CN1920382B

CN1920382B - 一种旋流粉煤燃烧器

Info

Publication number: CN1920382B
Application number: CN2006100217536A
Authority: CN
Inventors: 刘泰生; 张山鹰; 叶恩清; 但家瑜; 姚本荣; 霍锁善; 谢佳; 李燎; 李季梅; 文斌
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: CN1920382A

Abstract

该发明属于燃用粉煤的电站锅炉用旋流式粉煤燃烧器，包括设有油枪或中心筒及2～3级粉煤浓淡分离机构和楔形凹槽、喇叭口的主喷嘴，设有旋流发生器及喇叭口的二、三级空气喷嘴以及各喷嘴和中心筒进气口，在主喷嘴的内腔表面、浓淡分离机构的内、外表面及支承板面均设有耐磨层。该发明具有煤粉的浓淡分离效果好，浓、淡比例可达3～7∶1；二、三级喷嘴旋流强度高且调节方便，主喷嘴阻力仅为背景技术的1/3左右、可节约能耗55～65％、节能效果明显且使用寿命长；与锅炉配套使用对煤种及负荷变化的适应性强、可实现理想的浓淡燃烧、燃烧稳定性好、氮氧化物排放量低等特点。克服了背景技术主喷嘴阻力大、能耗高，煤粉的浓淡分离效果差等弊病。

Description

一种旋流粉煤燃烧器

技术领域

本发明属于与燃用粉煤的电站锅炉配套用喷射式旋流燃烧器，该燃烧器主喷口处煤粉浓度分布为外浓、内淡，与相应的锅炉配套可实现理想的浓淡燃烧。

背景技术

旋流粉煤燃烧器广泛用于燃用煤粉的电站锅炉，以实现浓淡燃烧。目前主要为喷射式双调风旋流燃烧器，如公开号为CN1271826A、名称为《粉煤燃烧器和使用该粉煤燃烧器的燃烧装置》的专利文献中所公开的“粉煤燃烧器”即属于这类旋流粉煤燃烧器。该燃烧器包括由一个文丘里管及设于其中轴线上的作为煤粉浓度调节器的纺锤体或带翅片(板形体)的纺锤体组成的粉煤(风粉混合)喷嘴及环形设置于该喷嘴体外沿的二级和三级空气喷嘴及相应的三级喷嘴喇叭口，在二级喷空气喷口处设有一火焰稳定器，而在三级空气喷嘴内没有一涡(旋)流发生装置。该粉煤燃烧器虽然具有结构较简单，与锅炉配套在一定程度上也能实浓淡燃烧等特点。但由于采用文丘里管与纺锤体或带翅片的纺锤体配套作为主喷射(风、粉混合)装置，虽然能实现粉煤的浓淡分离，但阻力大，效果差、对风机的供风压力要求高、能耗高；加之在二级空气喷嘴端设置了一个由环形件和锥形件构成的火焰稳定器，其环形件一部份凸出到二级喷嘴出口内，而该环形件的内圆周端面为环形设置的多个矩形齿，且所有矩形齿(凸起)均向风粉(主)喷嘴中心突出，该火焰稳定器的作用就是作为障碍物阻碍一级气流(主喷嘴)及二级气流(喷嘴)，以减小其下游的空气压力、帮助引燃煤粉，该稳定器的设置虽然有助于引燃煤粉，但由于一级(主喷嘴)、二级空气气流因其阻碍作用在相应的喷口内形成一个与喷出方向相反的回流区，不但进一步增大了一、二级风的阻力、而且在一定程度上降低了粉煤喷嘴(主喷嘴)在其上游部位对粉煤已实现的浓淡分离效果。因而，该背景技术存在一级风粉混合喷嘴(主喷嘴)及二级空气喷嘴阻力大、能耗高，煤粉的浓、淡分离效果差，对煤质变化的适应性差，影响浓淡燃烧技术的有效应用，以及火焰稳定器内环部分极易磨损等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷研究设计一种旋流粉煤燃烧器，以提高煤粉的浓淡分离及二、三级空气流在炉膛内与煤粉火焰的混合效果，使高浓度煤粉气流与高温回流烟气及时、高效混合，以充分实现浓淡燃烧并提高燃烧的稳定性、有效降低氮氧化物(NO_X)的排放量及燃烧器本身的能耗等目的。

