【正文】 這兩股氣流從各自的管道通過。這種燃燒器的噴口內(nèi)安裝有波形鈍體，可增強(qiáng)煤粉與氣流的攪拌并在燃燒器的出口處形成一個有利于著火的穩(wěn)定回流區(qū)，從而提高火焰的穩(wěn)定負(fù)荷范圍。圖 62 WR 型低 NOX 燃燒器 WR 型燃燒器在垂直方向形成濃淡燃燒，其降低 NOX 排放的原理與 PM 燃燒器相似。WR 型燃燒器與 PM 型燃燒器的不同之處在于：PM 型燃燒器有兩個噴嘴，而 WR 型燃燒器將濃、淡相集中在一個噴口內(nèi)。因此，WR 型燃燒器的上、下一次風(fēng)中心距可以做得較小，這樣既有利于降低整體的火焰高度、減少 NOX 的排放，又降低了鍋爐的造價、滿足了燃用劣質(zhì)煤的要求。這種燃燒器已在多家電廠成功應(yīng)用。例如，漢川電廠采用這種燃燒器取得了較好的低負(fù)荷穩(wěn)燃和低 NOX 排放效果。 水平濃淡式燃燒器 在濃淡燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)經(jīng)過多年的努力，提出“風(fēng)包粉” 煤粉燃燒的思想，開發(fā)出水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器。水平濃淡可以采用兩種方式來實現(xiàn)：第 1 種是采用百葉窗煤粉濃縮器，如圖 63 所示。這種方式對煤粉管道的布置無特殊要求，適用于工程改造；第 2 種是采用 90176。彎頭，這種方式需要對管道設(shè)計做特殊處理，主要適用于新機(jī)組的設(shè)計。圖 63 百葉窗水平濃淡燃燒器 水平濃淡燃燒器利用濃縮器或彎頭將煤粉氣流分成濃淡兩相，并保持水平直到噴嘴出口。含有一次風(fēng)中大部分煤粉的濃相氣流在向火側(cè)切向噴入爐內(nèi)，形成內(nèi)側(cè)小切圓；淡煤粉氣流在背火側(cè)切向噴入爐內(nèi)，形成外側(cè)假想大切圓。水平濃淡燃燒器也屬于濃淡燃燒方式，故其降低 NOX 排放的原理與 WR 型燃燒器相似。此外，由于燃燒器中形成了內(nèi)層切圓富燃料，屬還原性氣氛，能進(jìn)一步降低 NOX 的形成。 與 WR 型燃燒器相比，水平濃淡燃燒器除具備低 NOX 排放的優(yōu)點(diǎn)外，還能進(jìn)一步改善著火條件，增強(qiáng)水冷壁附近的氧化性氣氛，可防止結(jié)焦和高溫腐蝕。這種燃燒器煤種適應(yīng)性非常廣，對于低揮發(fā)分的貧煤、無煙煤的應(yīng)用效果也不錯，已經(jīng)成功應(yīng)用在安陽等多家電廠燃燒器的改造上。 旋流煤粉燃燒器旋流燃燒器根據(jù)二次風(fēng)的供入方式和一次風(fēng)煤粉濃度可分為三類：普通型、分級燃燒型和濃縮型。 普通型旋流燃燒器：普通型旋流燃燒器是指二次風(fēng)通過燃燒器送入爐膛，一次風(fēng)粉混合物沒有濃縮的旋流燃燒器，有以下幾種形式：一、二次風(fēng)均旋轉(zhuǎn)的雙蝸殼式旋流燃燒器；一次風(fēng)為直流，二次風(fēng)為旋流的單蝸殼－擴(kuò)錐型燃燒器；一次風(fēng)可以旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)，二次風(fēng)通過可動的切相葉片送入爐膛的切相可動葉片燃燒器；軸向可動葉輪燃燒器，利用拉桿移動二次風(fēng)通道中的葉輪，從而改變二次風(fēng)中直流氣流和旋流氣流的比例；軸向葉輪－蝸殼型燃燒器，一次風(fēng)通過蝸殼進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)的旋流器為直葉片；旋流預(yù)燃室燃燒器，根部二次風(fēng)經(jīng)過不旋轉(zhuǎn)的直葉片進(jìn)入預(yù)燃室，另外的二次風(fēng)在預(yù)燃室出口附近通過直葉片或有傾角的葉片送入爐膛；管式旋流燃燒器。