一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于燃煤锅炉领域，更具体地，涉及一种旋流燃烧器。
【背景技术】
[0002] 目前，电站锅炉启动和低负荷稳燃过程中，需要消耗大量的燃料油，等离子体辅助 点火技术能解决高挥发分煤种的点火和稳燃问题，节省燃油所带来的成本费用。已有文献 和工业实际表明，对于低挥发分煤，等离子体点火技术很难点着，导致等离子体点火技术在 无烟煤等难燃煤种中很难广泛使用，同时，采用空气作为反应气，空气中的N 2等离子体化后 极易被氧化成氮氧化物（NOx)，增加了NOx的生成量，不利于锅炉的低氮减排。在专利 CN201010577320中的电弧等离子体中采用的是纯氧，纯氧虽然能解决等离子体反应气不含 N2的问题，但纯氧价格相较来贵，且从根本上没有解决其它途径生成NOx的难题。本专利采用 的是补充水蒸汽的方法，可通过等离子体态水蒸汽特殊的性质和通入的位置及比例来解决 NOx生成量高的问题。同时，本发明的研究表明，等离子体态水蒸汽对于无烟煤等低挥发分 煤的着火有促进作用。
[0003] 在旋流燃烧器中，由于它自身结构的原因，一次风和二次风混合比较强烈，热NOx 和燃料型NOx在火焰的贫氧区域内并不能及时被反应，其氮氧化合物排放较高。为改进旋流 燃烧器的低氮性能，通常采用分级配风，浓淡燃烧技术，调节二次风的旋度和风量等方法。 这些方法目前已经取得了较好低氮效果，如专利CN201110295483的低温等离子体旋流煤粉 炉炉内深度分级低NO xM烧系统。但为了进一步降低锅炉的NOx的排放，本专利采取了在第一 级等离子体发生器补充水蒸汽和在一次风和二次风之间的环形的贫氧区域内通入高活性 的水蒸汽等离子体这种分级降低NO x的方法，使得锅炉中生成的NOx含量大大降低。
[0004] 稳燃和低氮这两个问题，我们不能孤立地解决。在上述的大多数专利中，虽然燃烧 稳定性得到了提高，但是NOx生成量却变得更多。在本专利中，采用这种强稳燃低氮旋流燃 烧器，可以兼顾煤粉的燃烧性能和低氮效果，使得锅炉达到最优工况，这样大大节约了能 源，同时还能减少环境污染。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种两级可调的水蒸汽等离 子体旋流燃烧器，其能有效的实现稳燃和低氮设计思路，同时充分利用水蒸汽资源，达到节 能减排的效果。
[0006] 为实现上述目的，按照本发明，提供了一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧 器，其特征在于，包括第一级等离子点火装置、第二级等离子调节器和水蒸汽供气系统，其 中，
[0007] 所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道、内燃烧室、浓淡分离器、旋流发生 器、第一级水蒸汽进气管道、中心风管道和第一级等离子体发生器，所述一次风管道用于通 一次风;所述内燃烧室和浓淡分离器均位于所述一次风管道内并且均固定安装在所述一次 风管道的内壁上;所述内燃烧室与一次风管道的内壁之间存在通风间隙，并且所述通风间 隙处布置旋流发生器;所述浓淡分离器用于将一次风分离成浓粉流和淡粉流，浓粉流进入 所述内燃烧室燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙并最终喷入炉膛;所述第一 级水蒸汽进气管道的一端伸入所述第一级等离子体发生器内，以用于向所述第一级等离子 体发生器内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系统;所述中心风管道的一端伸入 所述第一级等离子体发生器内，以用于供应空气或高纯氧;所述第一级等离子体发生器用 于产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器的点火端穿过所述内燃烧室的侧壁后伸入所 述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内燃烧室内燃烧形成火焰；
[0008] 所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道、第二级等离子体发生 器、内二次风进气管道、外二次风进气管道，所述第二级水蒸汽进气管道套接在所述一次风 管道外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供;所述第二级等离子 体发生器包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道内，以用于产生等离子体流；内二次风进 气管道套接在所述第二级水蒸汽进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的火焰通入内二次 风，所述外二次风进气管道套接在所述内二次风进气管道外，以用于向内燃烧室内产生的 火焰通外二次风;所述内二次风进气管道和外二次风进气管道内分别设置有旋流发生器。
