CN110274224A - 浓淡分离型煤粉直流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了浓淡分离型煤粉直流燃烧器，涉及粉燃烧装置领域，包括90度弯头通道、水平一次风通道、二次风通道和喷口，所述水平一次风通道的一端与90度弯头通道连接，所述喷口固定设置在水平一次风通道的另一端，且喷口与水平一次风通道相连通，所述水平一次风通道的外围套设有二次风通道，且二次通风道的前端与喷口连通，所述喷口的内部设置有分隔挡板、钝体、浓煤粉气流喷嘴和淡煤粉气流喷嘴。本发明通过90度弯头通道、煤粉浓缩挡板、分隔挡板三次的浓淡分离作用，降低了NOx的排放量，改善了向火侧与背火侧煤粉颗粒浓度的分布，提高了浓煤粉气流在向火侧的浓度，增加了煤粉与空气的混合程度，有利于煤粉的着火与充分稳定的燃烧。

Description

浓淡分离型煤粉直流燃烧器

技术领域

本发明涉及粉燃烧装置领域，尤其涉及浓淡分离型煤粉直流燃烧器。

背景技术

煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备，也是锅炉设备取得良好燃烧效果的主要设备，对锅炉的经济效益与安全运行起着非常重要的作用。为解决燃烧技术面临的问题，国内外很多科学家和工程师已经成功研制出多种新型煤粉直流燃烧器，国内如清华大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学以及吉林省电力科学研究院先后研制成功了煤粉船型稳燃器、双通道煤粉燃烧器、水平浓缩煤粉燃烧器、水平浓淡风煤粉燃烧器、开缝钝体燃烧器、稳燃腔煤粉燃烧器、四通道浓淡分流煤粉燃烧器和多通道强稳燃浓淡煤粉燃烧器等；国外的新型燃烧器有美国、日本、德国等研制出的B&W的DS燃烧器、CE公司的WR燃烧器、三菱公司的PM燃烧器、IHI的内部分隔型WR燃烧器、新型煤粉燃烧低NOx A-PM燃烧器。国内外研究表明，浓淡型煤粉燃烧器对于解决以上燃烧技术问题最具代表性。其原理是利用离心力或惯性力将一次风煤粉气流分成浓、淡两股气流，分别通过不同喷口进入炉膛内燃烧。由于提高了浓股中的煤粉浓度，使着火热减小，火焰传播速度加快，使煤粉能够及时着火，实现稳定燃烧。同时由于局部煤粉浓度高，通过控制风量可控制NOx的生成。

普遍应用的浓淡煤粉直流燃烧器主要有两种类型，包括水平浓淡煤粉直流燃烧器和垂直浓淡煤粉直流燃烧器。水平浓淡煤粉直流燃烧器指在同一水平面上将煤粉气流分成浓煤粉气流和淡煤粉气流喷入炉膛，浓煤粉气流在向火侧，淡煤粉气流在背火侧。例如，百叶窗水平浓淡燃烧器（中国发明专利申请号CN92224103 .1）的浓缩比较高且阻力较小，有利于浓煤粉的着火和稳燃以及淡煤粉的防止结焦和高温腐蚀，主要应用于燃用低挥发分的贫煤和无烟煤的锅炉系统中。但在燃用高挥发份的烟煤时容易造成向火侧结焦、喷口烧坏，且不利于浓煤粉进一步集中，不利于降低NOx排放。弯头式煤粉燃烧器(中国发明专利申请号CN103672883A)采用了惯性力的不同，使煤粉浓度上浓下淡，实现燃料分级。但对于直流燃烧器四角切圆燃烧，易发生火焰偏斜而引发结渣和高温腐蚀问题，而高浓度的煤粉汽流直接冲刷水冷壁，会加剧水冷壁腐蚀和结渣。垂直浓淡煤粉直流燃烧器是利用弯头或分离器在垂直方向上将煤粉气流分成浓煤粉气流和淡煤粉气流喷入炉膛，形成垂直浓淡燃烧方式，浓煤粉气流在向火侧，淡煤粉气流在背火侧。为了保证煤粉浓度的差异，可能需要在水平一次风通道布置浓缩分离挡板。虽然一定程度上降低了NOx排放，但是由于高浓度的煤粉流直接面向水冷壁，加剧了结渣和高温腐蚀问题。

由此可见，综合已有的浓淡煤粉直流燃烧器的研究设计，还是普遍存在结渣、高温腐蚀、NOx排放率较高以及煤种适应性不宽等问题，为此我们设计出浓淡分离型煤粉直流燃烧器，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中结渣、高温腐蚀、NOx排放率较高以及煤种适应性不宽，燃煤火电快速性、经济性和环保性之间存在矛盾的缺点，而提出的浓淡分离型煤粉直流燃烧器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

浓淡分离型煤粉直流燃烧器，包括90度弯头通道、水平一次风通道、二次风通道和喷口，所述水平一次风通道的一端与90度弯头通道连接，所述喷口固定设置在水平一次风通道的另一端，且喷口与水平一次风通道相连通，所述水平一次风通道的外围套设有二次风通道，且二次通风道的前端与喷口连通，所述喷口的内部设置有分隔挡板、钝体、浓煤粉气流喷嘴和淡煤粉气流喷嘴，所述浓煤粉气流喷嘴设置在喷口后部，所述淡煤粉气流喷嘴设置在喷口前部，所述钝体设置在喷口的末端。

