CN104832918A - 新型旋流浓淡煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：由内到外包括中心管、煤粉浓缩装置、一次风通道、煤粉浓淡分离筒、中心管扩口、一次风管扩口、二次风通道、旋流器、三次风通道、三次风管扩口。本发明通过补入优质烟煤的方式助燃无烟煤的点火和燃烧,在煤粉燃烧初期起到变相增加煤粉挥发分的作用,保证低挥发分煤粉能够及时着火、稳定燃烧和高效燃尽。本发明结构简单,改造方便,能够高效燃用低挥发份煤,特别适合中小型工业锅炉燃烧器的结构改造,可广泛应用于工业锅炉燃用低挥发分无烟煤粉。

Description

新型旋流浓淡煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧装置技术领域,特别是涉及一种适用于燃烧无烟煤粉的新型旋流浓淡煤粉燃烧器。

背景技术

中国是煤炭生产和消费大国,目前煤炭提供了我国一次能源的75%左右,在近期及多年后以煤为主的能源结构都不会有太大的变化,煤炭资源也将在现在以及未来的很长一段时间内占据我国工业使用能源的主导地位。

我国无烟煤储量丰富,占总煤炭储量的19%左右,该煤种由于挥发分含量低,挥发分释放速率慢,着火温度高,可燃性较差,极不容易着火和燃尽,调峰运行更是十分困难。与其他煤种相比,无烟煤属于埋藏年代久远的煤种。典型的无烟煤具有含碳量高、发热量高、灰熔点高和挥发分低、灰分低、含硫量低的“三高三低”特点。

由于无烟煤着火与燃尽都比较困难,需要较高的着火与燃尽温度,以及较长的燃尽时间,为了获得满意的燃尽效果。根据低挥发分煤粉燃烧设计应注意的问题以及前人所做的研究,设计一种粒径超细化的无烟煤煤粉与普通粒径的优质烟煤煤粉混合的旋流浓淡煤粉燃烧器,通过超细化使无烟煤煤粉的表面积增大,同时,混入的优质烟煤能变相增加挥发分,加速着火与燃尽,对于无烟煤的及时稳定着火和高效燃烧显然具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种适合工业锅炉的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,主要致力于解决无烟煤粉在中小型工业锅炉上的及时着火、稳定燃烧和高效燃尽问题。

本发明所采用的技术方案是：一种新型旋流浓淡煤粉燃烧器,由内到外包括中心管、一次风通道、煤粉浓缩装置、煤粉浓淡分离套筒、内一次风通道、外一次风通道、中心管扩口、套筒扩口、一次风管扩口、二次风通道、三次风通道、旋流器、二次风管扩口。所述的中心管具有扩口结构,扩口与中心轴线形成有一定的角度；所述的一次风通道内安装有同轴的煤粉浓缩装置,该煤粉浓缩装置设置为“收缩段一喉部平直一扩散段”的类文丘里管结构,其后的风道设置为煤粉浓淡分离套筒,该装置将煤粉气流分为“内浓外淡”的两股,便于煤粉实现浓淡燃烧；所述一次风通道内设置有将煤粉分为两股的套筒用支撑肋板固定在一次风通道内壁,套筒将一次风分为内一次风通道和外一次风通道,且一次风管扩口处采取一定角度的内缩,避免煤粉过早的与二次风混合；所述的二次风通道安装旋流器,旋流强度中等,所述的三次风通道为直流风。

与现有技术相比,本发明的优点在于：

1.中心管带一定角度的扩口,中心管的直径较大,并且与一次风管、二次风管的直径比分别达到了0.7、0.5,其目的是使燃烧器能够增大回流区以及一次风与回流热烟气接触的面积,从而提高无烟煤煤粉着火的稳定性。

2.在一次风通道中布置了“收缩段一喉部平直一扩散段”的文丘里管段的煤粉浓缩装置,该装置可将普通粒径的动力烟煤与粒径超细化的无烟煤形成惯性分离,在煤粉分离套筒形成“内浓外淡”两股煤粉气流,消除了一次风出口四周缺氧的可能性,为燃料燃烧提供足够的氧气,保证煤粉稳定燃烧。

3.一次风管扩口边缘内缩一定角度,其主要目的是避免一次风与旋流二次风过早混合,对一次风中的煤粉有一定的聚集作用,增加回流区边界的煤粉浓度,从而增强煤粉与烟气的接触面积,降低煤粉的着火热和着火温度。而且保证了浓股的无烟煤气流卷入炉膛中高温回流区的边界,使其更有利于助燃无烟煤煤粉又避免烟煤煤粉气流被二次旋流风吹散。同时,燃烧器运行过程中,在烟煤、无烟煤着火燃烧初期,无烟煤与烟煤是边燃烧边混合,从而形成的高温回流烟气能够为燃料提供足够的热源,保证煤粉稳定燃烧。

4.一、二次风比率按低挥发份煤设计且一次风和内二次风的风量总和,不超过总风量的60%～70%,可以使一次风粉气流的着火温度降低,所需的着火热较小,从而保证煤粉气流能够及时着火,并能最大限度地抑制NOx的排放。

整个燃烧器主要是围绕着工业锅炉炉膛较小和低挥发份煤粉难燃的问题出发,提出超细煤粉燃烧和混煤燃烧,从进而变相增加挥发分的方法,实现煤粉的高效燃尽。主要解决工业锅炉中低挥发分煤以及低负荷时煤粉及时着火、稳定燃烧和高效燃尽等煤粉燃烧问题。烟煤助燃的无烟煤的新型旋流浓淡煤粉燃烧器在各个结构的复合作用下,能够在烟煤燃烧初期与无烟煤煤粉混合,增加高温烟气回流,并快速进行热质交换,保证煤粉的及时着火,同时增大煤粉气流与回流烟气的接触面积,加强烟煤煤粉、无烟煤煤粉、高温烟气三者之间的混合,延长煤粉在高温区的停留时间,保证煤粉在较短的空间里充分燃尽。

