CN201203108Y - 微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，解决现有安装了微油点火燃烧器的煤粉燃烧器存在的煤粉喷口只能为直通设置，无法摆动的问题。技术方案包括位于入口端的微油点火燃烧器、一次风管和煤粉浓缩器，位于中部的燃烧室、环形气膜风道以及位于出口端的煤粉喷口，还设有强制气膜风入口管和环形的强制气膜风室，所述强制气膜风室入口端和出口端分别与强制气膜风入口管和强制气膜风道的入口端连通，其中，所述强制气膜风道由燃烧室出口端的管壁与煤粉喷口入口端的管壁之间的间隙构成，并且两管壁经对应的上、下销轴活动连接，强制气膜风道的出口端与煤粉喷口连通。本实用新型结构简单、喷口可摆动且不被高温火焰烧坏。

Description

微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种煤粉燃烧器，具体的说是微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器。

背景技术

传统大部分煤粉燃烧器采用喷口外大油枪点燃煤粉，煤粉在喷口外炉膛内被点燃，产生高温火焰，煤粉燃烧器喷口通过连杆装置牵动摆动，以实现调整炉膛火焰中心高度，从而达到调节再热蒸汽温度的目的，该种煤粉燃烧器耗油耗煤量大，不利于燃料节约的原则。随着技术的发展，采用微油点火技术即微油点火燃烧器安装在煤粉燃烧器内点燃煤粉并逐级放大，实现分级燃烧，较大油枪点燃煤粉的方式更利于节油，是煤粉燃烧器发展的趋势。但是由于微油点火燃烧器是安装在煤粉燃烧器入口端，所以煤粉在煤粉燃烧器的燃烧室内被点燃，产生高温火焰并由煤粉燃烧器喷口喷出，该种设计使得煤粉燃烧器无法像传统煤粉燃烧器一样煤粉喷口可以摆动，主要原因是由于高温火焰从煤粉喷口喷出，使得喷口的管壁需要耐受高温，如果加之煤粉喷口摆动，摆动时会使煤粉喷口处的部分壁面更为接近火焰中心，直接被高温火焰炙烤或冲刷，极易导致壁面温度不均，煤粉喷口变形、烧坏、卡死等种种问题的发生。基于上述问题，目前，安装了微油点火燃烧器的煤粉燃烧器的煤粉喷口往往直接固定设置，不实行摆动的功能。

另外，现有微油点火燃烧器中的微油气化油枪采用冷油和冷压缩空气雾化方式，点火燃料油通用性不好，存在燃烧稳定性不足和点燃煤粉的燃尽度不高等问题，而且必须使用大油枪助燃一段时间，另外点火方式采用高压点火方式，电极放电处容易产生油污染和积炭现象导致不易点火。特别是油火焰长度太短，煤粉气流与油火焰接触时间太短，大量的煤粉还没有来得及被加热到煤粉燃点温度即被吹走，即没有较好地形成粉包火状况，影响燃烧效率。如中国专利号200620136245.8公开的一种通用煤粉微油点火燃烧器，虽然解决了油火焰容易烧焦热化学反应燃烧室内壁的问题，但是仍存在上述技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、喷口可摆动且不被高温火焰烧坏，配有微油点火燃烧器能有效节油、油火焰长、强度高、煤粉燃尽度高的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器。

技术方案包括位于入口端的微油点火燃烧器、一次风管和煤粉浓缩器，位于中部的燃烧室、环形气膜风道以及位于出口端的煤粉喷口，还设有强制气膜风入口管和环形的强制气膜风室，所述强制气膜风室入口端和出口端分别与强制气膜风入口管和强制气膜风道的入口端连通，其中，所述强制气膜风道由燃烧室出口端的管壁与煤粉喷口入口端的管壁之间的间隙构成，并且两管壁经对应的上、下销轴活动连接，强制气膜风道的出口端与煤粉喷口连通。

在位于销轴前方的燃烧室管壁上开有强制气膜风孔，所述强制气膜风室经气膜风孔与燃烧室连通。

所述煤粉喷口与用于牵动喷口摆动的连杆装置连接。

所述燃烧室分为一级燃烧室和二级燃烧室，所述强制气膜风室经气膜风孔与二极燃烧室连通。

所述微油点火燃烧器包括壳体，壳体设有雾化空气进口、燃料油进口、助燃空气进口、点火枪和空气雾化油枪，所述空气雾化油枪入口端与雾化空气进口和燃料进口连通，出口端设有热化学反应燃烧室，所述热化学反应燃烧室内设有带有多个配风孔的全压多级多孔空气膜配风筒，所述全压多级多孔空气膜配风筒入口端与空气雾化油枪出口端连通。

