CN111828959A - 一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锅炉燃烧技术领域，公开了一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的外一次风通道、内二次风通道、外二次风通道，在内二次风通道的出口端设有内二次风喷口，在外二次风通道的出口端设有外二次风喷口，所述内二次风喷口和外二次风喷口均为锥形扩口型，内二次风喷口和外二次风喷口的内径沿煤粉气流方向Q均逐渐变大，将内二次风通道和外二次风通道统称为二次风通道，在二次风通道内设有旋流器，在外一次风通道内同轴设有内一次风通道，所述内一次风通道出口端位于外一次风通道出口端内侧，且内一次风通道出口端为内凹外凸交替弯折型端口，实现了一种中心风煤粉浓淡分离、旋流器的旋流叶片均可调的煤粉燃烧器。

Description

一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器
技术领域
本发明属于锅炉燃烧技术领域，特别涉及一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器。
背景技术
燃煤发电厂在燃烧燃料的过程中会生成大量的的氮氧化物NOX，其中主要含有NO（一氧化氮）、NO2（二氧化氮）和少量的N2O（一氧化二氮）等气，在炉膛内燃烧过程中，通过了解氮氧化物NOX的生成机理，其生成量可以根据燃烧时的方式、燃烧过程中炉内温度的大小、过量空气系数值的多少以及烟气在炉膛内留滞时间的长短来决定。由此可以将氮氧化物NOX划分成热力型氮氧化物NOX、燃料型氮氧化物NOX和快速型氮氧化物NOX三类。
目前各大发电厂主要采用的低氮氧化物NOx技术为炉内脱氮技术，主要有空气分级燃烧技术、浓淡燃烧技术、再燃技术、烟气再循环技术；其中浓淡燃烧技术中主要采用煤粉燃烧器进行，例如分级燃烧型旋流式低氮燃烧器，其是利用多个通风道把二次风分成多道风喷入炉内，相对于空气分级燃烧技术来说，能将燃料跟气流更好的进行混合并燃烧，对于降低氮氧化物NOx的生成有着更好的效果。较为经典的分级燃烧型旋流式低氮燃烧器有双通道外混式旋流燃烧器、巴威强化点火双调风煤粉旋流燃烧器、RSFC 型旋流燃烧器、IHI双旋流煤粉燃烧器。分级燃烧型旋流煤粉燃烧器对降低煤粉锅炉的氮氧化物NOx生成排放有一定的效果，但是，典型的分级燃烧型燃烧器由于一次风煤粉混合物需要通过浓缩器进行煤粉的浓淡分离，对氮氧化物 NOx的降低效果有限。
为了解决这个问题中国专利文献，授权公告号CN105737145B，公开了一种强化浓缩型旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道、外二次风通道，在一次风通道的出口端设有一次风喷口，在内二次风通道的出口端设有内二次风喷口，在外二次风通道的出口端设有外二次风喷口，所述内二次风喷口和外二次风喷口均为锥形扩口型，所述内二次风喷口和外二次风喷口的内径沿一次风气流方向均逐渐变大且内二次风喷口位于外二次风喷口之内；实现了煤粉浓淡分级燃烧，同时解决了二次风与一次风粉混合物过早混合的问题，实现空气分级燃烧，从而达到减少NOX的生成的目的。
中国专利文献，授权公开号CN106765076A，公开了一种可调控的旋流煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的一次风通道、内二次风通道、外二次风通道；在一次风通道内密封滑动连接有一次风喷口；在一次风喷口后端固定有水平设置的第一拉杆，第一拉杆的后端伸出一次风通道外且与一次风通道密封滑动连接，在一次风喷口前端固定有第一温度传感器，在内二次风喷口和/或外二次风喷口前端固定有第二温度传感器；在一次风通道外设有第一液压缸、液压站，第一液压缸的活塞杆与第一拉杆的后端固定连接，所述液压站根据第一温度传感器和第二温度传感器的温度信号控制第一液压缸的活塞杆的前后移动；从而保证煤粉适时着火，抑制氮氧化物的生成，同时也避免了燃烧器烧坏和喷口结焦现象的发生。
