CN201779647U - 煤粉锅炉的燃烧器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤粉锅炉的燃烧器装置。所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，包括炉膛四角切圆燃烧设置的燃烧器，所述燃烧器自上而下依次设置有三、二、二、一、一、二次风喷嘴，其特征在于所述上一次风喷嘴、下一次风喷嘴的几何中心线在炉膛中心形成直径为d的假想切圆，300mm≤d≤500mm。本实用新型通过对锅炉燃烧器系统的改造，使煤粉得到充分的燃烧，使炉膛出口结焦积灰明显减少，尽量避免塌焦熄火，且使炉膛出口烟温偏差减小，不仅提高了运行效率，保证了锅炉安全、稳定、经济运行，也减少了废气的排放以及对环境的破坏。

Description

煤粉锅炉的燃烧器装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤粉锅炉的燃烧器装置。

背景技术

虽然我国是一个地域广阔的产煤大国，但我国电力燃煤的含硫量分布很不均匀，而目前锅炉燃烧器系统无法跟随煤种的改变而相应的进行调整，会造成煤粉在锅炉内无法充分燃烧，从而产生大量的结焦及有害气体。经实践证实，由于现有煤种及燃烧工况的改变，现有锅炉在运行中，主要存在以下问题：

1、因燃烧稳定性差炉膛四周贴壁风速高，炉膛出口结焦积灰比较严重，塌焦熄火较频繁，且炉膛出口烟温偏差较大(60℃～70℃)，对锅炉安全、经济运行带来了严重影响。

2、燃烧器的喷嘴喷出的中心线相切于炉内一假想圆周上，此假想圆太大，使的炉膛四周贴壁风速高，时有结焦发生。

3、一次风出口流速偏低，会造成煤粉着火点离喷口太近，引起回火，烧坏燃烧器，进而使燃烧器寿命降低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种煤粉锅炉的燃烧器装置，使锅炉在正常运行情况下，能燃烧各种煤种，使结焦结灰大大减少，在锅炉安全经济运行同时提高其效率。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，包括炉膛四角切圆燃烧设置的燃烧器，所述燃烧器自上而下依次设置有三、二、二、一、一、二次风喷嘴，其特征在于所述上一次风喷嘴、下一次风喷嘴的几何中心线在炉膛中心形成直径为d的假想切圆，300mm≤d≤500mm。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述炉膛四角的燃烧器安装形成d＝400mm的假想切圆。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下二次风喷嘴通过内端设置的垫块，上顷安装于燃烧器。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下二次风喷嘴以上顷4°的角度安装于燃烧器。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上一次风喷嘴的截面面积为0.06745m²。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上三次风喷嘴的截面面积为0.052m²。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下一次风喷嘴前端部内设置了月牙状的稳燃器，该稳燃器具有内外椭圆状周面，其外周面构成稳燃面，内周面构成回流面，并在内周面上下两侧配合设置导流挡板。

所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上三次风喷嘴呈中空方管状结构，其通过端部设置的一组固定孔连接于燃烧器。

本实用新型通过对锅炉燃烧器系统的改造，使煤粉得到充分的燃烧，使炉膛出口结焦积灰明显减少，尽量避免塌焦熄火，且使炉膛出口烟温偏差减小，不仅提高了运行效率，保证了锅炉安全、稳定、经济运行，也减少了废气的排放以及对环境的破坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视结构示意图；

图3、图4、图5为本实用新型中下一次风嘴的结构示意图；

图6为本实用新型中假想切圆、实际切圆的形成原理图；

图7为本实用新型中下一次风嘴的平面布置示意图；

图8、图9为本实用新型中上一次风嘴的结构示意图；

图10、图11为本实用新型中上三次风嘴的结构示意图。

图12为现有技术中上三次风嘴的结构示意图。

图中，1、上三次风嘴；2、3、上二次风嘴；4、上一次风嘴；5、中间稳燃器；6、稳燃器；7、下一次风嘴；8、下二次风嘴；9、垫块；10、导流挡板；11、炉膛；12、活舌板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，并给出具体实施方式。

