CN108302525B - 一种通流面积可调直流煤粉燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤粉燃烧技术领域，特别涉及一种通流面积可调直流煤粉燃烧器。解决了锅炉低负荷、超低负荷稳燃，低污染物生成以及水冷壁高温腐蚀等目前我国电站锅炉的突出问题，燃烧器入口与弯头连接，燃烧器内部设有分隔板，二者在燃烧器内部形成独立的分隔通道M、Z和H，在燃烧器入口位于分隔板前端设有挡板，通过挡板伸缩运动调整燃烧器通流面积，在喷口位置的分隔通道H出口区域为浓相煤粉，分隔通道Z出口区域为稀相煤粉或者空气，而且形成低压回流区，利于高温烟气回流，分隔通道M出口区域为空气，延迟煤粉燃尽氧量的补充以及避免水冷壁高温腐蚀。本发明经济实用，同时具有适应多煤种适应特性，具有广泛的经济效益和社会效益。

Description

一种通流面积可调直流煤粉燃烧器
技术领域
本发明属于煤粉燃烧技术领域，特别涉及一种通流面积可调直流煤粉燃烧器。
背景技术
火电厂燃煤锅炉广泛采用直流煤粉燃烧器，每一台磨煤机带一层四只煤粉燃烧器在炉膛中四角切园方式燃烧，负荷变化时，通过退出或者增加燃烧器运行层数调整适应锅炉负荷，随着我国能源结构深刻变化，这种调节方式很难适应锅炉灵活运行、深度调峰的需要。低负荷、超低负荷稳定燃烧，低污染物生成，宽负荷范围脱硝入口烟温保持，水冷壁高温腐蚀是目前我国电站锅炉的突出问题。本发明主要针对电站切园燃烧煤粉锅炉上述的突出问题设计了通流面积可调燃烧器，在原理、结构、运行方式上与其它燃烧器完全不同。该燃烧器利用分隔板把燃烧器内部分隔为2～4个分隔通道，调整燃烧器分隔通道投入数量可以调整燃烧器通流面积，以及配合燃烧器投运层数适应锅炉负荷，可以有效解决目前电站锅炉存在的低负荷稳燃等诸多突出问题。并且具有造价低，操作简单、可靠性高、实用性强等诸多优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对电站直流燃烧器切园燃烧煤粉锅炉的通流面积可调燃烧器，解决锅炉低负荷、超低负荷稳燃，低污染物生成以及水冷壁高温腐蚀等目前我国电站锅炉的突出问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，包括燃烧器入口，燃烧器入口与弯头连接，燃烧器内部设有分隔板，分隔板包括背火侧分隔板和向火侧分隔板，二者在燃烧器内部形成独立的分隔通道M、Z和H，在燃烧器入口位于分隔板前端设有挡板，挡板穿过燃烧器外壳且二者之间采用动静密封装置，挡板连接有执行机构，通过操作执行机构能够使挡板做伸缩运动用以调整燃烧器的通流面积，燃烧器外壳的背火侧设有供风管道及调节阀，背火侧分隔板上设置有用于为分隔通道M和Z供风的通风孔，燃烧器向火侧喷口设有稳燃齿，用于强化出口煤粉气流与高温火焰混合，利于着火；通过挡板伸缩运动调整燃烧器通流面积，在喷口位置的分隔通道H出口区域为浓相煤粉，分隔通道Z出口区域为稀相煤粉或者空气，而且形成低压回流区，利于高温烟气回流，分隔通道M出口区域为空气，延迟煤粉燃尽氧量的补充以及避免水冷壁高温腐蚀。
燃烧器内部利用分隔板分为2～4个独立的分隔通道，分隔通道具体几何尺寸根据具体锅炉和燃烧器参数确定。
燃烧器入口，分隔板端部设有挡板，挡板外端连接有执行机构及就地控制箱，能够远程操作或者就地手动操作挡板做伸缩运动，挡板的行程范围为燃烧器背火侧外壳至向火侧第一块分隔板之间，挡板与分隔板夹角R为0°～90°之间。
燃烧器入口处弯头垂直段速度大于临界煤粉沉降速度。
燃烧器背火侧分隔板上设有通风孔, 燃烧器中间分隔通道喷口区域形成回流区，使得高温烟气回流，利于稳定点燃煤粉。
燃烧器背火侧外壳设有供风管道及调节阀，管道内风引自一次风或者二次风。
燃烧器向火侧喷口设有稳燃齿,燃烧器内分隔板与燃烧器外壳之间设有膨胀间隙。
燃烧器喷口区域沿水平方向，从向火侧到背火侧形成煤粉气流从浓到稀的分级。
燃烧器通流面积全开状态下，其性能与现有燃烧器相同。
