CN202188502U - 煤粉燃烧器及煤粉锅炉 - Google Patents

煤粉燃烧器及煤粉锅炉 Download PDF

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一种煤粉燃烧器,其包括煤粉浓缩器(109)、外筒体(101)、浓煤粉分离装置(106)以及内筒体(102),内筒体的流动横截面积大于浓煤粉分离装置的出口的流动横截面积,被浓煤粉分离装置隔离出的浓煤粉气流流入到由内筒体构成的浓煤粉气流通道(104)中,而被浓煤粉分离装置排除在外的淡煤粉气流流入到内筒体与外筒体之间的淡煤粉气流通道(103)中,内筒体的出口相对于外筒体的出口缩进,在内筒体的入口上相对于浓煤粉分离装置的中心线偏心地设置高速射流管(105),并且在浓煤粉气流的上游中设置点火装置(107)。通过本实用新型能改善煤粉在煤粉燃烧器中的燃烧,对于燃用劣质煤时尤其如此。本实用新型还涉及一种包括煤粉燃烧器的煤粉锅炉。

Description

煤粉燃烧器及煤粉锅炉
技术领域
本实用新型涉及一种煤粉燃烧器以及涉及一种包括煤粉燃烧器的煤粉锅炉。
背景技术
煤炭是不可再生的资源。为了降低发电成本,许多电厂均燃用较难点火的劣质煤,而不是燃用设计煤种。在这种情况下,为了保证机组的正常点火和稳燃,需要燃用燃油,这导致附加的成本。对于燃用设计煤种的电厂,采用等离子体点火或微油点火技术用于正常点火和稳燃,但是必须长期投用相应的点火设备,否则无法保证煤粉的持续燃烧,这也导致电厂的运行成本。
在煤粉燃烧器的设计方面,为了解决劣质煤的点火和稳燃,已知大速差燃烧器,其中,在煤粉气流进入煤粉燃烧器之后,煤粉由于流动横截面积的局部放大而降低流速,同时利用高速射流空气使煤粉气流在煤粉燃烧器内形成回流,从而延长煤粉在煤粉燃烧器内的停留时间,但因此在煤粉燃烧器内可能产生结焦问题。同时还需要伴烧油枪,这造成成本的增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于,提供一种煤粉燃烧器,其减小或甚至避免煤粉燃烧器内的结焦问题。本实用新型的另一目的在于,提供一种包括这样的煤粉燃烧器的煤粉锅炉。
本实用新型实现一种煤粉燃烧器,所述煤粉燃烧器包括煤粉浓缩器、与煤粉浓缩器的整个出口连接的外筒体、设置在外筒体内部并且与煤粉浓缩器的出口的一部分连接的浓煤粉分离装置以及与浓煤粉分离装置的出口连接的内筒体,内筒体的流动横截面积大于浓煤粉分离装置的出口的流动横截面积,被浓煤粉分离装置隔离出的浓煤粉气流流入到由内筒体构成的浓煤粉气流通道中,而被浓煤粉分离装置排除在外的淡煤粉气流流入到内筒体与外筒体之间的淡煤粉气流通道中,内筒体的出口相对于外筒体的出口缩进,在内筒体的入口上相对于浓煤粉分离装置的中心线偏心地设置高速射流管,并且在浓煤粉气流的上游中(例如在内筒体的入口附近或在浓煤粉分离装置中)设置点火装置。
本实用新型的有益效果在于,能够改善煤粉在煤粉燃烧器中的燃烧,对于在煤粉燃烧器中燃用劣质煤时尤其如此。
有利的是,煤粉浓缩器构成为弯头,浓煤粉分离装置与弯头的出口的靠近外弧的部分连接。
有利的是,内筒体相对于外筒体居中地布置或偏心地布置。
有利的是,高速射流管的中心线相对于浓煤粉分离装置的中心线的偏心距为浓煤粉分离装置的出口的直径的1.0~1.5倍。
有利的是,内筒体的横截面积为浓煤粉分离装置的出口的横截面积的2~5倍。
有利的是,高速射流管的数量为一个、两个或更多个。
有利的是,内筒体的入口与浓煤粉分离装置的出口彼此焊接并且在上边缘对齐,而内筒体入口的未被浓煤粉分离装置出口占据的横截面部分用堵板覆盖,高速射流管设置在堵板上。
有利的是,在浓煤粉分离装置的入口的下方与内筒体的入口的下方之间设置淡煤粉气流的导流板。
有利的是,点火装置包括等离子体发生器。
有利的是,在淡煤粉气流通道中设置肋片。
本实用新型还实现一种煤粉锅炉,其包括本实用新型的煤粉燃烧器。该煤粉锅炉具有由本实用新型的煤粉燃烧器带来的有益技术效果。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进行详细描述。附图如下:
图1是本实用新型的煤粉燃烧器的第一个实施例的结构示意图;
图2是本实用新型的煤粉燃烧器的第二个实施例的结构示意图;
图3是图1中的煤粉燃烧器的侧视图;
图4是图1中的煤粉燃烧器的变型方案的侧视图。
具体实施方式
本实用新型的实施例仅仅是示范性和解释性的,而本实用新型的保护范围不限制于此。在本申请文件中,方位词“前”和“后”是以煤粉气流的流动方向为参照,煤粉气流先到达的位置为前,后到达的位置为后。
首先请参考图1,图1是本实用新型的煤粉燃烧器的第一个实施例的结构示意图。该煤粉燃烧器包括外筒体101和内筒体102,在外筒体101和内筒体102之间构成淡煤粉气流通道103,在内筒体102中构成浓煤粉气流通道104。煤粉浓缩器109在此构成为弯头的形式,但煤粉浓缩器也可以构成为由现有技术已知的其它形式,例如百叶窗结构形式。一次风的煤粉气流流入弯头中,利用弯头浓缩成靠近弯头出口外弧的煤粉浓度较高的浓煤粉气流,在弯头出口内弧附近存在煤粉浓度较低的淡煤粉气流。浓煤粉分离装置106设置在外筒体101内部并且与弯头的出口的靠近外弧的部分连接,使得浓煤粉气流被浓煤粉分离装置106分离出来,避免与淡煤粉气流重新混合,并被继续输送给内筒体102。离开弯头出口的、但被浓煤粉分离装置106排除在外的淡煤粉气流流入淡煤粉气流通道中。在浓煤粉分离装置106的出口上连接内筒体102的入口。内筒体102的流动横截面积大于浓煤粉分离装置106的出口的流动横截面积,使得浓煤粉气流进入内筒体102的浓煤粉气流通道104中之后流速降低。特别有利的是,内筒体102的流动横截面积A1为浓煤粉分离装置106的出口的流动横截面积A2的2~5倍。内筒体102和浓煤粉分离装置106在连接处在上边缘上对齐,内筒体102相对于外筒体101居中地布置,即同心地布置。内筒体102的出口相对于外筒体101的出口缩进。
