CN101832551A - 中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种电站锅炉技术领域的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，包括：中心油枪、一次风管道、内二次风管道和外二次风管道，其中：中心油枪设置于一次风管道的内部中心，内二次风管道固定设置于一次风管道的外部，外二次风管道垂直设置于内二次风管道的外部，一次风管内设有可调节的扩流锥煤粉浓缩机构及弱旋叶片。本发明实现深度的浓淡燃烧，能够解决传统燃烧器一次风阻力大，磨损严重等问题，并且实现低NOx排放，稳燃等良好燃烧特性；适应目前电站燃煤煤种频繁变换的情况，并且解决目前新型燃烧器容易出现的导流筒脱落问题。

Description

中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及的是一种电站锅炉技术领域的装置，具体是一种中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器。

背景技术

氮氧化物作为主要的大气污染物之一，其产生的酸雨及光化学烟雾对环境造成巨大的破坏。作为氮氧化物主要排放源之一的燃煤电站锅炉，其氮氧化物排放标准不断提高。目前，主要通过低NOx燃烧技术降低氮氧化物生成及尾部烟气脱硝技术减少排放。通过低NOx燃烧技术可以有效地减少NOx的生成，减少尾部烟气脱硝的运行成本，提高电厂的经济效益。

低NOx燃烧技术虽然能够有效地降低NOx的生成，但却容易对燃烧产生负面影响，尤其是稳燃。因此，开发适合各种实际情况的低NOx燃烧器，保证低NOx燃烧的同时，维持良好的燃烧性能，有着重要的意义。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201137936，公开日2008-10-22记载了一种“旋流煤粉燃烧器”，该燃烧器在保证低NOx燃烧及稳燃的基础上，解决了一次风管内浓缩器易于磨损的问题。但是，由于国内电煤供求关系的影响，电厂用煤经常发生改变。该燃烧器在设计时根据设计煤种进行最优化，但却不能根据煤种变化做出相应的调节，保持最优化燃烧。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，实现深度的浓淡燃烧，能够解决传统燃烧器一次风阻力大，磨损严重等问题，并且实现低NOx排放，稳燃等良好燃烧特性；适应目前电站燃煤煤种频繁变换的情况，并且解决目前新型燃烧器容易出现的导流筒脱落问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：中心油枪、一次风管道、内二次风管道和外二次风管道，其中：中心油枪设置于一次风管道的内部中心，内二次风管道固定设置于一次风管道的外部，外二次风管道垂直设置于内二次风管道的外部。

所述的一次风管道包括依次串联的一次风进口管道、一次风弯管、一次风直管和一次风导流筒，一次风弯管的进口与一次风进风管道活动连接，一次风弯管的出口与一次风直管活动连接。

所述的一次风导流筒包括整体铸造结构的直段和扩口段，其直段的进口与一次风直管机械连接，连接点与出口的距离为1/2～1倍一次风直管直径，其扩口段的扩口角度为30～60°。

所述的一次风管道的内部中心线上依次设有均流板，扩流锥和一次风旋流叶片组以及与扩流锥相连接的扩流锥控制器，其中：均流板固定设置于一次风弯管中心位置，扩流锥固定设置于中心油枪上并通过扩流锥控制器调节扩流锥在一次风直管内的位置。

所述的均流板在弯管进口向外延长1/4～1/2倍一次风直管直径长度，均流板在弯管出口向外延长1/8～1/4倍一次风直管直径长度。

所述的扩流锥其扩口角为15～30°，扩流锥进口直径为中心油枪套管直径的1.5～2倍，出口直径为油枪套管直径的2.5～3倍，

所述的扩流锥为三角形结构或翼型结构，其进口直径为中心油枪套管直径的1.5～2倍，最大直径处为中心油枪套管直径的2.5～3倍，出口直径为中心油枪套管直径的1.6～2.1倍，进口到最大直径处的轴向距离与出口到最大直径处的轴向距离比为1∶2～1∶4。

