CN107606607A - 一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置 - Google Patents

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陈智超
杨秀超
高禄山
严蓉
曾令艳
李争起
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哈尔滨工业大学
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Abstract

一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,它涉及一种稳燃型燃烧装置。本发明解决了现有的工业煤粉锅炉燃烧装置存在NOx的排放高、火焰稳定性差、燃尽效果差以及炉内结渣严重的问题。所述一次风管设置在内二次风通道内,所述内二次风通道设置在外二次风通道内,所述内二次风旋流器设置在内二次风通道内,所述外二次风旋流器设置在外二次风通道内;所述一次风管、内二次风通道、外二次风通道和预燃室均同轴设置;所述预燃室的进口端至出口端为渐扩式扩口形状或圆筒形状,预燃室的进口端与外二次风通道出口端连通,预燃室的出口端与炉膛前墙连通,所述燃尽风喷口沿圆周方向均布设置在预燃室外侧。本发明用于工业煤粉锅炉上。

Description

一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种稳燃型燃烧装置,具体涉及一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃 型燃烧装置。

背景技术

[0002] 工业锅炉是为人们所熟知的一种热工设备,在现代工业生产和社会生活中具有重 要地位。在我国,燃煤工业锅炉是除电站锅炉以外的主要用煤装备,总数近60万台,年消耗 煤量近6.4亿吨。然而我国燃煤工业锅炉普遍存在效率低、污染严重等问题,据有关部门统 计,我国燃煤工业锅炉年平均运行效率仅为60%-65%,N0x年排放量近200万吨,仅次于燃 煤发电锅炉。

[0003] 近几年,随着煤粉燃烧技术的不断成熟,我国燃用煤粉的小型卧式工业煤粉锅炉 在工业锅炉领域将大力发展。为了解决稳定燃烧的问题,目前我国设置有预燃室的煤粉燃 烧装置,如发明专利《一种煤粉燃烧器》(中国专利号为CN201210152329.0、授权公告日为 2012年10月03日、授权公告号为CN102705823A,下称“文件一”),其预燃室由一个渐扩的锥 台和一个等横截面的柱台相连而成,预燃室出口端与炉膛相连,其煤粉喷射管插入预燃室 渐扩的锥台段内一段距离,整个燃烧过程的供风在预燃室入口端完成;如实用新型专利《燃 粉工业锅炉》(中国专利号为CN201520406222.3、授权公告日为2015年9月30日、授权公告号 为CN204678328U,下称“文件二”),其预燃室是先渐扩后渐缩的两个圆锥台形的,燃料导入 管伸进预燃室内,在预燃室进口端设置旋流二次风进口,在炉膛处增设与二次风进口配合 的三次风进口,预燃室末端与炉膛相连。然而,因为工业煤粉锅炉燃烧装置及技术的不够完 善,使其依然存在着NOx排放高、效率低以及炉膛结渣严重等问题,随着我国日渐突出的环 境问题和逐渐严苛的环保标准,如果不采取有效措施来解决这些问题,工业煤粉锅炉的发 展将会受到严重阻碍。

发明内容

[0004] 本发明为解决现有的工业煤粉锅炉燃烧装置存在NOx的排放高、火焰稳定性差、燃 尽效果差以及炉内结渣严重的问题,进而提供一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧 装置。

[0005] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:

[0006] 本发明的燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置包括一次风管1、内二次风 通道2、内二次风旋流器2-1、外二次风通道3、外二次风旋流器3-1、预燃室4和燃尽风喷口 5; 所述一次风管1设置在内二次风通道2内,所述内二次风通道2设置在外二次风通道3内,所 述内二次风旋流器2-1设置在内二次风通道2内,所述外二次风旋流器3-1设置在外二次风 通道3内;所述一次风管1、内二次风通道2、外二次风通道3和预燃室4均同轴设置;所述预燃 室4的进口端至出口端为渐扩式扩口形状或圆筒形状,预燃室4的进口端与外二次风通道3 出口端连通,预燃室4的出口端与炉膛6前墙连通,燃尽风喷口 5的横截面呈圆环形,燃尽风 喷口 5环绕设置在预燃室4外侧。

[0007] 进一步地,燃尽风喷口 5的轴线和预燃室4的轴线同轴设置。

[0008] 进一步地,所述预燃室4的形状为渐扩式圆筒。

[0009] 进一步地,所述稳燃型燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片5-1,所述燃尽风旋流叶片 5-1设置在燃尽风喷口 5内。

[0010] 进一步地,预燃室4的轴线与炉膛6前墙垂直设置。

[0011] 本发明的有益效果是:

