CN112228868A - 一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器 - Google Patents

一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，包括一次风及侧边风喷管、曲柄活动挡板、连杆和推杆；一次风及侧边风喷管包含风管壳体、管口隔板、风管内隔板和曲柄活动挡板固定轴孔，曲柄活动挡板包含挡板、转轴和曲柄。各曲柄活动挡板的转轴与曲柄活动挡板固定轴孔转动配合，各曲柄分别与各连杆的左连杆销转动配合，各连杆的右连杆销和各推杆的左侧推杆销转动配合。在火电机组低负荷调峰过程中，通过同时改变一次风和侧边风的流出风口截面积达到调节一次风和侧边风流速的效果，相较常规变风速燃烧器，可以确保一次风及侧边风的高混合度，有效提升低负荷下炉内火焰燃烧的稳定性和充满度。

Description

一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器
技术领域
本发明涉及电站调峰技术领域，特别是涉及一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器。
背景技术
2025年，预计我国电源装机总容量将达到约26亿-29亿千瓦，其中煤电装机容量12亿-13亿千瓦，风电、光伏发电装机容量将实现“双四亿”发展规模，布局向东中部倾斜，新能源发展进入平价上网时代，火电机组调峰任务将大幅增加。
因此，火电机组深度调峰相关技术在未来电力行业研究中的关注度将大大提升，例如低负荷调峰时维持四角切圆水平浓淡煤粉燃烧器稳定燃烧这一难题，为了在低送风量下同时保证水平浓淡煤粉燃烧器的高一次风和侧边风流速，改善低负荷时煤粉在炉内的燃烧效果，同时又不阻挡一次风和侧边风的充分混合，一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器成为本领域研究的关键。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，能够在降负荷过程中同时调节燃烧器一次风口和侧边风口截面积，保证燃烧器具有较高的一次风和侧边风流速，实现低负荷工况下的炉内稳定燃烧。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，包括一次风及侧边风喷管1、曲柄活动挡板a2、曲柄活动挡板b3、连杆a4、连杆b5、推杆a6 和推杆b7；一次风及侧边风喷管1包含风管壳体101、管口隔板a102、管口隔板b103、风管内隔板104、曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔b106，曲柄活动挡板a2包含挡板a201、转轴a202和曲柄a203，曲柄活动挡板b3包含挡板b301、转轴b302和曲柄b303；各曲柄活动挡板的转轴与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔转动配合，各曲柄活动挡板的挡板分别固定于各转轴上，各曲柄活动挡板的曲柄的一端分别固定于各转轴穿出曲柄活动挡板固定轴孔的上端口，各曲柄活动挡板的曲柄的另一端分别与各连杆的左连杆销转动配合，各连杆的右连杆销和各推杆的左侧凹孔转动配合。
所述一次风及侧边风喷管1包含风管壳体101、管口隔板a102、管口隔板 b103、风管内隔板104、曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔 b106；风管壳体101为矩形截面管道，其左侧管口为一次风及侧边风喷管1的管口，右侧管口为管口一次风及侧边风喷管1的进风口，隔板a102和风管内隔板104处于同一平面并且均平行于风管壳体101的左侧面，二者将风管内部分为前后两层不同风路，管口隔板b103平行于管口隔板a102，并且将前侧风路继续在靠近管口的位置分层，风管壳体101的顶面和底面开设圆形截面的曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔b106，曲柄活动挡板固定轴孔 a105部分穿过风管内隔板104，曲柄活动挡板固定轴孔b106部分穿过风管壳体 101的后侧面。
所述曲柄活动挡板a2包含挡板a201、转轴a202和曲柄a203，曲柄活动挡板b3包含挡板b301、转轴b302和曲柄b303；曲柄活动挡板a2的转轴a202可以与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔a105转动配合，挡板a201 固定于转轴a202上，曲柄a203的一端固定于转轴a202的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔；曲柄活动挡板b3的转轴b302可以与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔b106转动配合，挡板b301固定于转轴b302上，曲柄b303的一端固定于转轴b302的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔。
