CN102454983A - 一种煤粉浓缩器、煤粉燃烧器及煤粉锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤粉浓缩器、包括该煤粉浓缩器的煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。公开的煤粉浓缩器包括弯头、外筒和位于外筒内的内筒，所述外筒的前端与所述弯头后端相接，所述外筒后端向后伸出；所述内筒包括前端的通流截面小于后端的通流截面的锥筒段；所述锥筒段后端向后伸出，前端与所述弯头后端偏向外弧的部分相通。本发明提供的煤粉浓缩器可以利用内筒将浓相煤粉气流与淡相煤粉气流隔离，减少浓相煤粉气流与淡相煤粉气流提前混合情形的发生，提高煤粉浓缩器的浓淡分离效果；与此相对应，公开的煤粉燃烧器及煤粉锅炉也具有相对应的技术效果。

Description

一种煤粉浓缩器、煤粉燃烧器及煤粉锅炉

技术领域

本发明涉及一种煤粉燃烧技术，特别涉及一种煤粉浓缩器，还涉及一种包括该煤粉浓缩器的煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。

背景技术

煤粉燃烧领域中，煤粉的浓淡分离技术是一项应用非常广泛的关键技术；通过浓淡分离技术，可以将煤粉气流分离为浓相的煤粉气流和淡相的煤粉气流。这样做的作用有：①提高锅炉的低负荷稳燃能力；②使锅炉获得良好的防结渣性能；③降低锅炉的NOx生成量；④提高燃烧器的点火性能。

采用该技术的较为典型的燃烧器包括百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器和等离子体分级点火燃烧器等。

百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器是通过百叶窗式煤粉浓缩器提高炉内向火侧的煤粉浓度，降低煤粉气流燃烧所需的着火热，从而提高锅炉的稳燃性能；而背火侧的淡煤粉气流，有利于防止炉墙结渣；浓淡煤粉分布有利于降低炉内燃烧过程中NOx的生成量。等离子体分级点火燃烧器则通过弯头煤粉浓缩器使点火区域获得较高的煤粉浓度，降低了煤粉燃烧所需的着火热，从而提高燃烧器的点火性能。

总之，煤粉浓缩器性能的优劣将直接影响到煤粉气流的浓淡分离效果，进而影响煤粉燃烧器的整体性能。

上述的百叶窗煤粉浓缩器是在煤粉气流通道上设置多个叶栅，利用气流的撞击及气固两相的惯性差异产生浓淡分离；由于叶栅布置在煤粉气流中且一般与气流方向成一定角度，因此会产生两个不利影响：一是较大地增加了燃烧器的阻力；二是叶栅受煤粉的撞击容易磨损。而对于弯头浓缩器，虽然利用了煤粉气流通过弯头时因气固两相的惯性差异产生的浓淡分离，可在浓缩煤粉的同时，使燃烧器所增加的阻力较少；但由于没有采取后续的强制隔离措施，这种分离效果在经过一段距离后，浓相的煤粉气流和淡相的煤粉气流会产生混合，使煤粉浓度很快恢复；因此在实际应用中达不到理想的浓缩效果，进而影响煤粉燃烧器的整体性能。

发明内容

因此，本发明的第一个目的在于，提供一种煤粉浓缩器，增强浓缩效果，同时保持较小的阻力。

在提供煤粉浓缩器的基础上，本发明的第二个目的在于，提供一种包括该煤粉浓缩器的煤粉燃烧器。

本发明的第三个目的在于，提供一种包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉。

为了实现上述第一个目的，本发明提供的煤粉浓缩器包括弯头，还包括外筒和位于外筒内的内筒，所述外筒的前端与所述弯头后端相接，所述外筒后端向后伸出；所述内筒包括前端的通流截面小于后端的通流截面的锥筒段；所述锥筒段后端向后伸出，前端与所述弯头后端偏向外弧的部分相通。

可选的，所述煤粉浓缩器还包括前端的通流截面大于后端的通流截面的缩孔段；所述缩孔段的后端与所述内筒的前端相接，所述缩孔段的前端与所述弯头的后端的偏向外弧的部分相对。

可选的，所述内筒还包括串连弯管，所述串连弯管包括两个相连的、折弯方向相反的弯管；所述串连弯管的前端与所述弯头的后端的偏向外弧的部分相对，后端与所述锥筒段的前端相接。

可选的，所述串连弯管内布置有导流板；在煤粉气流的流动方向，所述导流板的走向与串连弯管的中心线平行。

可选的，所述导流板从所述串连弯管的前端延伸到所述串连弯管的后端。

可选的，所述导流板两侧与所述串连弯管内壁相连。

为了实现上述第二个目的，本发明提供的煤粉燃烧器包括主体段和煤粉浓缩器，所述煤粉浓缩器为上述任一种煤粉浓缩器；所述外筒后端与所述主体段的前端相接，所述锥筒段后端与主体段内的空间相对。

可选的，煤粉燃烧器还包括位于所述内筒内的点火热源。

可选的，所述点火热源靠近所述内筒的后端。

为了实现上述第三个目的，本发明提供的煤粉锅炉包括炉膛，还包括上述任一种煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器安装在炉膛上。