[0012] 一、本发明有利于更大幅度的降低NOx生成量

[0013] 1、“文件一”装置预燃室出口端与炉膛相连,整个燃烧过程的供风在预燃室入口端 完成,在预燃室及炉膛部分没有增加任何的空气进口,在实际的燃烧过程中,容易导致预燃 室内的氧化性氛围较强,从而增加NOx的生成;本发明在预燃室与炉膛连接的位置,周向布 置一层燃尽风,与现有的“文件一”相比,本发明强化了空气分级燃烧,加强了主燃烧区的还 原性氛围,有利于主燃烧区NOx的还原过程,从而降低NOx的生成;此外,主燃烧区处于强烈 的还原性氛围,进而降低其燃烧温度,进一步抑制热力型NOx的生成;

[0014] 2、“文件一”所述装置其预燃室由一个渐扩的锥台和一个等横截面的柱台相连而 成,煤粉喷射管从渐扩段向预燃室喷射煤粉气流,煤粉喷射管出口的煤粉气流扩散锥可能 会在预燃室的等横截面柱台段对预燃室壁面造成冲击,撞击预燃室等横截面柱台段的煤粉 气流从预燃室出口射入炉膛可能造成炉膛煤粉分配不均,高浓度的煤粉区域遇到氧化性氛 围时,会形成局部高温,从而增加热力型NOx的生成;“文件二”所述装置的预燃室是先渐扩 后渐缩圆锥台形的,燃料导入管伸进预燃室内,当煤粉气流从喷射入预燃室时,燃料导入管 出口煤粉气流的扩散锥可能对预燃室的渐缩段造成强烈冲击,撞击预燃室渐缩段的煤粉气 流从预燃室出口端射入炉膛时可能造成煤粉的浓淡分配不均,从而导致在预燃室中未燃尽 的燃料射入炉膛式不能与三次风充分混合,高浓度煤粉区当遇到氧化性氛围时,就会形成 局部高温,引起NOx的增加;本发明预燃室进口端直接与燃烧器出口端链接,预燃室为圆筒 或者渐扩的大扩口形,与现有的“文件一”和“文件二”相比,本发明从旋流燃烧器出来的高 温旋流煤粉气流沿着预燃室壁螺旋前进,不会出现煤粉气流撞击预燃室壁的情况,在此过 程中,利用气流的旋转在预燃段形成负压,卷吸高温烟气回流,形成稳定可靠的高温烟气回 流区,在回流区内,煤粉浓度较高,形成强还原性气氛,抑制NOx的生成;最终均匀射入炉膛 的未燃尽煤粉颗粒与预燃室周向的燃尽风充分混合,从而避免了因为混合不均而在氧含量 较高的地方出现局部高温的情况,进一步降低NOx的生成;

[0015] 二、本发明更有利于煤粉燃尽

[0016] “文件二”所述装置在预燃室与炉膛连接处周向布置旋流三次风,其主要作用是吸 卷炉膛内的高温回流烟气,以形成稳定可靠的高温回流区,但是其距离预燃室的径向距离 较近,无法保证高温烟气中未燃尽煤粉颗粒的燃尽,因此“文件二”所述装置的燃尽效果较 差;本发明在预燃室与炉膛连接位置的外侧周向布置燃尽风,与“文件二,,燃尽效果较差相 比,周向的燃尽风有利于与炉膛内的高温烟气混合更加均匀,其不仅提供了高温烟气内未 燃碳所需的氧量,同时还增加了煤粉在炉内的停留时间,因此更有利于煤粉的燃尽;

[0017]三、本发明能有效减缓结渣现象

[0018]本发明在预燃室与炉膛连接位置的外侧周向布置燃尽风,从而在水冷壁附近形成 强氧化性氛围,在强氧化性氛围中,灰熔点将会比在还原性氛围中高出30-50°C,从而可以 有效减缓预燃室出口附近区域水冷壁的结渣现象。而“文件一”所述装置预燃室末端与炉膛 相连,由于在预燃室内燃烧过程的气固两相流动状态复杂,无法避免在预燃室末端与炉膛 连接处携带有未燃尽煤粉颗粒的高温烟气与炉膛水冷壁接触,从而增加炉膛局部水冷壁结 渣的可能性。

[0019] 四、本发明具有良好的火焰稳定性

[0020] 本发明在燃烧器末端设置预燃室,高浓度煤粉气流从一次风管中喷入预燃室,在 旋流内外二次风的作用下在预燃室内形成强烈回流区,大量卷吸周围高温烟气,这有利于 煤粉气流的及时着火和稳定燃烧。