所述全压多级多孔空气膜配风筒为锥筒形。

所述全压多级多孔空气膜配风筒入口端设有稳焰器。

所述点火枪为采用高能半导体点火方式的高能点火枪。

所述全压多级多孔空气膜配风筒出口端设有火焰整流罩。

所述雾化空气进口依次经进气管、位于热化学反应燃烧室内的雾化空气预热腔或雾化空气预热管、回气管与空气雾化油枪入口端连通；所述燃料油进口依次经进油管、位于热化学反应燃烧室内的油预热腔或油预热管、回油管与空气雾化油枪入口端连通。

通过上、下对应的两个销轴将燃烧室的出口端与煤粉喷口入口端的两管壁活动连接，使得煤粉喷口可以实现摆动。同时，为解决煤粉喷口摆动带来的煤粉喷口内面管壁直接被高温火焰炙烤或冲刷，容易使煤粉喷口烧坏、变形、卡死的问题，采用引入强制气膜风的方式对煤粉喷口的壁面进行降温，以隔开高温火焰。引入的强制气膜风经强制气膜风入口管进入强制气膜风室，再由强制气膜风道引入煤粉喷口，强制气膜风紧贴煤粉喷口管壁的内壁前行，形成贴壁风，这样，即使在煤粉喷口摆动时，强制气膜风也能很好的保护煤粉喷口管壁内壁不会因高温火焰发生烧坏、变形、卡死的问题。所述强制气膜风道是由燃烧室出口端的管壁与煤粉喷口入口端的管壁之间的间隙构成。所述煤粉喷口可以通过与煤粉喷口连接的连杆装置牵引进行摆动。

另一方面，对于连接燃烧室的出口端与煤粉喷口入口端的销轴也存在需要耐受高温、尽可能延长使用寿命的问题，在本实用新型中，通过在销轴前方的燃烧室管壁上开设强制气膜风孔，将强制气膜风室内的部分强制气膜风通过强制气膜风孔引入燃烧室并沿燃烧室壁贴壁前行，保护位于销轴附近的管壁内壁不受高温侵害，从而降低销轴温度，延长销轴的使用寿命。所述强制气膜风孔出口应朝向燃烧室出口端，开孔角度最好为8°～20°，以使通过强制气膜风孔的强制气膜风能紧贴燃烧室壁形成贴壁风。

根据煤粉燃烧器的设计尺寸，还可以将燃烧室分为一级燃烧室和二级燃烧室，若尺寸较大，还可以根据需要加设三级燃烧室。

微油点火燃烧器可以使用普通微油点火燃烧器，但在本实用新型中，对微油点火燃烧器进行改进，它是按照燃烧理论中的3T(温度、时间、湍流)原则设计而成，全压多级多孔空气膜配风筒能延长油火焰长度，使油火焰持续稳定的燃烧，从而形成长火焰。所述全压多级多孔空气膜配风筒可以为各种筒形，优选为锥筒形，由入口端向出口端内径逐级增大，其上设有多个圆形配风孔，静压和动压流入的助燃空气通过配风孔进入全压多级多孔空气膜配风筒内，既能合理供气，最大程度的延长油火焰长度，又能在筒内壁形成空气气膜，冷却内壁壁温，同时防止热化学反应燃烧室内壁烧焦受损。所述配风孔在全压多级多孔空气膜配风筒筒壁圆周方向均匀布置，在全压多级多孔空气膜配风筒轴线方向错列布置，合理布置间距和节距达到分段分级配风的目的，主要是为了使油火焰持续稳定的燃烧，从而形成长火焰。

在全压多级多孔空气膜配风筒入口端设置有稳焰器，所述稳焰器可以选择直流式或旋流式，优选为弱旋流稳焰器，该进气方式可以形成宽广的空气边界层，进一步合理配风，保证油火焰的稳定性。

