CN103672864A - 一种上下浓淡煤粉燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种上下浓淡煤粉燃烧装置，它涉及一种切向直流煤粉燃烧装置。本发明为了解决现有的上下浓淡燃烧器易引起一次风偏斜、水冷壁结渣和高温腐蚀的问题。本发明的壳体的内腔为煤粉分离通道，所述多个挡板依次倾斜设置在煤粉分离通道内，分离后的浓煤粉气流和淡煤粉气流分别进入浓煤粉一次风通道和淡煤粉一次风通道，浓煤粉一次风通道和淡煤粉一次风通道之间设有中间周界风通道，浓煤粉喷口设置在浓煤粉一次风通道的喷口端形成独立的浓煤粉通道，淡煤粉喷口设置在淡煤粉一次风通道的喷口端形成独立的淡煤粉一次风通道，两个喷口分别进行摆动控制。本发明用于燃煤锅炉中的煤粉燃烧。

Description

一种上下浓淡煤粉燃烧装置

技术领域

本发明属于煤粉炉切向燃烧技术，具体涉及一种上下浓淡煤粉燃烧装置。

背景技术

煤粉炉切向燃烧技术一般指煤粉气流从布置在炉膛4角（或6角、8角）的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。通过各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。一般一、二次风口常为间隔布置，各风口的几何中心线都分别与中央的一个或几个假想圆相切。

上下浓淡燃烧技术已经广泛应用于直流切向煤粉燃烧领域。它是将一次风在高度方向上进行浓淡分级，形成浓煤粉气流和淡煤粉气流，浓煤粉气流在燃烧时，由于着火热减少，挥发分析出快，燃烧迅速，有利于煤粉的着火和燃烧，同时由于浓煤粉气流和淡煤粉气流都偏离了化学当量比燃烧，所以可以降低NOx的生成。具体在燃烧器的开发上，美国CE公司研制了宽调节比（WR）燃烧器，利用弯头的离心分离作用形成浓淡煤粉气流，然后浓淡煤粉气流通过设置在喷嘴体内的水平隔板进入炉膛；日本三菱重工业株式会社（MHI）研制的低污染（PM）燃烧器，主要由一次风管、弯头、浓煤粉喷口和淡煤粉喷口组成，一次风粉气流经弯头时在离心力的作用下进行分离，浓煤粉气流由上喷嘴进入炉膛，淡煤粉气流由下喷嘴进入炉膛，从而实现煤粉上下浓淡燃烧。但实际运行过程中发现，采用上下浓淡燃烧时一次风容易发生偏斜，在发生偏斜时，浓一次风煤粉气流在离水冷壁较近的区域燃烧，造成水冷壁结渣和高温腐蚀等现象。

针对部分上下浓淡燃烧器易引起一次风偏斜、水冷壁结渣和高温腐蚀等现象，需要开发出一种满足锅炉正常气流流动与燃烧，并在一定程度上可以进一步降低NOx生成的新的燃烧装置。

综上所述，现有的上下浓淡燃烧器易引起一次风偏斜、水冷壁结渣和高温腐蚀的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的上下浓淡燃烧器易引起一次风偏斜、水冷壁结渣和高温腐蚀的问题。进而提供一种上下浓淡煤粉燃烧装置。

本发明的技术方案是：一种上下浓淡煤粉燃烧装置，它包括壳体，所述煤粉燃烧装置还包括中间周界风通道、多个挡板、浓煤粉一次风喷口和淡煤粉一次风喷口，壳体的内腔为煤粉分离通道，所述多个挡板依次倾斜设置在煤粉分离通道内，且多个挡板将煤粉气流分离成浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流，浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流分别进入浓煤粉一次风通道和淡煤粉一次风通道，二者被设置在浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流中间的周界风通道所分隔，浓煤粉一次风喷口设置在浓煤粉一次风通道的喷口端形成独立的浓煤粉通道，淡煤粉喷口设置在淡煤粉一次风通道的喷口端形成独立的淡煤粉一次风通道，浓煤粉喷口中心线和淡煤粉喷口中心线在炉膛水平面上投影线之间形成夹角。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明通过上下浓淡一次风的独立喷口设置，能够实现在低二次风速时由淡煤粉一次气流炉内组织流动，浓煤粉一次气流快速着火燃烧的同时，一方面防止高浓度煤粉气流刷壁造成结渣和高温腐蚀，另一方面同淡煤粉气流在横截面上形成水平方向分级燃烧，进而在上下浓淡燃烧的同时对NOx的生成进一步的控制。由于采用独立喷口，两两相邻浓淡喷口一组的摆动设置使煤粉空气实现再分离，进一步减少了NOx的生成。

