CN105698167B - 带外置式分离装置的旋流燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤粉燃烧技术领域，公开了一种带外置式分离装置的旋流燃烧装置，用于将煤粉和燃烧所需空气送入煤粉炉的炉膛，包括旋流燃烧器，所述的旋流燃烧器包括带弯头的一次风通道，一次风通道的进气口与上游的煤粉管道连通，出气口与炉膛连通，还包括乏气分离装置，所述的乏气分离装置包括旋流分离器和乏气通道，所述的旋流分离器可拆卸设置在所述的煤粉管道上，所述乏气通道的两端分别设有乏气进气口和乏气出气口，乏气进气口设置在旋流分离器后端的煤粉管道内，乏气出气口与炉膛连通。本发明能对一次风进行浓淡预分离，降低旋流燃烧器送入炉膛的一次风率，改善现有旋流燃烧器燃烧褐煤的安全性和稳定性。

Description

带外置式分离装置的旋流燃烧装置
技术领域
本发明涉及煤粉燃烧技术领域，尤其涉及一种能对一次风进行浓淡预分离的旋流燃烧装置。
背景技术
旋流燃烧器是当前电站锅炉和工业锅炉上广泛应用的一种燃烧煤粉的装置，与传统旋流燃烧器的特点是：一次风以直流或旋流的方式进入炉膛，二次风从一次风外侧旋转进入炉膛，气流的强烈旋转，使得中心部分产生一个低压区，形成径向和轴向压力梯度，轴向压力梯度使得中心部分的烟气沿着轴线反向流动，在燃烧器出口附近形成与主气流流动方向相反的回流，将高温烟气卷吸到燃烧器射流的根部对煤粉气流进行加热，使之着火。
对于高水分褐煤而言，虽然从挥发份上看，属于极易着火稳燃煤质，但褐煤本身也存在热值低、水分高的特点，往往存在一次风率过大的问题，导致二次风回流时无法带动一次风燃烧，难以形成稳定燃烧的密相区。另外，在燃尽方面，虽然褐煤为极易燃尽的煤种，但同时也受锅炉炉内燃烧温度水平的影响很大，需要煤粉颗粒在炉内有足够的停留时间，以便煤粉的充分燃尽，同时还必须兼顾结焦问题，燃烧设备设计时必须采取必要的措施来避免结焦，避免锅炉因为结焦而无法安全稳定运行的情况。
因此，由于褐煤的特殊性，目前现有的传统旋流燃烧器对于燃烧褐煤容易出现一次风、二次风不匹配，一次风率较大的问题，影响整个燃烧系统的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带外置式分离装置的旋流燃烧装置，能对一次风进行浓淡预分离，降低旋流燃烧器送入炉膛的一次风率，改善现有旋流燃烧器的安全性和稳定性，尤其是燃烧褐煤时。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：带外置式分离装置的旋流燃烧装置，用于将煤粉和燃烧所需空气送入煤粉炉的炉膛，包括旋流燃烧器，所述的旋流燃烧器包括带弯头的一次风通道、设置在一次风通道内的中心风管、设置在一次风通道外的二次风通道以及设置在二次风通道内的二次风旋流发生器，所述一次风通道的进气口与上游的煤粉管道连通，出气口与炉膛连通，所述的旋流燃烧装置还包括乏气分离装置，所述的乏气分离装置包括旋流分离器和乏气通道，所述的旋流分离器可拆卸设置在所述的煤粉管道上，所述乏气通道的两端分别设有乏气进气口和乏气出气口，乏气进气口设置在旋流分离器后端的煤粉管道内，所述乏气进气口的口径小于煤粉管道的内径且乏气进气口与煤粉管道同轴设置，所述的乏气出气口与炉膛连通。运用时，煤粉和空气混合物经过布置在煤粉管道上的分离器，气流在分离器的作用下产生较强的旋流，在分离器下游，贴管壁附近是高速旋流区域，而管子中心区域为旋流低速区，煤粉颗粒在离心作用下，浓缩于近管壁区域。因此，有少量的颗粒进入乏气通道，经过乏气通道在乏气出气口喷射入炉膛，而大部分煤粉颗粒被浓缩于一次风通道内，经过一次风通道喷射入炉膛。通过上述的一次风浓淡预分离，从而达到降低旋流燃烧器送入炉膛的一次风率，极大的改善了现有旋流燃烧器的安全性和稳定性，尤其是燃烧褐煤时。
