CN102588971A - 一种混合煤气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合煤气燃烧器，涉及一种气体燃烧器，所述燃烧器由内外嵌套的两个通道构成，外周为燃烧用空气通道，中心为燃气通道，所述燃烧用空气通道前端开口为燃烧器喷口，所述燃气通道前端设有使其内燃气径向向外螺旋喷出的喷孔。本发明的目是一种新型气体燃烧器，其在燃用大流量的低热值气体燃料时具有良好的稳燃性能，在燃用小流量的高热值气体燃料时又不会出现喷口烧损和结焦情况，并且可以燃用高热值气体燃料和低热值气体燃料的混合燃料。

Description

一种混合煤气燃烧器

技术领域

本发明涉及一种气体燃烧器，尤其涉及锅炉中所采用的气体燃烧器。

背景技术

锅炉中所采用的气体燃烧器主要分为高热值气体燃烧器和低热值气体燃烧器两种。高热值气体燃烧器主要用于燃烧天然气和焦炉煤气等，一般采用小孔气枪，根据容量大小燃烧器可配单枪或多枪，小孔气枪具有阻力大和易结焦堵塞的缺点。低热值气体燃烧器主要用于燃烧高炉煤气等，又分为无焰式和有焰式两种。无焰式燃烧器的燃烧稳定性好但尺寸大，只适用于小容量的气体燃料燃烧；大容量气体燃烧时可采用栅格式喷口燃烧器，但其燃烧稳定性较差，因此气体燃料的掺烧比例受限。由于低热值和高热值气体燃料的燃烧特性相差较大，因此上述两种类型的气体燃烧器只能燃用设计对应的气体燃料类型。

实际应用中往往高热值气体燃料和低热值气体燃料同时存在，如果分别设置燃烧器，则系统复杂，投资成本很高；而且低热值气体燃料的掺烧量受限。因此现实应用中通常都希望能将两种燃料混合后燃烧，以降低投资成本。但供气单位提供的混合煤气中两种燃料的比例并不稳定，经常变化，使得燃料的热值和供气量波动范围很大。一般低热值气体燃料因其中含有大量的不可燃成分因而体积流量大，而热值高气体燃料的体积流量则相反较小。因不同混合比例时气体燃料的燃烧特性相差很大，原有的气体燃烧器类型无法适应。

针对这种情况，需要开发一种新型气体燃烧器，使其在燃用大流量的低热值气体燃料时具有良好的稳燃性能，在燃用小流量的高热值气体燃料时又不会出现喷口烧损和结焦情况，并且可以燃用高热值气体燃料和低热值气体燃料的混合燃料。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种新型气体燃烧器，使其在燃用大流量的低热值气体燃料时具有良好的稳燃性能，在燃用小流量的高热值气体燃料时又不会出现喷口烧损和结焦情况，并且可以燃用高热值气体燃料和低热值气体燃料的混合燃料。

本发明的目的通过下述技术方案来实现： 

一种混合煤气燃烧器，所述燃烧器由内外嵌套的两个通道构成，外周为燃烧用空气通道，中心为燃气通道，所述燃烧用空气通道前端开口为燃烧器喷口，所述燃气通道前端设有使其内燃气径向向外螺旋喷出的喷孔。

作为优选方式，所述燃气通道前端喷孔由燃气通道的两个相隔开的管段间内置切向叶片分割形成。作为优选方式，所述叶片相对燃气通道径向方向倾斜30°。

作为优选方式，所述喷孔处于所述燃烧器喉口处。

作为优选方式，所述燃烧用空气通道的空气进口处设有进风量调节装置。作为优选方式，所述进风量调节装置为风门挡板。

作为优选方式，所述燃烧器喷口采用缩口型式。

本发明的工作流程：气体燃料从燃气通道前端径向螺旋喷出后与外周的空气进行充分混合并带动空气一起旋转，在进入炉内后旋转的气流在离心力的作用下向四周扩张，在中心形成负压区使四周的高温烟气回流至燃烧器前的中心区域，为燃料的着火提供热量。燃气通道前端喷孔由两个管段间内置切向叶片分割形成，喷孔面积大，气体喷出速度相对较低。气体燃料从燃气通道喷孔切向喷出后与空气混合并带动空气一起旋转后从燃烧器喷口喷入炉内，燃烧器喷口采用缩口型式，这种方式可以强化燃料和空气的混合，并使混合气体燃料具有合适的流动速度。由于混合煤气热值低时，体积流量大，此时旋流强度也增加，有利于着火；而热值高时，体积流量小，此时旋流强度也减小，可以防止着火点太近使喷口烧损和结焦。因此这种型式的燃烧器对气体燃料的热值和流量具有很好的自适应性。由于气枪喷孔处于燃烧器喉口处，冷却好，加上喷孔尺寸较大，长期运行也不会结焦堵塞。此外这种气枪由于燃气喷出速度不高，因此燃气阻力很小，气体燃料无需额外加压。