普通的旋流燃燒器由于一二次風(fēng)混合比較強(qiáng)烈,導(dǎo)致煤粉與氣流強(qiáng)烈混合,過快的溫升及過量氧的加入, 使燃燒強(qiáng)度很高 ,最終導(dǎo)致 NOX 的大量生成 ,約為 1000～1200mg/L。但可通過增加燃燒器之間的距離和分級配風(fēng)的方法來降低 NOX 的排放 分級燃燒型旋流燃燒器 分級燃燒型旋流燃燒器是指二次風(fēng)分兩級或兩級以上送入爐膛，一次風(fēng)粉沒有濃縮的旋流燃燒器，有以下幾種形式：雙通道外混式旋流燃燒器，一次風(fēng)為直流風(fēng)，大部分二次風(fēng)通過軸向固定葉片送入爐膛，另外的二次風(fēng)為直流風(fēng)；SM 型燃燒器，一次風(fēng)不旋轉(zhuǎn)，二次風(fēng)通過旋轉(zhuǎn)葉片形成旋轉(zhuǎn)氣流，一、二次風(fēng)占燃燒總空氣量的 8090%，剩下的二次風(fēng)從燃燒器噴口周邊外一定距離處均勻布置的四個噴口以直流的形式送入爐膛；蝸殼－葉片式燃燒器，一次風(fēng)通過蝸殼進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)通過內(nèi)、外二次風(fēng)通道的軸向葉片一旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入爐膛；RSFC 型燃燒器，一次風(fēng)為直流風(fēng)，二次風(fēng)由三個分風(fēng)道以旋流的形式進(jìn)入爐膛，其中一個或三個分風(fēng)道均可以摻入在循環(huán)煙氣。 濃縮型旋流煤粉燃燒器濃縮型旋流燃燒器是指一次風(fēng)粉混合物經(jīng)過濃縮后通過提高煤粉濃度來改善煤粉的著火及燃燒條件的旋流煤粉燃燒器。 DRB 型旋流燃燒器 Bamp。W 公司 20 世紀(jì) 70 年代推出了二次風(fēng)雙流道均為旋流的燃燒器，即 DRB 型燃燒器(Dual Register Burner，雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器 )，其結(jié)構(gòu)如圖 64 所示。DRB 型燃燒器一次風(fēng)管外有可調(diào)的內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)管，風(fēng)管中設(shè)有 2 個分別控制的調(diào)風(fēng)器。內(nèi)調(diào)風(fēng)器的主要作用是促進(jìn)著火和穩(wěn)燃，外調(diào)風(fēng)器的主要作用是在火焰下游供風(fēng)以完成燃燒。圖 64 DRB 型旋流燃燒器DRB 型燃燒器主要通過調(diào)整內(nèi)、外二次風(fēng)的比例和旋流強(qiáng)度來調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的混合，延遲燃燒過程、降低燃燒強(qiáng)度，并在燃燒器出口造成很強(qiáng)的還原性氣氛，從而降低 NOX 的排放量。DRB 型燃燒器主要適用于燃燒揮發(fā)分大于 5％的煙煤。運(yùn)行實踐證明，采用 DRB型燃燒器后，距噴口 m 處的火焰溫度由 1600℃降至 1400℃，N0x 排放濃度可降低39％。 雙調(diào)風(fēng)燃燒器 是美國 Bamp。W 公司開發(fā)出的第一代低 NOX 旋流煤粉燃燒器，并在 1971 年投入商業(yè)運(yùn)行。