进一步的，所述的乏气通道上设有乏气调节装置，可视情况调节进入炉膛的乏气量，乏气的分离比率在5％-40％之间可调，调节乏气分离比率从而降低了进入炉膛的一次风率且可调，改善了现有旋流燃烧器的安全性和稳定性，尤其是燃烧褐煤时。
进一步的，所述乏气出气口的中心与一次风通道出气口的中心间距为R，1m≤R≤3m。若乏气出气口的中心与一次风通道出气口的中心间离R太小，会影响主火焰；若乏气出气口的中心与一次风通道出气口的中心间距R太大，则各个旋流燃烧器的乏气管阻力匹配较困难。
进一步的，所述的乏气进气口与旋流分离器的间距为L，0.5m≤L≤4m，由于旋流的作用效果会随气流的流动前行而发生变化，此间距是根据气流旋流的动态变化而确定的，是乏气分离的最佳间距。
进一步的，所述一次风通道进气口的轴线与竖直方向的夹角为α，0°≤α≤360°，可根据现场具体情况选择一次风通道进气口的角度。
进一步的，所述的旋流分离器包括柱状的挡块和叶片，所述挡块的两端呈锥形，所述叶片呈斜向固定在挡块上。
进一步的，所述的叶片与竖直方向的夹角为β，0°≤β≤60°，所述叶片的数量为3至12片，叶片的角度和数量可根据具体的要求或效果进行选择。
进一步的，所述挡块的直径为φ，挡块迎风锥面的锥角为δ，挡块背风锥面的锥角为γ，挡块柱状面的高度为B，其中100mm≤φ≤300mm，20°≤δ≤60°，60°≤γ≤180°，0mm≤B≤300mm，上述参数可根据具体要求或效果进行设置。
进一步的，所述的二次风通道包括内二次风通道和外二次风通道，所述的二次风旋流发生器包括分别设置在内二次风通道、外二次风通道内的内二次风旋流发生器和外二次风旋流发生器。当燃烧褐煤一次风率大于32％时，首选双二次风通道。
本发明的有益效果是：本发明通过旋流分离器和乏气通道，对进入一次风通道前的煤粉进行浓淡预分离，降低了旋流燃烧器送入炉膛的一次风率，改善了现有旋流燃烧器的安全性和稳定性，尤其是燃烧褐煤时。可应用于新建锅炉项目或对现有锅炉旋流燃烧器进行低氮改造的项目。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是是图1的左视图；
图3是旋流分离器的结构示意图；
图4是旋流分离器的挡块的示意图；
图中标记为：1-一次风通道,2-中心风管,3-炉膛,4-煤粉管道,5-旋流分离器,6-乏气通道,7-乏气进气口,8-乏气出气口,9-乏气调节装置,10-挡块,11-叶片,12-内二次风通道,13-外二次风通道,14-内二次风旋流发生器,15-外二次风旋流发生器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的带外置式分离装置的旋流燃烧装置，用于将煤粉和燃烧所需空气送入煤粉炉的炉膛3，包括旋流燃烧器和乏气分离装置。
所述的旋流燃烧器包括带弯头的一次风通道1、设置在一次风通道1内的中心风管2、设置在一次风通道1外的内二次风通道12和外二次风通道13、分别设置在内二次风通道12、外二次风通道13内的内二次风旋流发生器14和外二次风旋流发生器15。所述一次风通道1的进气口与上游的煤粉管道4连通，出气口与炉膛3连通。
所述的乏气分离装置包括旋流分离器5和乏气通道6，所述的旋流分离器5包括柱状的挡块10和叶片11，所述挡块10的两端呈锥形，所述叶片11呈斜向固定在挡块10上，所述的旋流分离器5可拆卸设置在所述的煤粉管道4上，所述乏气通道6的两端分别设有乏气进气口7和乏气出气口8，乏气进气口7设置在旋流分离器5后端的煤粉管道4内，所述乏气进气口7的口径小于煤粉管道4的内径且乏气进气口7与煤粉管道4同轴设置，所述的乏气出气口8与炉膛3连通，所述的乏气通道6上设有乏气调节装置9。
