CN103277793A - 浓淡分离旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浓淡分离旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道及外二次风通道，所述一次风通道一端设有入口，另一端设有出口，所述一次风通道内设有将煤粉向一次风通道中心导向的导向装置，所述导向装置与所述出口之间设有对置均风锥。本发明设置的对置均风锥利用煤粉的惯性，对被导向中心的煤粉气流做进一步的处理，使煤粉与一次风尽可能多的分离，形成高效的浓淡分离，最终浓淡分离效果好。

Description

浓淡分离旋流煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧领域，具体涉及一种浓淡分离旋流煤粉燃烧器。

背景技术

火电厂占我国电力行业的80%以上。随着我国近年来大型火电厂的建立，大型机组锅炉几乎都是以煤粉作为燃料。长期以来，锅炉燃用煤种多样、煤质变差、供求紧张的现实，给按单一煤种设计的煤粉锅炉的运行带来很多问题，直接影响到锅炉的安全、经济运行。尤其是2011年国家发布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），此标准对火电厂的NOx排放量的控制极为严格，为满足这一要求，各大电厂都在陆续进行低氮燃烧系统技术改造，普遍采用大空间分级燃烧技术方案，将炉膛垂直方向分为主燃烧区域、NOx还原区域和燃尽区域，主燃烧区域的过量空气系数维持在0.85～0.9左右，在煤种多样、煤质差的情况下，这一技术使得锅炉的安全、经济运行问题更加突出，燃烧器是电厂煤粉锅炉安全、经济运行的关键设备，目前所使用的燃烧器在上述现实情况下显得力不从心。锅炉在这种情况下运行时往往会出现灭火、燃烧不稳定、飞灰含碳量高、严重结焦结渣、高温腐蚀等问题。

对于传统的低NOx旋流煤粉燃烧器，如双调风旋流煤粉燃烧器、DRB型旋流煤粉燃烧器、HT-NR型旋流煤粉燃烧器、浓缩环式旋流煤粉燃烧器，均是对一次风采用了径向浓淡分离技术，煤粉的分布有的是外浓内淡型，有的是内浓外淡型。对于外浓内淡型煤粉分布，有利于着火稳燃，浓煤粉能够及时得到高温回流烟气的加热，并及时与二次风混合补氧燃烧，但由于煤粉经过浓淡分离后又快速与二次风混合，煤中的挥发份析出燃烧时难以保持欠氧环境，析出的含氮还原基元少，不利于降低氮氧化物的生成排放。对于内浓外淡型煤粉分布，煤粉向喷口中心轴位置集中，与中心回流的热烟气及时混合加热，此时处于欠氧环境下，挥发份会析出大量的含氮还原基元，非常有利于降低氮氧化物的生成排放，但容易补氧不及时，对着火稳燃不利，当煤种或负荷波动时，容易熄火，煤种适应性不强。

对于目前市场上应用的旋流煤粉燃烧器，无论是外浓内淡型，还是内浓外淡型，普遍存在浓淡分离效果差的问题，例如浓缩环式旋流煤粉燃烧器，将煤粉向一次风筒中心导向的同时，大部分一次风也导向中心，虽然经过浓缩器以后，一次风会有所扩散，但气流向垂直于流动方向自然扩散是比较慢的，所以经过浓缩环后，徒然增加了一次风速度，而实际的浓淡分离效果不好，对稳燃和降低氮氧化物都不利，而如果浓缩环式旋流煤粉燃烧器的浓缩效果提高，则其稳燃和降低氮氧化物的能力将大大增强。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种浓淡分离效果好的浓淡分离旋流煤粉燃烧器。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种浓淡分离旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道及外二次风通道，所述一次风通道一端设有入口，另一端设有出口，所述一次风通道内设有将煤粉向一次风通道中心导向的导向装置，所述导向装置与所述出口之间设有对置均风锥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设置的对置均风锥利用煤粉的惯性，对被导向中心的煤粉气流做进一步的处理，使煤粉与一次风尽可能多的分离，形成高效的浓淡分离，最终浓淡分离效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的浓淡分离旋流煤粉燃烧器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的对置均风锥的结构示意图；

图3为图2的侧视图；

图4是本发明实施例提供的均流装置的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6是本发明实施例提供的三级浓缩环的结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为本发明实施例提供的带有油枪的浓淡分离旋流煤粉燃烧器的结构示意图。