本发明包括燃烧器外壳、燃烧器内沿流动方向水平设置的分隔板、分隔通道入口挡板、背火侧分隔通道供风管道及调节阀、燃烧器出口向火侧稳燃齿等组成。燃烧器入口端与一次风管道的弯头连接，燃烧器内部煤粉通道根据对应的磨煤机以及锅炉参数分隔为2～4个煤粉气流通道，本发明图示为3个分隔通道，燃烧器分隔板与燃烧器外壳焊接或者铸造连接，分隔通道入口端设计有挡板，挡板斜插入分隔通道入口端，夹角范围R为0°～90°，挡板与燃烧器外壳设计有动静密封装置，通过外部执行机构，挡板可以在行程范围内自由运动，其行程范围为背火侧外壳到向火侧分隔板之间。燃烧器背火侧分隔通道上设置有供风管道及调节阀，分隔通道之间的分隔板上设置有平衡通风孔，开孔位置及开孔面积大小根据具体型号的锅炉燃烧器参数确定。
本发明所具有的特定技术特征及产生的有益效果为：
1）利用分隔板把燃烧器内部沿水平方向分隔为2～4个煤粉气流通道，在保证燃烧器入口煤粉不沉积的前提下，利用挡板调节燃烧器通流面积，也即调整燃烧器投入功率，可以灵活调节锅炉燃烧，适应深度调峰要求；
2）水平横向向火侧煤粉浓高度集中，背火侧为纯空气或者富氧空气，中间通道出口压力低，利于高温烟气回流，实现了浓煤粉气流向火侧有上游高温火焰点燃，另一侧有高温回流烟气支持燃烧，从而达到煤粉稳定着火燃烧的目的，也即适应锅炉低负荷、超低负荷稳燃；
3）燃烧器背火侧分隔通道投入空气，使锅炉水冷壁附近氧浓度增加，避免水冷壁高温腐蚀；
4）调节入口挡板行程位置，可以实现中间分隔通道全关闭或者半关闭，进而调整中间分隔通道煤粉通流量，也即炉膛水平方向煤粉浓度分布；
5）背火侧分隔板上设计有通风孔，一方面冷却燃烧器喷口避免烧损，另一方面调节炉膛内水平方向燃烧器喷口回流区大小；
6）背火侧分隔通道设计有供风管道及调节阀，调整背火侧分隔通道流量和压力；
7）燃烧器喷口向火侧设计有稳燃齿；
8）挡板与燃烧器外壳之间采用动静密封装置；
9）挡板外侧连接执行机构及就地控制系统，挡板运行可以手动操作，也可以远程操作。
附图说明
图1为通流面积可调燃烧器的结构示意主视图；
图2为通流面积可调燃烧器的俯视刨面结构示意图；
图3为通流面积可调燃烧器喷口位置的结构示意侧视图。
图中：1-弯头，2-挡板，3-背火侧分隔板，4-向火侧分隔板，5-燃烧器外壳，6-稳燃齿，7-执行机构，8-动静密封装置，9-就地控制箱，10-调节阀，11-供风管道，12-通风孔，17-膨胀间隙，18-分隔通道M，19-分隔通道Z，20-分隔通道H。
具体实施方式
下面结合图1～图3对本发明做进一步详细说明。
图1是通流面积可调燃烧器俯视刨面图，燃烧器主要由12个部件组成，分隔板包括背火侧分隔板3和向火侧分隔板4，二者将燃烧器内部煤粉气流通道分隔为2～4个独立的分隔通道，本发明视图中划分为M、Z、H，3个独立通道，分隔板与燃烧器本体焊接或者整体铸造并在喷口段留有膨胀缝隙17，分隔通道入口设置挡板2，背火侧分隔板3上设置有通风孔12，挡板2与分隔板夹角R为0°～90°，挡板2外端连接有执行机构7及就地控制箱9，挡板与燃烧器外壳5之间采用动静密封装置8，燃烧器喷口向火侧设计有稳燃齿6，燃烧器本体入口段与弯头1焊接连接。燃烧器内部沿水平方向设置有背火侧分隔板3和向火侧分隔板4，背火侧分隔板3和向火侧分隔板4在靠近弯头1的一端设置有用于分隔通道的挡板2，背火侧分隔板3、向火侧分隔板4和挡板2将燃烧器主体内部腔体分成分隔通道M18、分隔通道Z19和分隔通道H20。燃烧器所有部件均采用耐磨材料制作，喷口端材料既要求耐磨，也要求耐热。锅炉采用通流面积可调燃烧器，挡板2与燃烧器背火侧外壳之间采用动静密封方式进行密封，燃烧器分隔板与燃烧器外壳之间设计有膨胀间隙17。
本发明的工作过程为：