与现有技术相比，本发明提供的煤粉浓缩器包括弯头、外筒和位于外筒内的内筒；并使所述内筒内的空间形成所述浓相煤粉气流流通的通道，内筒与外筒之间的空间形成淡相煤粉气流流通的通道。该技术方案可以利用内筒将浓相煤粉气流与淡相煤粉气流隔离，减少浓相煤粉气流与淡相煤粉气流提前混合情形的发生，提高煤粉气流的浓淡分离效果，增强浓缩效果；同时，由于在煤粉气流通路上不存在直接阻止煤粉的流动的叶栅等物体，可以保持较小的阻力。

在进一步的技术方案中，在内筒前端与弯头后端之间设置缩孔段；缩孔段可以对浓相煤粉气流产生均流作用，使浓相煤粉气流中的煤粉分布更加均匀，为氮氧化物的还原提供了有利条件。

在进一步的技术方案中，内筒包括串连弯管，利用串连弯管可以进一步地提高提高煤粉气流的浓淡分离效果，增加浓相煤粉气流的浓度，更容易将煤粉气流点燃。

在进一步的技术方案中，在串连弯头管中增加导流板，可以起到对煤粉气流的导流作用，特别是能够增加中心部分煤粉气流的浓度。

在提供上述煤粉浓缩器的基础上，还提供了一种包括该煤粉浓缩器，由于煤粉浓缩器具有上述技术效果，包括该煤粉浓缩器的煤粉燃烧器也具有相对应的技术效果。同样，本发明提供的包括上述煤粉燃烧器的煤粉锅炉也具有相对应的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种煤粉燃烧器的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种煤粉燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。本文件中，方位词“前”和“后”是以煤粉气流的流动方向为参照，煤粉气流先到达的位置为前，后到达的位置为后。

为了描述的方便，以下在煤粉燃烧器进行描述的同时，对煤粉浓缩器进行描述，不再对煤粉浓缩器进行单独描述。

实施例一

请参考图1，该图是本发明实施例一提供的一种煤粉燃烧器的结构示意图。该煤粉燃烧器包括双层筒体200、煤粉浓缩段100和点火装置300等部分。煤粉浓缩段100可以将一次风的煤粉气流进行浓淡分离，形成浓相煤粉气流和淡相煤粉气流，双层筒体200可以为浓相煤粉气流的燃烧提供空间，点火装置300用于将浓相煤粉气流点燃。

双层筒体200包括主体段220和位于主体段220内的隔板210；隔板210沿煤粉流动方向延伸，将主体段220内分成浓相煤粉通道211和淡相煤粉通道221。本例中，主体段220和隔板210是截面为圆形的筒状结构，且二者中心线大致重合，形成双层筒体结构。

煤粉浓缩段100包括弯头110、外筒120和位于外筒120内的锥筒段130。外筒120的前端和后端分别与弯头110后端和主体段210的前端相接。本例中，锥筒段130前端的通流截面小于其后端的通流截面。锥筒段130后端与截面为筒状结构的隔板220前端相接，前端与弯头110后端的偏向外弧的部分相对并相通；锥筒段130形成煤粉浓缩器的内筒。弯头110、外筒120和锥筒段130形成该煤粉燃烧器的煤粉浓缩器。

点火装置300包括点火装置本体320和点火热源310。本例中，点火装置300为等离子体发生器，在等离子体发生器后端形成点火热源310；点火热源位于锥筒段130中的合适位置，优选位于锥筒段130中心线上。点火装置300可以是其他的点火机构，只要能够产生相应的热量，将浓相煤粉引燃就可以实现本发明的目的；点火装置300的位置可以根据实际需要进行调整，比如说：在内筒中靠近后端的位置或其他位置。

该实施例的工作原理是：一次风中的煤粉气流在通过弯头110时，弯头110利用煤粉气流中煤粉颗粒的惯性，实现煤粉气流的浓淡分离，在靠近弯头110后端形成浓相煤粉气流和淡相煤粉气流，浓相煤粉气流形成于弯头110后端的偏向外弧的部分，淡相煤粉气流形成于后端的偏向内弧的部分；由于锥筒段130前端与弯头110后端的偏向外弧的部分相通，浓相煤粉气流进入锥筒段130中，淡相煤粉气流进入外筒120与锥筒段130之间的空间，使浓相煤粉气流和淡相煤粉气流保持分离，从而在煤粉浓缩段100内形成浓相煤粉通流部131和淡相煤粉通流部121。在浓相煤粉气流通过锥筒段130时，点火热源310将浓相煤粉气流点燃，使浓相煤粉气流开始燃烧，进入由隔板210形成的浓相煤粉通道211中，并继续燃烧；经过浓相煤粉通道燃烧后，再流出煤粉燃烧器进入锅炉的炉膛中；同时，淡相煤粉气流通过淡相煤粉通道221也流出煤粉燃烧器进入锅炉炉膛内燃烧。