所述的一次风旋流叶片组包括10～20片均匀分布的叶片，叶片为矩形状，其高度占该区域流道高度的1/2～4/5，其长度为高度的3/4～3/2倍，其倾斜角度为15～30°，叶片之间通过支撑环连接成一个整体叶片组，叶片组通过一次风旋流叶片控制器调节其在一次风直管的位置。

所述的内二次风管道包括依次串联的内二次风直管道、风门管道和内二次风导流筒，其中：内二次风直管道和内二次风导流筒机械连接，所述的内二次风导流筒包括整体铸造结构的直流段和扩口段，扩口段的扩口角度30～60°。

所述的外二次风管道包括由外而内依次套接的风箱、外二次风旋流管道、外二次风旋流叶片和外二次风导流筒以及与外二次风旋流叶片相连接的外二次风旋流叶片控制器，其中：风箱和外部进风管道、外二次风旋流管道以及外二次风导流筒分别机械连接，风箱和一次风管道采用可拆卸连接，外二次风旋流叶片通过外二次风旋流叶片控制器控制，外二次风导流筒包括整体铸造结构的直流段和扩口段，直流段和外二次风旋流管道机械连接，扩口段的扩口角度为30～60°。

所述的外二次风管道产生内外双层的外二次风，内层外二次风保持强旋，外层外二次风则采用直流，通过外层外二次风可避免内层外二次风旋流强度太大产生飞边，其中外层外二次风导流筒扩口角度30～60°。

本发明具有以下优点：

1、充分利用旋流燃烧器出口环形回流区和一次风煤粉外浓内淡分布，利用二次风产生的环形回流区卷吸高温烟气，点燃一次风外侧浓相煤粉，保证煤粉着火；并且采用和二次风旋转方向相同的弱旋一次风，使得初期煤粉和二次风的混合延迟，避免煤粉和低温二次风的混合，进一步实现稳定燃烧，同时在燃烧初期实现缺氧燃烧，降低燃烧强度，减少NOx排放；强旋二次风则为燃烧后期煤粉和空气的充分混合提供保障，保证燃尽。

2、通过一次风直流段初步分级和出口旋流最终分级的结合，避免直流分级为达到较高浓淡比而产生的局部速度过高，磨损严重，阻力大；采用一级环形扩流锥使得部分煤粉得到分离，不过大改变流道，阻力小，磨损小，而部分分离到外侧的煤粉避免的和出口位置旋流叶片的接触，减少撞击旋流叶片的煤粉质量，使得旋流叶片磨损小；另外由于只需对中心稀相煤粉进行轻微分离，叶片采用的偏转角度较小，产生较小的旋转，也产生较小的阻力，而两级的配合可以实现较高的合理的外浓内淡煤粉分布，且整体扩流锥件产生的阻力小，且磨损小。

3、一次风管内的扩流锥和旋流叶片组均采用可调节形式，能够适应国内电厂燃煤煤种频繁变化的情况。

4、一次风，内，外二次风的导流筒均采用整体铸造结构，其连接外置原理燃烧器喷口附近的高温区域，解决目前存在的导流筒易脱落问题。

5、一次风弯管，均流板，扩流锥及一次风旋流叶片组等易磨损部件均采用可拆卸安装，易于检修更换。

6、燃烧器整体结构紧凑，简单，具有使用性，经济性强，易于电厂燃烧器改造。

附图说明

图1为实施例1结构示意图；

图2为实施例2结构示意图；

图3为实施例3结构示意图；

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：中心油枪1，一次风管道2，内二次风管道3和外二次风管道4，其中：中心油枪1设置于一次风管道2的内部中心，内二次风管道3固定设置于一次风管道2的外部，外二次风管道4垂直设置于内二次风管道3的外部。

所述的一次风管道2包括：依次串联的一次风进口管道5，一次风弯管6，一次风直管7和一次风导流筒8，一次风弯管6的进口与一次风进风管道5活动连接，一次风弯管6的出口与一次风直管7活动连接。