一次風(fēng)一般為直流，一次風(fēng)管道內(nèi)裝有顆粒導(dǎo)向器和圓錐形擴(kuò)散體，用慣性分離作用將一次風(fēng)風(fēng)粉混合物分成濃、兩股氣流，一次風(fēng)管壁四周為濃煤粉氣流，一次風(fēng)管中心附近為淡煤粉氣流。二次風(fēng)分為兩部分，內(nèi)二次風(fēng)道中有軸向可動葉片，外二次風(fēng)道中采用軸向或切向可動葉片使內(nèi)、外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外二次風(fēng)的比例和葉片角度，可以改變氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的混合。 德國 Babcock 公司 WS 型雙調(diào)風(fēng)低氮燃燒器WS 型雙調(diào)風(fēng)低氮燃燒器，如圖 65 所示。燃燒器的中心是中心風(fēng)管，管中可插點(diǎn)火油槍。一次風(fēng)和外二次風(fēng)是直射流，內(nèi)二次風(fēng)由葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，改變?nèi)~片的角度可調(diào)整旋流強(qiáng)度。圖 65 WS 型低 NOX 燃燒器 WS HTNR 型低 NOX 燃燒器Babcock日本 IHI 公司在 DBR 型燃燒器的基礎(chǔ)上，與 1985 年研制成 HTNR 型低 NOX 燃燒器，其結(jié)構(gòu)如圖 66 所示。一次風(fēng)粉氣流經(jīng)過 90176。彎頭進(jìn)入燃燒器一次風(fēng)管后，通過文丘里管向中心濃縮，然后經(jīng)過安裝在中心管上小角度軸向葉片，煤粉被甩向一次風(fēng)管壁附近后噴入爐膛。一次風(fēng)噴口裝有陶瓷制成的齒形穩(wěn)燃環(huán)，可使煤粉顆粒穩(wěn)定著火。內(nèi)二次風(fēng)通道內(nèi)裝有可調(diào)角度的軸向葉片。在內(nèi)二次風(fēng)道出口，排列緊密的旋流葉片圍繞著一次風(fēng)噴口。二次風(fēng)擋板和內(nèi)二次風(fēng)軸向葉片分別由兩根推拉式的拉桿控制，推拉二次風(fēng)擋板可改變內(nèi)、外二次風(fēng)風(fēng)量比例。圖 66 HTNR 型低 NOX 燃燒器1齒環(huán)穩(wěn)燃器 2內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)口 3外二次風(fēng)徑向葉片；4內(nèi)二次風(fēng)軸向葉片；5一次風(fēng)葉片；6二次風(fēng)擋板；7文丘里管；8一次風(fēng)管；9看火孔；10油槍 PAX 型旋流燃燒器 PAX 型燃燒器(Primary Air Exchange Burner，一次風(fēng)交換燃燒器)是 Bamp。W 公司在 DRB 型燃燒器的基礎(chǔ)上增設(shè)了 PAX 裝置及分級風(fēng)管形成的，結(jié)構(gòu)如圖 67 所示。圖 67 PAX 型燃燒器 PAX 型燃燒器的原理是當(dāng)一次風(fēng)粉氣流通過燃燒器入口彎頭時，由于離心力的作用，使進(jìn)入外側(cè)主燃燒器噴嘴的煤粉約占總煤粉量的 90％。其余約 10％的煤粉和約 50％的低溫乏氣，從一次風(fēng)管中抽出，將其作為三次風(fēng)在燃燒器周圍的三次風(fēng)口噴入爐膛。一次風(fēng)管中所剩的 50％空氣與二次風(fēng)箱引入的溫度為 310～371℃的熱風(fēng)混合后作為一次風(fēng)噴入爐膛。這種燃燒器的降低 NOX 原理仍是分級送風(fēng)。 