但是上述两种方式煤粉浓度浓缩后浓度和速度都会增大，对多级浓缩环造成较大的冲刷导致多级浓缩环过早坏掉；同时一次风煤粉速度的增大也会导致炉膛内回流区的破坏不利于降氮。另一方面，上述两种方式的旋流器旋流状态不可以调，或者调整起来较为麻烦繁琐，从而影响煤粉燃烧效果。
发明内容
本发明目的在于解决上述现有技术中存在的问题而提出了一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器；为达到上述目的所采取的技术方案是：
一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的外一次风通道、内二次风通道、外二次风通道，在内二次风通道的出口端设有内二次风喷口，在外二次风通道的出口端设有外二次风喷口，所述内二次风喷口和外二次风喷口均为锥形扩口型，内二次风喷口和外二次风喷口的内径沿煤粉气流方向Q均逐渐变大，将内二次风通道和外二次风通道统称为二次风通道，在二次风通道内设有旋流器，在外一次风通道内同轴设有内一次风通道，所述内一次风通道出口端位于外一次风通道出口端内侧，且内一次风通道出口端为内凹外凸交替弯折型端口；
所述旋流器包括扭转控制机构和多个旋流叶片，所述多个旋流叶片绕周向均匀布置，所述扭转控制机构包括同轴设置的内转环和外转环，每个旋流叶片的后端内角对应铰接在内转环前端面上，每个旋流叶片的后端外角对应铰接在外转环前端面上，每个旋流叶片的前端内角对应铰接在二次风通道内壁上，在内转环上设有水平向外伸的内动力臂，在内转环上设有内环指针，在外转环上设有水平向外伸的外动力臂，在外转环上设有外环指针；
所述内转环转动连接在二次风通道的内壁上，外转环转动连接在二次风通道的外壁上，内动力臂和外动力臂均伸出二次风通道之外，在二次风通道上对应设有用于容纳内动力臂、外动力臂、内环指针和外环指针摆动的弧形滑道，且内动力臂、外动力臂、内环指针和外环指针上均设有与相对应弧形滑道密封滑动连接的橡胶密封件；在二次风通道上设有用于标示内环指针和外环指针的刻度盘、用于推动内环指针和外环指针摆动的动力机构。
优选的，所述内一次风通道出口端为内凹外凸交替弯折型的喇叭口。
优选的，在喇叭口内同轴安装有直筒，所述直筒通过连接杆固定在喇叭口内且直筒后端与喇叭口内壁之间设有间隔。
优选的，所述直筒前端与外一次风通道前端相对齐。
优选的，在外一次风通道进口端一体成型设有外一次风弯头，在内一次风通道进口端一体成型设有内一次风弯头，所述内一次风弯头伸出外一次风通道之外。
优选的，所述外一次风通道内径为内一次风通道内径的1.2~1.6倍。
优选的，每个导向叶片的后端内角与内转环之间、每个导向叶片的后端外角与外转环之间均通过拉簧相连接，每个导向叶片的前端内角与二次风通道内壁之间均通过球形万向节相连接。
优选的，在刻度盘上设有弧形滑孔，在弧形滑孔下方设有刻度值，内环指针位于刻度盘的正面且由内向外方向指向刻度值，外环指针上端部设有迂回弯折部，迂回弯折部滑动连接在弧形滑孔内从而使得外环指针也位于刻度盘的正面且由外向内方向指向刻度值。
优选的，所述动力机构包括基座，在基座上铰接有第一液压缸和第二液压缸，第一液压缸的活塞杆末端与内动力臂铰接用于推动内动力臂摆动，第二液压缸的活塞杆末端与外动力臂铰接用于推动外动力臂摆动。
优选的，在二次风通道的内壁上设有对内转环转动进行导向限位的内圆环轨道，在二次风通道的外壁上设有对外转环转动进行导向限位的外圆环轨道。
本发明所具有的有益效果为：（1）通过在外一次风通道3内增设内一次风通道4，可以直接控制进入外一次风通道3的外一次风A2、进入内一次风通道4的外一次风A1的风速、煤粉浓度等参数，从而更加方便快捷高效地适应煤质、燃烧温度等实际情况变化需要达到更加的分级燃烧效果；
（2）通过外一次风通道3和内一次风通道4的设置实现了煤粉浓度分离灵活可控、分离直接到位达到最佳降氮燃烧状态；
（3）将内一次风通道出口端11设置成内凹外凸交替弯折型主要是为了让外一次风A2和外一次风A1在汇合面处产生适量的预混合，这样外一次风A2和外一次风A1的煤粉可以达到更大的浓度差，也不会影响燃烧效果；
