CN111442263A - 一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，属于锅炉燃烧器技术领域，以解决现有的燃用褐煤的旋流燃烧器一次风风煤比与一次风率较大，二次风率较小，造成一次风与二次风的动量比与燃用烟煤相比产生较大差别，影响燃烧器的流场与燃烧过程控制，使燃烧器燃烧过程不易控制，火焰回流区稳定性差，产生较高的NO_x污染物的问题。本发明包括中心风管、一次风管、二次风管、二次风旋流叶片、文丘里煤粉浓缩管、淡相旋流叶片、浓淡分离隔筒和煤粉浓淡分离装置，中心风管、浓淡分离隔筒、一次风管和二次风管由内向外套设在一起，且相邻两者之间间隔设置，浓淡分离隔筒和一次风管之间设置有多个沿一次风管圆周方向均匀分布的淡相旋流叶片。

Description

一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器

技术领域

本发明涉及一种锅炉燃烧器，具体涉及一种用于褐煤的旋流燃烧器，属于锅炉燃烧器 技术领域。

背景技术

旋流燃烧器是将携带煤粉的一次风与助燃空气(二次风)相混合，以旋流的形式喷入 锅炉炉膛，进而组织燃烧的一类燃烧器。

由于燃煤种类多样，各类煤质的物理、化学性质存在较大差别，燃烧器的结构需要根 据煤质差别做针对性的设计。

目前，大部分的旋流燃烧器是以烟煤为基础研制，并且主要适用于烟煤,并且设置有 内二次风。褐煤燃烧器相比较于烟煤燃烧器，一次风风煤比与一次风率较大，总二次风中 又分出燃烬风，使进入燃烧器的二次风率较小，造成煤粉燃烧器的一次风与二次风的动量 比(直流风与旋流风的配比)产生较大差别，影响燃烧器的流场与燃烧过程不易控制，火焰回流区稳定性差，以及产生较高的NO_x污染物。

发明内容

本发明为了解决现有的旋流燃烧器一次风风煤比与一次风率较大，二次风率较小，造 成一次风与二次风的动量比产生较大差别，影响燃烧器的流场与燃烧过程不易控制，火焰 回流区稳定性差产生较高的NO_x污染物的问题，而提供一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的 旋流燃烧器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，包括中心风管、一次风管、二次风管、 二次风旋流叶片、文丘里煤粉浓缩管、淡相旋流叶片、浓淡分离隔筒和煤粉浓淡分离装置， 中心风管、浓淡分离隔筒、一次风管和二次风管由内向外套设在一起，且相邻两者之间间 隔设置，浓淡分离隔筒和一次风管之间设置有多个沿一次风管圆周方向均匀分布的淡相旋 流叶片，一次风管和二次风管之间设置有多个沿一次风管圆周方向均匀分布的二次风旋流 叶片，一次风管的内壁上设有煤粉浓淡分离装置，浓淡分离隔筒的内壁上设置有文丘里煤 粉浓缩管，且浓淡分离隔筒设置在一次风管上的煤粉浓淡分离装置的一次风下游。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明取消了流速较低的内二次风(通常旋流燃烧器设有内二次风)，因此，本发明的全部二次风可以取得较高的二次风速，提高了旋流风的动量。

二、将一次风分隔成浓相与淡相，淡相一次风为弱旋流(通常旋流燃烧器的一次风全 部为直流风)，淡相一次风与二次风提供了该燃烧器的旋转动量，浓相一次风为直流风，淡相一次风的旋流设计增大了本发明的旋流风的风量与动量，并减小了直流一次风的风量与动量，旋流风与直流风的动量配比更合理，获得较大的中心回流区，燃烧器的流场更稳定，使燃烧着火快速，煤粉的燃烬率高，未燃烧热损失较小。

三、如图8所示，由于燃烧器的旋流作用，在燃烧器的喷口外形成稳定的中心回流区， 回流区将已燃烧的高温烟气回流至一次风根部，浓相一次风中的煤粉由于惯性作用进入回 流区，在回流区的边缘形成高煤粉浓度、高温的环境(图中的P区)，褐煤的反应性较强保证了煤粉在富燃料区的挥发分释放。煤粉被高温烟气快速加热，达到着火点并被点燃，并由内向外引燃淡相煤粉，快速消耗一次风所含的氧量，产生还原性产物(图中的Q区)， 前期生成的NOx在还原性气氛中被还原，保证烟气污染物NOx在较低的水平(图中的W 区)。控制二次风的逐渐混合过程，剩余焦碳在高温环境下燃烬(图中的R区)。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是图1的I处局部放大视图；

