CN101487590B - 一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，它涉及一种旋流煤粉燃烧器。本发明解决了现有的旋流煤粉燃烧器存在的浓淡分离效率低，一次风的阻力增大且达到一定值，会导致磨煤机出力降低，导致锅炉无法满负荷运行的问题。本发明一次风道渐扩段的入风口端和出风口端分别与一次风道入口直管段的出风口端和一次风道出口直管段的入风口端固接，至少一个锥台形分离环设置在一次风道渐扩段内，锥台形分离环的小直径端朝向一次风道出口直管段的出风口端，一次风道出口直管段的外侧设有内二次风风道，内二次风风道的外侧设有外二次风风道。本发明浓淡分离效率高，阻力小，提高了磨煤机出力，使锅炉满负荷运行；本发明还降低了NOx的排放量。

Description

一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种旋流煤粉燃烧器。

背景技术

旋流煤粉燃烧器在我国电站锅炉及其它煤粉应用领域占有一定的比例。旋流煤粉燃烧器依靠高温回流区作为稳定的热源，使煤粉气流及时着火并稳定燃烧，普通旋流煤粉燃烧器的一、二次风混合强烈，温度峰值高，NOx生成量大。氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源，它除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，危害人类健康。煤炭燃烧是NOx的主要来源之一，为了控制日益严重的NOx污染，2000年9月1日执行的《中华人民共和国大气污染防治法》提出了对NOx排放治理的要求。NOx控制主要有两种途径，一是采用低NOx燃烧技术减少NOx的生成；二是从烟气中脱除NOx，即在煤粉产生的含有NOx的烟气中喷入脱销剂，脱除烟气中的NOx。在我国目前的经济水平下，前者是较为有效、经济可行的方法；后者存在投资和运行费用高的问题。授权公告号为CN1207511C、授权公告日为2005年6月22日的专利名称为《一种中心给粉旋流煤粉燃烧器》的发明专利提出一种能实现稳燃和低NOx排放的旋流煤粉燃烧装置。此旋流煤粉燃烧器设有锥台形分离环，煤粉被集中到一次风管中心区域，煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分，形成浓淡燃烧，增加了中心回流区内的煤粉量，可以降低NOx。该燃烧器在一次风管内沿中心线设有多个锥台形分离环，可实现一次风浓淡分离，但是浓淡分离效率比较低，要达到理想的浓淡分离效果，则一次风的阻力就会增大，当一次风阻力达到一定值时，会导致磨煤机出力降低，进而导致锅炉无法满负荷运行。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的旋流煤粉燃烧器存在的浓淡分离效率低，一次风的阻力增大且达到一定值，会导致磨煤机出力降低，导致锅炉无法满负荷运行的问题，进而提供一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器。

本发明的技术方案是：一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器包括一次风道、至少一个锥台形分离环、内旋流器、内二次风风道和外二次风风道，所述一次风道由一次风道入口直管段、一次风道渐扩段和一次风道出口直管段组成，所述一次风道渐扩段的入风口端与一次风道入口直管段的出风口端固接，所述一次风道渐扩段的出风口端与一次风道出口直管段的入风口端固接，所述至少一个锥台形分离环设置在一次风道渐扩段内，锥台形分离环的小直径端朝向一次风道出口直管段的出风口端，所述一次风道出口直管段的外侧设有内二次风风道，所述内旋流器安装在内二次风风道内，所述内二次风风道的外侧设有外二次风风道；所述一次风道入口直管段、一次风道渐扩段、锥台形分离环、一次风道出口直管段、内二次风风道和外二次风风道同轴设置，三个锥台形分离环沿一次风道的中心轴线依次设置，且三个锥台形分离环朝着一次风道出口直管段的出风口端直径依次减小，靠近一次风道入口直管段的一个锥台形分离环设置在一次风道渐扩段内，其余的两个锥台形分离环布置在一次风道出口直管段内。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：一、本发明的旋流煤粉燃烧器的一次风道具有一个渐扩段，至少一个锥台形分离环设置在一次风道渐扩段内，煤粉气流由旋流煤粉燃烧器一次风道入口直管段进入一次风道渐扩段后，煤粉颗粒会与锥台形分离环碰撞，由于煤粉颗粒的惯性很大，碰撞后煤粉被集中到燃烧器的中心；而一次风中的空气惯性很小，锥台形分离环对空气的影响很小，空气流经渐扩段后，空气会扩散至一次风道出口直管段的整个流通截面，这样一次风中煤粉和空气容易分离，浓淡分离效率高，并且阻力小，从而提高了磨煤机出力，使锅炉满负荷运行。二、煤粉气流流经渐扩段及锥台形分离环后，在一次风道出口直管段的中心形成高浓度煤粉气流，在一次风道出口直管段的管壁附近形成淡煤粉气流。煤粉集中于燃烧器的中心并喷入炉内，增加在高温中心回流区的煤粉量，延长煤粉在高温中心回流区的停留时间，可有效抑制燃料型NOx的生成；二次风被分成了内、外两部分，因而形成了径向空气分级燃烧，内二次风用于引燃煤粉，外二次风用于补充焦炭完全燃烧所需的氧气，有助于抑制燃料型NOx的生成，空气径向分级和中心给粉相结合，实现了更低NOx排放。一次风道出口直管段内布置两个锥台形分离环，得到了更好的煤粉浓淡分离效果和更低的一次风阻力。