（4）在外一次风通道3内增设内一次风通道4，还可以在内一次风通道4通入风和天然气混合气体、可燃气体等煤粉助燃气，从而解决外一次风通道3内煤粉由于年代久远碳含量高、析出的可燃气少而难燃烧的问题；也可以在内一次风通道4通入风生物质进一步增加煤粉的可燃性。
（5）内转环57的转动带动全部旋流叶片510的后端部同步摆动从而实现旋流叶片510倾斜角度的快速同步改变；外转环56的转动带动全部旋流叶片510同步扭转从而实现旋流叶片510扭转角度的快速同步改变；即通过旋流叶片510倾斜角度、扭转角度的快速同步改变实现旋流器5旋流状态的准确控制；
（6）通过喇叭口16和直筒15的配合作用在直筒15内、喇叭口16与直筒15之间、喇叭口16与外一次风通道3之间的煤粉浓度可以根据实际情况进行适当调配，从而在进入炉膛内时形成多个同心分布的浓淡不同的煤粉带圈，进一步增加煤粉分级效果，达到最佳分级燃烧降氮效果；
（7）通过内环指针51、刻度盘55、外环指针52以及迂回弯折部53的配合结构设计，保证了内环指针51和外环指针52的转动互不干扰而且使用同一个刻度值54使得内环指针51和外环指针52转过的角度以及两者之间的相对角度更加直观，精确控制旋流器5的旋流状态。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一；
图2为内一次风通道出口端的横截面结构示意图；
图3本发明的结构示意图之二；
图4为旋流器结构示意图；
图5为旋流器剖面结构示意图之一；
图6为旋流器剖面结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
具体实施例1：
如图1所示，本发明包括从内向外依次同轴设置的外一次风通道3、内二次风通道7、外二次风通道6，在内二次风通道7的出口端设有内二次风喷口9，在外二次风通道6的出口端设有外二次风喷口8，所述内二次风喷口9和外二次风喷口8均为锥形扩口型，内二次风喷口9和外二次风喷口8的内径沿煤粉气流方向Q均逐渐变大，为了便于描述将内二次风通道7和外二次风通道6统称为二次风通道，在二次风通道内设有旋流器5，在外一次风通道3内同轴设有内一次风通道4，所述内一次风通道出口端11位于外一次风通道出口端10内侧，如图2所示，所述内一次风通道出口端11为内凹外凸交替弯折型端口，即包括内一次风通道出口端11的横截面具有依次交替设置的内凹外凸边缘12，且内凹外凸边缘12的槽深度沿着煤粉气流方向Q逐渐变大。
在外一次风通道3内增设内一次风通道4，可以直接控制进入外一次风通道3的外一次风A2、进入内一次风通道4的外一次风A1的风速、煤粉浓度等参数，从而更加方便快捷高效地适应煤质、燃烧温度等实际情况变化需要达到更加的分级燃烧效果；另一方面，通过外一次风通道3和内一次风通道4的设置实现了煤粉浓度分离灵活可控、分离直接到位达到最佳降氮燃烧状态；最后将内一次风通道出口端11设置成内凹外凸交替弯折型主要是为了让外一次风A2和外一次风A1在汇合面处产生适量的预混合，这样外一次风A2和外一次风A1的煤粉可以达到更大的浓度差，也不会影响燃烧效果。
另一方面，在外一次风通道3内增设内一次风通道4，还可以在内一次风通道4通入风和天然气混合气体、可燃气体等煤粉助燃气，从而解决外一次风通道3内煤粉由于年代久远碳含量高、析出的可燃气少而难燃烧的问题；也可以在内一次风通道4通入风生物质进一步增加煤粉的可燃性。
如图4和图5所示，所述旋流器5包括扭转控制机构和多个旋流叶片510，所述多个旋流叶片510绕周向均匀布置，所述扭转控制机构包括同轴设置的内转环57和外转环56，每个旋流叶片510的后端内角对应铰接在内转环57前端面上，每个旋流叶片510的后端外角对应铰接在外转环56前端面上，每个旋流叶片510的前端内角对应铰接在二次风通道59内壁513上，在内转环57上设有水平向外伸的内动力臂515，在内转环57上设有内环指针51，在外转环56上设有水平向外伸的外动力臂519，在外转环56上设有外环指针52；