[0009] 优选地，所述第二级等离子调节装置还包括均风器，所述均风器设置在第二级水 蒸汽进气管道内，其包括基块及贯通设置在基块上的多个通风孔，以用于使水蒸汽在第二 级水蒸汽进气管道内均匀流动。
[0010] 优选地，所述水蒸汽供气系统包括可调节的第一供气装置和第二供气装置。所述 第一供气装置包括水蒸汽联箱、过滤器、第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，所述水蒸汽 联箱用于储存水蒸汽，其包括箱体及设置在箱体上的水位计，压力计和温度计，其内的水蒸 汽来源可为电厂疏水扩容器和除氧器的排气，所述过滤器的一端与所述水蒸汽联箱连接， 其另一端分为两路，每路依次连接着所述第一调节阀、第一截止阀、第一流量器，并且分别 为所述第一级水蒸汽进气管道和第二级水蒸汽进气管道提供水蒸汽，所述第一调节阀用于 调节水蒸汽的流量;所述的第二供气装置包括第二调节阀、第二截止阀、第二流量器，其内 的水蒸汽来源于干燥煤粉的三次风乏汽，所述第二调节阀用于调节所述三次风乏气的流 量，其上依次连接所述第二截止阀和第二流量器，所述第二流量器与所述第一级水蒸汽进 气管道连接，以用于为所述第一级水蒸汽进气管道提供水蒸汽。
[0011] 优选地，所述第二级等离子发生器包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板布 置在第二级水蒸汽进气管道内，其形状均呈圆筒状，所述阴极板伸入所述阳极板内并且所 述阴极板的外径小于所述阳极板的内径，以将流过二者的水蒸汽电离成等离子活性体。
[0012] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果：
[0013] 1)水蒸汽等原料取材方便，资源合理利用；
[0014] 2)实现煤的高效燃烧、稳定着火、低氮排放目标，通过二级调节调控最优工况；
[0015] 3)工业实用性强，利于目前工业上旋流燃烧器的改造。
[0016] 4)通过两级水蒸汽等离子体发生器解决燃烧难以稳定和NOx污染物排放高的问 题。特别适用于贫煤、无烟煤等难以着火点燃、NO x生成量高的煤种，具有低氮稳燃的效果。
【附图说明】
[0017] 图1为两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器结构示意图；
[0018] 图2为水蒸汽输送管道原理图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0020] 参照图1、图2,一种两级可调的水蒸汽等离子体旋流燃烧器，包括第一级等离子点 火装置、第二级等离子调节器和水蒸汽供气系统，其中，
[0021] 所述第一级等离子体点火装置包括一次风管道1、内燃烧室11、浓淡分离器8、旋流 发生器9、第一级水蒸汽进气管道2、中心风管道12和第一级等离子体发生器7,所述一次风 管道1用于通一次风;所述内燃烧室11和浓淡分离器8均位于所述一次风管道1内并且均固 定安装在所述一次风管道1的内壁上;所述内燃烧室11与一次风管道1的内壁之间存在通风 间隙，并且所述通风间隙处布置旋流发生器9;所述浓淡分离器8用于将一次风分离成浓粉 流和淡粉流，浓粉流进入所述内燃烧室11燃烧并最终喷入炉膛，淡粉流流入所述通风间隙 并最终喷入炉膛;所述第一级水蒸汽进气管道2的一端伸入所述第一级等离子体发生器7 内，以用于向所述第一级等离子体发生器7内通入水蒸汽，所述水蒸汽来源于水蒸汽供气系 统;所述中心风管道12的一端伸入所述第一级等离子体发生器7内，以用于供应空气或高纯 氧;所述第一级等离子体发生器7用于产生等离子体火炬，第一级等离子体发生器7的点火 端穿过所述内燃烧室11的侧壁后伸入所述内燃烧室内，以用于使浓粉流和混合气在所述内 燃烧室11内燃烧形成火焰；
[0022] 所述第二级等离子体调节装置包括第二级水蒸汽进气管道3、第二级等离子体发 生器17、内二次风进气管道4、外二次风进气管道5,所述第二级水蒸汽进气管道3套接在所 述一次风管道1外侧，以用于供应水蒸汽，所述水蒸汽由所述水蒸汽供气系统提供;所述第 二级等离子体发生器17包裹镶嵌于所述第二级水蒸汽进气管道3内，以用于产生等离子体 流；内二次风进气管道4套接在所述第二级水蒸汽进气管道3外，以用于向内燃烧室11内产 生的火焰通入内二次风，所述外二次风进气管道5套接在所述内二次风进气管道4外，以用 于向内燃烧室11内产生的火焰通外二次风;所述内二次风进气管道4和外二次风进气管道5 内分别设置有旋流发生器9。
[0023] 参照图1，第二级水蒸汽进气管道3风通道为环形通道，环形通道的大径为D，一次 风管道1的内径为d，D/d = 21/20~6/5;
[0024] 进一步，所述第二级等离子调节装置还包括均风器10,所述均风器10设置在第二 级水蒸汽进气管道3内，其包括基块及贯通设置在基块上的多个通风孔，以用于使水蒸汽在 第二级水蒸汽进气管道3内均匀流动。
[0025] 进一步，所述水蒸汽供