NSW 型旋流燃燒器NSW 型旋流燃燒器的一次風(fēng)通道內(nèi)裝有軸向葉片式分離器，利用慣性分離作用將一次風(fēng)風(fēng)粉混合物分成濃、兩股氣流，淡煤粉氣流通過一次風(fēng)內(nèi)通道，濃煤粉氣流通過一次風(fēng)外通道。兩股氣流在噴口處，通過導(dǎo)向裝置將濃煤粉氣流引向燃燒器中心附近，淡煤粉氣流引向濃煤粉氣流外側(cè)噴入爐膛，二次風(fēng)通過內(nèi)、外二次風(fēng)通道以旋流的形式進(jìn)入爐膛。運(yùn)行表明，火焰穩(wěn)定性提高。 徑向濃淡旋流燃燒器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)在提出了“水平濃縮煤粉燃燒”技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了“徑向濃淡旋流煤粉燃燒”技術(shù)，這種燃燒器的結(jié)構(gòu)見圖 68。圖 68 徑向濃淡旋流燃燒器 徑向濃淡旋流燃燒器是在一次風(fēng)道中加裝了一個煤粉濃縮器，從而將一次風(fēng)、粉混合物分成煤粉濃度相差適當(dāng)?shù)膬晒蓮较驓饬鳌？拷行牡囊还蔀楹哿枯^多的濃煤粉氣流，它經(jīng)過濃一次風(fēng)通道噴入爐膛。另外一股為含粉量較少的淡煤粉氣流，在濃煤粉氣流外側(cè)環(huán)形通道噴入爐內(nèi)，從而形成沿半徑方向的濃煤粉、淡煤粉的著火方式。同時二次風(fēng)通道分成了兩部分，一部分二次風(fēng)以旋流的形式進(jìn)入爐內(nèi)；另一部分二次風(fēng)以直流的形式在旋流二次風(fēng)外側(cè)的環(huán)形通道進(jìn)入爐內(nèi)。這種燃燒器是將煤粉分級、空氣分級相組合的一種方式，已在燃用貧煤、煙煤的多臺鍋爐上得到應(yīng)用，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)燃、低污染燃燒 。 現(xiàn)將國外幾家旋流燃燒器生產(chǎn)公司的低氮燃燒器發(fā)展情況及國內(nèi)外大型鍋爐燃燒器改造及使用情況匯總見表 61。各公司低氮燃燒器的發(fā)展及應(yīng)用情況表公司名稱 第一代燃燒器 第二代燃燒器 第三代燃燒器 第四代燃燒器 第五代燃燒器美國 FW1976 年，CF（可控流量）燃燒器，二次風(fēng)分兩層，即內(nèi)、外二次風(fēng)，有一個可滑動的套筒擋板可控制每個燃燒器的二次風(fēng)量。北侖Ⅱ期所用的是這代的修改型，在燃燒器中間增加了中心風(fēng)。CF/SF 燃燒器始于 1979 年，該燃燒器與第一代燃燒器的區(qū)別是噴嘴的形式不同，第二代燃燒器的噴嘴分成 4 個橢圓形的，即火焰為 4 股。1991 年～1995年，對燃燒器的噴嘴形式進(jìn)行了一些改進(jìn)，即把CF/SF 燃燒器 4個煤粉噴嘴改為IFS 燃燒器的 6個煤粉噴嘴。1994 年至今，PF/SF 燃燒器，與第三代的主要區(qū)別為內(nèi)二次風(fēng)進(jìn)入的方式，在進(jìn)口內(nèi)、外二次風(fēng)是平行的，而不是先進(jìn)入外二次風(fēng)然后再進(jìn)入內(nèi)二次風(fēng)；第四代燃燒器煤粉進(jìn)入方式為軸向的，而不是切向的。1997 年至今，VS/SF 燃燒器，內(nèi)二次風(fēng)的葉片為軸向，角度固定；內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)量通過一個可軸向滑動的內(nèi)二次風(fēng)錐形套筒進(jìn)行調(diào)節(jié)。