所述内转环57转动连接在二次风通道59的内壁513上，外转环56转动连接在二次风通道59的外壁511上，内动力臂515和外动力臂519均伸出二次风通道59之外，在二次风通道59上对应设有用于容纳内动力臂515、外动力臂519、内环指针51和外环指针52摆动的弧形滑道，且内动力臂515、外动力臂519、内环指针51和外环指针52上均设有与相对应弧形滑道密封滑动连接的橡胶密封件516,518；在二次风通道59上设有用于标示内环指针51和外环指针52转动角度的刻度盘、用于推动内环指针51和外环指针52摆动的动力机构。
其中，内转环57的转动带动全部旋流叶片510的后端部同步摆动从而实现旋流叶片510倾斜角度的快速同步改变；外转环56的转动带动全部旋流叶片510同步扭转从而实现旋流叶片510扭转角度的快速同步改变；即通过旋流叶片510倾斜角度、扭转角度的快速同步改变实现旋流器5对内二次风B1和外二次风B2旋流状态的准确控制。
具体实施例2：
如图3所示，与具体实施例1不同在于，所述内一次风通道出口端11为内凹外凸交替弯折型的喇叭口16，即喇叭口16的横截面也具有依次交替设置的内凹外凸边缘12，且内凹外凸边缘12的槽深度沿着煤粉气流方向Q逐渐变大；同时在喇叭口16内同轴安装有直筒15，所述直筒15通过连接杆14固定在喇叭口16内且直筒15后端与喇叭口16内壁之间设有间隔，所述直筒15前端与外一次风通道前端13相对齐。
通过喇叭口16和直筒15的配合作用在直筒15内、喇叭口16与直筒15之间、喇叭口16与外一次风通道3之间的煤粉浓度可以根据实际情况进行适当调配，从而在进入炉膛内时形成多个同心分布的浓淡不同的煤粉带圈，进一步增加煤粉分级效果，达到最佳分级燃烧降氮效果。
进一步，在外一次风通道3进口端一体成型设有外一次风弯头1，在内一次风通道4进口端一体成型设有内一次风弯头2，所述内一次风弯头2伸出外一次风通道3之外；所述外一次风通道3内径为内一次风通道4内径的1.2~1.6倍。
具体实施例3：
如图4所示，每个导向叶片510的后端内角与内转环57之间、每个导向叶片510的后端外角与外转环56之间均通过拉簧58相连接，每个导向叶片510的前端内角与二次风通道59内壁之间均通过球形万向节512相连接，从而保证了个导向叶片510倾斜角度、扭转角度改变更加顺畅平稳。
具体实施例4：
如图4和图5所示，在刻度盘55上设有弧形滑孔517，在弧形滑孔517下方设有刻度值54，内环指针51位于刻度盘55的正面且由内向外方向指向刻度值54，外环指针52上端部设有迂回弯折部53，迂回弯折部53滑动连接在弧形滑孔517内从而使得外环指针52也位于刻度盘55的正面且由外向内方向指向刻度值54。
这样保证了内环指针51和外环指针52的转动互不干扰而且使用同一个刻度值54使得内环指针51和外环指针52转过的角度以及两者之间的相对角度更加直观，精确控制旋流器5的旋流状态。
进一步为了保证内转环57和外转环56转动的平稳性，还可以在二次风通道59的内壁上设有对内转环57转动进行导向限位的内圆环轨道，在二次风通道59的外壁上设有对外转环56转动进行导向限位的外圆环轨道。
具体实施例5：
如图5所示，所述动力机构包括基座，在基座上铰接有第一液压缸514和第二液压缸520，第一液压缸514的活塞杆末端与内动力臂515铰接用于推动内动力臂515摆动，第二液压缸520的活塞杆末端与外动力臂519铰接用于推动外动力臂519摆动。
具体实施例6：
如图5所示，所述动力机构的另一种方式，包括第一步进电机和第二步进电机，在第一步进电机输出轴上安装有第一转轮521，在内动力臂515末端设有与第一转轮521相啮合的内弧形齿轮522，所述内弧形齿轮522与内转环57同心设置；在第二步进电机输出轴上安装有第二转轮523，在外动力臂519末端设有与第二转轮523相啮合的内弧形齿轮524，所述内弧形齿轮524与外转环56同心设置；通过第一步进电机和第二步进电机输出轴转动的精确控制从而实现对内转环57和外转环56转角的精确控制。