本发明的一次风煤粉燃烧器的上下浓淡两股一次风在水平面上以一定的夹角喷入炉内。这一方面能够防止高浓度煤粉气流刷壁造成水冷壁结渣和高温腐蚀，另一方面也能够同淡煤粉气流在横截面上形成分级燃烧，即风在外，粉（又分为淡和浓）在内的风包粉燃烧形式。

附图说明

图1为本发明燃烧装置示意图；

图2为本发明应用到四角切圆锅炉浓煤粉一次风和淡煤粉一次风在炉内的布置形式示意图；

图3为本发明的一次风煤粉燃烧器喷口布置形式示意图；

图4为本发明的浓煤粉一次风通道及喷口示意图；

图5为本发明的淡煤粉一次风通道及喷口示意图；

图6为本发明的两两对称燃烧器摆动控制示意图；

图7为本发明的六角切圆锅炉浓煤粉一次风和淡煤粉一次风在炉内的布置形式示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式包括壳体12，所述煤粉燃烧装置还包括中间周界风通道5、多个挡板6、浓煤粉一次风喷口1和淡煤粉一次风喷口2，壳体12的内腔为煤粉分离通道，所述多个挡板6依次倾斜设置在煤粉分离通道内，且多个挡板6将煤粉气流分离成浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流，浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流分别进入浓煤粉一次风通道3和淡煤粉一次风通道4，二者被设置在浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流中间的周界风通道5所分隔，浓煤粉一次风喷口1设置在浓煤粉一次风通道3的喷口端形成独立的浓煤粉通道，淡煤粉喷口2设置在淡煤粉一次风通道4的喷口端形成独立的淡煤粉一次风通道，浓煤粉喷口中心线和淡煤粉喷口中心线在炉膛水平面上投影线之间形成夹角。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的多个挡板6的数量为2-5个。如此设置，便于将煤粉通道分离成独立的浓淡两个煤粉通道。其它组成和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，本实施方式的多个挡板6的数量为3个。如此设置，煤粉分离通道分离效果好，阻力小，气流在浓淡两侧的分布较均匀。其它组成和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3说明本实施方式，本实施方式的壳体12的四周均设有周界风。如此设置，作为燃烧器的辅助用风。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

本实施方式的中间周界风通道5同燃烧器四周的周界风13共同作为燃烧器的辅助用风。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的浓煤粉一次风喷口1为带有钝体8和稳燃齿11的独立喷口。如此设置，可以强化着火和稳定燃烧。其它组成和连接关系与具体实施方式一或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的淡煤粉喷口2为带有偏转钝体14的独立喷口。如此设置，可以强化着火和稳定燃烧，同时配合喷口实现气流偏转。其它组成和连接关系与具体实施方式一或四相同。

具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式的煤粉燃烧装置还包括多个弯曲导流板7，多个弯曲导流板7由依次垂直设置在淡煤粉一次风通道4内。如此设置，便于将淡煤粉气流导向一般的正切方向。其它组成和连接关系与具体实施方式一或六相同。

具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式的多个弯曲导流板7的数量为3个。如此设置，导向效果好且阻力小。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图2、图4和图5说明本实施方式，本发明在煤粉锅炉炉内采用小角度（0-5°）反切布置，浓煤粉一次风通道3以及浓煤粉一次风喷口1保持同整体燃烧器一样的方向，使得浓煤粉一次风反切向（顺时针）喷入炉内，与此同时淡煤粉喷口2向水冷壁方向偏转为正切（逆时针）方向流入炉内。浓淡两股风（粉）以一定的夹角（4-12°）喷入炉内。这一方面能够防止高浓度煤粉气流刷壁造成水冷壁结渣和高温腐蚀，另一方面也能够同淡煤粉气流在横截面上形成分级燃烧，即风在外，粉在内的风包粉燃烧形式，减少NOx的生成。

