富氧燃燒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于燃煤鍋爐領域，更具體地，涉及一種煤粉低NOx富氧燃燒裝置。
【背景技術】
[0002]煤炭是我國的主要能源，占一次能源消耗的65?70%，通過燃煤鍋爐燃燒發電占總發電量的75%。煤炭的燃燒會產生大量的溫室氣體CO2和氮氧化物NOx，給我國帶來了很大的環境問題，因此開發具有0)2捕集和低NOx排放功能的燃燒技術十分必要。
[0003]富氧燃燒是目前燃煤鍋爐發電技術中極具發展前景的規模化ccy咸排技術之一。該技術用純氧和循環煙氣代替空氣作為氧化劑進入爐膛燃燒，煙氣中的CO2濃度可達到80%以上。但是，由于煙氣的大量循環和系統漏風等，煙氣中氮元素不斷的累積，使得富氧燃燒的煙氣中的NOx排放濃度升高，達到了空氣燃燒的3-6倍。
[0004]要有效脫除富氧燃燒煙氣中的NOx，需要添加SCR等脫硝設備，增加運行成本。現有的富氧燃燒裝置一般為旋流燃燒器，存在著火不穩定，火焰長度不易控制，燃燒不均勻，噴嘴的前端出現異常高溫、NOx排放量較大等問題；而常規的空氣燃燒低NOx燃燒器又無法適用于富氧燃燒技術。
[0005]另外，煤粉加入爐膛燃燒時，由于不同煤種揮發份含量不同導致其在爐膛的主燃區的位置不同，使得一般的燃燒器難以對不同的煤種均達到較好的燃燒效果，從而使鍋爐的燃燒受限于固定的煤種，降低了鍋爐的適用性。

【發明內容】

[0006]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種煤粉低NOx富氧燃燒裝置，通過高速射流卷吸煙氣使氧氣稀釋到較低的濃度，同時通過加入水蒸氣降低爐內溫度峰值使爐內的溫度場分布均勻，解決目前電力行業富氧燃燒裝置設備復雜、燃燒效率較低、NOx排放較高、0)2捕集成本過高等問題。
[0007]為實現上述目的，按照本發明，提供了一種煤粉低NOx富氧燃燒裝置，包括爐膛、氧氣罐、氧化劑噴嘴、中心噴嘴、蒸氣噴嘴和蒸氣發生器，其特征在于:
[0008]所述中心噴嘴安裝在爐膛的一側，其出口伸入爐膛內，其進口連接一次風管道并且一次風管道的另一端作為煤粉入口 ；所述一次風管道的側壁通過一次蒸氣進氣管道與蒸氣管道連接，所述蒸氣管道的另一端與蒸氣發生器的出口連接，以使蒸氣進入一次風管道內后攜帶煤粉進入爐膛；
[0009]所述氧化劑噴嘴安裝在爐膛上與中心噴嘴相同的一側，所述氧化劑噴嘴的數量為多個且這些氧化劑噴嘴周向均勻布置在爐膛的此側；所述氧化劑噴嘴的出口伸入爐膛內，其進口連接二次風管道，所述二次風管道的另一端通過二次蒸氣進氣管道與所述的蒸氣管道連接，所述二次風管道的側壁通過氧氣進氣管與氧氣罐連接，以使氧氣與蒸氣在二次風管道內混合后進入爐膛；
[0010]所述蒸氣噴嘴安裝在爐膛上與中心噴嘴相同的一側，所述蒸氣噴嘴的數量為多個且這些蒸氣噴嘴周向均勻布置在爐膛的此側；所述的蒸氣噴嘴的出口伸入爐膛內，其進口通過三次蒸氣進氣管道與所述的蒸氣管道連接。