公司名稱 第一代燃燒器 第二代燃燒器 第三代燃燒器 第四代燃燒器 第五代燃燒器北侖二期，改造前的江蘇利港，使用該燃燒器NOX 排放濃度都在 1000mg/Nm3左右。FW 提供業(yè)績沒有超過 300MW 以上的機(jī)組，在美國的 HP1（500t/h)爐其 NOX 排放為258mg/Nm3，NJ爐為 393mg/m3。20 世紀(jì) 70 年代，雙調(diào)風(fēng)燃燒器，即 DRB 燃燒器。20 世紀(jì) 80 年代中期，DRBXCL燃燒器，內(nèi)、外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度可通過軸向葉片角度調(diào)節(jié)。21 世紀(jì)初，DRB4Z 燃燒器，在內(nèi)二次風(fēng)與一次風(fēng)之間有一過渡區(qū)，該區(qū)域的二次風(fēng)量可調(diào)節(jié)。美國巴威北侖2 爐用該燃燒器 NOX 的排放值在550mg/Nm3。嘉興用該燃燒器，NOX 的排放值在330～460mg/Nm 3。蘭溪電廠用的是該燃燒器，NOX的排放值在300mg/Nm3。美國 ABT1997 年 ABT 燃燒器開始商業(yè)運(yùn)行，其開發(fā)的 OptiFlow 燃燒器專用來對原鍋爐進(jìn)行改造，該燃燒器采用雙調(diào)風(fēng)系統(tǒng)，控制燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)的分配。公司名稱 第一代燃燒器 第二代燃燒器 第三代燃燒器 第四代燃燒器 第五代燃燒器江蘇利港電廠改造后其 NOX 排放濃度控制在400mg/Nm3左右。1976 年，W 型二次風(fēng)為一股1978 年，WS 型燃燒器二次風(fēng)分內(nèi)、外二次風(fēng)，內(nèi)二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度可調(diào)。1991 年，DS 型燃燒器，內(nèi)、外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度都可調(diào)，且一次風(fēng)也有旋流葉片。德國巴威Staudinger 電廠改造前使用該型號燃燒器 NOX排放濃度在500～800mg/Nm 3。Staudinger 電廠改造后使用該型號燃燒器 NOX排放濃度在300～460mg/Nm 3。英國巴威80 年代中期英巴完成對 MarkⅢ型燃燒器的商業(yè)運(yùn)行，該燃燒器除了一次風(fēng)和燃料，還有二次風(fēng)和三次風(fēng)，較以前英巴燃燒器在 NOX排放上減少了近50%濃度。90 年代中期英巴開發(fā)了MarkⅤ型低氮燃燒器，該燃燒器在Ⅲ型的基礎(chǔ)上引入了四次風(fēng)，其 NOX 的排放濃度可進(jìn)一步降低25%左右。公司名稱 第一代燃燒器 第二代燃燒器 第三代燃燒器 第四代燃燒器 第五代燃燒器香港青山電廠改造后使用該燃燒器 NOX 排放濃度從原來1500mg/Nm3下降到500～900mg/Nm 3。表 61 NOX 燃燒器的發(fā)展前景直流燃燒器和旋流燃燒器各有優(yōu)劣，結(jié)合我國煤種多變、煤質(zhì)下降的情況以及多年來所取得的切圓燃燒的運(yùn)行經(jīng)驗來看，直流燃燒器具有其優(yōu)越性。目前世界上比較成熟的低NOX 燃燒器有：美國 Bamp。W 公司的雙調(diào)風(fēng)低 NOX 系列燃燒器，即 DRBXCL 低 NOX 燃燒器和DRB4ZTM 低 N0x 燃燒器；美國 FW 公司的 CF/SF 低 NOX 燃燒器；日本 BHK 公司的 HT—NR3 型燃燒器；