本发明的解决方案是在主喷嘴(风、粉混合喷嘴)内增设1～2级粉煤浓淡分离机构、以提高其分离效果，取消背景技术在主喷口及二级喷口处所设的以降低气流压力为手段的火焰稳定器，而在主喷嘴口部内侧增设一组楔形凹槽、在其喷口处设喇叭口，加强高浓度粉煤气流入高温烟气区域时的湍动作用，以提高燃烧器对煤种及负荷变化的适应性；同时在二级喷嘴内增设一旋(涡)流发生装置、并在其口部增设喇叭口，提高送入炉膛内的空气流的旋流效果并确保在二级气流及风、粉混合气流间形成一个区域大、停留时间较长的还原性气氛着火点和燃烧区域、以有效减少氮氧化物的排放量；与此同时通过二、三级旋流发生装置及其调节机构、调节和控制旋转气流的强度及两者之间的气流量的比例，以有效调节高温烟气回流区的直径(大小)和形状并控制二、三级气流混入煤粉火焰的过程及整个燃烧器的扩展角，从而使本发明燃烧器具有较为完善的可调性和可控性，以及对燃用不同煤质的适应性。因此，本发明包括设有油枪或带油枪和气流道的中心筒及浓淡分离机构的主喷嘴(风、粉混合喷嘴)，与主喷嘴同心设置的二级空气喷嘴和带旋流发生器及喇叭口的三级空气喷嘴，以及相应的中心筒进气口，风粉混合气进口，二、三级空气进口；关键在于设于主喷嘴内的粉煤浓淡分离机构是末级为固定式，其余至少一级为轴向可调的2～3级浓淡分离机构，其喷嘴口部为喇叭口且在喷口的喷嘴内壁环形设置一组楔形凹槽；在二级空气喷嘴内还设有一带调节机构的空气旋流发生器、其喷口亦为喇叭口；在第三级空气喷嘴内的旋流发生器上亦设有一轴向调节机构；固定式浓淡分离机构通过支承板紧固于主喷嘴筒体内壁或中心筒体上，轴向可调浓淡分离机构则滑动式套于中心筒体上并通过拉杆进行轴向调节，二、三级空气旋流发生器设于二、三级空气喷嘴中的锥环形腔体内并分别滑动式套于主喷嘴筒体及二级空气喷嘴筒体外壁上且分别通过对称设置于其后端的螺杆进行轴向调节。

上述末级为固定式，其余至少第一级为轴向可调的2～3级浓淡分离机构，各级浓淡分离机构筒壁的轴截面为三角形、梯形或流线形的套筒体，除第一级外，其余浓淡分离机构的套筒内壁与中心筒之间还设有一环形腔体，经前一级分离处理后的部分淡粉气流经由腔体直接到达喷嘴口喷出。所述主喷嘴及二、三级空气喷嘴的喇叭口角度分别为10°～60°。而所述主喷嘴的喷口内壁环形设置有一组楔形凹槽，其凹槽数为4～24个，等弧度间隔设置，各凹槽的楔形角均为10°～50°，槽体轴向长为30～300mm。而所述设于二级及三级喷嘴内的旋流发生器均为外环面为锥体的叶片式旋流发生器，在二级喷嘴进气口还设有一进气量调节气门。为了延长主喷嘴的使用寿命，在整个喷嘴的内腔表面、一级浓淡分离机构的外表面及其余分离机构的内、外表面及其支承板表面均增设有一耐磨层。

本发明具有粉煤的浓淡分离效果好，二、三级喷嘴旋流强度高且调节方便，粉煤的浓淡比例为3～7∶1，主喷嘴阻力仅为背景技术的1/3左右，可节约能耗55～65％、效果明显且使用寿命长；与锅炉配套使用对煤种及负荷变化的适应性强、可有效实现浓淡燃烧、燃烧稳定性好、氮氧化物排放量低等特点。

附图说明

图1、为本发明结构示意图。

图中：1、主喷嘴，1～1楔形凹槽，1～2、喇叭口，2、三级空气喷嘴，2～1、旋流发生器，2～2、调节螺杆，2～3、喇叭口，3、二级空气喷嘴，3～1、旋流发生器，3～2、调节螺杆，3～3喇叭口，4、中心筒，4～1、油枪，5、固定板，6～1、6～2：一、二级浓淡分离机构，6～1.1、调节拉杆，6～3、末级浓淡分离机构，6～2.1、6～3.1：支承板；F₁.风、粉混合气进口，F₂、F₃：二、三级空气进口，F₄、中心筒空气进口。

