CN106439801B - 一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括顺序连接的旋流器、导风筒、稳燃腔和加速腔，以及设置于所述稳燃腔内的煤粉供应机构；在所述煤粉供应机构上设置有钝体稳燃器，所述钝体稳燃器位于所述稳燃腔内且其迎风面位于所述导风筒内的任意位置。本发明不仅在稳燃腔形成一个嵌套式的回流区，提高煤粉锅炉在低负荷工况下的燃尽率，而且在燃烧器内部形成一个外回流区冷却燃烧器，取消燃烧器外部水冷装置，减少燃烧器的维修频率，延长燃烧器的使用寿命。

Description

一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器
技术领域
本发明涉及一种煤粉燃烧器，特别涉及一种能够高效清洁利用煤粉的逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器。
背景技术
在煤粉锅炉领域，出现很多种类的燃烧器，诸如钝体燃烧器、旋流燃烧器和逆喷燃烧器等，其共同点在于利用高温回流区作为点火源，点燃煤粉气流，达到煤粉高效低氮燃烧的目的。但是由于上述的燃烧器长期处于高温燃烧区，存在结渣烧损风险；而且煤粉锅炉相比链条炉和循环流化床，存在负荷调节范围窄且低负荷运行的过程中容易出现燃尽率低的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，不仅在稳燃腔形成一个嵌套式的回流区，提高煤粉锅炉在低负荷工况下的燃尽率，而且在燃烧器内部形成一个外回流区冷却燃烧器，取消燃烧器外部水冷装置，减少燃烧器的维修频率，延长燃烧器的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括顺序连接的旋流器、导风筒、稳燃腔和加速腔，以及设置于所述稳燃腔内的煤粉供应机构；在所述煤粉供应机构上设置有钝体稳燃器，所述钝体稳燃器位于所述稳燃腔内且其迎风面位于所述导风筒内的任意位置。
在一个优选的实施例中，所述旋流器的出口端和导风筒的进口端相连，且所述旋流器和导风筒的直径相同，所述旋流器采用叶片式旋流发生器或蜗壳式旋流发生器，产生的旋流数控制在0.6～1.5之间。
在一个优选的实施例中，所导风筒的出口端和稳燃腔的进口端相连，所述导风筒的长度控制在50mm～300mm之间。
在一个优选的实施例中，所述稳燃腔采用圆筒或渐扩的圆锥，且所述稳燃腔的长度应大于圆筒或者圆锥的最大直径。
在一个优选的实施例中，所述稳燃腔的出口端和加速腔的进口端相连，所述加速腔的出口端和炉膛相连，且所述加速腔的出口端直径不大于所述稳燃腔的进口端直径。
在一个优选的实施例中，所述煤粉供应机构主要由风粉管和回流帽组成，所述风粉管置于燃烧器的轴线上，所述回流帽设置于所述风粉管的出口端且位于所述稳燃腔和加速腔的交接面，所述钝体稳燃器设置于所述风粉管上。
在一个优选的实施例中，所述风粉管和回流帽通过支柱或内置旋片连接，使煤粉气流逆流直喷或者逆流旋转喷入所述稳燃腔；当采用内置旋片连接时，所述内置旋片的旋流数控制在0.1～0.6之间。
在一个优选的实施例中，所述钝体稳燃器采用V型钝体、圆锥钝体、椭圆形钝体、沙丘形钝体或圆柱形钝体。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明能够使空气经旋流器形成旋转射流和钝体稳燃器共同的作用下形成一个嵌套式高温回流区和一个外回流区，嵌套式回流区加强回流区和外界的质量、动量及能量传输，加强风粉混合，提高煤粉锅炉的燃烧效率，使燃烧更加稳定；外回流区是在煤粉气流火焰面和燃烧器之间形成的冷却空气流，外回流区的存在起到冷却燃烧器的作用，即使火焰温度高达1600℃，燃烧器外壁的温度也不高于150℃，可取消燃烧器的水冷装置，减少生成成本，延长燃烧器的使用寿命。2、本发明的风粉管和回流帽形成的回流通道，可以使煤粉气流以逆喷的方式进入高温回流区，在回流通道形成初级火焰，起到对煤粉初步预热和耗氧的作用，使煤粉在点火前在一个低氧、高温的环境发生热解反应，不仅加强煤粉燃烧，而且具有低氮的效果。3、本发明在旋流器和稳燃腔之间连接有导风筒，可以使旋转的空气流进入内置钝体的稳燃腔之前充分发展，达到将两种稳燃机理基于一体的目的，避免旋转气流能量的损失。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明煤粉供应机构回流通道采用支柱布置的结构示意图；
图3为本发明煤粉供应机构回流通道采用旋片布置的结构示意图。
图中标号：1为旋流器，2为导风筒，3为稳燃腔，4为加速腔，5为钝体稳燃器，6为煤粉供应机构，61为风粉管，62为回流帽，7为嵌套式高温回流区，8为外回流区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
