CN117927944A - 一种复合稳燃型煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种复合稳燃型煤粉燃烧器，它涉及煤粉燃烧器。本发明解决了现有煤粉燃烧器在燃烧劣质烟煤、贫煤等难燃燃料，以及超低负荷灵活性调峰方面无法达到设计稳燃要求的问题。本发明的煤粉喷嘴和煤粉喷嘴体由左至右依次连接，周界风喷嘴套装在煤粉喷嘴上，且周界风喷嘴与煤粉喷嘴之间留有缝隙，二次风箱套装在颈部浓缩段和煤粉喷嘴体上，且二次风箱的前部与周界风喷嘴的后部叠设并留有间隙，二次风箱的后部连接有二次风箱法兰；第一导流板、挡块、第二导流板和第一钝体安装在煤粉喷嘴体、颈部浓缩段和煤粉喷嘴内，第二钝体安装在煤粉喷嘴内侧壁上，且第二钝体与第一钝体的位置相适应。本发明用于火电厂燃烧锅炉的燃烧系统。

Description

一种复合稳燃型煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧器领域，具体涉及一种复合稳燃型煤粉燃烧器。

背景技术

为消纳新能源，对火电机组提出了更高的深度调峰能力要求，而深度调峰能力一般取决于机组的最低负荷。对于锅炉燃烧系统而言，关键是提高锅炉低负荷稳燃能力，因此要采用技术手段不断提高燃烧器的低负荷稳燃能力。

目前，越来越多的火电厂燃用非设计煤质或多种类煤种的混配煤，导致入炉煤的燃烧品质持续下降，电站锅炉燃烧的稳定性和经济性的问题日益突出，污染物排放的控制要求越来越严格。

目前，煤粉燃烧器主要采用浓淡燃烧、预燃室、强化回流等技术，已在理论和实践上被证明是解决煤粉锅炉稳燃、低负荷灵活调峰、降低NOx排放、防止炉内结渣以及提高煤种适应性的有效途径。然而，锅炉对于燃烧劣质烟煤、贫煤等难燃燃料，以及超低负荷灵活性调峰方面不尽能达到上述的理想效果，仍不能满足生产需求。也就是说，现实要求偏离常规设计条件下运行(偏离设计值的劣质煤，更低的锅炉负荷)，已到达现有技术的能力边界，燃烧器表现出不适应性。

综上所述，现有煤粉燃烧器在燃烧劣质烟煤、贫煤等难燃燃料，以及超低负荷灵活性调峰方面无法达到更高的设计要求的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有煤粉燃烧器在燃烧劣质烟煤、贫煤等难燃燃料，以及超低负荷灵活性调峰方面无法达到设计要求的问题，进而提供一种复合稳燃型煤粉燃烧器。

本发明的技术方案是：

一种复合稳燃型煤粉燃烧器包括煤粉喷嘴体、煤粉喷嘴、二次风箱、二次风箱法兰、颈部浓缩段、第一导流板、挡块、第二导流板、第一钝体、第二钝体和周界风喷嘴，煤粉喷嘴和煤粉喷嘴体由左至右依次连接，且煤粉喷嘴和煤粉喷嘴体之间通过颈部浓缩段连接，周界风喷嘴套装在煤粉喷嘴上，且周界风喷嘴与煤粉喷嘴之间留有缝隙，二次风箱套装在颈部浓缩段和煤粉喷嘴体上，且二次风箱的前部与周界风喷嘴的后部叠设并留有间隙，二次风箱的后部与煤粉喷嘴体连接处设置有二次风箱法兰；第一导流板、挡块、第二导流板和第一钝体安装在煤粉喷嘴体、颈部浓缩段和煤粉喷嘴内，第二钝体安装在煤粉喷嘴内侧壁上，且第二钝体与第一钝体的位置相适应。

