CN104776428A - 多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置 - Google Patents

多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置 Download PDF

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牛博申
张政强
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    • F23D—BURNERS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D2201/20—Fuel flow guiding devices

Abstract

本发明涉及一种煤粉燃烧器，具体为一种用于四角切向燃烧煤粉锅炉的多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置。其特点是：所述的燃烧器入口弯头内的燃烧器入口弯头下筒体、燃烧器入口弯头上筒体上设有所述的固定分离档块Ⅰ，所述的燃烧器入口弯头下筒体与燃烧器入口弯头上筒体之间的空间设有固定分离档块Ⅱ，所述的煤粉浓缩器前方设有固定分离档块Ⅲ。所述的燃烧器喷口设有二至四层水平布置的钝体。多钝体浓淡分离煤粉燃烧器在原有浓淡分离煤粉燃烧器降低氮氧化合物排放浓度的基础上提高40％左右，由原有浓淡分离煤粉燃烧器氮氧化合物排放300mg/Nm3(6％O2)以下，现有多钝体浓淡分离煤粉燃烧器氮氧化合物降低到200mg/Nm3(6％O2)以下。

Description

多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种煤粉燃烧器，具体为一种用于四角切向燃烧煤粉锅炉的多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置。
背景技术
煤粉浓淡燃烧正在电站煤粉锅炉中广泛应用，煤粉浓淡的形式也有各种形式，但基本上采用水平浓淡分离。然而，对于目前国内电站锅炉燃烧煤质不能达到设计值，燃用大量劣质烟煤、贫煤或者无烟煤等燃料的电站锅炉，现有水平浓淡燃烧技术不尽能全部达到稳燃低NOX，防结渣和高温腐蚀，使用寿命长等指标，不能满足电厂生产运行要求，因此解决上述问题已经迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉、低NOX排放、燃烧高效、防结渣和高温腐蚀、燃烧器使用寿命长的多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置。本发明的目的是这样实现的：一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，是由燃烧器入口弯头、固定分离档块、燃烧器入口方圆节、煤粉浓缩器、可调节档块、均流板、燃烧器喷口、钝体、喷口外偏置二次风喷口、法兰、转动轴、燃烧器入口弯头下筒体、燃烧器入口弯头上筒体构成，其特征在于：所述的燃烧器入口弯头内的燃烧器入口弯头下筒体、燃烧器入口弯头上筒体上设有所述的固定分离档块Ⅰ，所述的燃烧器入口弯头下筒体与燃烧器入口弯头上筒体之间的空间设有固定分离档块Ⅱ，所述的煤粉浓缩器前方设有固定分离档块Ⅲ。所述的固定分离档块Ⅰ、固定分离档块Ⅱ、固定分离档块Ⅲ斜度α1、α2、α3为5°～45°，所述的可调节挡块与水平线的倾斜度角β为15°～45°，控制煤粉气流浓缩比。所述的均流板长宽比是0.5～4.0，均流板两个斜度角γ1为25°～65°、γ2为110°～160°。所述的钝体的长宽比为1.0～4.0，钝体斜度角δ为10°～60°。所述的固定分离档块Ⅰ、固定分离档块Ⅱ、固定分离档块Ⅲ斜面长度L1、L2、L3长度分别为30～200mm，所述的固定分离档块Ⅰ距燃烧器弯头入口长度T4为50～200mm，所述的固定分离档块Ⅱ水平距离距固定分离档块Ⅰ的水平距离S1为50-450mm，垂直距离T1为50-500mm，所述的固定分离档块Ⅲ水平距离距固定分离档块Ⅰ的水平距离S2为50-600mm，垂直距离T2为50-700mm,固定分离档块Ⅲ与煤粉浓缩器之间的水平距离S4为50-400mm，可调节挡块距入口第一个固定分离挡块Ⅰ的 水平距离S3为150～800mm，垂直距离T3为100～500mm，可调节挡块5与煤粉浓缩器单侧空隙L4为3～5mm，均流板与燃烧器喷口头部距离S5为350～600mm。所述的燃烧器喷口设有二至四层水平布置的钝体。