优选的，所述水平一次风通道内部设置有三块倾斜角度相同煤粉浓缩挡板，所述煤粉浓缩挡板在水平一次风通道内与水平轴线所在的水平面成30度倾角。

优选的，所述分隔挡板设置在喷口内部并与水平轴线所在的水平面成30度倾角。

优选的，所述90度弯头通道、水平一次风通道内通入一次风煤粉气流。

优选的，所述二次通风道内通入二次风。

本发明的有益效果为：次风煤粉气流进入90度弯头通道，通过弯头的离心力作用对一次风煤粉气流进行初步浓淡分离，再通过水平一次风通道内三个30度煤粉浓缩挡板对一次风煤粉气流进行进一步浓缩分离，分成浓淡两股气流。浓淡两股煤粉气流通过30度分隔挡板进行再一次的浓缩分离，使得煤粉气流浓淡分离效果更明显；通过90度弯头通道、煤粉浓缩挡板、分隔挡板三次的浓淡分离作用，降低了NOx的排放量，改善了向火侧与背火侧煤粉颗粒浓度的分布，提高了浓煤粉气流在向火侧的浓度，增加了煤粉与空气的混合程度，有利于煤粉的着火与充分稳定的燃烧。同时降低了淡煤粉气流在背火侧的浓度，一定程度上解决了普遍存在的浓煤粉气流直接面向水冷壁而产生的结渣和高温腐蚀的问题。

附图说明

图1为本发明的一种浓淡分离型煤粉直流燃烧器的正视图；

图2为本发明的一种浓淡分离型煤粉直流燃烧器的俯视图；

图3为本发明的喷口的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，浓淡分离型煤粉直流燃烧器，包括90度弯头通道1、水平一次风通道2、二次风通道3和喷口6，水平一次风通道2的一端与90度弯头通道1连接，90度弯头通道1、水平一次风通道2内通入一次风煤粉气流，喷口6固定设置在水平一次风通道2的另一端，且喷口6与水平一次风通道2相连通，水平一次风通道2内部设置有三块倾斜角度相同煤粉浓缩挡板4，煤粉浓缩挡板4在水平一次风通道2内与水平轴线所在的水平面成30度倾角，水平一次风通道2的外围套设有二次风通道3，二次通风道3内通入二次风10，且二次通风道3的前端与喷口6连通，喷口6的内部设置有分隔挡板5、钝体7、浓煤粉气流喷嘴8和淡煤粉气流喷嘴9，浓煤粉气流喷嘴8设置在喷口6后部，淡煤粉气流喷嘴9设置在喷口6前部，钝体7设置在喷口6的末端，分隔挡板5设置在喷口6内部并与水平轴线所在的水平面成30度倾角。

一次风煤粉气流流入90度弯头通道1，通过90度弯头通道1的离心力作用对一次风煤粉气流进行初步浓淡分离，并将初步分离的煤粉气流输送到与之相连接的水平一次风通道2，经初步浓淡分离的一次风煤粉气流流入水平一次风通道2内，并撞击三块30度倾角的煤粉浓缩挡板4，使得一次风煤粉气流进一步浓缩并分成浓、淡两股煤粉气流；被煤粉浓缩挡板4分成的浓淡两股煤粉气流通过流入喷口6内的30度分隔挡板5进行再一次的浓缩分离，使得煤粉气流浓淡分离效果更明显。同时，二次风10经套在水平一次风通道2外围的二次风通道3进入炉膛，为煤粉燃烧提供氧气，加强气流扰动，促进高温烟气回流，利于煤粉的完全燃烧。在喷口6的末端设置了钝体7，在钝体7的作用下，使煤粉气流在钝体的尾部产生回流，卷吸高温烟气，利于煤粉着火和稳燃。通过90度弯头通道1、煤粉浓缩挡板4、分隔挡板5三次的浓淡分离作用，降低了NOx的排放量，改善了向火侧与背火侧煤粉颗粒浓度的分布，提高了浓煤粉气流在向火侧的浓度，增加了煤粉与空气的混合程度，有利于煤粉的着火与充分稳定的燃烧。同时降低了淡煤粉气流在背火侧的浓度，一定程度上解决了普遍存在的浓煤粉气流直接面向水冷壁而产生的结渣和高温腐蚀的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.浓淡分离型煤粉直流燃烧器，包括90度弯头通道（1）、水平一次风通道（2）、二次风通道（3）和喷口（6），其特征在于，所述水平一次风通道（2）的一端与90度弯头通道（1）连接，所述喷口（6）固定设置在水平一次风通道（2）的另一端，且喷口（6）与水平一次风通道（2）相连通，所述水平一次风通道（2）的外围套设有二次风通道（3），且二次通风道（3）的前端与喷口（6）连通，所述喷口（6）的内部设置有分隔挡板(5)、钝体(7)、浓煤粉气流喷嘴（8）和淡煤粉气流喷嘴（9），所述浓煤粉气流喷嘴（8）设置在喷口(6)后部，所述淡煤粉气流喷嘴（9）设置在喷口(6)前部，所述钝体（7）设置在喷口(6)的末端。

2.根据权利要求1所述的浓淡分离型煤粉直流燃烧器，其特征在于，所述水平一次风通道(2)内部设置有三块倾斜角度相同煤粉浓缩挡板(4)，所述煤粉浓缩挡板(4)在水平一次风通道(2)内与水平轴线所在的水平面成30度倾角。

3.根据权利要求1所述的浓淡分离型煤粉直流燃烧器，其特征在于，所述分隔挡板(5)设置在喷口（6）内部并与水平轴线所在的水平面成30度倾角。

4.根据权利要求1所述的浓淡分离型煤粉直流燃烧器，其特征在于，所述90度弯头通道（1）、水平一次风通道（2）内通入一次风煤粉气流。

5.根据权利要求1所述的浓淡分离型煤粉直流燃烧器，其特征在于，所述二次通风道（3）内通入二次风（10）。