电站四角切园燃烧锅炉煤粉燃烧器采用通流面积可调燃烧器后，在全负荷范围内可以实现灵活调节。满负荷运行时 燃烧器通流面积全开，与传统燃烧器运行方式一致，而由于增加背火侧通道空气量，提高了燃烧器出口背火侧水冷壁区域氧浓度，可以避免高温腐蚀；低负荷、超低负荷运行时，通过挡板伸缩运动调节分隔通道开关、半开、闭合，调节进入分隔通道的煤粉气流流量，半开时，在弯头离心力作用下少量稀相煤粉进入分隔通道，配合背火侧空气流量，使燃烧器中间通道出口处形成低压区回流区，向火侧为浓煤粉区，背火侧为空气区，实现横向燃料和燃烧过程分级；浓煤粉迎风面有上游高温火焰点燃，浓煤粉背侧有高温烟气回流点燃，保证少量煤粉的稳定着火和燃烧；中间回流区既要回流高温烟气又要避免烧损喷嘴；背火侧空气保证水冷壁避免高温腐蚀。水平方向实现了燃料和燃烧过程分级，延长缺氧燃烧过程，减少NOx排放。
该燃烧器适用于已经投入运行的和正在安装调试的电站切园燃烧锅炉，具有结构简单、运行简单、维护方便和经济节约等优点，具有广泛的社会效益和经济效益；也可适用于旧有锅炉的改造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的改进，包括与上述具体实施方式的组合形态均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，包括燃烧器入口，其特征在于，燃烧器入口与弯头（1）连接，燃烧器内部设有分隔板，分隔板包括背火侧分隔板（3）和向火侧分隔板（4），二者在燃烧器内部形成独立的分隔通道M、Z和H，在燃烧器入口位于分隔板前端设有挡板（2），挡板（2）穿过燃烧器外壳（5）且二者之间采用动静密封装置（8），挡板（2）连接有执行机构（7），通过操作执行机构（7）能够使挡板（2）做伸缩运动用以调整燃烧器的通流面积，燃烧器外壳（5）的背火侧设有供风管道（11）及调节阀（10），背火侧分隔板（3）上设置有用于为分隔通道M和Z供风的通风孔（12），燃烧器向火侧喷口设有稳燃齿（6），用于强化出口煤粉气流与高温火焰混合，利于着火；通过挡板（2）伸缩运动调整燃烧器通流面积，在喷口位置的分隔通道H出口区域为浓相煤粉，分隔通道Z出口区域为稀相煤粉或者空气，而且形成低压回流区，利于高温烟气回流，分隔通道M出口区域为空气，延迟煤粉燃尽氧量的补充以及避免水冷壁高温腐蚀。
2.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器内部利用分隔板分为2～4个独立的分隔通道，分隔通道具体几何尺寸根据具体锅炉和燃烧器参数确定。
3.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器入口，分隔板端部设有挡板（2），挡板（2）外端连接有执行机构（7）及就地控制箱（9），能够远程操作或者就地手动操作挡板（2）做伸缩运动，挡板（2）的行程范围为燃烧器背火侧外壳至向火侧第一块分隔板之间，挡板（2）与分隔板夹角R为0°～90°之间。
4.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器入口处弯头（1）垂直段速度大于临界煤粉沉降速度。
5.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器背火侧分隔板（3）上设有通风孔, 燃烧器中间分隔通道喷口区域形成回流区，使得高温烟气回流，利于稳定点燃煤粉。
6.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器背火侧外壳设有供风管道（11）及调节阀（10），管道内风引自一次风或者二次风。
7.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器向火侧喷口设有稳燃齿（6）,燃烧器内分隔板与燃烧器外壳（5）之间设有膨胀间隙。
8.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器喷口区域沿水平方向，从向火侧到背火侧形成煤粉气流从浓到稀的分级。
9.根据权利要求1所述的一种通流面积可调直流煤粉燃烧器，其特征在于，燃烧器通流面积全开状态下，其性能与现有燃烧器相同。
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