图3是叶片调节机构9的俯视图；

图4是图1的A向视图；

图5是图1的B-B剖视图；

图6是图1的C-C剖视图；

图7是煤粉浓淡分离装置13上挡块13-1的纵截面示意图；

图8是本发明喷口处的燃烧效果图，图中箭头为燃烧气流流动方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案的前提 下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1：如图1所示，本实施例涉及一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器， 中心风管1、一次风管2、二次风管3、二次风旋流叶片12和文丘里煤粉浓缩管6，其特 征在于：它还包括淡相旋流叶片4、浓淡分离隔筒5、煤粉浓淡分离装置13，中心风管1、 浓淡分离隔筒5、一次风管2和二次风管3由内向外套设在一起，且相邻两者之间间隔设 置，浓淡分离隔筒5和一次风管2之间设置有多个沿一次风管2圆周方向均匀分布的淡相 旋流叶片4，一次风管2和二次风管3之间设置有多个沿一次风管2圆周方向均匀分布的 二次风旋流叶片12，一次风管2的内壁上设有煤粉浓淡分离装置13，浓淡分离隔筒5的 内壁上设置有文丘里煤粉浓缩管6，且浓淡分离隔筒5设置在一次风管2上的煤粉浓淡分 离装置13的一次风下游。

风煤粉进入一次风管2，经过一次风管2内的煤粉浓淡分离装置13时，借助惯性力的作用，将一次风携带的煤粉浓淡分离，即煤粉的浓度沿一次风管2径向方向分布为内浓外淡，靠近中心风管1的风煤粉称为浓相一次风，靠近一次风管2内壁的风煤粉称为淡相 一次风，风煤粉进入浓淡分离隔筒5后将内浓外淡的风煤粉浓淡分离，在浓淡分离隔筒5 内壁上设置文丘里煤粉浓缩管6，可以匹配淡相旋流叶片4的流动阻力，防止一次风的淡 相气流与浓相气流之间短路，并且文丘里煤粉浓缩管6可以实现一次风浓相气流的二次浓 缩，浓相一次风道的内侧的煤粉浓度更高。

进一步地，浓淡分离隔筒5、一次风管2和二次风管3各自的出风口出均设有扩口。优选地，所述浓淡分离隔筒5的扩口角度α为10°～15°，可以对一次风淡相起到导流的 作用，并且可以适当延后一次风浓相与淡相在炉膛内的混合时间。所述一次风管2的扩口 角度β为25°～30°，对二次风起到导流的作用，并且可以延后二次风与一次风在炉膛内 的混合时间。

进一步地，如图4所示，中心风管1上的出风口处设有多个沿圆周方向均匀分布的稳 燃齿1-1，可以增强对一次风浓相气流的扰动，增大气流的湍动度，实现一次风浓相的快速点燃。

一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，如图1-图3所示，还包括二次风箱面板8和叶片调节机构9，叶片调节机构9包括套筒9-1、导向套9-2、调节杆9-3、手柄 9-4、滚轮9-5、第一连杆9-6、第二连杆9-7和转轴9-8，每个二次风旋流叶片12通过 一个转轴9-8转动设置在二次风管3的侧壁上，每个转轴9-8与第一连杆9-6固定连接， 第二连杆9-7的两端分别与第一连杆9-6和套筒9-1铰接，套筒9-1套设在二次风管3 上，且套筒9-1沿圆周方向的内壁上转动设置有四个滚轮，四个滚轮与二次风管3的外表 面相接触，调节杆9-3与套筒9-1之间固定连接，导向套9-2固接在二次风箱面板8上， 调节杆9-3滑动设置在导向套9-2内，调节杆9-3的端部固定有手柄9-4。通过推动手柄 9-4，使套筒9-1轴线移动，进而带动第一连杆9-6和第二连杆9-7摆动，最终使一次风 管2和二次风管3之间的二次风旋流叶片12同时摆动，以调节二次风的旋流强度，

进一步地，如图1所示，所述二次风管3上设置有调节风门7，二次风管3上加工有进风口，二次进风口处设有调节风门7，调节风门7上设有风门调节杆10，风门调节杆 10滑动设置在连接套11内，连接套11焊接在燃烧器的二次风箱面板8上，通过调节风 门调节杆10的轴向位置，来改变二次风管3进风口的大小来改变进风量。