在图1中还可见点火装置107和高速射流管105。点火装置107设置在浓煤粉气流的上游,例如如图所示设置在浓煤粉分离装置106中(即设置在浓煤粉气流的源头之后不远处),而且是设置在浓煤粉分离装置106的中心线上,但设置在内筒体102的入口的附近区域或设置在其它部位也是可以考虑的。在图1所示的实施例中,点火装置107包括等离子体发生器108作为点火器,但其它形式的点火器也是可以考虑的。高速射流管105的中心线相对于浓煤粉分离装置106的中心线偏心地布置,在此设置在堵板110上。特别有利的是,高速射流管105的中心线相对于浓煤粉分离装置的中心线的偏心距L1为浓煤粉分离装置的出口的直径D的1.0~1.5倍。内筒体入口的未被浓煤粉分离装置出口占据的横截面部分被堵板110覆盖。高速射流管105最好用压缩空气或用氧气含量更高的气体工作。
内筒体为浓煤粉气流的燃烧提供空间,浓煤粉气流在流经点火装置107时被等离子体发生器108点燃,点燃后的浓煤粉火焰进入内筒体102中的浓煤粉气流通道104。因流动横截面积突然放大,浓煤粉气流的流速降低。在高速射流管105喷入的高速射流空气(或氧气与常规空气的混合气体或纯氧气)的抽吸下,点燃后的浓煤粉气流被吸引而形成回流,这延长了未燃尽的浓煤粉在浓煤粉气流通道104内的停留时间,强化燃烧,并形成循环燃烧。这样产生的热量足以保证后续进入内筒体的浓煤粉气流的点燃,从而可以将等离子体发生器108停止运行或间歇运行,从而实现降低运行成本的要求。
内筒体102的入口(前端)和浓煤粉分离装置106的出口(后端)连接,特别是焊接在一起,而且在连接处在上边缘上对齐。因为内筒体的流动横截面积A1较浓煤粉分离装置106的出口的流动横截面积A2大,它们的比例优选为2~5倍,所以在它们的连接处设置堵板110,防止浓煤粉气流和淡煤粉气流重新混合。为了改善淡煤粉气流的导流,在浓煤粉分离装置106的入口的下方与内筒体102的入口的下方之间设置淡煤粉气流的导流板111。
淡煤粉气流通道103内的淡煤粉气流对内筒体102起到冷却降温的作用,防止因内筒体内燃烧剧烈而造成结焦,同时加热后的淡煤粉气流更加容易被点燃。淡煤粉气流通道103内可布置有肋片,起到强化传热的作用。内筒体采用具有蓄热能力的陶瓷结构,也可采用其他耐热又蓄热的材料。
在图1所示的实施例中,点火器为等离子体发生器108。在等离子体发生器的后端形成点火热源。点火热源位于点火装置107内。点火器也可以是其他的点火机构,只要它们能够产生相应的热量,从而能将浓煤粉气流引燃。
该实施例的工作原理如下:一次风中的煤粉气流在通过作为煤粉浓缩器109的弯头时,利用煤粉气流中的煤粉颗粒的惯性,实现煤粉气流的浓缩即浓淡分离,在靠近弯头后端形成浓煤粉气流和淡煤粉气流,浓煤粉气流聚集于弯头后端的靠近外弧的区域中,淡煤粉气流聚集于弯头后端的靠近内弧的区域中。由于浓煤粉分离装置106前端与弯头后端的靠近外弧的区域相连通,浓煤粉气流被浓煤粉分离装置106分离出来并且经由浓煤粉分离装置的内部输送至内筒体102的浓煤粉气流通道104,淡煤粉气流被浓煤粉分离装置106排除在外,进入内筒体102与外筒体101之间的淡煤粉气流通道103,浓煤粉气流和淡煤粉气流保持相互分离。在浓煤粉气流进入浓煤粉分离装置106内后,经过点火装置107,遇到等离子体发生器108释放的点火热源而被引燃,并进入浓煤粉气流通道燃烧。淡煤粉气流通过淡煤粉气流通道103之后被浓煤粉气流的火焰引燃,从而实现与浓煤粉气流的分级点火。
特别有利的是,点火器的点火强度可以根据煤粉特性进行调节,以保证点火的可靠性。
由图3可见,在图1所示的实施例中,仅设置一个高速射流管105,内筒体102与外筒体101彼此同心地布置,并且内筒体102的入口与浓煤粉分离装置106的出口在上边缘对齐。由图4可见,在图1所示的实施例的变型方案中,设置两个高速射流管105,它们具有相同的偏心距L1,并且关于纵向中心平面对称地布置在浓煤粉分离装置106的下方。两个高速射流管彼此之间有一个夹角,该夹角不大于60°。不言而喻,也可以设置更多个高速射流管105,而且它们也不必一定有相同的偏心距L1。此外,高速射流管105也不必一定平行于内筒体的纵轴线设置,相对于内筒体的纵轴线倾斜布置也是可以考虑的。
图2是本实用新型的煤粉燃烧器的第二个实施例的结构示意图,其与对比文件1的区别主要在于,内筒体102相对于外筒体101偏心地布置,以及内筒体102的入口的上边缘与浓煤粉分离装置106的出口的上边缘并非对齐布置。在其它方面可以参考第一个实施例的说明。
在本实用新型中,与现有技术相比,浓煤粉气流在浓煤粉气流通道103内燃烧,可以避免二次风对浓煤粉气流的不良影响,处于燃烧状态的浓煤粉气流在低氧条件下的停留时间得到延长。由于高速射流空气的喷入,使浓煤粉气流在低氧条件下的停留时间得到进一步延长,因此使得浓煤粉气流中的更多的氮元素结合为氮气,有利于减少NOx排放量。