综上所述,新型旋流浓淡煤粉燃烧器能够提供足够的稳定的热源和改善煤粉燃烧初期的燃烧条件,有利于低挥发分煤粉在工业锅炉中高效燃烧。

附图说明

图1为本发明实施提供的煤粉燃烧装置的结构示意图。

图2为煤粉浓缩装置的结构示意图

图3为煤粉浓淡分离筒结构示意图

图4一次风管扩口边缘内缩角度示意图

图中：中心管1、一次风通道2、煤粉浓缩装置3、内一次风通道4、煤粉浓淡分离套筒装置5、外一次风通道6、中心管扩口7、套筒扩口8、一次风管扩口9、二次风通道10、旋流器11、二次风管扩口12、三次风通道13、三次风管扩口14、炉膛壁15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

一种新型旋流浓淡煤粉燃烧器,由内到外包括中心管,一次风通道,煤粉浓缩装置,内一次风通道,外一次风通道,煤粉浓淡分离套筒装置,中心管扩口,套筒扩口,一次风管扩口,二次风通道,旋流器,二次风管扩口,三次风通道,三次风管扩口,炉膛壁。

工作原理是：从一次风输粉管道送来的煤粉气流经过一次风道的煤粉浓缩装置以及煤粉浓淡分离筒,这个传送过程中,使得煤粉进入通道进行煤粉浓缩,形成靠近中心管的浓股煤粉气流和靠近一次风通道内壁的淡股煤粉气流，形成“内浓外淡”两股煤粉气流被集中在燃烧器的中心喷入炉膛,即形成淡股的煤粉气流包围浓股煤粉气流燃烧,同时也消除了一次风出口四周缺氧的可能性,为燃料燃烧提供足够的氧气,保证煤粉稳定燃烧；喷入的位置正对燃烧器的中心回流区中心部分,这个有利于解决反应性较差的无烟煤粉的燃尽,由于一次风管扩口的存在且一次风管扩口边缘内缩一定角度,其主要目的是避免一次风煤粉气流与旋流二次风过早混合,使得燃烧区域的氮氧化物排放量能进一步的降低，同时对一次风中的煤粉有一定的聚集作用,增加回流区边界的煤粉浓度,从而增强煤粉与烟气的接触面积,降低煤粉的着火热和着火温度，而且保证了浓股的无烟煤气流卷入炉膛中高温回流区的边界,使其更有利于助燃无烟煤煤粉又避免烟煤煤粉气流被二次旋流风吹散。同时,燃烧器运行过程中,在烟煤、无烟煤着火和燃烧初期,超细无烟煤煤粉与烟煤煤粉的混合是边燃烧边混合,从而形成的高温回流烟气能够为燃料提供足够的热源,保证煤粉稳定燃烧；二次风通道布置轴向旋流器,形成中等强度的旋流风,主要是为了在增强无烟煤与烟煤混合的同时,避免过大的旋流风导致大量的煤粉被甩出回流区,影响煤粉的稳燃。同时,过大的旋流风会造成煤粉贴墙引起煤粉结渣并使着火延迟；三次风通道为直流风,在炉膛内形成一圈“风屏”结构,可避免水冷壁结焦和高温腐蚀，而且也避免吹散煤粉,从而出现局部高温,造成煤粉不能稳定燃烧,也为燃料在炉膛的燃烧提供足够的空气，帮助燃尽。

Claims (8)

1.一种新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：由内到外包括中心管、一次风通道、二次风通道、三次风通道。

2.根据权利要求1所述的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：所述的中心管的直径较大并采用扩口,扩口与中心轴线的扩口角为α,有一定角度范围。

3.根据权利要求1所述的新型浓淡旋流燃烧器,其特征在于：所述的一次风通道内安装有同轴的煤粉浓缩装置,该煤粉浓缩装置为类文丘里管段,在文丘里段后的风道内设置煤粉浓淡分离套筒装置,该装置将煤粉气流分为“内浓外淡”的两股。

4.根据权利要求3所述的新型浓淡旋流燃烧器,其特征在于：所述的类文丘里管段,采用“收缩段一喉部平直一扩散段”的结构,收缩段与扩散段皆与喉部平直段之间用平滑过度连接,收缩段与喉部平直段的扩口角δ₁,扩散段与喉部平直段的扩口角δ₂,有一定角度范围。

5.根据权利要求4所述的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：一次风通道设置煤粉浓淡分离套筒,套筒由扩口段和直管段两部分组成,扩口段和直管段之间平滑过度连接,扩口与中心轴线方向的扩口角为β _2,有一定的角度范围。

6.根据权利要求1所述的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：一次风管设有扩口,扩口与中心轴线方向的扩口角为β,同时,扩口处采用一定收缩的角度为β₁,有一定的角度范围。

7.根据权利要求1所述的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：所述二次风通道设有轴向旋流器,二次风管扩口具有一定长度,并与中心轴线之间形成一定的扩口角γ,有一定的角度范围。

8.根据权利要求1所述的新型旋流浓淡煤粉燃烧器,其特征在于：所述三次风通道通入直流风,且三次风管扩口具有一定长度,并与中心轴线之间形成一定的扩口角θ,有一定的角度范围。