所述连杆a4和连杆b5均为长柄圆头形连杆，并且各连杆两端均设置完全相同的圆柱体凸台连杆销。
所述推杆a6和推杆b7均为长柄圆头形推杆，并且各推杆的左端均设置可以与连杆销配合的凹孔。
所述推杆a6和推杆b7通过平行往复运动，经中间传动机构连杆a4和连杆 b5的摆动，带动曲柄活动挡板a2和曲柄活动挡板b3在风管壳体101的左侧面、管口隔板a102、管口隔板b103之间的转动，进而导流一次风和侧边风自不同风口截面喷出燃烧。
本发明的有益效果是：
本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，在机组低负荷调峰工况下，通过同时改变一次风和侧边风的流出风口截面积，进而达到同时调节一次风和侧边风流速大小的效果，相较常规变风速燃烧器，保证在变风速的同时浓煤粉一次风、淡煤粉一次风以及侧边风未出现分层流动，确保一次风及侧边风的高混合度，有效提升低负荷下炉内火焰燃烧的稳定性和充满度。
附图说明
图1为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的第一三维视图；
图2为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的第二三维视图；
图3为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的一次风及侧边风喷管的三维视图；
图4为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的曲柄活动挡板a2的三维视图；
图5为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的曲柄活动挡板b3的三维视图；
图6为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的连杆的三维视图；
图7为本发明一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器的推杆的三维视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明为一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，包括一次风及侧边风喷管1、曲柄活动挡板a2、曲柄活动挡板b3、连杆a4、连杆b5、推杆a6和推杆b7；一次风及侧边风喷管1包含风管壳体101、管口隔板a102、管口隔板b103、风管内隔板104、曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔b106，曲柄活动挡板a2包含挡板a201、转轴a202和曲柄a203，曲柄活动挡板b3包含挡板b301、转轴b302和曲柄b303。
作为本发明的优选实施方式，结合图1和图2可得，曲柄活动挡板a2的转轴a202与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔a105转动配合，曲柄活动挡板a2的挡板a201固定于转轴a202上，曲柄活动挡板a2的曲柄a203 的一端固定于转轴a202右端穿出曲柄活动挡板固定轴孔a105的部分上，二者之间为过盈配合，无相对转动，曲柄活动挡板a2的曲柄a203的另一端的圆形凹孔与连杆a4的左连杆销转动配合，连杆a4的右连杆销和推杆a6的左侧圆形凹孔转动配合。曲柄活动挡板b3的转轴b302与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔b106转动配合，曲柄活动挡板b3的挡板b301固定于转轴b302 上，曲柄活动挡板b3的曲柄b303的一端固定于转轴b302右端穿出曲柄活动挡板固定轴孔b106的部分上，二者之间为过盈配合，无相对转动，曲柄活动挡板 b3的曲柄b303的另一端的圆形凹孔与连杆b5的左连杆销转动配合，连杆b5的右连杆销和推杆b7的左侧圆形凹孔转动配合。推杆a6和推杆b7分别仅可在单一水平方向上往复移动，并且有相应的定位锁可以固定其相对位置，例如采用步进电机配合滚珠丝杠结构，各挡板与一次风及侧边风喷管1的顶面和底面间的间隙通过挡板侧边的耐高温密封条密封，上述结构共同构成一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器。