所述的一次风管道2内安装有均流板9，扩流锥10和一次风旋流叶片组11；

所述的内二次风管道3包括：内二次风直管道12，风门管道13和内二次风导流筒14；

所述的外二次风管道4包括：风箱15，外二次风旋流管道16，外二次风旋流叶片17和外二次风导流筒18。

所述的一次风弯管6进口与一次风进风管道5连接，出口与一次风直管7连接，采用可拆卸连接，便于弯管磨损后的拆换。

所述的一次风导流筒8包括直段和扩口段，采用整体铸造结构，其直段进口与一次风直管机械连接，连接点与出口的距离为1/2倍一次风直管直径，其扩口角度30°。

所述的均流板9安装在一次风弯管6中心高度位置，机械连接，均流板9在弯管进口向外延长1/4倍一次风直管直径长度，均流板9在一次风弯管6出口向外延长1/8倍一次风直管7直径长度。

所述的扩流锥10其扩口角为15°，扩流锥10进口直径为中心油枪1套管直径的1.5倍，出口直径为油枪套管1直径的2.5倍，扩流锥10均匀连接三个支撑脚叶片，通过支撑脚叶片固定在中心油枪1，并且通过扩流锥控制器19调节扩流锥10在一次风直管7内的位置。

所述的一次风旋流叶片组11包括15片均匀分布的叶片，叶片为矩形状，其高度占该区域流道高度的1/2，其长度为高度的3/4倍，其倾斜角度为15°，叶片之间通过支撑环连接成一个整体叶片组，叶片组通过一次风旋流叶片控制器20调节其在一次风直管7的位置。

所述的内二次风直管道3和内二次风导流筒14机械连接，其中内二次风导流筒14包括直流段和扩口段，采用整体铸造结构，其中导流筒扩口角度45°。

所述的内二次风直管道12钻有大量圆孔，风门管道13套在内二次风管道12圆孔区域，通过内二次风风门控制器21控制风门管道12。

所述的外二次风导流筒18包括直流段和扩口段，采用整体铸造结构，其中直流段和外二次风旋流管道通过机械连接，其扩口角度45°。

所述的外二次风旋流叶片通过外二次风旋流叶片控制器控制22。

所述的风箱15和外部进风管道机械连接，风箱15和外二次风旋流管道16机械连接，和外二次风导流筒18机械连接，和一次风管道2采用可拆卸连接。

实施例2：

如图2所示，本实施例将扩流锥改成三角形结构，其进口直径为中心油枪套管直径的1.5倍，最大直径处为中心油枪套管直径的2.5倍，出口直径为中心油枪套管直径的1.6倍，进口到最大直径处的轴向距离与出口到最大直径处的轴向距离比为1∶2。

同过三角形结构，可以改变扩流锥位置的流场结构，使得扩流锥尾部不容易出现尾涡，降低燃烧器阻力。

实施例3

如图3所示，本实施例将扩流锥改成翼型结构，其进口直径为中心油枪套管直径的1.5倍，最大直径处为中心油枪套管直径的2.5倍，出口直径为中心油枪套管直径的1.6倍，进口到最大直径处的轴向距离与出口到最大直径处的轴向距离比为1∶2。

同过翼型结构，可以改变扩流锥位置的流场结构，使得扩流锥尾部不容易出现尾涡，降低燃烧器阻力，另外翼型结构在直径最大处的切线角度和轴线平行，该点是整个流场的最大速度点，平行于流向的角度可以减小煤粉气流锥对该位置的磨损。

本实施例的外二次风可进一步分成两层，内层外二次风保持强旋，外层外二次风则采用直流，两层外二次风之间通过外二次风风门26控制风量、外二次风风门26则通过外二次风风门控制器27进行控制。通过外层外二次风可避免内层外二次风旋流强度太大产生飞边，本实施例的外层外二次风导流筒扩口角度为45°，通过外层外二次风导流筒28可以使得两层外二次风不产生强烈的混合。