所述点火枪优选采用高能点火枪，可以很好的避免电极放电处的油污染和积炭现象导致的不易点火的问题。

进一步的，在全压多级多孔空气膜配风筒出口端设有火焰整流罩，火焰整流罩起到调整火焰形状的作用。

考虑改变目前冷油和冷压缩空气雾化方式，在燃料油和雾化空气进入空气雾化油枪前对其进行预热，以提高其燃烧效率，减少燃料油的消耗，通过管道将燃料油和雾化空气分别送入热化学反应燃烧室内的预热腔或预热管内，利用热化学反应燃烧室内油火焰产生的高温对燃料油和雾化空气进行预热，再通过管道回输进入空气雾化油枪，预热后的燃料油和雾化空气通过空气雾化油枪(Y型雾化喷嘴)撞击喷射实现雾化混合，预热雾化的油雾遇到卷吸高温烟气瞬间气化，而后被高能点火枪点燃，在热化学反应燃烧室热强化剧烈气相燃烧。

本实用新型中采用煤粉喷口摆动，实现了再热蒸汽调温目的同时引入强制气膜风使煤粉喷口内壁壁面与高温火焰隔离，避免了因煤粉喷口摆动所带来的壁面温度不均、煤粉喷口变形、烧坏、卡死等种种问题的发生。采用微油点火燃烧器的结构设计大大提高了火焰长度及燃烧效率，气相燃烧的火焰燃烧剧烈、火炬长、刚性强，火焰中心温度高达2000℃左右，油火焰与煤粉可长距离接触，能形成很好的粉包火状态，使微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器的煤粉射流在炉内空间燃烧更充分，燃尽度更高。另外，微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器内处于低氧燃烧状态，NOx排放在锅炉启动和低负荷阶段得到很好的解决，在锅炉启动时，这种方式可以早投粉少用油，因而能够节约和替代燃料油，节油率在98％以上，锅炉启动初期煤粉燃尽度95％以上，壁温可稳定控制在650℃以下，电除尘设备在锅炉启动初期能够真正投用，减少了启动初期对大气的污染。燃料油可使用轻柴油、重油、油浆等，本实用新型不但燃烧更稳定而且用途更广泛，适用各类煤种实现火电机组煤粉锅炉冷、温态启动和低负荷稳燃。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的E-E剖视图。

图3为本实用新型中微油点火燃烧器的结构示意图。

图4为图3中A-A剖视图。

其中，B为雾化空气、C为燃料油、D为助燃风；

1-壳体、2-高能点火枪、3-空气雾化油枪、4-油预热腔、5-雾化空气预热腔、6-全压多级多孔空气配风筒、7-热化学反应燃烧室、8-弱旋流稳焰器、9-配风孔、10-火焰整流罩、11-助燃空气进口、12-燃料油进口、13-雾化空气进口、41-进油管、42-回油管、51-进气管、52-回气管、14-一次风管、15-微油点火燃烧器、16-环形文丘里煤粉浓缩器、17-壁温热电偶、18-环形气膜风道、19-一级燃烧室、20-强制气膜风入口管、21-强制气膜风室、22-二级燃烧室、23-销轴连接器、24-强制气膜风孔、25-销轴、26-连杆装置、27-强制气膜风道、28-煤粉喷口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明:

参照图1、图2:本实用新型微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器在入口端设有一次风管14、沿轴向设置的微油点火燃烧器15，在一次风管14出口端还设有环形文丘里煤粉浓缩器16；在微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器中部设有与一次风管14连通的燃烧室，所述燃烧室分为一级燃烧室19和二级燃烧室22，所述一级燃烧室19外设有环形气膜风道18，所述环形气膜风道18入口端与一次风管14连通，出口端与二级燃烧室22连通；在微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器出口端设有煤粉喷口28，所述二级燃烧室22出口端的管壁与煤粉喷口28入口端的管壁部分重叠，管壁之间的间隙构成强制气膜风道27，并且两管壁经对应的上、下销轴25活动连接，所述强制气膜风道27入口端与环形的强制气膜风室21出口端连通，出口端与煤粉喷口28连通，所述强制气膜风室21入口端与强制气膜风入口管20连通。所述强制气膜风室21经二级燃烧室22壁上开有的强制气膜风孔24与二级燃烧室22连通，所述开孔位置位于销轴25前方管壁上。所述销轴25经销轴连接器23与燃烧室壁固定。燃烧室壁温是通过壁温热电偶17进行监测。煤粉喷口28的摆动可通过连接在煤粉喷口28上的连杆装置26牵动，通过连杆装置26以同时带动多个微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器的煤口喷口28摆动，以达到再热蒸汽调温目的。煤粉喷口28的截面一般为方形，便于组织射流和实现喷口摆动，与煤粉喷口28活动连接的二级燃烧室22的截面也为相应的方形。