进一步地，如图1所示，煤粉浓淡分离装置13包括两组挡块13-1，本实施例中每组挡块13-1数量为三个，两组挡块13-1分别沿一次风管2圆周方向均匀固接在一次风管2 内壁上，且两组挡块13-1呈一定间距交错布置，同一组相邻两个挡块13-1的间距与另一 组中的每个挡块13-1相对应，每组挡块13-1与中心风管1外壁呈一定间距设置。

优选地，如图5和图6所示，两组挡块13-1中的每个挡块13-1的纵截面为等腰梯形，两组挡块13-1中的每个挡块13-1的横截面为扇形。

本实施例中两组挡块13-1中每个挡块13-1的迎风面H与一次风管2侧壁的夹角γ设 置为25°～35°，通过将一次风气流导流向一次风管内侧，实现煤粉的惯性分离，浓淡分离比可以达到3:1，即在浓淡分隔板的内侧的淡相一次风的煤粉量占一次风总煤粉量的比例大于75％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，包括中心风管(1)、一次风管(2)、二次风管(3)、二次风旋流叶片(12)和文丘里煤粉浓缩管(6)，其特征在于：它还包括淡相旋流叶片(4)、浓淡分离隔筒(5)和煤粉浓淡分离装置(13)，中心风管(1)、浓淡分离隔筒(5)、一次风管(2)和二次风管(3)由内向外套设在一起，且相邻两者之间间隔设置，浓淡分离隔筒(5)和一次风管(2)之间设置有多个沿一次风管(2)圆周方向均匀分布的淡相旋流叶片(4)，一次风管(2)和二次风管(3)之间设置有多个沿一次风管(2)圆周方向均匀分布的二次风旋流叶片(12)，一次风管(2)的内壁上设有煤粉浓淡分离装置(13)，浓淡分离隔筒(5)的内壁上设置有文丘里煤粉浓缩管(6)，且浓淡分离隔筒(5)设置在一次风管(2)上的煤粉浓淡分离装置(13)的一次风下游。

2.根据权利要求1所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：浓淡分离隔筒(5)、一次风管(2)和二次风管(3)各自的出风口出均设有扩口。

3.根据权利要求2所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：所述浓淡分离隔筒(5)的扩口角度(α)为10°～15°。

4.根据权利要求2所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：所述一次风管(2)的扩口角度(β)为25°～30°。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：中心风管(1)上的出风口处设有多个沿圆周方向均匀分布的稳燃齿(1-1)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：所述二次风管(3)上设置有调节风门(7)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：它还包括二次风箱面板(8)和叶片调节机构(9)，叶片调节机构(9)包括套筒(9-1)、导向套(9-2)、调节杆(9-3)、手柄(9-4)、滚轮(9-5)、第一连杆(9-6)、第二连杆(9-7)和转轴(9-8)，每个二次风旋流叶片(12)通过一个转轴(9-8)转动设置在二次风管(3)的侧壁上，每个转轴(9-8)与第一连杆(9-6)固定连接，第二连杆(9-7)的两端分别与第一连杆(9-6)和套筒(9-1)铰接，套筒(9-1)套设在二次风管(3)上，且套筒(9-1)沿圆周方向的内壁上转动设置有四个滚轮，四个滚轮与二次风管(3)的外表面相接触，调节杆(9-3)与套筒(9-1)之间固定连接，导向套(9-2)固接在二次风箱面板(8)上，调节杆(9-3)滑动设置在导向套(9-2)内，调节杆(9-3)的端部固定有手柄(9-4)。

8.根据权利要求1所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：煤粉浓淡分离装置(13)包括两组挡块(13-1)，两组挡块(13-1)分别沿一次风管(2)圆周方向均匀固接在一次风管(2)内壁上，且两组挡块(13-1)呈一定间距交错布置，每组挡块(13-1)与中心风管(1)外壁呈一定间距。

9.根据权利要求8所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：两组挡块(13-1)中的每个挡块(13-1)的纵截面为等腰梯形，两组挡块(13-1)中的每个挡块(13-1)的横截面为扇形。

10.根据权利要求9所述的一种适用于褐煤的煤粉浓淡分离的旋流燃烧器，其特征在于：两组挡块(13-1)中每个挡块(13-1)的迎风面(H)与一次风管(2)侧壁的夹角(γ)为25°～35°。

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