本实施例的具体工作过程如下：

煤粉气流从弯头5进入燃烧器，首先经过均流板9，使得煤粉分成两股气流，这就减轻了由于煤粉经过弯头5在离心力作用下产生的上浓下淡不均与分布。

流动的煤粉进行浓淡分离时，由于扩流锥25特有的翼型结构，这就减轻了扩流锥的磨损，且降低燃烧器阻力，延长扩流锥寿命。

到达一次风喷口8附近的外测浓相煤粉气流在旋流其11的作用下，产生和外二次风旋流器17同向的弱旋，由于相对同向的旋转，使得煤粉气流和初期低温的外二次风混合减弱，这不仅有利于初期着火稳燃，而且实现初期富煤粉缺氧燃烧，降低NOx生成。

综上所述，本实施例低氮氧化物旋流煤粉燃烧器具有稳燃，低NOx排放特性，同时解决传统低NOx燃烧器一次风浓缩器易磨损的问题。

Claims (10)

1.一种中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，包括：中心油枪、一次风管道、内二次风管道和外二次风管道，其特征在于：中心油枪设置于一次风管道的内部中心，内二次风管道固定设置于一次风管道的外部，外二次风管道垂直设置于内二次风管道的外部。

2.根据权利要求1所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的一次风管道包括依次串联的一次风进口管道、一次风弯管、一次风直管和一次风导流筒，一次风弯管的进口与一次风进风管道活动连接，一次风弯管的出口与一次风直管活动连接。

3.根据权利要求2所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的一次风导流筒包括整体铸造结构的直段和扩口段，其直段的进口与一次风直管机械连接，连接位置与出口的距离为1/2～1倍一次风直管直径，其扩口段的扩口角度为30～60°。

4.根据权利要求2所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的一次风管道的内部中心线上依次设有均流板，扩流锥和一次风旋流叶片组以及与扩流锥相连接的扩流锥控制器，其中：均流板固定设置于一次风弯管中心位置，扩流锥固定设置于中心油枪上并通过扩流锥控制器调节扩流锥在一次风直管内的位置。

5.权利要求4所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的均流板在弯管进口向外延长1/4～1/2倍一次风直管直径长度，均流板在弯管出口向外延长1/8～1/4倍一次风直管直径长度。

6.权利要求4所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的扩流锥其扩口角为15～30°，扩流锥进口直径为中心油枪套管直径的1.5～2倍，出口直径为油枪套管直径的2.5～3倍，

7.权利要求4所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的扩流锥为三角形结构或翼型结构，其进口直径为中心油枪套管直径的1.5～2倍，最大直径处为中心油枪套管直径的2.5～3倍，出口直径为中心油枪套管直径的1.6～2.1倍，进口到最大直径处的轴向距离与出口到最大直径处的轴向距离比为1∶2～1∶4。

8.根据权利要求4所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的一次风旋流叶片组包括10～20片均匀分布的叶片，叶片为矩形状，其高度占该区域流道高度的1/2～4/5，其长度为高度的3/4～3/2倍，其倾斜角度为15～30°，叶片之间通过支撑环连接成一个整体叶片组，叶片组通过一次风旋流叶片控制器调节其在一次风直管的位置。

9.根据权利要求1所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的内二次风管道包括依次串联的内二次风直管道、风门管道和内二次风导流筒，其中：内二次风直管道和内二次风导流筒机械连接，所述的内二次风导流筒包括整体铸造结构的直流段和扩口段，扩口段的扩口角度30～60°。

10.根据权利要求1所述的中心弱旋可调旋流煤粉燃烧器，其特征是，所述的外二次风管道包括由外而内依次套接的风箱、外二次风旋流管道、外二次风旋流叶片和外二次风导流筒以及与外二次风旋流叶片相连接的外二次风旋流叶片控制器，其中：风箱和外部进风管道、外二次风旋流管道以及外二次风导流筒分别机械连接，风箱和一次风管道采用可拆卸连接，外二次风旋流叶片通过外二次风旋流叶片控制器控制，外二次风导流筒包括整体铸造结构的直流段和扩口段，直流段和外二次风旋流管道机械连接，扩口段的扩口角度为30～60°。

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