微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器工作原理:

进入一次风管14的煤粉被环形文丘里煤粉浓缩器16浓缩后部分随气流进入一级燃烧室19，在一级燃烧室19中，浓缩后的煤粉气流在微油点火燃烧器15产生的2000℃的微油火焰下发生强烈的热化学裂解反应，析出大量挥发份并被点燃；同时，另一部分浓缩后的煤粉气流由环形气膜风道18进入二级燃烧室22；一级燃烧室19产生的燃烧火焰逐步点燃二级燃烧室22引入的煤粉气流，实现分级燃烧，它的意义在于应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。利用环形气膜风道18内通过的高速含煤粉气流作为气膜风冷却燃烧室壁，并通过壁温热电偶17监测燃烧器壁温，便于随时对壁温进行检测，既有利于点火又可防止微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器被烧坏。另一方面，由强制气膜风入口管20引入的强制气膜风(即冷却风，温度低于火焰温度，约为180～360℃)进入强制气膜风室21，一部分通过强制气膜风孔24进入二级燃烧室22并形成贴壁风，由于事先精心设计了强制气膜风孔24的开孔位置，使连接的销轴25及其附近的壁面与高温烟气隔离，保护销轴25；另一部分通过强制气膜风道27进入煤粉喷口28形成贴壁风，隔离内部高温烟气，有效避免煤粉喷口28管壁温度过高，即使煤粉喷口28摆动也不会出现，烧坏、卡死现象。

所述微油点火燃烧器15优选结构为:

参照图3、图4，壳体1内设高能点火枪2和带有Y型雾化喷嘴的空气雾化油枪3，所述空气雾化油枪3的出口端设有热化学反应燃烧室7，所述热化学反应燃烧室7内设有由入口端向出口端内径渐大的锥形全压多级空气膜配风筒6，空气雾化油枪3出口端与全压多级空气膜配风筒6入口端连通，所述全压多级空气膜配风筒6上设有多个配风孔9，所述配风孔9在全压多级空气膜配风筒6圆周方向均匀布置，在全压多级空气膜配风筒6轴线方向错列布置，达到合理供气、有效形成空气气膜的目的。所述全压多级空气膜配风筒6入口端设有叶片覆盖度为0.85的弱旋流稳焰器8，出口端设有用于调整火焰形状的火焰整流罩10，筒内还设有环形的油预热腔4和空气雾化预热腔5。所述壳体1上还设有助燃空气进口11、雾化空气进口13和燃料油进口12，所述雾化空气进口13与进气管51的一端连通，进气管51的另一端与空气雾化预热腔5连通，空气雾化预热腔5与回气管52的一端连通，回气管52的另一端与空气雾化油枪3入口端连通。所述燃料油进口12与进油管41的一端连通，进油管41的另一端与油预热腔4连通，油预热腔4与回油管42的一端连通，回油管4-2的另一端与空气雾化油枪3入口端连通，通过管道连接，使雾化空气和燃料油能被分别引入热化学反应燃烧室7内高温加热，然后回输至空气雾化油枪3内，提高进入空气雾化油枪3的雾化空气和燃料油的温度，进而提高燃烧效率。

作用原理:

一定压力的助燃空气从助燃空气进口11进入壳体1内，一方面通过弱旋流稳焰器8进入全压多级空气膜配风筒6内，另一方面通过配风孔9进入全压多级空气膜配风筒6内；一定压力的雾化空气经雾化空气进口13、进气管51进入雾化空气预热腔5内利用油火焰温度进行加热，加热后的雾化空气再经回气管52通入空气雾化微油枪3；一定压力的燃料油经燃料油进口12、进油管41进入油预热腔内4利用油火焰温度进行加热，加热后的燃料油再经回油管42通入空气雾化油枪3。所述预热的燃料油温度本领域技术人员可根据油的特性不同，控制在60～360℃，预热的雾化空气控制在450～650℃，温度的控制可通过调节燃料油和雾化空气流量来实现。助燃空气在壳体1内部平行流动，经弱旋流稳焰器8和全压多级多孔空气膜配风筒6湍流前进。与此同时，预热后的雾化空气和油燃料在空气雾化油枪3内形成两股射流通过空气雾化油枪3的Y型雾化喷嘴撞击喷射实现雾化混合，预热雾化的油雾遇到卷吸高温烟气瞬间气化，而后被点火能量达20J以上的高能点火枪2点燃，在热化学反应燃烧室7热强化剧烈气相燃烧，全压多级多孔空气膜配风筒6的锥筒形可使油火焰形成长火焰状态，火焰整流罩10进一步调整火焰形状，不断补充的油燃烧所需助燃空气经全压多级空气膜配风筒6上的配风孔9进入筒内，形成空气气膜，能有效冷却保护热化学反应燃烧室7的金属壁面温度。通过弱旋流稳焰器8、全压多级多孔空气膜配风筒6和火焰整流罩10共同作用，本实用新型中的微油点火燃烧器形成的油火焰不仅尺度长，而且火焰温度梯度均匀，油火焰能和煤粉射流长距离接触，煤粉着火温度很快达到，粉包火状态形成一段距离后即产生了煤粉火炬，作为微油点火燃烧器15应用于微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器中，可使微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器的煤粉射流在炉内空间燃烧更充分，燃尽度更高，另外，微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器内处于低氧燃烧状态，NO_x排放在锅炉启动和低负荷阶段得到很好的解决，在锅炉启动时，这种方式可以早投粉少用油，因而能够节约和替代燃料油，节油率在98％以上，锅炉启动初期煤粉燃尽度95％以上，电除尘设备在锅炉启动初期能够真正投用，减少了启动初期对大气的污染，燃料油可使用轻柴油、重油、油浆等。实用新型不但燃烧更稳定而且用途更广泛，适用各类煤种实现火电机组煤粉锅炉冷、温态启动和低负荷稳燃。

Claims (10)

1、一种微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，包括位于入口端的微油点火燃烧器、一次风管和煤粉浓缩器，位于中部的燃烧室、环形气膜风道以及位于出口端的煤粉喷口，其特征是:还设有强制气膜风入口管和环形的强制气膜风室，所述强制气膜风室入口端和出口端分别与强制气膜风入口管和强制气膜风道的入口端连通，其中，所述强制气膜风道由燃烧室出口端的管壁与煤粉喷口入口端的管壁之间的间隙构成，并且两管壁经对应的上、下销轴活动连接，强制气膜风道的出口端与煤粉喷口连通。

2、如权利要求1所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:位于销轴前方的燃烧室管壁上开有强制气膜风孔，所述强制气膜风室经气膜风孔与燃烧室连通。

3、如权利要求1所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述煤粉喷口与用于牵动喷口摆动的连杆装置连接。

4、如权利要求2所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述燃烧室分为一级燃烧室和二级燃烧室，所述强制气膜风室经气膜风孔与二级燃烧室连通。

5、如权利要求1～4任一项所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述微油点火燃烧器包括壳体，壳体设有雾化空气进口、燃料油进口、助燃空气进口、点火枪和空气雾化油枪，所述空气雾化油枪入口端与雾化空气进口和燃料进口连通，出口端设有热化学反应燃烧室，所述热化学反应燃烧室内设有带有多个配风孔的全压多级多孔空气膜配风筒，所述全压多级多孔空气膜配风筒入口端与空气雾化油枪出口端连通。

6、如权利要求5所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述全压多级多孔空气膜配风筒为锥筒形。

7、如权利要求5所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述全压多级多孔空气膜配风筒入口端设有稳焰器。

8、如权利要求5所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述点火枪为采用高能半导体点火方式的高能点火枪。

9、如权利要求5所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述全压多级多孔空气膜配风筒出口端设有火焰整流罩。

10、如权利要求5所述的微油热强化喷口可摆动煤粉燃烧器，其特征是:所述雾化空气进口依次经进气管、位于热化学反应燃烧室内的雾化空气预热腔或雾化空气预热管、回气管与空气雾化油枪入口端连通；所述燃料油进口依次经进油管、位于热化学反应燃烧室内的油预热腔或油预热管、回油管与空气雾化油枪入口端连通。

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