附图说明

图1是本发明的整体结构主剖视图，图2是本发明只安装一个锥台形分离环的整体结构主剖视图，图3是本发明的锥台形分离环部分布置在一次风道出口直管段内的整体结构主剖视图，图4是本发明安装有内二次风风道挡板和外二次风风道挡板的整体结构主剖视图，图5是本发明在外二次风风道的出风口端安装有外旋流器的整体结构主剖视图，图6是本发明在外二次风风道的进风口端安装有外旋流器的整体结构主剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括一次风道、至少一个锥台形分离环3、内旋流器5、内二次风风道6和外二次风风道7，所述一次风道由一次风道入口直管段1、一次风道渐扩段2和一次风道出口直管段4组成，所述一次风道渐扩段2的入风口端与一次风道入口直管段1的出风口端固接，所述一次风道渐扩段2的出风口端与一次风道出口直管段4的入风口端固接，所述至少一个锥台形分离环3设置在一次风道渐扩段2内，锥台形分离环3的小直径端朝向一次风道出口直管段4的出风口端，所述一次风道出口直管段4的外侧设有内二次风风道6，所述内旋流器5安装在内二次风风道6内，所述内二次风风道6的外侧设有外二次风风道7。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一次风道渐扩段2与一次风道的中心轴线的夹角为α，90°＞α＞0°。如此设置，可保证在一次风道出口直管段4的出风口段的中心附近形成浓煤粉区，在靠近管壁区域形成淡煤粉区，并更有效的保证了一次风阻力较低。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一次风道入口直管段1、一次风道渐扩段2、锥台形分离环3、一次风道出口直管段4、内二次风风道6和外二次风风道7同轴设置。如此设置，有利于一次风和二次风的通过。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的锥台形分离环3的个数为一～五个。如此布置，可以根据燃烧器对一次风中煤粉浓淡分离效率的要求，灵活设计。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的锥台形分离环3的个数为三个，三个锥台形分离环3沿一次风道的中心轴线依次设置，且三个锥台形分离环3朝着一次风道出口直管段4的出风口端直径依次减小。靠近一次风道入口直管段1的锥台形分离环3设置在一次风道渐扩段2内，其余的锥台形分离环3可以布置在一次风道渐扩段2内，也可以布置在一次风道出口直管段4内。如此布置，可以在保证一次风道出口直管段4具有足够长度的前提下布置多个锥台形分离环3，从而得到更好的煤粉浓淡分离效果和更低的一次风阻力。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五的不同点是：本实施方式的旋流煤粉燃烧器还增加有内二次风风道挡板8和外二次风风道挡板9，所述内二次风风道挡板8安装在内二次风风道6的进风口处，所述外二次风风道挡板9安装在外二次风风道7的进风口处。如此设置，通过调节内二次风风道挡板8和外二次风风道挡板9的开度，进而改变内二次风及外二次风的风量，采用内二次风为旋流的形式，外二次风为直流的形式，通过调整内二次风及外二次风的比例来调整旋流强度，改变中心回流区的大小。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或五相同。

具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六的不同点是：本实施方式的旋流煤粉燃烧器还增加有外旋流器10，所述外旋流器10安装在外二次风风道7的出风口端。如此设置，内二次风及外二次风为旋流的形式，通过调节外旋流器10的角度或在外二次风风道7中的位置，来调整旋流强度，改变中心回流区的大小。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六的不同点是：本实施方式的旋流煤粉燃烧器还增加有外旋流器10，本实施方式的外旋流器10安装在外二次风风道7的进风口端。如此设置，内二次风及外二次风为旋流的形式，通过调节外旋流器10的角度或在外二次风风道7中的位置，来调整旋流强度，改变中心回流区的大小。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

