截面积是循环烟气管道5截面积的10～40倍。循环烟气管道5中心轴线到预燃室3中心轴线的距离是预燃室3半径的2～6倍。

使一次空气携带着煤粉通过一次风管道1通入预燃室3，由于一次风管道1的偏心布置，一次空气在预燃室内呈偏心射流，使得预燃室3内及其出口形成局部卷吸，促进煤粉受热及着火。

通过调整风管道2向预燃室3通入适量空气作为调整空气，使得煤粉在预燃室3内部分热解和燃烧。此时煤粉的燃烧呈微燃的星火状，而非明显的火焰。从而既可以保证良好的着火性能，又避免了在预燃室3内的燃烧温度过高。部分热解和燃烧的煤粉与一次空气和调整空气以及热解气、燃烧烟气形成混合燃料风进入喷口6。

使纯氧从纯氧管道4以100～200m/s的速度喷射进入喷口6，同时使循环烟气通过循环烟气管道5喷入，对纯氧形成裹夹和稀释。此时，循环烟气包裹着纯氧，推迟了二次风氧气与混合燃料风的混合；二次风的高速射流引起了强烈的炉内烟气卷吸，控制了火焰温度的峰值。因此，即使在高氧浓度工况下，也可以有效控制燃烧强度，保障受热面安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。