如图1、图7所示，本燃烧器采用四角切向燃烧布置，自上而下依次为三、二、二、一、一、二次风喷嘴。

本实用新型针对现有的锅炉燃烧器做了以下几部分的改进：

一、上下一次风燃烧器的改造设计

如图6所示，四角直流燃烧器设计时，应使沿喷嘴喷出的中心线相切于炉内的假想切圆Φd圆周上。如果只有一股气流喷入炉内时，射流运动的轴心线和喷嘴的几何中心线是重合的，其速度的衰减大致服从自由射流的规律，但是当四股气流同时喷入炉内时，由于各股射流的相互作用，形成一个强烈的炉内旋涡，如果把旋转速度最大值处定义为设流中心的轨迹，由于射流相互间的挤压及离心力的作用，实际的切圆直径变大。因此现有锅炉燃烧器在炉膛11中心形成的假想切圆偏大，如HG-450-130形成的假想切圆直径为800mm，其燃烧情况不十分理想。

为了进一步改善燃烧情况，减少结焦，提高锅炉效率，本改造设计中通过改变上一次风喷嘴4、下一次风喷嘴7的角度，将上一次风喷嘴4、下一次风喷嘴7假想切圆减小，将假想切圆的直径减为300mm～500mm，如图7所示。本实施方式中，上一次风喷嘴4、下一次风喷嘴7假想切圆由原来的Φ800mm改为Φ400mm。

二、喷嘴的改造设计

本实用新型中，还结合实际情况，对一、二、三次风喷嘴的结构进行了改造。下面，以HG-450-130为例，对一、二、三次风喷嘴面积进行计算。

1)一次风喷嘴面积计算

一次风喷嘴的基本数据为：

燃料消耗量

B_j＝19292Kg/h

理论空气量

V⁰＝5.044Nm³/kg

炉膛出口过量空气系数

α″_e＝1.25

总空气量

V＝α″_eV⁰B_j

＝1.25×5.044×19290

＝121623Nm³/h

一次风率

r₁＝21％

一次风温度

t₁＝246℃

一次风量

$V_1=\frac{r_{1}V}{3600}(1+\frac{t_1}{273})$

$=0.21\×\frac{121623}{3600}(1+\frac{246}{273})$

$=13.49N{m}^3/s$

一次风喷嘴风速

W＝25m/s

一次风口总面积

F₁＝v₁/w₁

＝13.49/25

＝0.5396m²

一次风喷嘴个数

N₁＝4×2＝8个

单个一次风喷嘴面积

F′₁＝F₁/8

＝0.539/8

＝0.06745m²

2)二次风喷嘴面积计算

二次风喷嘴的基本数据为：

燃料消耗量

B_j＝19292Kg/h

理论空气量

V⁰＝5.044Nm³/kg

炉膛出口过量空气系数

α″_e＝1.25

总空气量

V＝α″_eV⁰B_j

＝1.25×5.044×19290

＝121623Nm³/h

三次风率

r₃＝27％

二次风率

r₂＝100-r₁-r₃-α_l

＝100-21-27-5

＝47％

二次风温度

t₂＝358℃

二次风量

$V_2=\frac{r_{2}V}{3600}(1+\frac{t_2}{273})$

$=0.47\×\frac{121623}{3600}(1+\frac{358}{273})$

$=36.7N{m}^3/s$

二次风喷嘴风速

W₂＝46m/s

二次风口总面积

F₂＝v₂/w₂

＝36.7/46

＝0.7978m²

二次风喷嘴个数

N₂＝4×3＝12个

单个二次风喷嘴面积

F′₂＝F₂/12＝0.06648m²

(经计算得出无需改变二次风喷嘴结构，因此按原来的结构设计)

1)上三次风喷嘴面积计算

三次风喷嘴的基本数据为：

总空气量

V＝＝121623Nm³/h

三次风率

r₃＝27％

三次风温度

t₃＝70℃

三次风量

$V_3=\frac{r_{3}V}{3600}(1+\frac{t_3}{273})$

$=0.27\×\frac{121623}{3600}(1+\frac{70}{273})$

$=11.46N{m}^3/s$

三次风喷嘴风速

W₃＝55m/s

三次风口总面积

F₃＝v₃/ω₃

＝11.46/55

＝0.208m²

三次风喷嘴个数

N₃＝4个

单个三次风喷嘴面积

F′₃＝F₃/4＝0.052m²

因此，本实施例中，一次风喷嘴4和7的单个截面面积为0.06745m²，上三次风喷嘴1的截面面积为0.052m²。并采用如图3-图5及图8-图9、图10-图11的结构设计。另外本实用新型中，还在下二次风喷嘴8的内端设置了垫块9，使下二次风喷嘴8以上顷4°的角度安装于燃烧器。