进一步地，第一导流板为直导流板，且第一导流板与煤粉气流的来流方向形成夹角。所述夹角为10°～40°。

优选地，夹角为20°～30°。

更进一步地，挡块的横截面形状为“V”形，并安装在煤粉喷嘴体的内侧壁上。

进一步地，第二导流板为弯折导流板，第二导流板的一侧板体平行于煤粉喷嘴体中心线方向布置，第二导流板的另一侧板体向煤粉喷嘴体侧壁倾斜布置。

优选地，弯折导流板的弯折角度130°～170°。

进一步地，第一钝体为“V”形钝体，且第一钝体的尖部朝向气流进入方向布置。

优选地，第二钝体的数量为2个，且在煤粉喷嘴的向火侧上下相邻设置。

更进一步地，它还包括煤粉管接口法兰，煤粉管接口法兰安装在煤粉喷嘴体的炉外侧端部。

进一步地，第一导流板、挡块、第二导流板和第一钝体由左至右依次安装在煤粉喷嘴体、颈部浓缩段和煤粉喷嘴内；或挡块、第一导流板、第二导流板和第一钝体由左至右依次安装在煤粉喷嘴体、颈部浓缩段和煤粉喷嘴内。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明具有煤质适应范围广的优点，满足电站锅炉深度灵活性调峰和燃烧劣质煤的需求。

2、本发明的燃烧器利用小火焰点燃大火焰的稳燃机理，将向火侧浓相煤粉气流引向烟气高温区，利用在第二钝体10的回流区，钝体10的下游流场形成的回流卷吸高温烟气对煤粉颗粒的加热着火，该区域内高温与高煤粉浓度的流场特点有助于提高稳燃能力。第二钝体10的回流区火焰进而引燃V型钝体回流区内的煤粉颗粒，形成煤粉喷嘴2外整体的煤粉气流快速着火与稳燃，使该型燃烧器具有较强的低负荷稳燃能力。

3、本发明的煤粉在燃烧器出口下游一段区域内形成煤粉浓淡分布，通过高浓度部分火焰的快速传播，促进煤粉的引燃，通过快速消耗氧气，燃烧器射流的行程内快速地形成还原区，由此获得高效燃烧和低污染燃烧条件，达到高效燃烧和低NOx排放的功能。

4、本发明采用该型煤粉燃烧器后，煤粉浓度在燃烧器喷口区域的形成浓淡分布，向火侧浓，背火侧淡，改善或消除了燃烧器区域水冷壁近壁区的还原性气氛，进而改善了水冷壁结渣状况。

5、本发明的该型煤粉燃烧器的结构比较简便，较易于燃烧器的改造、安装以及检修维护。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1沿A-A处的剖视图，此时，第一导流板6、挡块7、第二导流板8和第一钝体9由左至右依次布置；

图3是图1在P处的向视图。

图4是挡块7、第一导流板6、第二导流板8和第一钝体9由左至右依次布置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式包括煤粉喷嘴体1、煤粉喷嘴2、二次风箱3、二次风箱法兰4、颈部浓缩段5、第一导流板6、挡块7、第二导流板8、第一钝体9、第二钝体10和周界风喷嘴11，煤粉喷嘴2和煤粉喷嘴体1由左至右依次连接，且煤粉喷嘴2和煤粉喷嘴体1之间通过颈部浓缩段5连接，周界风喷嘴11套装在煤粉喷嘴2上，且周界风喷嘴11与煤粉喷嘴2之间留有缝隙，二次风箱3套装在颈部浓缩段5和煤粉喷嘴体1上，且二次风箱3的前部与周界风喷嘴11的后部叠设并留有间隙，二次风箱3的后部连接有二次风箱法兰4；第一导流板6、挡块7、第二导流板8和第一钝体9安装在煤粉喷嘴体1、颈部浓缩段5和煤粉喷嘴2内，第二钝体10安装在煤粉喷嘴2内侧壁上，且第二钝体10与第一钝体9的位置相适应。

本发明设计了特殊的燃烧器喷嘴结构，更加合理地组织煤粉气流在喷入炉膛后的流场与煤粉颗粒的分布，实现炉内煤粉颗粒的空间浓缩并配合热烟气回流，煤粉颗粒在此高温回流区内快速升温后释放挥发分并快速着火，使一部分煤粉颗粒集中在较小的空间内首先燃烧并释放热量，之后将热量传递给其他未着火的煤粉气流，点燃整个一次风煤粉火焰。