[0011]優選地，所述的多個蒸氣噴嘴關于中心噴嘴中心對稱分布，所述的多個氧化劑噴嘴關于中心噴嘴中心對稱分布，并且任一蒸氣噴嘴到中心噴嘴的距離小于任一氧化劑噴嘴到中心噴嘴的距離。
[0012]優選地，所述蒸氣噴嘴為回轉體結構，其可拆卸安裝在爐膛上，其內腔作為蒸氣通道并且該蒸氣通道為一段直的圓通孔。
[0013]優選地，所述蒸氣噴嘴伸入爐膛的一端設置有圓柱部，所述圓柱部的側壁上設置有一組以上的側噴口，每組側噴口包括多個側噴口且每組的這些側噴口周向均勻布置在圓柱部的側壁上。
[0014]優選地，所述蒸氣噴嘴伸入爐膛的一端設置有圓臺部；沿著遠離三次蒸氣進氣管道的方向，所述圓臺部的橫截面積逐漸減小；所述圓臺部的側壁上設置有一組以上的斜側噴口，每組斜側噴口包括多個斜側噴口且每組的這些斜側噴口周向均勻布置在圓臺部的側壁上。
[0015]優選地，每組斜側噴口中任意兩個相鄰斜側噴口的中心線夾角的取值范圍為60 ?120。。
[0016]優選地，所述蒸氣噴嘴伸入爐膛的一端設置有圓臺部，圓臺部靠近三次蒸氣進氣管道的一端與圓柱部遠離三次蒸氣進氣管道的一端相連；沿著遠離三次蒸氣進氣管道的方向，所述圓臺部的橫截面積逐漸減小；所述圓臺部的側壁上設置有一組以上的斜側噴口，每組斜側噴口包括多個斜側噴口且每組的這些斜側噴口周向均勻布置在圓臺部的側壁上。
[0017]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0018]I)本發明將水蒸氣加入爐膛內，與氧氣一起作為氧化劑，將爐內氧稀釋到較低的濃度，相比較于富氧燃燒，低氧稀釋下的燃燒反應速率較低并含有較高濃度的水蒸氣，由于水蒸氣的輻射系數要遠高于CO2，具有很高的輻射和換熱能力，從而使爐膛溫度場分布更加均勻，溫度峰值更低，并大幅提高了燃燒室內的換熱效率。
[0019]2)本發明能減少煙氣循環設備大大降低了發電的運行成本，消除煙氣循環中氮不斷積累的因素也將減少NOx的排放；燃燒后的煙氣僅需冷卻后將水蒸氣冷凝，即可使0)2濃度在90%以上，大大簡化了 CO2捕集的過程，減少了設備，節約了成本；
[0020]3)本發明將水蒸氣分別通過處于爐膛同側但不同位置的中心噴嘴、蒸氣噴嘴和氧化劑噴嘴進入爐膛，從而使水蒸氣在爐膛內的分布更加均勻；另外，蒸氣噴嘴設置在中心噴嘴和氧化劑噴嘴兩者之間的特殊結構有利于水蒸氣在不同燃燒區域進行反應。通常情況下，蒸氣噴嘴噴出的蒸氣速度較低，氧化劑噴嘴速度較高，而此特殊結構有利于蒸氣噴嘴噴出的蒸氣在燃燒的主燃區和碳進行氣化反應，一方面氣化反應吸熱降低了主燃區的溫度從而降低NOx的生成，另一方面氣化反應生成的還原性氣體可還原NOx。
[0021]4)本發明的蒸氣噴嘴可拆卸安裝在爐膛上，可根據不同煤種，不同工況下更換不同的蒸汽噴嘴已達到較好的燃燒效果。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明低NOx富氧燃燒裝置的結構示意圖。
[0023]圖2為本發明燃燒器噴嘴的位置布置示意圖。
[0024]圖3為本發明蒸氣噴嘴的結構示意圖。