多钝体浓淡分离煤粉燃烧器较前浓淡分离煤粉燃烧器优点：通过多年的改造经验及模拟优化计算，调整了燃烧器内部挡块的位置以及采用多钝体的设计理念，采用这样的措施，可以有效地推迟浓淡煤粉气流的混合，减少燃烧过程中含N基团与O2反应机会，有效降低NOx生成量。高浓度的浓一次风煤粉气流，强化一次风的着火和稳燃性能，利用早期快速析出挥发分有效降低NOx生成量，可保持高的煤粉颗粒的燃尽度。在降低氮氧化合物排放浓度上，多钝体浓淡分离煤粉燃烧器在原有浓淡分离煤粉燃烧器降低氮氧化合物排放浓度的基础上提高40％左右，由原有浓淡分离煤粉燃烧器氮氧化合物排放300mg/Nm3(6％O2)以下，现有多钝体浓淡分离煤粉燃烧器氮氧化合物降低到200mg/Nm3(6％O2)以下；防结渣和高温腐蚀上，一次风喷口出口四周设计有喷口外偏置二次风喷口9，既保证了煤粉高效燃烧，同时在燃烧器浓淡比很大时能够很好的保护一次风喷口，又由于喷口外偏置二次风喷口9使喷口外偏置二次风在背火侧(水冷壁侧，即假定示意图中的右侧)与向火侧(即假定示意图中的左侧)之比为1.6～2.6，保证水冷壁侧氧化性气氛，防止结渣和高温腐蚀；燃烧器入口弯头1内表面、固定分离档块2表面、燃烧器入口方圆节3内表面、煤粉浓缩器4内表面及可调节档块5表面采用高温耐磨材料，该材料为耐磨陶瓷或多元高合金金属材料，提高了燃烧器工作面高温耐磨性能，延长了燃烧器使用寿命。本专利煤粉燃烧器适应不同煤质的燃烧需要，特别是适应于劣质烟煤、贫煤或者无烟煤等煤质燃料，着火性能的变化和着火性能稳定的要求。
附图说明
图1是本发明下浓上淡型结构原理剖面示意图；图2是本发明下淡上浓型结构原理剖面示意图；图3是本发明下浓上淡型具有标明尺寸的结构原理剖面示意图；图4是本发明下淡上浓型具有标明尺寸的结构原理剖面示意图；图5是本发明A向燃烧器喷口、偏置二次风喷口、与两层钝体结构原理剖面示意图；图6是本发明A向燃烧器喷口、偏置二次风喷口、与四层钝体结构原理剖面示意图；图7是本发明下浓上淡型B-B剖面煤粉浓缩器、可调节挡块、转动轴、均流板结构原理剖面示意图；图8是本发明下淡上浓型B-B剖面煤粉浓缩器、可调节挡块、转动轴、均流板结构原理剖面示意图；图9是本发明燃烧器入口方圆节结构原理剖面示意图；图10是本发明下浓上淡型燃烧器入口弯头与固定分离档块Ⅰ2-1结构原理剖面示意图；图11是本发明 下淡上浓型燃烧器入口弯头与固定分离档块Ⅰ2-1结构原理剖面示意图；图12是本发明下浓上淡型燃烧器入口弯头与固定分离档块Ⅱ2-2结构原理剖面示意图；图13是本发明下淡上浓型燃烧器入口弯头与固定分离档块Ⅱ2-2结构原理剖面示意图；图14是本发明下浓上淡型燃烧器入口方圆节与固定分离档块Ⅲ2-3结构原理剖面示意图；图15是本发明下淡上浓型燃烧器入口方圆节与固定分离档块Ⅲ2-3结构原理剖面示意图；图16是本发明下浓上淡型燃烧器可调节挡块与转动轴β角连接结构原理剖面示意图；图17是本发明下淡上浓型燃烧器可调节挡块与转动轴β角连接结构原理剖面示意图；图18是本发明下浓上淡型燃烧器均流板结构原理放大的γ1、γ2角示意图；图19是本发明下淡上浓型燃烧器均流板结构原理放大的γ1、γ2角示意图；图20是本发明燃烧器钝体结构原理剖面示意图；图21是本发明下浓上淡型燃燃烧器入口弯头上筒体13与固定分离档块Ⅰ2-1连接煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图22是本发明下淡上浓型燃烧器入口弯头下筒体12与固定分离档块Ⅰ2-1连接煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图23是本发明下浓上淡型燃烧器固定分离档块Ⅱ2-2与煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图24是本发明下淡上浓型燃烧器固定分离档块Ⅱ2-2与煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图25是本发明下浓上淡型燃烧器入口方圆节与固定分离档块Ⅲ2-3连接煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图26是本发明下淡上浓型燃烧器入口方圆节与固定分离档块Ⅲ2-3连接煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图27是本发明下浓上淡型燃烧器可调节挡块与转动轴连接β角煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图28是本发明下淡上浓型燃烧器可调节挡块与转动轴连接β角接煤粉混合物走向结构原理剖面示意图；图29是本发明下浓上淡型煤粉混合物运动流场走向结构原理剖面示意图；图30是本发明下淡上浓型煤粉混合物运动流场走向结构原理剖面示意图。
具体实施方式
本发明是由燃烧器入口弯头1、固定分离档块2、燃烧器入口方圆节3、煤粉浓缩器4、可调节档块5、均流板6、燃烧器喷口7、钝体8、喷口外偏置二次风喷口9、法兰10、转动轴11、燃烧器入口弯头下筒体12、燃烧器入口弯头上筒体13、构成，其特征在于：所述的燃烧器入口弯头1内的燃烧器入口弯头下筒体12、燃烧器入口弯头上筒体13上设有所述的固定分离档块Ⅰ2-1，所述的燃烧器入口弯头下筒体12与燃烧器入口弯头上筒体13之间的空间设有固定分离档块Ⅱ2-2，所述的煤粉浓缩器4前方设有固定分离档块Ⅲ2-3。所述的固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档 块Ⅲ2-3斜度α1、α2、α3为5°～45°，所述的可调节挡块5与水平线的倾斜度角β为15°～45°，控制煤粉气流浓缩比。所述的均流板6长宽比是0.5～4.0，均流板6两个斜度角γ1为25°～65°、γ2为110°～160°。所述的钝体8的长宽比为1.0～4.0，钝体斜度角δ为10°～60°。