具体实施方式二：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的第一导流板6为直导流板，且第一导流板6与煤粉气流的来流方向形成夹角。所述夹角为10°～40°。如此设置，便于将来流内的煤粉颗粒导流向浓侧喷口，该侧为锅炉炉膛内的向火侧。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的夹角为20°～30°。如此设置，便于将来流内的煤粉颗粒导流向浓侧喷口，该侧为锅炉炉膛内的向火侧。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的挡块7的横截面形状为“V”形，并安装在煤粉喷嘴体1的内侧壁上。如此设置，便于进行煤粉的分离，使煤粉在煤粉喷嘴2的淡侧喷口偏向于V型的第一钝体9分布，第一钝体9的两侧均形成浓煤粉分布。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的第二导流板8为弯折导流板，第二导流板8的一侧板体水平布置，第二导流板8的另一侧板体向下倾斜布置。如此设置，起到分隔浓侧与淡侧气流的作用，并有一定的导流作用，减少两侧气流的混合，维持两侧气流的煤粉浓度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的弯折导流板的弯折角度130°～170°。如此设置，导流效果好，其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的第一钝体9为“V”形钝体，且第一钝体9的尖部朝向气流进入方向布置。如此设置，便于V型钝体的两侧均形成浓煤粉分布。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的第二钝体10的数量为2个，且在右侧上下相邻设置。如此设置，便于引燃V型钝体回流区内的煤粉颗粒。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括煤粉管接口法兰12，煤粉管接口法兰12安装在煤粉喷嘴体1的右侧端部。如此设置，便于与煤粉管道进行连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式十：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的第一导流板6、挡块7、第二导流板8和第一钝体9由左至右依次安装在煤粉喷嘴体1、颈部浓缩段5和煤粉喷嘴2内；或挡块7、第一导流板6、第二导流板8和第一钝体9由左至右依次安装在煤粉喷嘴体1、颈部浓缩段5和煤粉喷嘴2内。如此设置，采用该型煤粉燃烧器后，煤粉浓度在燃烧器喷口区域的形成浓淡相分布，向火侧(第一钝体9与第二钝体10之间的通道内形成浓相煤粉气流，在第二钝体10的另一侧通道内的第二钝体10附近也形成浓相煤粉气流)浓，背火侧(在第二钝体10的另一侧通道内远离第二钝体10的区域形成淡相煤粉气流)淡。配合第一钝体9与第二钝体10的回流区布置，完成小火焰点燃大火焰的稳燃机理。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

结合图1至图4说明本发明的工作原理：

该型燃烧器适用于四角切圆形式煤粉锅炉，煤粉燃烧器的主体由煤粉喷嘴体1以及煤粉喷嘴2连接组成，经过磨煤机引出的热一次风(煤粉气流)通过煤粉管道被引至锅炉燃烧器区域，煤粉管道需要通过煤粉管接口法兰12与煤粉喷嘴体1相连接。

煤粉喷嘴体1内部分别设置了第一导流板6、挡块7与第二导流板8。以上三个部件对煤粉喷嘴体1内部的流场与煤粉浓度的分布做特殊的组织，为煤粉的着火与稳燃提供所需要的适宜条件。

第一导流板6与煤粉气流的来流方向呈一定的夹角(约20°～30°)，将来流内的煤粉颗粒导流向浓侧喷口，该侧为锅炉炉膛内的向火侧。第一导流板6与煤粉喷嘴体1侧壁之间的间隙经过特别的设计，以控制该间隙内通过的一次风气流的流量，最终控制煤粉喷嘴2对应的浓侧喷口的一次风流量与流速。在煤粉喷嘴2对应的浓侧形成高浓度的煤粉气流，形成了局部高浓度煤粉区，并处于燃烧室内高温烟气的加热之中，由于主气流的逐渐向外扩展，提供了充足的氧而形成了“三高区”，从而对煤粉颗粒着火燃烧提供了极为有利的条件。