Claims (10)

1.煤粉燃烧器,其特征在于:所述煤粉燃烧器包括煤粉浓缩器(109)、与煤粉浓缩器的整个出口连接的外筒体(101)、设置在外筒体(101)内部并且与煤粉浓缩器(109)的出口的一部分连接的浓煤粉分离装置(106)以及与浓煤粉分离装置(106)的出口连接的内筒体(102),内筒体(102)的流动横截面积大于浓煤粉分离装置(106)的出口的流动横截面积,被浓煤粉分离装置(106)隔离出的浓煤粉气流流入到由内筒体构成的浓煤粉气流通道(104)中,而被浓煤粉分离装置(106)排除在外的淡煤粉气流流入到内筒体(102)与外筒体(101)之间的淡煤粉气流通道(103)中,内筒体(102)的出口相对于外筒体(101)的出口缩进,在内筒体(102)的入口上相对于浓煤粉分离装置的中心线偏心地设置高速射流管(105),并且在浓煤粉气流的上游中设置点火装置(107)。
2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器,其特征在于:煤粉浓缩器(109)构成为弯头,浓煤粉分离装置(106)与弯头的出口的靠近外弧的部分连接。
3.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:内筒体(102)相对于外筒体(101)居中地布置或偏心地布置。
4.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:高速射流管(105)的中心线相对于浓煤粉分离装置的中心线的偏心距(L1)为浓煤粉分离装置的出口的直径(D)的1.0~1.5倍。
5.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:内筒体的横截面积(A1)为浓煤粉分离装置的出口的横截面积(A2)的2~5倍。
6.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:高速射流管(105)的数量为一个、两个或更多个。
7.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:内筒体(102)的入口与浓煤粉分离装置(106)的出口彼此焊接并且在上边缘对齐,而内筒体入口的未被浓煤粉分离装置出口占据的横截面部分用堵板(110)覆盖,高速射流管(105)设置在堵板上。
8.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:在浓煤粉分离装置(106)的入口的下方与内筒体(102)的入口的下方之间设置淡煤粉气流的导流板(111)。
9.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器,其特征在于:在淡煤粉气流通道(103)中设置肋片。
10.煤粉锅炉,其包括根据上述权利要求任一项所述的煤粉燃烧器。
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