如图3所示，一次风及侧边风喷管1包含风管壳体101、管口隔板a102、管口隔板b103、风管内隔板104、曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔b106。风管壳体101为矩形截面管道，其左侧管口为一次风及侧边风喷管1的管口，一次风和侧边风的喷出位置视具体调峰工况而定；右侧管口为一次风及侧边风喷管1的进风口，一次风自风管内隔板104和风管壳体101的前侧面之间的进风口流入，侧边风自风管内隔板104和风管壳体101的后侧面之间的进风口流入；图3中左侧线框箭头所指向平面为风管壳体101的后侧面，右侧线框箭头所指向平面为风管壳体101的前侧面，上侧线框箭头所指向平面为风管壳体101的顶面，下侧线框箭头所指向平面为风管壳体101的底面。隔板a102和风管内隔板104处于同一平面并且均平行于风管壳体101的前侧面，二者将风管内部分为前后两层不同风路，管口隔板b103平行于管口隔板a102，并且将前侧风路继续在靠近管口的位置分层，风管壳体101的顶面和底面开设圆形截面的曲柄活动挡板固定轴孔a105和曲柄活动挡板固定轴孔b106，曲柄活动挡板固定轴孔a105部分穿过风管内隔板104，曲柄活动挡板固定轴孔b106部分穿过风管壳体101的后侧面。
如图4和图5所示，曲柄活动挡板a2包含挡板a201、转轴a202和曲柄 a203，曲柄活动挡板b3包含挡板b301、转轴b302和曲柄b303。曲柄活动挡板 a2的转轴a202可以与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔a105转动配合，挡板a201固定于转轴a202上，曲柄a203的一端固定于转轴a202的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔；曲柄活动挡板b3的转轴b302可以与一次风及侧边风喷管1的曲柄活动挡板固定轴孔b106转动配合，挡板b301固定于转轴b302上，曲柄b303的一端固定于转轴b302的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔。各挡板均为矩形截面挡板，各转轴均为圆柱形转轴，各曲柄均为长柄圆头形曲柄。
如图6所示，连杆a4为长柄圆头形连杆，连杆a4左端的圆柱体形凸台为连杆a4的左连杆销，连杆a4右端的圆柱体形凸台为连杆a4的右连杆销；连杆b5 为长柄圆头形连杆，连杆b5左端的圆柱体形凸台为连杆b5的左连杆销，连杆 b5右端的圆柱体形凸台为连杆b5的右连杆销。连杆a4和连杆b5形状完全相同，各连杆销用于连杆和曲柄、推杆之间的转动配合。
如图7所示，推杆a6为长柄圆头形推杆，推杆a6左端的圆形凹孔为推杆 a6的左侧凹孔；推杆b7为长柄圆头形推杆，推杆b7左端的圆形凹孔为推杆b7 的左侧凹孔。推杆a6和推杆b7形状完全相同。
水平浓淡煤粉燃烧器一般布置在锅炉的四角，适用于四角切圆燃烧方式的锅炉，由于前置一次风通过前部风道中的弯头，在离心作用下携带煤粉分层，进入后部水平风道喷口时形成浓煤粉和淡煤粉前后两层一次风，浓煤粉一次风位于向火侧，形成火焰燃烧的内切圆，淡煤粉一次风位于背火侧，形成火焰燃烧的外切圆，淡煤粉一次风后部为侧边风道，用于切圆火焰外周侧助燃。当机组处于低负荷的调峰工况时，相应的一次风和侧边风流量降低，此时一次风和侧边风的风速也有所下降，射流刚度降低，无法形成良好的切圆形燃烧火焰，进而可能会影响炉内火焰燃烧的充满度和稳定性，所以本发明对现有水平浓淡煤粉燃烧器进行创新，开发了一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其具体工作过程如下。
在低负荷范围内进行调峰过程，水平浓淡煤粉燃烧器的一次风量和侧边风量均较小，调节过程参考图1和图2。如图1，未调节前初始状态时，曲柄活动挡板a2的挡板a201左侧与管口隔板a102的右侧平行贴合，曲柄活动挡板b3的挡板b301与风管壳体101的后侧面平行贴合，此时，一次风自一次风及侧边风喷管1右侧的进风口(风管内隔板104和风管壳体101的前侧面之间)流入，自一次风及侧边风喷管1左侧的出风口(管口隔板a102和风管壳体101的前侧面之间)流出；侧边风自一次风及侧边风喷管1右侧的进风口(风管内隔板104 和风管壳体101的后侧面之间)流入，自一次风及侧边风喷管1左侧的出风口 (管口隔板a102和风管壳体101的后侧面之间)流出；一次风和侧边风的流出风口截面均较大，在低负荷小流量工况下无法保证高风速、高刚度的射流燃烧，为适应调峰要求，做出如下调节过程。
将图1中推杆a6和推杆b7同时推动至图2中的位置，推杆a6带动中间传动机构(连杆a4、曲柄a203)转动至相应位置(图2)，进而带动挡板a201逆时针转动至其左侧与管口隔板b103右侧贴合的位置；推杆b7带动中间传动机构(连杆b5、曲柄b303)转动至相应位置(图2)，进而带动挡板b301逆时针转动至其左侧与管口隔板a102右侧贴合的位置，此时，处于低负荷调峰状态，一次风自一次风及侧边风喷管1右侧的进风口(风管内隔板104和风管壳体101 的前侧面之间)流入，自一次风及侧边风喷管1左侧的出风口(管口隔板b103 和风管壳体101的前侧面之间)流出；侧边风自一次风及侧边风喷管1右侧的进风口(风管内隔板104和风管壳体101的后侧面之间)流入，自一次风及侧边风喷管1左侧的出风口(管口隔板a102和管口隔板b103之间)流出；一次风和侧边风的流出风口截面均减小，在低负荷小流量工况下实现高风速、高刚度的射流燃烧。在调节前的初始状态和调节后的调峰状态，推杆a6和推杆b7均由定位锁结构固定，防止各挡板的转动。