[0025]在圖中，1-爐膛，2-煤粉入口，3-蒸氣發生器，4-氧氣罐，5-氧氣進氣管，6_ —次蒸氣進氣管道，7- 二次蒸氣進氣管道，8-三次蒸氣進氣管道，9- 一次風管道，10- 二次風管道，11-中心噴嘴，12-蒸氣噴嘴，13-氧化劑噴嘴，14-圓柱部，15-側噴口，16-圓臺部，17-斜側噴口，18-蒸氣管。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0027]如圖1?圖3所示，一種煤粉低NOx富氧燃燒裝置，包括爐膛1、氧氣罐4、氧化劑噴嘴13、中心噴嘴11、蒸氣噴嘴12和蒸氣發生器3，所述中心噴嘴11安裝在爐膛I的一側，其出口伸入爐膛I內，其進口連接一次風管道9并且一次風管道9的另一端作為煤粉入口2 ;所述一次風管道9的側壁通過一次蒸氣進氣管道6與蒸氣管18連接，所述蒸氣管18的另一端蒸氣發生器3的出口連接，以使蒸氣進入一次風管道9內后攜帶煤粉進入爐膛I ;一次風管道9遠離爐膛I的一端為煤粉入口 2。
[0028]所述氧化劑噴嘴13安裝在爐膛I上與中心噴嘴11相同的一側，所述氧化劑噴嘴13的數量為多個且這些氧化劑噴嘴13周向均勻布置在爐膛I的此側；所述氧化劑噴嘴13的出口伸入爐膛I內，其進口連接二次風管道10，所述二次風管道10的另一端通過二次蒸氣進氣管道7與所述的蒸氣管道18連接，所述二次風管道10的側壁通過氧氣進氣管5與氧氣罐4連接，以使氧氣與蒸氣在二次風管道10內混合后進入爐膛I ;本發明名稱中的“富氧”即指從氧氣進氣管5中進入的氧氣占氧化劑的體積分數大于21%，富氧燃燒裝置的使用目前比較普遍，在此不詳述。
[0029]所述蒸氣噴嘴12安裝在爐膛I上與中心噴嘴11相同的一側，所述蒸氣噴嘴12的數量為多個且這些蒸氣噴嘴12周向均勻布置在爐膛I的此側；所述的蒸氣噴嘴12的出口伸入爐膛I內，其進口通過三次蒸氣進氣管道8與所述的蒸氣管道18連接。
[0030]進一步，所述的多個蒸氣噴嘴12關于中心噴嘴11中心對稱分布，所述的多個氧化劑噴嘴13關于中心噴嘴11中心對稱分布，并且任一蒸氣噴嘴12到中心噴嘴11的距離小于任一氧化劑噴嘴13到中心噴嘴11的距離。作為更進一步優選，所述蒸氣噴嘴12為回轉體結構，其可拆卸安裝在爐膛I上，其內腔作為蒸氣通道并且該蒸氣通道為一段直的圓通孔。本發明將水蒸氣分別通過處于爐膛I同側但不同位置的中心噴嘴11、蒸氣噴嘴12和氧化劑噴嘴13進入爐膛，從而使水蒸氣在爐膛I內的分布更加均勻；另外，蒸氣噴嘴12設置在中心噴嘴12和氧化劑噴嘴13兩者之間的特殊結構有利于水蒸氣在不同燃燒區域進行反應。通常情況下，蒸氣噴嘴12噴出的蒸氣速度較低，氧化劑噴嘴13速度較高，而此特殊結構有利于蒸氣噴嘴12噴出的蒸氣在燃燒的主燃區和碳進行氣化反應，一方面氣化反應吸熱降低了主燃區的溫度從而降低NOx的生成，另一方面氣化反應生成的還原性氣體可還原NOx。
[0031]進一步，所述蒸氣噴嘴12伸入爐膛I的一端設置有圓柱部14，所述圓柱部14的側壁上設置有一組以上的側噴口 15，每組側噴口 15包括多個側噴口 15且每組的這些側噴口 15周向均勻布置在圓柱部14的側壁上。采用側噴口 15，能使蒸氣在爐膛I內的分布更