本发明的工作原理是：本发明的一次风道由三部分组成，沿着煤粉气流方向，依次为一次风道入口直管段1、一次风道渐扩段2和一次风道出口直管段4。一次风道渐扩段与中心轴线的夹角为α，90°＞α＞0°；至少一个锥台形分离环3的设置在一次风道渐扩段2内，锥台形分离环3的小直径端朝向一次风道出口直管段4的出风口端；煤粉气流由本发明的一次风道入口直管段1进入一次风道渐扩段2后，煤粉颗粒会与锥台形分离环3碰撞，由于煤粉颗粒的惯性很大，碰撞后煤粉被集中到一次风道出口直管段4的中心轴线附近；而一次风中的空气惯性很小，锥台形分离环3对空气的影响很小，空气流经渐扩段后，空气会扩散至一次风道出口直管段4的整个流通截面，这样一次风中煤粉和空气容易分离，并且一次风的阻力小；一次风道出口直管段4的中心轴线附近在形成高浓度煤粉气流，在靠近管壁区域形成淡煤粉区；二次风分别进入内二次风风道6和外二次风风道7，经内旋流器5和外旋流器10使二次风产生旋转，内二次风及外二次风旋转方向一致；经过内二次风风道6和外二次风风道7后喷入炉内，在燃烧区域形成适中的中心回流区使煤粉稳定燃烧；煤粉集中于旋流煤粉燃烧器的中心并喷入炉内，增加在高温中心回流区的煤粉量，使中心回流区的还原性气氛加强，延长煤粉在高温中心回流区的停留时间，可有效抑制燃料型NOx的生成；二次风被分成了内、外两部分，因而形成了径向空气分级燃烧，内二次风用于引燃煤粉，外二次风用于补充焦炭完全燃烧所需的氧气，有助于抑制燃料型NOx的生成，空气径向分级和中心给粉相结合，实现了低NOx排放。

Claims (5)

1.一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，它包括一次风道、三个锥台形分离环(3)、内旋流器(5)、内二次风风道(6)和外二次风风道(7)，其特征在于：所述一次风道由一次风道入口直管段(1)、一次风道渐扩段(2)和一次风道出口直管段(4)组成，所述一次风道渐扩段(2)的入风口端与一次风道入口直管段(1)的出风口端固接，所述一次风道渐扩段(2)的出风口端与一次风道出口直管段(4)的入风口端固接，每个锥台形分离环(3)的小直径端朝向一次风道出口直管段(4)的出风口端，所述一次风道出口直管段(4)的外侧设有内二次风风道(6)，所述内旋流器(5)安装在内二次风风道(6)内，所述内二次风风道(6)的外侧设有外二次风风道(7)；所述一次风道入口直管段(1)、一次风道渐扩段(2)、锥台形分离环(3)、一次风道出口直管段(4)、内二次风风道(6)和外二次风风道(7)同轴设置，三个锥台形分离环(3)沿一次风道的中心轴线依次设置，且三个锥台形分离环(3)朝着一次风道出口直管段(4)的出风口端直径依次减小，靠近一次风道入口直管段(1)的一个锥台形分离环(3)设置在一次风道渐扩段(2)内，其余的两个锥台形分离环(3)布置在一次风道出口直管段(4)内。

2.根据权利要求1所述一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述一次风道渐扩段(2)与一次风道的中心轴线的夹角为α，90°＞α＞0°。

3.根据权利要求1或2所述一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述旋流煤粉燃烧器还包括内二次风风道挡板(8)和外二次风风道挡板(9)，所述内二次风风道挡板(8)安装在内二次风风道(6)的进风口处，所述外二次风风道挡板(9)安装在外二次风风道(7)的进风口处。

4.根据权利要求3所述一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述旋流煤粉燃烧器还包括外旋流器(10)，所述外旋流器(10)安装在外二次风风道(7)的出风口端。

5.根据权利要求3所述一种带有渐扩段的低阻力、低NOx的旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述旋流煤粉燃烧器还包括外旋流器(10)，所述外旋流器(10)安装在外二次风风道(7)的进风口端。

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