一种离散多火焰低NOx煤氨混烧燃烧器的制作方法

本发明涉及一种煤氨混烧燃烧器，特别是用于大容量等级锅炉的离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器。

背景技术：

1、化石燃料燃烧后会产生大量co2，为降低具有“温室气体”效应的co2气体排放，采用零碳燃料代替煤等化石燃料是简单有效的减碳途径，目前绿氢和绿氨成为行业青睐的零碳燃料，但氢气密度小，同等热值输入条件下需要的运输体积量更大，而氨气具有较好的燃烧特性并易于储存和运输，更有利于大规模工业应用，被视为替煤降碳的重要手段。

2、对于大容量等级的锅炉来说，若完全用氨气替代煤燃烧发电，锅炉系统很难适应氨气的全部替代，除非对锅炉系统进行大规模改造，但会带来氨站规模大、初期投入高、运行成本也高等问题，且掺混的氨气比例太高，有可能导致火焰温度高促使热力型氮氧化物生成，导致氮氧化物排放增加，因此目前较为经济可行的技术路线一般选用输入热量占比20-50%的氨气替代燃煤。基于以上应用背景实现不同比例下的煤、氨混烧，具有较好的应用前景。

3、但煤粉与氨气燃烧特性差异大，氨气热值不高，着火困难，燃烧时氮氧化物的排放量也不易控制，现有的燃烧器存在氨气与空气混合不充分、自持燃烧稳定性差、氮氧化物排放高等问题，无法达到良好的燃烧性能指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器，它可形成煤粉和氨气的离散多火焰燃烧，在实现不同比例氨气、煤粉稳定燃烧的同时，达到低nox排放的效果。

2、为了达到上述目的，本发明的一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器，包括点火系统、燃煤系统、二次风系统、三次风系统；点火系统包括中心风管、点火套管及点火枪；燃煤系统包括一次风弯头、一次风通道、一次风通道内浓缩装置及一次风喷口；二次风系统包括二次风风门、二次风通道、二次风旋流器及二次风喷口；三次风系统包括三次风旋流器、三次风通道及三次风喷口；中心风管、一次风通道、二次风通道及三次风通道依次套设；其特征在于：还包括多级氨气系统，它包括在周向均布于中心风管内的数支一级氨气喷枪及在周向均布于二次风通道中的数支二级氨气喷枪；每级氨气喷枪均与各自的配气环相连，各配气环均与各自的氨气输送管相连，氨气输送管上均设有调节阀。

3、本发明使用时，燃烧器配风分为中心风、一次风、二次风和三次风，实现了燃烧器空气分级，可使得整体燃烧过程免于在当量比条件下进行，故其燃烧过程中nox的生成得到抑制，以达到减少氮氧化物排放的目的；煤粉气流通过一次风通道内浓缩装置进行浓缩，形成外浓内淡的煤粉气流，可提高单只燃烧器主喷口煤粉浓度，强化燃烧；氨气喷枪分级布置，每级喷枪形成环形均匀布置，可以使氨气分散均匀，并且使得氨气与助燃风、煤粉燃烧产生的高温烟气快速混合燃烧，通过多级氨气与煤粉多级燃烧火焰的有效组织，实现燃料与空气的充分混合，形成煤粉和氨气的离散多火焰燃烧状态，既有利于煤粉的燃烧也有利于氨气的燃烧，可使燃烧火焰更加均匀、稳定，避免局部高温区域的产生，能有效控制氮氧化物的生成，且各级氨气独立进气、独立燃烧，可通过调节各级氨气量灵活控制掺氨比例，最终在实现大比例氨气高效混烧的同时大幅度降低nox的生成；

4、作为本发明的进一步改进，在点火套管前端外固设有旋流盘，所述数支一级氨气喷枪在周向上位于旋流盘的外侧；旋流盘可使得炉内自卷吸高温烟气回流、有效稳定一级氨气喷枪喷射的氨气燃烧；