该实施例中，由于浓淡分离是通过弯头自然过渡获得，而绝大多数锅炉的煤粉浓缩器入口均包含有弯头，因此能够达到未增加阻力构件的情况下，实现浓淡分离的目的。相对于其它种类的煤粉浓缩器而言，由于不存在直接阻止煤粉的流动人叶栅等物体，自然会降低煤粉浓缩器及煤粉燃烧器的阻力。

该实施例中，利用内筒可以将浓相煤粉气流与淡相煤粉气流隔离，减少浓相煤粉气流与淡相煤粉气流提前混合情形的发生，提高煤粉气流的浓淡分离效果；进一步地，提高煤粉燃烧器的点火性能，提高煤粉气流燃烧的稳定性。

实施例二

请参考图2，该图是本发明实施例二提供的煤粉燃烧器的结构示意图。与实施例一相比，实施例二中，煤粉浓缩段中的煤粉浓缩器还包括前端通流截面大于后端的通流截面的缩孔段140，且缩孔段140后端与作为内筒的锥筒段130的前端相接，前端与弯头110后端偏向外弧的部分相对。由于缩孔段140前端通流截面大于后端的通流截面，缩孔段140可以对浓相煤粉气流产生均流作用，使浓相煤粉气流中的煤粉分布更加均匀，为氮氧化物的还原提供有利条件。

另外，本实施例中，煤粉浓缩器的内筒还包括串连弯管150，所述串连弯管150包括两个相连的、折弯方向相反的弯管，两个弯管中心线在一个平面上，从而形成一个“S”形管状结构；该串连弯管150的前端与弯体110后端的偏向外弧的部分相对，后端与锥筒段130前端相接；这样，锥筒段130前端就可以通过“S”形的串连弯管150与弯头110后端的偏向外弧的部分相通，以使经过浓淡分离的煤粉气流中的浓相煤粉气流通过串连弯管150进入锥管段130中。“S”形的串连弯管150内布置有导流板151；在煤粉气流的流动方向，导流板151的走向与串连弯管的中心线平行，并在串连弯管150径向延展，并从串连弯管150前端延伸到串连弯管150后端；优选导流板151两侧与串连弯头管150内壁相连，将串连弯头管150内部空间分割成两部分。导流板151起到对煤粉导流的作用。串连弯头管150可以利用煤粉颗粒惯性不同，使浓相煤粉气流进一步进行浓淡分离，并使浓度较高的煤粉气流部分与点火热源310相接触，保证点火的可靠性，优选点火热源310置于靠近“S”形的串连弯管150后端的适当位置。

可以理解，上述煤粉浓缩器不限于与上述双层筒体结构的主体段相结合，也可以与现有技术中其他煤粉燃烧器的主体段或具体结构相结合，也能够产生相对应的技术效果，利用内筒将浓相煤粉气流与淡相煤粉气流隔离，减少浓相煤粉气流与淡相煤粉气流提前混合情形的发生，提高煤粉气流的浓淡分离效果。

在提供包括上述煤粉浓缩器煤粉燃烧器的基础上，还提供了一种煤粉锅炉，该煤粉锅炉包括炉膛和包括上述煤粉浓缩器煤粉燃烧器，上述煤粉燃烧器安装在炉膛上，由于煤粉浓缩器具有上述技术效果，包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉也具有相对应的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤粉浓缩器，包括弯头，其特征在于，还包括外筒和位于外筒内的内筒，所述外筒的前端与所述弯头后端相接，所述外筒后端向后伸出；所述内筒包括前端的通流截面小于后端的通流截面的锥筒段；所述锥筒段后端向后伸出，前端与所述弯头后端偏向外弧的部分相通。

2.根据权利要求1所述的煤粉浓缩器，其特征在于，还包括前端的通流截面大于后端的通流截面的缩孔段；所述缩孔段的后端与所述内筒的前端相接，所述缩孔段的前端与所述弯头的后端的偏向外弧的部分相对。

3.根据权利要求1或2所述的煤粉浓缩器，其特征在于，所述内筒还包括串连弯管，所述串连弯管包括两个相连的、折弯方向相反的弯管；所述串连弯管的前端与所述弯头的后端的偏向外弧的部分相对，后端与所述锥筒段的前端相接。

4.根据权利要求3所述的煤粉浓缩器，其特征在于，所述串连弯管内布置有导流板；在煤粉气流的流动方向，所述导流板的走向与串连弯管的中心线平行。

5.根据权利要求4所述的煤粉浓缩器，其特征在于，所述导流板从所述串连弯管的前端延伸到所述串连弯管的后端。

6.根据权利要求4所述的煤粉浓缩器，其特征在于，所述导流板两侧与所述串连弯管内壁相连。

7.一种煤粉燃烧器，包括主体段和煤粉浓缩器，其特征在于，所述煤粉浓缩器为权利要求1-6任一项所述的煤粉浓缩器；所述外筒后端与所述主体段的前端相接，所述锥筒段后端与主体段内的空间相对。

8.根据权利要求7所述的煤粉燃烧器，其特征在于，还包括位于所述内筒内的点火热源。

9.根据权利要求8所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火热源靠近所述内筒的后端。

10.一种煤粉锅炉，包括炉膛，其特征在于，还包括权利要求7、8或9所述的煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器安装在炉膛上。

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