三、稳燃器的改造设计

为了加强稳燃效果，本实用新型除了在上一次风嘴4内设置中间稳燃器5外在，还在下一次风喷嘴内增加了改造设计的稳燃器6，如图2-图5所示，下一次风喷嘴7前端部内设置了月牙状的稳燃器6，该稳燃器6具有内外椭圆状周面，其外周面构成稳燃面，内周面构成回流面，并在内周面上下两侧配合设置导流挡板10。

煤粉气流在一次风喷口内经过稳燃器6后形成一个回流区，此回流区一半在一次风喷口内、一半在一次风喷口外。气流射出喷口后，随着回流区的结束，向轴向方向收缩，形成束腰射流。然后，再向外扩展，继续延伸形成自由射流。依靠导流挡板10在喷口下游产生三维分布的多个煤粉浓集带(向火侧垂直面，回流边界水平面)，向火面烟气加强，很快着火。它们相互引燃，从而大幅度提高稳燃效果，该技术还可通过调节浓淡分离来控制煤粉着火点距离，防止着火过近或局部温度过高而带来的喷口烧坏或炉内结渣问题。

四、无活舌板的上三次风喷嘴设计

如图12所示，原喷嘴内有一块活舌板12可上下调节，用以改变射流方向，但其很难做到气流方向的一致性，使上层气流发散，偏向一边，会引起炉膛出口温差偏大的问题。因此本改造设计中，将该活舌板12去掉，如图10-11所示，上三次风喷嘴1呈中空管状结构，其通过端部设置的一组固定孔连接于燃烧器，本实用新型通过无舌的设计，使炉膛出口温差减小，降低了对锅炉的危害。

经实践得知，锅炉在应用了本实用新型的改造设计后，具有以下有益效果：

1、煤粉能在炉膛内充分的燃烧，使炉膛出口温差减小，在正常范围内(20℃左右)，降低对锅炉的危害。

2、将上下一次风假想圆Φ800调整为Φ400，炉膛四周贴壁风速减小，降低了炉膛四周的焦碳，减少了停炉的次数。

3、增大了煤粉着火点与喷口的距离，减少了回火的发生对燃烧器的损坏，提高燃烧器的寿命。

4、在正常运行情况下，能燃烧各种煤种，使结焦结灰大大减少，在锅炉安全经济运行同时提高其效率。

5、减少了飞灰中可燃物的含量(由5.236％下降到2.787％)。

Claims (8)

1.煤粉锅炉的燃烧器装置，包括炉膛(11)四角切圆燃烧设置的燃烧器，所述燃烧器自上而下依次设置有三、二、二、一、一、二次风喷嘴，其特征在于所述上一次风喷嘴(4)、下一次风喷嘴(7)的几何中心线在炉膛(11)中心形成直径为d的假想切圆，300mm≤d≤500mm。

2.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述炉膛(11)四角的燃烧器安装形成d＝400mm的假想切圆。

3.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下二次风喷嘴(8)通过内端设置的垫块(9)，上顷安装于燃烧器。

4.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下二次风喷嘴(8)以上顷4°的角度安装于燃烧器。

5.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上一次风喷嘴(4)的截面面积为0.06745m²。

6.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上三次风喷嘴(1)的截面面积为0.052m²。

7.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述下一次风喷嘴(7)前端部内设置了月牙状的稳燃器(6)，该稳燃器(6)具有内外椭圆状周面，其外周面构成稳燃面，内周面构成回流面，并在内周面上下两侧配合设置导流挡板(10)。

8.如权利要求1所述的煤粉锅炉的燃烧器装置，其特征在于所述上三次风喷嘴(1)呈中空方管状结构，其通过端部设置的一组固定孔连接于燃烧器。

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