附图标记：

1-一次风通道，100-入口，101出口；

2-内二次风通道；

3-外二次风通道；

4-第二旋流叶片；

5-第一旋流叶片；

6-外二次风喷嘴；

7-内二次风喷嘴；

8-一次风喷嘴；

9-一次风筒；

10-弯头；

11-均流装置，110-连接体，111-第一支撑肋板；

12-导向装置，120-锥形筒；

13-对置均风锥，130-锥体，131-第二支撑肋板；

14-浓淡分隔筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种浓淡分离旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道1、内二次风通道2及外二次风通道3，一次风通道1一端设有入口100，另一端设有出口101，一次风通道1内设有将煤粉向一次风通道1中心导向的导向装置12，导向装置12与出口101之间设有对置均风锥13。

对置均风锥具有进一步分离的功能，对置均风锥的功能是利用煤粉的惯性对被导向中心的煤粉气流做进一步的处理，使煤粉与一次风极可能多的分离，形成高效的浓淡分离。

参见图2和图3，可选地，对置均风锥13包括一锥体130和第一支撑肋板131，沿着锥体130的周向均匀设置三块第一支撑肋板131，每个第一支撑肋板131沿着锥体130的长度固定。

采用本发明对置均风锥的结构，使煤粉与一次风尽可能多的分离，实现浓淡高效分离。第一支撑肋板的作用是将对置均风锥的锥体固定在一次风通道轴心位置，起到在一次风通道内的支撑作用。

本实施例在上述实施例的基础上，对置均风锥13与出口101之间设有浓淡分隔筒14，浓淡分隔筒14与一次风通道1同轴设置。

可选地，浓淡分隔筒为两端开口的直筒。

浓淡分隔筒配合对置均风锥的使用，则使浓煤粉气流得到了有效的收集和保持，使浓煤粉在一次风筒内运输的过程中不会发生扩散，进一步提高浓淡分离效果。从而实现了高效的浓淡分离功能。

本实施例在上述实施例的基础上，入口100和导向装置12之间设有均流装置11。均流装置11能够使流经弯头10的一次风及煤粉在一次风通道1内分布更加均匀。

可选地，参见图4和图5，均流装置11包括一中间连接体110和第二支撑肋板111，中间连接体110一端的外周设有三块第二支撑肋板111，三块第二支撑肋板111沿着连接体110的外周均匀设置。

参见图1、图6和图7，可选地，导向装置12为三级浓缩环，所述三级浓缩环包括三个同轴设置的锥形筒120，锥形筒120开口小的一端对着出口101，锥形筒120开口大的一端固定在一次风通道1的内壁上。三级浓缩环用于将大部分煤粉和一次风导向一次风筒的中心。

参见图1，本本实施例在上述实施例的基础上，一次风通道1采用高铬耐磨铸钢制成，均流装置11和对置均风锥13均采用陶瓷制成，三级浓缩环采用高铬耐磨铸钢制成，三级浓缩环的迎风面设有陶瓷层，浓淡分隔筒14采用耐热耐磨材质制成。采用上述材质具有耐磨、使用寿命长的优点。

本本实施例在上述实施例的基础上，出口101设有一次风筒9，导向装置12用于将煤粉导向一次风筒9中心，对置均风锥13位于一次风筒9的一端，一次风筒9的另一端连接一次风喷嘴8和浓淡分隔筒14的一端，浓淡分隔筒14的另一端伸入一次风筒9内。

一次风筒包括依次相连的扩大段、直通段和收缩段，与一次风通道相连，收缩段连接一次风喷嘴，对置均风锥设置在一次风筒的扩大段，能够更好的起到浓淡分离的效果。

参见图8，本实施例在上述实施例的基础上，还包括油枪15，内二次风通道2的入口和内二次风通道2的出口之间设置有第一旋流叶片5，外二次风通道3的入口和外二次风通道3的出口之间设置有第二旋流叶片4，内二次风通道2的出口设有内二次风喷嘴7，外二次风通道3的出口设有外二次风喷嘴6。油枪15的一端依次穿过均流装置11、导向装置12及对置均风锥13，伸入浓淡分隔筒14内。

在内二次风通道的入口和内二次风通道的出口之间设置的第一旋流叶片，具有控制内二次风与一次风混合的功能和控制回流区大小的功能。在外二次风通道的入口和外二次风通道的出口之间设置有第二旋流叶片，可以通过调整第二旋流叶片的角度，具有控制外二次风与一次风、内二次风混合的功能和控制回流区大小的功能。与三个通道相连的各喷嘴均采用耐热耐磨材质，可以大大增加装置使用寿命，提高设备的安全可靠性。本实施例的燃烧器的一次风通道插入油枪，用油燃烧点火。