所述乏气出气口8的中心与一次风通道1出气口的中心间距为R，R大致为1700mm。所述的乏气进气口7与旋流分离器5的间距为L，L大致为800mm。所述一次风通道1进气口的轴线与竖直方向的夹角为α，α大致为45°。所述的叶片11与竖直方向的夹角为β，β大致为20°，所述叶片11的数量为3片。所述挡块10的直径为φ，挡块10迎风锥面的锥角为δ，挡块10背风锥面的锥角为γ，挡块10柱状面的高度为B，其中φ大致为200mm，δ大致为50°，γ大致为110°，B大致为170mm。
本发明通过旋流分离器和乏气通道，对进入一次风通道前的煤粉进行浓淡预分离，降低了旋流燃烧器送入炉膛的一次风率，可应用于新建锅炉项目或对现有锅炉旋流燃烧器进行低氮改造的项目。以某台660MW超超临界燃煤发电机组为例，改造前其设计煤质：Vdaf＝44.26；Mt＝30；Mad＝10.69；Qnet,ar＝13.816MJ/Kg；按照常规计算一次风率约35％；校核煤质：Vdaf＝47.81；Mt＝30.6；Mad＝10.93；Qnet,ar＝13.615MJ/Kg；按照常规计算一次风率约37％。而经本发明的乏气分离装置改造后，能使设计煤质浓煤粉气流的一次风率降低到大约26％，校核煤质浓煤粉气流的一次风率降低到大约30％。

Claims (5)

1.带外置式分离装置的旋流燃烧装置，用于将煤粉和燃烧所需空气送入煤粉炉的炉膛(3)，包括旋流燃烧器，所述的旋流燃烧器包括带弯头的一次风通道(1)、设置在一次风通道(1)内的中心风管(2)、设置在一次风通道(1)外的二次风通道以及设置在二次风通道内的二次风旋流发生器，所述一次风通道(1)的进气口与上游的煤粉管道(4)连通，出气口与炉膛(3)连通，其特征在于：还包括乏气分离装置，所述的乏气分离装置包括旋流分离器(5)和乏气通道(6)，所述的旋流分离器(5)可拆卸设置在所述的煤粉管道(4)上，所述乏气通道(6)的两端分别设有乏气进气口(7)和乏气出气口(8)，乏气进气口(7)设置在旋流分离器(5)后端的煤粉管道(4)内，所述乏气进气口(7)的口径小于煤粉管道(4)的内径且乏气进气口(7)与煤粉管道(4)同轴设置，所述的乏气出气口(8)与炉膛(3)连通；
所述的乏气通道(6)上设有乏气调节装置(9)；所述的旋流分离器(5)包括柱状的挡块(10)和叶片(11)，所述挡块(10)的两端呈锥形，所述叶片(11)呈斜向固定在挡块(10)上；所述挡块(10)的直径为φ，挡块(10)迎风锥面的锥角为δ，挡块(10)背风锥面的锥角为γ，挡块(10)柱状面的高度为B，其中100mm≤φ≤300mm，20°≤δ≤60°，60°≤γ≤180°，0mm≤B≤300mm。
2.根据权利要求1所述的带外置式分离装置的旋流燃烧装置，其特征在于：所述乏气出气口(8)的中心与一次风通道(1)出气口的中心间距为R，1m≤R≤3m。
3.根据权利要求1所述的带外置式分离装置的旋流燃烧装置，其特征在于：所述的乏气进气口(7)与旋流分离器(5)的间距为L，0.5m≤L≤4m。
4.根据权利要求1所述的带外置式分离装置的旋流燃烧装置，其特征在于：所述的叶片(11)与竖直方向的夹角为β，0°≤β≤60°，所述叶片(11)的数量为3至12片。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的带外置式分离装置的旋流燃烧装置，其特征在于：所述的二次风通道包括内二次风通道(12)和外二次风通道(13)，所述的二次风旋流发生器包括分别设置在内二次风通道(12)、外二次风通道(13)内的内二次风旋流发生器(14)和外二次风旋流发生器(15)。
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