附图说明

[0021] 图1是本发明的燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置的主视示意图(炉膛 卧式布置);

[0022] 图2是本发明的燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置的主视示意图(炉膛 立式布置);

[0023]图3是本发明预燃室为圆筒形状时的结构示意图;

[0024]图4为本发明预燃室为圆筒形状且顶置于立式锅炉的炉顶的结构示意图;

[0025]图5为本发明燃尽风喷口中安装燃尽风旋流叶片的结构示意图;

[0026]图6为本发明燃尽风喷口中安装燃尽风旋流叶片且顶置于立式锅炉的炉顶的结构 不意图;

[0027]图7为本发明预燃室为圆筒形状且燃尽风喷口中安装燃尽风旋流叶片的结构示意 图;

[0028]图8为本发明预燃室为圆筒形且燃尽风喷口中安装燃尽风旋流叶片顶置于立式锅 炉的炉顶的结构示意图。

具体实施方式

[0029]

具体实施方式一:如图1〜8所示,本实施方式的燃尽风环形布置的中心给粉稳燃 型燃烧装置包括一次风管1、内二次风通道2、内二次风旋流器2-1、外二次风通道3、外二次 风旋流器3_1、预燃室4和燃尽风喷口 5;所述一次风管1设置在内二次风通道2内,所述内二 次风通道2设置在外二次风通道3内,所述内二次风旋流器2-1设置在内二次风通道2内,所 述外二次风旋流器3-1设置在外二次风通道3内;所述一次风管1、内二次风通道2、外二次风 通道3和预燃室4均同轴设置;所述预燃室4的进口端至出口端为渐扩式扩口形状或圆筒形 状,预燃室4的进口端与外二次风通道3出口端连通,预燃室4的出口端与炉膛6前墙连通,燃 尽风喷口 5的横截面呈圆环形,燃尽风喷口 5环绕设置在预燃室4外侧。 C0M0]具体实施方式二:如图1〜8所示,本实施方式燃尽风喷口 5的轴线和预燃室4的轴 线同轴设置。如此设计,使得周向布置的燃尽风有利于与炉膛内的高温烟气混合更加均匀。 其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

[0031]具体实施方式三:如图丨^』和6所示,本实施方式所述预燃室4的形状为渐扩式圆 M。如此设i十,煤粉着火后,气体体积急剧膨胀,有利于气流的扩散,避免在预燃室壁面结 ,一。/、〜人a以八不只丨平为观刀瓦—或二相同。 体所示,本实施方式所述稳燃纖烧装置还包括燃尽风 旋^^5_1,所述燃尽风旋流叶片w设置在燃尽风喷口5内。如此设计,可以使炉 ,、与燃尽风,合更加均匀,降低高温烟气,减少版的生成,_有利于高温烟气中 未燃尽煤粉颗^燃尽。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

[0033]難实施方式五:細i〜8所示,本实肺式職室4_峨与炉膛6前墙垂直 置。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

Claims (5)

1. 一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,所述稳燃型燃烧装置包括一次风 管(1)、内二'i欠风通道(2)、内二次风旋流器(2-1)、外二次风通道(3)、外二次风旋流器_(3— 1)、预燃室⑷和燃尽风喷口(5);所述一次风管(1)设置在内二次风通道⑵内,所述内二次 风通道(2)设置在外二次风通道(3)内,所述内二次风旋流器(2_1)设置在内二次风通道(2) 内,所述外二次风旋流器(3-1)设置在外二次风通道⑶内;其特征在于:所述—次风管⑴、 内二次风通道(2)、外二次风通道(3)和预燃室(4)均同轴设置;所述预燃室(4)的进口端至 出口端为渐扩式扩口形状或圆筒形状,预燃室(4)的进口端与外二次风通道(3)出口端连 通,预燃室(4)的出口端与炉膛(6)前墙连通,燃尽风喷口⑸的横截面呈圆环形,燃尽风喷 口(5)环绕设置在预燃室⑷外侧。
2. 根据权利要求1所述的燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,其特征在于:燃 尽风喷口⑸的轴线和预燃室⑷的轴线同轴设置。
3. 根据权利要求1或2所述的一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,其特征 在于:所述预燃室⑷的形状为渐扩式圆筒。
4.根据权利要求3所述的一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,其特征在 于:所述稳燃型燃烧装置还包括燃尽风旋流叶片(5-1),所述燃尽风旋流叶片(5-1)设置在 燃尽风喷口⑸内。
5.根据权利要求I、2或4所述的一种燃尽风环形布置的中心给粉稳燃型燃烧装置,其特 征在于:预燃室⑷的轴线与炉膛¢)前墙垂直设置。
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