第二导流板8设置在第一导流板6与V型钝体之间，起到分隔浓侧与淡侧气流的作用，并有一定的导流作用，减少两侧气流的混合，维持两侧气流的煤粉浓度。

挡块7设置在煤粉喷嘴体1的内壁，该结构可以进行煤粉的分离，使煤粉在煤粉喷嘴2的淡侧喷口偏向于V型钝体分布，V型钝体的两侧均形成浓煤粉分布。

煤粉喷嘴体1的浓侧喷口向火侧设置了两个非流线型的第二钝体10，到达喷口处遇到钝体，一次风粉混合物绕过钝体时，在钝体后形成一个稳定的回流区，在回流区内充满炉膛中心回流来的高温烟气，形成可燃烧气粉混合物和热回流烟气湍流混合区，可燃混合物和高温烟气之间发生强烈的质量、动量和能量交换，可燃混合物就不断被加热而升温，并达到着火温度而开始着火。使这股小火焰向其它烧粉煤粉气流内部传播，配合V型钝体后形成一个稳定的回流区，在离喷口一定距离处形成大火焰，从而有效地提高了该燃烧器的稳燃能力。第二钝体10与V型钝体的共同作用，形成燃烧器的复合稳燃效果。

煤粉喷嘴体1设置在二次风箱3内，煤粉喷嘴体1采用二次风箱法兰4与二次风箱3连接和密封。

周界风喷嘴11设置在煤粉喷嘴2的外部，周界风喷嘴11与煤粉喷嘴2之间形成通道，将二次风箱3内的二次风流过进入炉膛作为周界风，周界风为一次风内煤粉颗粒的燃烧提供部分氧气，并且可以对周界风喷嘴11与煤粉喷嘴2的金属起到冷却的作用，防止高温烧损。

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；而这些修改或者替换，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)

1.一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：它包括煤粉喷嘴体(1)、煤粉喷嘴(2)、二次风箱(3)、二次风箱法兰(4)、颈部浓缩段(5)、第一导流板(6)、挡块(7)、第二导流板(8)、第一钝体(9)、第二钝体(10)和周界风喷嘴(11)，

煤粉喷嘴(2)和煤粉喷嘴体(1)由左至右依次连接，且煤粉喷嘴(2)和煤粉喷嘴体(1)之间通过颈部浓缩段(5)连接，周界风喷嘴(11)套装在煤粉喷嘴(2)上，且周界风喷嘴(11)与煤粉喷嘴(2)之间留有缝隙，二次风箱(3)套装在颈部浓缩段(5)和煤粉喷嘴体(1)上，且二次风箱(3)的前部与周界风喷嘴(11)的后部叠设并留有间隙，二次风箱(3)的后部与煤粉喷嘴体(1)的连接处设置二次风箱法兰(4)；

第一导流板(6)、挡块(7)、第二导流板(8)和第一钝体(9)安装在煤粉喷嘴体(1)、颈部浓缩段(5)和煤粉喷嘴(2)内，第二钝体(10)安装在煤粉喷嘴(2)内侧壁上，且第二钝体(10)与第一钝体(9)的位置相适应。

2.根据权利要求1所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：第一导流板(6)为直导流板，且第一导流板(6)与煤粉气流的来流方向形成夹角。所述夹角为10°～40°。

3.根据权利要求2所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：夹角为20°～30°。

4.根据权利要求3所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：挡块(7)的横截面形状为“V”形，并安装在煤粉喷嘴体(1)的内侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：第二导流板(8)为弯折导流板，第二导流板(8)的一侧板体平行于煤粉喷嘴体(1)中心线布置，第二导流板(8)的另一侧板体向煤粉喷嘴体(1)侧壁倾斜布置。

6.根据权利要求5所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：弯折导流板的弯折角度130°～170°。

7.根据权利要求6所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：第一钝体(9)为“V”形钝体，且第一钝体(9)的尖部朝向气流进入方向布置。

8.根据权利要求1所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：第二钝体(10)的数量为2个，且在煤粉喷嘴(2)的向火侧上下相邻设置。

9.根据权利要求8所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：它还包括煤粉管接口法兰(12)，煤粉管接口法兰(12)安装在煤粉喷嘴体(1)的炉外侧端部。

10.根据权利要求1所述的一种复合稳燃型煤粉燃烧器，其特征在于：第一导流板(6)、挡块(7)、第二导流板(8)和第一钝体(9)由左至右依次安装在煤粉喷嘴体(1)、颈部浓缩段(5)和煤粉喷嘴(2)内；或挡块(7)、第一导流板(6)、第二导流板(8)和第一钝体(9)由左至右依次安装在煤粉喷嘴体(1)、颈部浓缩段(5)和煤粉喷嘴(2)内。