图1展示了根据本发明提供的逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，该燃烧器包括旋流器1、导风筒2、稳燃腔3、加速腔4、钝体稳燃器5和煤粉供应机构6。其中，旋流器1的出口端和导风筒2的进口端相连，导风筒2的出口端和稳燃腔3的进口端相连，稳燃腔3的出口端和加速腔4的进口端相连，加速腔4的出口端和炉膛相连(图中未示出)。煤粉供应机构6主要由风粉管61和回流帽62组成，风粉管61置于燃烧器的轴线上，回流帽62设置于风粉管61的出口端且位于稳燃腔3和加速腔4的交接面。钝体稳燃器5设置在位于稳燃腔3内的风粉管61上，但钝体稳燃器5的迎风面位于导风筒2内的任意位置。
在一个优选的实施例中，导风筒2的长度应控制在50mm～300mm之间，以使旋转气流充分发展且旋转气流的能量损耗降到最低。
在一个优选的实施例中，旋流器1可以采用叶片式旋流发生器或蜗壳式旋流发生器，产生的旋流数应控制在0.6～1.5之间。
在一个优选的实施例中，稳燃腔3可以采用圆筒或渐扩的圆锥，且加速腔4的出口端直径应不大于稳燃腔3的进口端直径，以获得高速喷射射流。
在一个优选的实施例中，风粉管61和回流帽62可以通过支柱(如图2所示)或内置旋片(如图3所示)连接，使煤粉气流逆流直喷或者逆流旋转喷入稳燃腔3；当采用内置旋片连接时，内置旋片的旋流数应控制在0.1～0.6之间。
在一个优选的实施例中，钝体稳燃器5可以采用V型钝体、圆锥钝体、椭圆形钝体、沙丘形钝体、圆柱形钝体或者其它任意曲线形钝体。
本发明在使用时，其工艺过程如下：
1)空气首先经过旋流器1进入燃烧器，使空气流成为具有切向速度的旋转气流，旋转的空气流经过导风筒2进入置有钝体稳燃器5的稳燃腔3，并在钝体稳燃器5后面形成一个嵌套式高温回流区7和一个外回流区8，嵌套式高温回流区7的温度范围为900～1100℃，嵌套式高温回流区7可以加热煤粉气流，使煤粉气流的温度高于煤粉点火温度的100～200℃；外回流区8是低温的空气流组成，外回流区8的存在可以使燃烧器外壁的温度低于150℃。
2)煤粉气流经过风粉管61，由风粉管61和回流帽62组成的回流通道逆喷进入嵌套的嵌套式高温回流区7，在回流通道出口形成一个强涡流区，产生初级火焰；喷射的煤粉进入初级火焰得到了预升温且在燃烧过程中消耗携带煤粉的一次风中的氧气，煤粉初级升温的温度约为130℃。
3)经过初级加热的煤粉进入温度范围为900～1100℃的嵌套式高温回流区7，煤粉在低氧、炙热的嵌套式高温回流区7内热解，使煤粉温度到比点火温度高100～200℃；喷射煤粉经过嵌套式高温回流区7低氧、高温热解的过程与燃烧气体在钝体稳燃器5处混合在一起，形成了主火焰。
4)最后煤粉气流在燃烧器内回旋焚烧，一直到达稳燃腔3和加速腔4的交界处，此处有大约一半的燃烧气体回流，一半的燃烧气流经加速腔4形成高速喷射火焰进入炉膛。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括顺序连接的旋流器、导风筒、稳燃腔和加速腔，以及设置于所述稳燃腔内的煤粉供应机构；所述煤粉供应机构主要由风粉管和回流帽组成，所述风粉管置于燃烧器的轴线上，所述回流帽设置于所述风粉管的出口端且位于所述稳燃腔和加速腔的交接面；在所述风粉管上设置有钝体稳燃器，所述钝体稳燃器位于所述稳燃腔内且其迎风面位于所述导风筒内的任意位置。
2.如权利要求1所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述旋流器的出口端和导风筒的进口端相连，且所述旋流器和导风筒的直径相同，所述旋流器采用叶片式旋流发生器或蜗壳式旋流发生器，产生的旋流数控制在0.6～1.5之间。
3.如权利要求1所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所导风筒的出口端和稳燃腔的进口端相连，所述导风筒的长度控制在50mm～300mm之间。
4.如权利要求1所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述稳燃腔采用圆筒或渐扩的圆锥，且所述稳燃腔的长度应大于圆筒或者圆锥的最大直径。
5.如权利要求1所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述稳燃腔的出口端和加速腔的进口端相连，所述加速腔的出口端和炉膛相连，且所述加速腔的出口端直径不大于所述稳燃腔的进口端直径。
6.如权利要求1所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述风粉管和回流帽通过支柱或内置旋片连接，使煤粉气流逆流直喷或者逆流旋转喷入所述稳燃腔；当采用内置旋片连接时，所述内置旋片的旋流数控制在0.1～0.6之间。
7.如权利要求1到6任一项所述的一种逆喷式钝体旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述钝体稳燃器采用V型钝体、圆锥钝体、椭圆形钝体、沙丘形钝体或圆柱形钝体。
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