参见图1，本发明的一次风通道内1从入口到出口依次设置有均流装置11、导向装置12、对置均风锥13、浓淡分隔筒14，均流装置11能够使流经弯头10的一次风及煤粉在一次风筒9内分布更加均匀，导向装置12的三级浓缩环将大部分煤粉和一次风导向一次风筒9的中心，然后遇到对置均风锥13，使一次风憋向一次风筒9的壁侧，而煤粉由于惯性进入浓淡分隔筒14内，在一次风筒9出口处形成高浓淡比的内浓外淡两股气流，煤粉以内浓外淡的分布状态离开一次风通道的出口101。由于浓淡比高，浓煤粉着火所需的着火热得到极大降低，稳燃能力得到极大加强，浓煤粉着火初期处于欠氧环境，挥发分会析出大量的含氮还原基元，利于降低氮氧化物的排放。

本发明具有如下优点：

1、本发明的浓淡旋流煤粉燃烧器实现了高效浓淡分离，使浓煤粉气流着火热得到极大降低，低负荷不投油稳燃能力大幅提高；煤粉浓度的提高使得煤粉着火初期处于欠氧环境，降低NOx的生成，同时，挥发分会析出大量的含氮还原基元，为在炉膛还原区对已生成的NOx进行还原提供充足的含氮还原基元，极大降低氮氧化物的排放。彻底改变当前旋流对冲燃烧锅炉NOx排放普遍高于四角切圆燃烧锅炉NOx排放的现状，极大的提高了煤种适应性，在煤种混乱差的局面下，保持优异性能。

2、本发明的浓淡旋流煤粉燃烧器采用内浓外淡的浓淡分离型式，使浓煤粉在中心高温烟气回流区内稳定燃烧，淡侧风足粉少，结合内外二次风的使用，能够形成良好的“风包粉”燃烧工况，有效防止燃烧器喷口及水冷壁结焦结渣和高温腐蚀的发生。

3、本发明可适应所有磨煤机及其制粉系统。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种浓淡分离旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道及外二次风通道，所述一次风通道一端设有入口，另一端设有出口，所述一次风通道内设有将煤粉向一次风通道中心导向的导向装置，其特征在于，所述导向装置与所述出口之间设有对置均风锥。

2.根据权利要求1所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述对置均风锥包括锥体和第一支撑肋板，沿着所述锥体的周向均匀设置三块所述第一支撑肋板，每个所述第一支撑肋板沿着所述锥体的长度固定。

3.根据权利要求1或2所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述对置均风锥与所述出口之间设有浓淡分隔筒，所述浓淡分隔筒与所述一次风通道同轴设置。

4.根据权利要求3所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述浓淡分隔筒为两端开口的直筒。

5.根据权利要求3所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述入口和所述导向装置之间设有均流装置。

6.根据权利要求5所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述均流装置包括一中间连接体和第二支撑肋板，所述中间连接体一端的外周设有三块所述第二支撑肋板，三块所述第二支撑肋板沿着所述连接体的外周均匀设置。

7.根据权利要求5所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述导向装置为三级浓缩环，所述三级浓缩环包括三个同轴设置的锥形筒，所述锥形筒开口小的一端对着所述出口，所述锥形筒开口大的一端固定在所述一次风通道的内壁上。

8.根据权利要求7所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述一次风通道采用高铬耐磨铸钢制成，所述均流装置和所述对置均风锥均采用陶瓷制成，所述三级浓缩环采用高铬耐磨铸钢制成，所述三级浓缩环的迎风面设有陶瓷层，所述浓淡分隔筒采用耐热耐磨材质制成。

9.根据权利要求3所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述出口设有一次风筒，所述导向装置用于将煤粉导向一次风筒中心，所述对置均风锥位于所述一次风筒的一端，所述一次风筒的另一端连接一次风喷嘴和所述浓淡分隔筒的一端，所述浓淡分隔筒的另一端伸入所述一次风筒内。

10.根据权利要求5所述的浓淡分离旋流煤粉燃烧器，其特征在于，还包括油枪，所述内二次风通道的入口和内二次风通道的出口之间设置有第一旋流叶片，所述外二次风通道的入口和所述外二次风通道的出口之间设置有第二旋流叶片，所述内二次风通道的出口设有内二次风喷嘴，所述外二次风通道的出口设有外二次风喷嘴；所述油枪的一端依次穿过均流装置、导向装置及对置均风锥，伸入所述浓淡分隔筒内。

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