具体实施方式

燃烧器总长7190mm，其中：中心筒4主体长5160mm、在主喷嘴1内等弧设置3个固板5与喷嘴固定，4～1油枪长6990mm、管体直径φ38mm。主喷嘴1主体长4500mm，喷嘴腔体内径φ590mm、管体壁厚60mm，端部喇叭口1～2轴向长120mm、角度45°，楔形凹槽1～1每个轴向长75mm、楔形角30°，等弧度间隔设置16个。一级浓淡分离机构6～1轴向长347mm，最大外径φ315mm、与中心筒4滑动配合并通过调节拉杆6～1.1轴向调节，二级及末级浓淡分离机构6～2、6～3本实施方式均为固定式、分别通过其支承板6～2.1及6～3.1与中心筒4焊结成一体，其中二级浓淡分离机构6～2轴向长335mm、内、外径分别为φ315mm与φ395mm，末级分离机构6～3轴向长320mm，内、外径分别为φ395mm及475mm，三级分离机构6～1、6～2、6～3的迎风面角度均为30°。二级空气喷嘴3前端气道长1126mm，环腔内、外径φ710mm及φ900mm，与二级旋流发生器3～1配合的锥环形腔体大(后)端直径φ1110mm、锥度25°，喇叭口3～3轴向长140mm、角度45°；二级旋流发生器3～1前端外径φ900mm后(大)端外径φ998mm、锥环面角度25°、内环面与主喷嘴1滑动配合并通过调节螺杆3～2轴向调节，本实施方式在其喷嘴后部增设了一气门3～4以调节其压力空气进入量；三级空气喷嘴2前部气道内、外径φ920mm及φ1200mm、长355mm，与三级旋风发生器2～1配合的锥环形腔体大(后)端外径φ1430mm、角度亦为25°、喇叭口2～3轴向长220mm、喇叭角35°，三级旋风发生器2～1前、后端外径分别为φ1200mm及φ1330mm，锥环面角度亦为25°。本实施方式在主喷嘴1的内腔、浓淡分离机构6～1、6～2、6～3内外表面及其支承板6～2.1、6～3.1，固定板5表面均热喷涂硬质合金耐磨层。

本实施方式燃烧器30支可满足600MW锅炉燃烧要求，其主喷嘴1阻力仅280Pa，以每年运行7200小时计、风机消耗于主喷嘴的能耗约24万度电，仅为同规格背景技术60万度的40％。

Claims

1.一种旋流粉煤燃烧器，包括设有油枪或带油枪和气流道的中心筒及粉煤浓淡分离机构的主喷嘴，与主喷嘴同心设置的二级空气喷嘴和带旋流发生器及喇叭口的三级空气喷嘴、以及相应的中心筒进气口，风、粉混合气进气口，二、三级空气进口；其特征在于设于主喷嘴内的粉煤浓淡分离机构是末级为固定式、其余至少第一级为轴向可调的2～3级浓淡分离机构，其喷嘴口部为喇叭口且在喷口的喷嘴内壁环形设置有一组楔形凹槽；在二级空气喷嘴内还设有一带调节机构的空气旋流发生器、其喷口亦为喇叭口；在第三级空气喷嘴内的旋流发生器上亦设有一轴向调节机构；固定式浓淡分离机构通过支承板紧固于主喷嘴筒体内壁或中心筒体上，轴向可调式浓淡分离机构则滑动式套于中心筒体上并通过拉杆进行轴向调节，二、三级空气旋流发生器设于二、三级空气喷嘴中的锥环形腔体内并分别滑动式套于主喷嘴筒体及二级空气喷嘴筒体外壁且分别通过对称设置于其后端的螺杆进行轴向调节；该燃烧器工作时主喷口处煤粉浓度分布为外浓、内淡。

2.按权利要求1、所述旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述各级浓淡分离机构为筒壁的轴截面均为三角形、梯形或流线形的套筒体，除第一级外、其余浓淡分离机构的套筒内壁与中心筒之间还设有一环形腔体，经前一级分离处理后的部分淡粉气流经由腔体直接到达喷嘴口喷出。

3.按权利要求1、所述旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述主喷嘴及二、三级空气喷嘴的喇叭口角度为10°～60°。

4.按权利要求1、所述旋流粉煤燃烧器；其特征在于在主喷嘴的喷口内壁环形设置一组楔形凹槽，其凹槽数为4～24个、等弧度间隔设置，各凹槽的楔形角均为10°～50°，槽体轴向长为30～300mm。

5.按权利要求1、所述旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述设于二、三级喷嘴内的旋流发生器均为外环面为锥体的叶片式旋流发生器，在二级喷嘴进气口还设有一进气量调节气门。

6.按权利要求1、所述旋流粉煤燃烧器；其特征在于在主喷嘴的内腔表面、一级浓淡分离机构的外表面及其余分离机构内、外面及其支承板表面均增设有一耐磨层。