在具体实施例5、6中还都可以增设用于对内转环57和外转环56转角监测的角度传感器，然后角度传感器与第一液压缸514和第二液压缸520控制系统、第一步进电机和第二步进电机控制系统形成一个闭环控制，从而实现对内转环57和外转环56转角的自动化精确控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，包括从内向外依次同轴设置的外一次风通道、内二次风通道、外二次风通道，在内二次风通道的出口端设有内二次风喷口，在外二次风通道的出口端设有外二次风喷口，所述内二次风喷口和外二次风喷口均为锥形扩口型，内二次风喷口和外二次风喷口的内径沿煤粉气流方向Q均逐渐变大，将内二次风通道和外二次风通道统称为二次风通道，在二次风通道内设有旋流器，其特征在于，在外一次风通道内同轴设有内一次风通道，所述内一次风通道出口端位于外一次风通道出口端内侧，且内一次风通道出口端为内凹外凸交替弯折型端口；
所述旋流器包括扭转控制机构和多个旋流叶片，所述多个旋流叶片绕周向均匀布置，所述扭转控制机构包括同轴设置的内转环和外转环，每个旋流叶片的后端内角对应铰接在内转环前端面上，每个旋流叶片的后端外角对应铰接在外转环前端面上，每个旋流叶片的前端内角对应铰接在二次风通道内壁上，在内转环上设有水平向外伸的内动力臂，在内转环上设有内环指针，在外转环上设有水平向外伸的外动力臂，在外转环上设有外环指针；
所述内转环转动连接在二次风通道的内壁上，外转环转动连接在二次风通道的外壁上，内动力臂和外动力臂均伸出二次风通道之外，在二次风通道上对应设有用于容纳内动力臂、外动力臂、内环指针和外环指针摆动的弧形滑道，且内动力臂、外动力臂、内环指针和外环指针上均设有与相对应弧形滑道密封滑动连接的橡胶密封件；在二次风通道上设有用于标示内环指针和外环指针的刻度盘、用于推动内环指针和外环指针摆动的动力机构。
2.根据权利要求1所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，所述内一次风通道出口端为内凹外凸交替弯折型的喇叭口。
3.根据权利要求2所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，在喇叭口内同轴安装有直筒，所述直筒通过连接杆固定在喇叭口内且直筒后端与喇叭口内壁之间设有间隔。
4.根据权利要求3所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，所述直筒前端与外一次风通道前端相对齐。
5.根据权利要求4所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，在外一次风通道进口端一体成型设有外一次风弯头，在内一次风通道进口端一体成型设有内一次风弯头，所述内一次风弯头伸出外一次风通道之外。
6.根据权利要求4所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，所述外一次风通道内径为内一次风通道内径的1.2~1.6倍。
7.根据权利要求1至6任一项所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，每个导向叶片的后端内角与内转环之间、每个导向叶片的后端外角与外转环之间均通过拉簧相连接，每个导向叶片的前端内角与二次风通道内壁之间均通过球形万向节相连接。
8.根据权利要求7所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，在刻度盘上设有弧形滑孔，在弧形滑孔下方设有刻度值，内环指针位于刻度盘的正面且由内向外方向指向刻度值，外环指针上端部设有迂回弯折部，迂回弯折部滑动连接在弧形滑孔内从而使得外环指针也位于刻度盘的正面且由外向内方向指向刻度值。
9.根据权利要求7所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，所述动力机构包括基座，在基座上铰接有第一液压缸和第二液压缸，第一液压缸的活塞杆末端与内动力臂铰接用于推动内动力臂摆动，第二液压缸的活塞杆末端与外动力臂铰接用于推动外动力臂摆动。
10.根据权利要求9所述的浓淡和旋流叶片可调式煤粉燃烧器，其特征在于，在二次风通道的内壁上设有对内转环转动进行导向限位的内圆环轨道，在二次风通道的外壁上设有对外转环转动进行导向限位的外圆环轨道。
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