综上所述，本发明在机组低负荷调峰工况下，通过同时改变一次风和侧边风的流出风口截面积，进而达到同时调节一次风和侧边风流速大小的效果，相较常规变风速燃烧器，保证在变风速的同时浓煤粉一次风、淡煤粉一次风以及侧边风未出现分层流动，确保一次风及侧边风的高混合度，有效提升低负荷下炉内火焰燃烧的稳定性和充满度。

Claims (6)

1.一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：包括一次风及侧边风喷管(1)、曲柄活动挡板(a2)、曲柄活动挡板(b3)、连杆(a4)、连杆(b5)、推杆(a6)和推杆(b7)；一次风及侧边风喷管(1)包含风管壳体(101)、管口隔板(a102)、管口隔板(b103)、风管内隔板(104)、曲柄活动挡板固定轴孔(a105)和曲柄活动挡板固定轴孔(b106)，曲柄活动挡板(a2)包含挡板(a201)、转轴(a202)和曲柄(a203)，曲柄活动挡板(b3)包含挡板(b301)、转轴(b302)和曲柄(b303)；各曲柄活动挡板的转轴与一次风及侧边风喷管(1)的曲柄活动挡板固定轴孔转动配合，各曲柄活动挡板的挡板分别固定于各转轴上，各曲柄活动挡板的曲柄的一端分别固定于各转轴穿出曲柄活动挡板固定轴孔的上端口，各曲柄活动挡板的曲柄的另一端分别与各连杆的左连杆销转动配合，各连杆的右连杆销和各推杆的左侧凹孔转动配合。
2.根据权利要求1所述的一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：所述一次风及侧边风喷管(1)包含风管壳体(101)、管口隔板(a102)、管口隔板(b103)、风管内隔板(104)、曲柄活动挡板固定轴孔(a105)和曲柄活动挡板固定轴孔(b106)；风管壳体(101)为矩形截面管道，其左侧管口为一次风及侧边风喷管(1)的管口，右侧管口为管口一次风及侧边风喷管(1)的进风口，隔板a(102)和风管内隔板(104)处于同一平面并且均平行于风管壳体(101)的左侧面，二者将风管内部分为前后两层不同风路，管口隔板(b103)平行于管口隔板(a102)，并且将前侧风路继续在靠近管口的位置分层，风管壳体(101)的顶面和底面开设圆形截面的曲柄活动挡板固定轴孔(a105)和曲柄活动挡板固定轴孔(b106)，曲柄活动挡板固定轴孔(a105)部分穿过风管内隔板(104)，曲柄活动挡板固定轴孔(b106)部分穿过风管壳体(101)的后侧面。
3.根据权利要求1所述的一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：所述曲柄活动挡板(a2)包含挡板(a201)、转轴(a202)和曲柄(a203)，曲柄活动挡板(b3)包含挡板(b301)、转轴(b302)和曲柄(b303)；曲柄活动挡板(a2)的转轴(a202)可以与一次风及侧边风喷管(1)的曲柄活动挡板固定轴孔(a105)转动配合，挡板(a201)固定于转轴(a202)上，曲柄(a203)的一端固定于转轴(a202)的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔；曲柄活动挡板(b3)的转轴(b302)可以与一次风及侧边风喷管(1)的曲柄活动挡板固定轴孔(b106)转动配合，挡板(b301)固定于转轴(b302)上，曲柄(b303)的一端固定于转轴(b302)的上端口，另一端开设与连杆销配合的凹孔。
4.根据权利要求1所述的一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：所述连杆(a4)和连杆(b5)均为长柄圆头形连杆，并且各连杆两端均设置完全相同的圆柱体凸台连杆销。
5.根据权利要求1所述的一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：所述推杆(a6)和推杆(b7)均为长柄圆头形推杆，并且各推杆的左端均设置可以与连杆销配合的凹孔。
6.根据权利要求1所述的一种同时调节一次风和侧边风流速的水平浓淡煤粉燃烧器，其特征在于：所述推杆(a6)和推杆(b7)通过平行往复运动，经中间传动机构连杆(a4)和连杆(b5)的摆动，带动曲柄活动挡板(a2)和曲柄活动挡板(b3)在风管壳体(101)的左侧面、管口隔板(a102)、管口隔板(b103)之间的转动，进而导流一次风和侧边风自不同风口截面喷出燃烧。
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