具体实施方式十：如图1、图3和图5所示，淡煤粉喷口2为含有钝体8的独立喷口，采用上下以及背火侧面积较大的周界风10布置，向火侧周界风面积较小。

具体实施方式十一：如图1、图3和图4所示，浓煤粉一次风喷口1为含有钝体8和稳燃齿11的独立喷口，采用背火侧面积较大的周界风9布置，向火侧和上下周界风面积较小。

具体实施方式十二：如图6所示，本燃烧器在炉内纵向布置时，采用两两对称布置，由上至下依次为：即A淡-A浓-B浓-B淡-C淡-C浓-D浓-D淡-，其中每个燃烧器的浓喷口和相邻燃烧器的淡喷口共用一组垂直摆动机构，也就是A淡+B浓+C淡+D浓+········作为向下摆动燃烧器组，而A浓+B淡+C浓+D淡+········作为向上摆动燃烧器组，这样每次摆动时，一只浓煤粉喷口摆向相邻的浓煤粉喷口，淡煤粉喷口则摆向相邻的淡煤粉喷口，实现了煤粉的再聚集，进一步强化了燃料分级的作用，减少了NOx的生成。

具体实施方式十三：本发明适用直流切向煤粉锅炉的的低氮燃烧装置在六角切向燃烧锅炉炉膛横截面上的布置如图7所示。

本实施方式的一次风煤粉燃烧器，在前半部通道内布置若干级倾斜挡板，煤粉进入燃烧器后，被这些挡板分离成上侧的浓煤粉气流和下侧的淡煤粉气流，通过各自的通道进入炉内。

具体实施方式十四：浓煤粉喷口中心线和淡煤粉喷口中心线在炉膛水平面上投影线之间形成的角度在4-12°之间，淡煤粉喷口向水冷壁方向偏转。如此设置，可以在炉膛横截面上形成外淡内浓的煤粉颗粒分布，浓煤粉气流不易偏斜和冲刷壁面，减少了水冷壁结渣和高温腐蚀，另一方面也能够同淡煤粉气流在横截面上形成分级燃烧，延迟煤粉与空气的混合，减少NOx的生成。

Claims (9)

1.一种上下浓淡煤粉燃烧装置，它包括壳体（12），其特征在于：所述煤粉燃烧装置还包括中间周界风通道（5）、多个挡板（6）、浓煤粉一次风喷口（1）和淡煤粉一次风喷口（2），壳体（12）的内腔为煤粉分离通道，所述多个挡板（6）依次倾斜设置在煤粉分离通道内，且多个挡板（6）将煤粉气流分离成浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流，浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流分别进入浓煤粉一次风通道（3）和淡煤粉一次风通道（4），二者被设置在浓煤粉一次风气流和淡煤粉一次风气流中间的周界风通道（5）所分隔，浓煤粉一次风喷口（1）设置在浓煤粉一次风通道（3）的喷口端形成独立的浓煤粉通道，淡煤粉喷口（2）设置在淡煤粉一次风通道（4）的喷口端形成独立的淡煤粉一次风通道，浓煤粉喷口中心线和淡煤粉喷口中心线在炉膛水平面上投影线之间形成夹角。

2.根据权利要求1所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述多个挡板（6）的数量为2-5个。

3.根据权利要求1或2所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述多个挡板（6）的数量为3个。

4.根据权利要求3所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述壳体（12）的四周均设有周界风。

5.根据权利要求1或4所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述浓煤粉一次风喷口（1）为带有钝体（8）和稳燃齿（11）的独立摆动喷口。

6.根据权利要求1或4所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述淡煤粉喷口（2）为带有偏转钝体（14）的独立摆动喷口。

7.根据权利要求1所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述煤粉燃烧装置还包括多个弯曲导流板（7），多个弯曲导流板（7）依次垂直设置在淡煤粉一次风通道（4）内。

8.根据权利要求7所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：所述多个弯曲导流板（7）的数量为3个。

9.根据权利要求1所述的一种上下浓淡煤粉燃烧装置，其特征在于：浓煤粉喷口中心线和淡煤粉喷口中心线在炉膛水平面上投影线之间形成的角度在4-12°之间，淡煤粉喷口向水冷壁方向偏转。

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