德国Babcock公司双调风旋流燃烧器(1) WS型双调风低NOx燃烧器。图5-56是山西神头二电厂500MW机组半塔式锅炉所采用的WS型燃烧器。燃烧器的中心是中心风管,管中可插点火油枪。一次风和外二次风是直流射流,内二次风由叶片产生旋转,改变叶片的角度可调整旋流强度。设置中心风的目的,是为煤粉燃烧初期提供必要的氧量。中心风管的末端装有内扩口,其作用相当于钝体,一次风煤粉流绕过内扩口并形成煤粉的浓淡分布,再喷入炉膛。试验发现: 由于旋流二次风量较小,运行时,燃烧器是在内扩口、中心风和内二次风的共同作用下产生回流区,保证煤粉气流的着火。外二次风的风量大,又不旋转,推迟了与一次风煤粉气流的混合,燃烧过程受到控制,火焰温度峰值降低,有效地抑制了NOx的生成。陕西蒲城电厂330机组的1100t/h锅炉,是罗马尼亚制造的半塔式布置、亚临界压力直流炉,燃用蒲白贫煤,采用的也是WS型燃烧器,但在外二次风道内加装了手动调节的轴向旋流调风器,以提高旋流强度,增加热烟气的回流量,保证煤粉稳定着火。该炉的NOx排放量为820~1400mg/m,经过调试后达到650mg/m以下 (O2含量6%)。(2) DS型双调风低NOx燃烧器。这是WS型燃烧器的改进型。它的结构特点是:1) 一次风道内加装了旋流导向叶片,一次风喷口处有齿环稳燃器。旋流导向叶片使煤粉气流强生旋转,一方面使煤粉沿周向均匀分布,另一方向又沿径向形成外浓内淡、外粗内细的不均匀分布。在煤粉喷口处受到齿环稳燃器的阻挡,较粗的煤粉颗粒从一次风管贴壁处折向趋中射入炉内,浓集于大回流区边界,使回流区边界处的浓度梯度增大,强化了传质和燃烧; 而较细的煤粉颗粒则绕过齿环稳燃器,在每个齿后形成一个小涡流,整个齿环形成一圈小涡流圈,附在大回流区的根部。在这些小涡流内,煤粉细,流速低,极易着火,并将热量传给未着火的煤粉,强化了煤粉气流的着火。2)内、外二次风道内都有旋流叶片,内二交风道中的叶片固定,外二次风道中的叶片角度可以改变,用以调节外二次风的旋流强度,增强对煤质的适应性。3)一次风喷口端部外扩,延迟了内二次风与一次风的混合,阻碍了大回流区因二次风的卷吸向宽度方向发展,保证了回流区有足够的长度和燃烧器出口有一较长的富燃料区。内二次风喷口端部也为外扩型,推迟了外二次风与火焰的混合,使分级送风的效果更好。4) 内、外二次风都经过蜗壳切向引入,可保证空气在断面上均匀分布。据德国Babcock公司介绍,这种燃烧器既可用于前后墙对冲燃烧方式,也可以用于切圆燃烧方式; 既可以燃用优质烟煤,也可以燃用劣质烟煤或贫煤。采用DS型燃烧器的锅炉,NOx排放量可以降到450mg/m左右;锅炉负荷变化范围为40%~100%,燃烧器负荷变化范围为50%~100%。5) 图5-58表示WS、DS型燃烧器能达到的NOx排放值与燃烧器的过量空气系数的关系,以及它们和普通燃烧器的对比。Babcock—日立公司的HT-NR型低NOx燃烧器Babcock—日立公司在DRB型燃烧器的基础上,于1985年研制成HT-NR型燃烧器。一次风粉气流经过90°弯头进入燃烧器一次风管后,通过文丘里管向中心浓缩,然后经过安装在中心管上小角度轴向叶片,煤粉被甩向一次风管壁附近后喷入炉膛。一次风喷口装有陶瓷制成的齿形稳燃环,可使煤粉颗粒稳定着火。内二次风通道内装有可调角度的轴向叶片。在内二次风道出口,排列紧密的旋流叶片围绕着一次风喷口。二次风档板和内二次风轴向叶片分别由两根推拉式的拉杆控制,推拉二次风档板可改变内、外二次风风量的比例。外二次风入口安装有径向叶片,用于调节外二次风风量及其旋流强度,叶片角度由装在燃烧器外的叶轮机构调节。北京高井电厂一台HG410/100-1型锅炉用12只HT-NR型燃烧器取代原来的双蜗壳扰动式燃烧器,燃用Mar为7.21%~11.3%、Aar为19%~34%、Var为19.4%~30%、Nar为0.9%~ 1.1%、Qar,net为18~22.5MJ/kg的烟煤。NOx的排放量由燃烧器改造前的平均值783mg/m下降到480mg/m左右,降低了38.7%; 而飞灰可燃物含量则从6.4%升高到8.79%,增加了2.39%,锅炉热效率相应下降了0.59%; 锅炉不投油助燃的最低负荷由75%降低到50%。在HT-NR2燃烧器中,用浓度调整器取代轴向叶片,在其末端由于流通截面扩大,使惯性小的空气向中心扩散,进一步提高了壁面处的煤粉浓度。在内、外二次风道的出口之间增加了分隔器,进一步推迟了外二次风与火焰的混合,并使燃烧器喉部烟气产生再循环,达到既使NOx还原区扩大,又使火焰温度适当提高的双重目的。日本一台1510t/h超临界压力直流锅炉装有HT-NR2燃烧器。运行数据表明,与采用HT-NR燃烧器的锅炉相比,NOx排放量降低10%~15%,飞灰可燃物降低30%以上。美国FW公司双调风CF/SF型燃烧器山东邹县电厂2020t/h亚临界压力、自然循环锅炉采用的控制流量 (CF)、分割火焰 (SF)、低NOx燃烧器,即美国FW公司制造的CF/SF型双调风低NOx燃烧器。一次风煤粉气流切向进入一次风通道,后者由内、外套筒之间的环形通道以及环形通道外围的四个椭圆形喷嘴组成。为防止旋转离心作用引起一次风通道外周煤粉浓度过高,在外套筒内壁的陶瓷衬层上装有反旋导条。各个喷嘴流出的射流独自形成小火焰。小火焰扩大了煤粉气流与热烟气的接触面,使煤中挥发物尽快析出,既可稳定燃烧,又能形成还原性气氛,减少NOx的生成量。带滑动尖端的内套筒可以通过手动调节机构前、后各移动152mm。这样可以在一次风流量不变的情况下,改变一次风的速度,从而控制一、二次风的混合状态,改变内回流区的位置和大小,进而达到调节着火点位置、控制火焰形状、减少NOx生成量的目的。二次风分内、外两个通道。二次风由切向进入多孔均流孔板和可调挡板,再进入内、外二次风通道。二次风风量可由均流孔板外侧的可移动式套筒挡板控制,但后者不作全程调节,仅由逻辑设定关闭、点火和开足三个位置。燃烧器停用时将它关闭,此时仍有足够风量通过间隙漏入,冷却燃烧器。改变内二次风道中可调挡板的径向角度,控制喷口喉部的旋流强度及着火点位置。改变外二次风道中可调挡板的径向角度,能调节内二次风量和入炉总风量。由于采用多股一次风及二次风分级,能保证在距喷口2~3m范围内,燃烧区的过量空气系数只有0.6~0.7,预期NOx可降低50%~60%。最大NOx排放量设计值为614mg/m,实际为737mg/m。