如上所述，气枪喷孔由两个管段间内置切向叶片分割形成，具有以下特点：

1.喷孔尺寸较大，因而燃气喷出速度低，燃气阻力小，燃气无需加压。

2.喷孔尺寸较大，加上在燃烧器缩口处受到外周空气良好的冷却，不会结焦堵塞。

3.燃气切向喷出，带动外周空气旋转，因此与空气混合良好，有利于燃料及时着火和燃尽。

4.燃气切向喷出，带动外周空气旋转，进入炉内后扩张的气流产生中心回流区使高温烟气回流至燃烧器根部为燃料的着火提供能量。

5.由于混合气体的旋流强度主要与气体燃料从气枪喷孔中切向喷出的速度相关，低热值气体燃料由于体积流量大因而旋流强度大，高热值气体燃料由于体积流量小因而旋流强度低，因此这种燃烧器对不同燃料特性有很好的自适应性，适用于各种燃料及其混合燃料。

本发明的有益效果：

1.对于需要燃用两种特性气体燃料的锅炉，采用这种新型混合气体燃烧器后，可以节省一套燃气系统。由于燃气系统管道尺寸大、阀门和测量元件多，加上其中多为进口设备，因此整套系统的投资费用很高。以一台300MW煤粉锅炉掺烧30％的气体燃料为例，一套燃气系统的设备费用最高可以超过两千万圆人民币。

2.由于所需燃气压力低，无需额外加压，因此可以节省增压风机设备费用及其运行费用。

3.由于掺烧的气体燃料一般为钢厂、炼焦厂和化工厂等单位多余的工艺副产品，售给使用单位的价格很低，在目前动力煤价格越来越高的情况下，可以为使用单位节约大量燃料成本。以一台300MW煤粉锅炉掺烧10％的气体燃料为例，每年可为使用单位节约5千多万圆的燃料成本。

4.由于避免了钢厂、炼焦厂和化工厂等将多余的工艺副产品直接烧掉或对空排放，因此可以避免能源浪费和环境污染，带来良好的社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的燃气通道的结构示意图；

图3为图2的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

如图1至3所示，新型混合气体燃烧器为圆形燃烧器，每个燃烧器由内外嵌套的两个通道构成，外周为燃烧用空气通道1，中心为燃气通道2（俗称气枪），每个燃烧器的空气进口处设有风门挡板3用于调节进风量。燃烧器中心布置单只大尺寸气枪管（燃气通道2），气枪（燃气通道2）前端喷孔4由两个管段22间内置切向叶片5分割形成，喷孔4面积大，气体喷出速度相对较低。叶片优选相对燃气通道径向方向倾斜30°。燃烧器喷口6采用缩口型式，这种方式可以强化燃料和空气的混合，并使混合气体燃料具有合适的流动速度。气枪（燃气通道2）喷孔4处于燃烧器喉口处，冷却好，加上喷孔4尺寸较大，长期运行也不会结焦堵塞。

以某电厂300MW前后墙对冲燃烧煤粉锅炉掺烧焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气改造为例。该工程混合煤气输入热量占锅炉全燃煤时总输入热量的比例为～10％，经改造后锅炉能掺烧20000Nm3/h的高热值混合煤气，也能掺烧30000Nm3/h的低热值混合煤气（实际应用时变化范围可能更大）。总共6只混合煤气燃烧器对冲布置在前后墙水冷壁上，每墙各3只。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合煤气燃烧器，其特征在于：所述燃烧器由内外嵌套的两个通道构成，外周为燃烧用空气通道，中心为燃气通道，所述燃烧用空气通道前端开口为燃烧器喷口，所述燃气通道前端设有使其内燃气径向向外螺旋喷出的喷孔。

2.如权利要求1所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述燃气通道前端喷孔由燃气通道的两个相隔开的管段间内置切向叶片分割形成。

3.如权利要求2所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述叶片相对燃气通道径向方向倾斜30°。

4.如权利要求1所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述喷孔处于所述燃烧器喉口处。

5.如权利要求1所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述燃烧用空气通道的空气进口处设有进风量调节装置。

6.如权利要求5所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述进风量调节装置为风门挡板。

7.如权利要求1所述的混合煤气燃烧器，其特征在于：所述燃烧器喷口采用缩口型式。

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