5、作为本发明的进一步改进，还包括乏气分离系统，它包括置于一次风弯头内的外置钝体式分离装置、进口位于外置钝体式分离装置后侧一次风弯头中的乏气风支管、与乏气风支管相连的乏气风喷口及乏气周界风喷口，在乏气风支管设有乏气风调节阀；乏气风喷口与一次风喷口偏置一定距离；外置钝体式分离装置提前将煤粉在进入燃烧器前进行分离，实现一次风喷口主气流和乏气风喷口气流的分离，可进一步提升一次风喷口处的煤粉浓度，强化燃烧；分离出来的一次风乏气风通过乏气风支管进入乏气风喷口喷入炉内、偏离主燃烧器燃烧，可实现煤粉的分级燃烧，利于控制氮氧化物的生成；

6、作为本发明的进一步改进，数支三级氨气喷枪在周向均匀布置于乏气周界风喷口内，各支三级氨气喷枪均与同一配气环相连，该配气环与其氨气输送管相连，氨气输送管上设有调节阀；三级氨气喷枪布置在主燃烧器外侧低温区，在提高掺氨比例的同时，可有效抑制热力型nox的生成，进一步达到控制nox的目的；

7、综上所述，本发明可形成煤粉和氨气的离散多火焰燃烧，在实现不同比例氨气、煤粉稳定燃烧的同时，达到低nox排放的效果。

技术特征：

1.一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器，包括点火系统、燃煤系统、二次风系统、三次风系统；点火系统包括中心风管、点火套管及点火枪；燃煤系统包括一次风弯头、一次风通道、一次风通道内浓缩装置及一次风喷口；二次风系统包括二次风风门、二次风通道、二次风旋流器及二次风喷口；三次风系统包括三次风旋流器、三次风通道及三次风喷口；中心风管、一次风通道、二次风通道及三次风通道依次套设；其特征在于：还包括多级氨气系统，它包括在周向均布于中心风管内的数支一级氨气喷枪及在周向均布于二次风通道中的数支二级氨气喷枪；每级氨气喷枪均与各自的配气环相连，各配气环均与各自的氨气输送管相连，氨气输送管上均设有调节阀。

2.如权利要求1所述的一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器，其特征在于：在点火套管前端外固设有旋流盘，所述数支一级氨气喷枪在周向上位于旋流盘的外侧。

3.如权利要求1或2所述的一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器器，其特征在于：还包括乏气分离系统，它包括置于一次风弯头内的外置钝体式分离装置、进口位于外置钝体式分离装置后侧一次风弯头中的乏气风支管、与乏气风支管相连的乏气风喷口及乏气周界风喷口，在乏气风支管上设有乏气风调节阀；乏气风喷口与一次风喷口偏置一定距离。

4.如权利要求3所述的一种离散多火焰低nox煤氨混烧燃烧器，其特征在于：数支三级氨气喷枪在周向均匀布置于乏气周界风喷口内，各支三级氨气喷枪均与同一配气环相连，该配气环与其氨气输送管相连，氨气输送管上设有调节阀。

技术总结本发明公开了一种离散多火焰低NOx煤氨混烧燃烧器，包括点火系统、燃煤系统、二次风系统、三次风系统及多级氨气系统；点火系统包括中心风管、点火套管及点火枪；燃煤系统包括一次风弯头、一次风通道及一次风喷口；二次风系统包括二次风风门、二次风通道、二次风旋流器及二次风喷口；三次风系统包括三次风旋流器、三次风通道及三次风喷口；多级氨气系统包括均在周向均布于中心风管及二次风通道中的数支一级氨气喷枪和二级氨气喷枪；每级氨气喷枪均与各自的配气环相连，各配气环均与各自设有调节阀的氨气输送管相连。本发明可形成煤粉和氨气的离散多火焰燃烧，在实现不同比例氨气、煤粉稳定燃烧的同时，达到低NOx排放的效果。技术研发人员：王杜佳,杨章宁,王勇,魏艳娜,唐潇,冉燊铭,韦耿,莫春鸿,李维成受保护的技术使用者：东方电气集团东方锅炉股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17