所述的固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3斜面长度L1、L2、L3长度分别为30～200mm，所述的固定分离档块Ⅰ2-1距燃烧器弯头入口长度T4为50～200mm，所述的固定分离档块Ⅱ2-2水平距离距固定分离档块Ⅰ2-1的水平距离S1为50-450mm，垂直距离T1为50-500mm，所述的固定分离档块Ⅲ2-3水平距离距固定分离档块Ⅰ2-1的水平距离S2为50-600mm，垂直距离T2为50-700mm,固定分离档块2-3与煤粉浓缩器4之间的水平距离S4为50-400mm，可调节挡块5距入口第一个固定分离挡块2-1的水平距离S3为150～800mm，垂直距离T3为100～500mm，可调节挡块5与煤粉浓缩器4单侧空隙L4为3～5mm，均流板6与燃烧器喷口7头部距离S5为350～600mm。所述的燃烧器喷口7设有二至四层水平布置的钝体8。下面结合附图对本专利的原理具体结构进一步说明。均流板6保证上下浓淡分离后气流均匀，保证浓相一次风着火提前，同时喷口外偏置二次风喷口9的及时混入，既保证了煤粉高效燃烧，又由于喷口外偏置二次风喷口9使喷口外偏置二次风在背火侧(水冷壁侧)与向火侧之比为1.6～2.6，保证水冷壁侧氧化性气氛，防止结渣和高温腐蚀。
本发明结合附图详述本发明的的工作原理及工作过程：燃烧器入口弯头1与燃烧器入口方圆节3采用法兰11连接，燃烧器入口方圆节3与煤粉浓缩器4采用焊接工艺连接，煤粉浓缩器4与燃烧器喷口7采用焊接工艺连接。燃烧器入口弯头1、燃烧器入口方圆节3内设置固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3，固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3斜度角α1、α2、α3为5°～45°，固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3斜面长度L1、L2、L3长度为30～200mm，固定分离档块Ⅰ2-1距燃烧器弯头入口长度T4为50～200mm，固定分离档块Ⅱ2-2水平距离距固定分离档块Ⅰ2-1的水平距离S1为50-450mm，垂直距离T1为50-500mm，固定分离档块Ⅲ2-3水平距离距固定分离档块Ⅰ2-1的水平距离S2为50-600mm，垂直距离T2为50-700mm，固定分离档块2-3与煤粉浓缩器4之间的水平距离S4为50-400mm，固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3采用焊接工艺固定在燃烧器入口弯头1、燃烧器入口方圆节3内。煤粉浓缩器4中设置一块可调节档块5及一块均流板6，可调节档块5通过转动轴12固定在煤粉浓缩器4 中，可调节挡块5距入口第一个固定分离挡块2-1的水平距离S3为150～800mm，垂直距离T3为100～500mm，可调节挡块5与煤粉浓缩器4单侧空隙L4为3～5mm，均流板6采用焊接工艺固定在煤粉浓缩器4与方圆节3内，均流板6一端与固定分离档块Ⅲ2-3采用焊接工艺固定，均流板6的长宽比为0.5～4.0，均流板6斜度角γ1为25°～65°，均流板6斜度角γ2为110°～160°，均流板6与燃烧器喷口7头部距离S5为350～600mm。燃烧器喷口7设有二至四层水平布置的钝体8和喷口外偏置二次风喷口9，燃烧器喷口7与钝体8采用焊接工艺连接，燃烧器喷口7与喷口外偏置二次风喷口9采用焊接工艺连接，钝体8的长宽比为1.0～4.0，钝体8斜度角δ为10°～60°，钝体8的右侧边缘与燃烧器喷口7右侧出口边缘平齐，钝体8在燃烧器喷口7中竖直方向上均等分布。所述的所述可调节档块5的调节机构包括自动调节机构和手动调节手柄，调节机构固定连接的转轴插入可调节档块5两端部。
煤粉混合物由入口进入燃烧器入口弯头1，煤粉颗粒先后分别撞击在固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3的斜面上，通过煤粉颗粒与固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3的撞击改变煤粉颗粒的运动方向，固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3起导向作用，使煤粉混合物进行初步的浓淡分离，煤粉颗粒通过燃烧器入口弯头1、燃烧器入口方圆节3进入煤粉浓缩器4。由固定分离档块Ⅰ2-1、固定分离档块Ⅱ2-2、固定分离档块Ⅲ2-3进行初步浓淡分离后的煤粉混合物进一步由可调节档块5进行调节，且可根据燃料变化，通过调节可调节档块5角度改变煤粉颗粒撞击后的运动方向，进而使煤粉混合物获得合适的浓缩比，在低氧条件下可以保证燃烧稳定和充分。经浓度分离的煤粉混合物由均流板6的稳流作用保证上下浓淡分离后气流均匀，保证浓相一次风着火提前。煤粉混合物通过燃烧器喷口7加装的二至四层钝体8可以保证高温烟气回流，使燃烧稳定，以及进一步保证上下浓淡分离后气流均匀，由于浓煤粉气流中煤粉浓度高，在还原性气氛中生成NOX少，而还原成为N2。通过喷口外偏置二次风喷口9的喷口外偏置二次风的及时混入，既保证了煤粉高效燃烧，又由于喷口外偏置二次风喷口9使喷口外偏置二次风在背火侧(水冷壁侧，即假定示意图中的右侧)与向火侧(即假定示意图中的左侧)之比为1.6～2.6，保证水冷壁侧氧化性气氛，防止结渣和高温腐蚀。

Claims (6)

1.一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，是由燃烧器入口弯头、固定分离档块、燃烧器入口方圆节、煤粉浓缩器、可调节档块、均流板、燃烧器喷口、钝体、喷口外偏置二次风喷口、法兰、转动轴、燃烧器入口弯头下筒体、燃烧器入口弯头上筒体构成，其特征在于：所述的燃烧器入口弯头内的燃烧器入口弯头下筒体、燃烧器入口弯头上筒体上设有所述的固定分离档块Ⅰ，所述的燃烧器入口弯头下筒体与燃烧器入口弯头上筒体之间的空间设有固定分离档块Ⅱ，所述的煤粉浓缩器前方设有固定分离档块Ⅲ。
2.根据权利要求1所述的一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，其特征在于：所述的固定分离档块Ⅰ、固定分离档块Ⅱ、固定分离档块Ⅲ斜度α1、α2、α3为5°～45°，所述的可调节挡块与水平线的倾斜度角β为15°～45°，控制煤粉气流浓缩比。
3.根据权利要求1所述的一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，其特征在于：所述的均流板长宽比是0.5～4.0，均流板两个斜度角γ1为25°～65°、γ2为110°～160°。
4.根据权利要求1所述的一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，其特征在于：所述的钝体的长宽比为1.0～4.0，钝体斜度角δ为10°～60°。
5.根据权利要求1所述的一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，其特征在于：所述的固定分离档块Ⅰ、固定分离档块Ⅱ、固定分离档块Ⅲ斜面长度L1、L2、L3长度分别为30～200mm，所述的固定分离档块Ⅰ距燃烧器弯头入口长度T4为50～200mm，所述的固定分离档块Ⅱ水平距离距固定分离档块Ⅰ的水平距离S1为50-450mm，垂直距离T1为50-500mm，所述的固定分离档块Ⅲ水平距离距固定分离档块Ⅰ的水平距离S2为50-600mm，垂直距离T2为50-700mm,固定分离档块Ⅲ与煤粉浓缩器之间的水平距离S4为50-400mm，可调节挡块距入口第一个固定分离挡块Ⅰ的水平距离S3为150～800mm，垂直距离T3为100～500mm，可调节挡块5与煤粉浓缩器单侧空隙L4为3～5mm，均流板与燃烧器喷口头部距离S5为350～600mm。
6.根据权利要求1所述的一种多钝体浓淡分离煤粉燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧器喷口设有二至四层水平布置的钝体。
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