CN205119049U - 双调风旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双调风旋流煤粉燃烧器，其中，包括一次风粉管道(11)，套设于该一次风粉管道(11)外侧的内二次风管道(12)，套设于该内二次风管道(12)的外二次风管道(13)，所述一次风粉管道(11)内设置有用于点燃煤粉的自动点火装置，所述一次风粉管道(11)内设置有风粉强旋流雾化装置(111)。因此，通过设置内、外二次风管道，可以实现煤粉的分级燃烧，即保证煤粉气流的稳定着火与燃烧，利于抑制NOx的产生，另外，由于所述一次风粉管道内设置有风粉强旋流雾化装置，因此当直流的一次风粉通过风粉强旋流雾化装置111后，可以实现一次风粉的湍流雾化，混合均匀，使得燃烧充分，提高燃料的燃尽率。

Description

双调风旋流煤粉燃烧器

技术领域

本实用新型涉及工业锅炉领域，具体地，涉及一种双调风旋流煤粉燃烧器。

背景技术

工业级煤粉锅炉在欧美等发达国家已经开始了规模应用，该项技术发展于上世纪80年代，成熟于90年代，国内于2005年开始技术引进、消化吸收再创新，其中煤粉燃烧技术是该项技术的核心和关键技术。目前包括电站锅炉燃烧技术国内普遍以引进为主，日本、德国、法国和美国的电站煤粉燃烧技术居于世界前列。

德国由于国情和能源结构问题其工业锅炉煤粉燃烧技术最为先进和发达。

国内煤粉燃烧技术主要分为浓淡燃烧、钝体燃烧和旋流燃烧技术，在大量工程实践和相关理论的支持下亿利洁能公司开发出工业锅炉双调风旋流低氮煤粉燃烧器。

中国的能源结构决定了在相当长的时间动力燃料要以煤炭为主，比例为70％左右。

目前我国工业锅炉煤粉燃烧器存在的主要问题有:

1、德国的地域较小煤种以褐煤为主，品种单一，其燃烧技术煤种适应较为单一。该技术对煤种的低位热值、无灰干燥基挥发份、灰份、水分要求较高。

2、燃烧器配置方式和数量不够合理，在运行过程中燃烧系统存在结渣、结焦现象。

3、负荷调整适应性较低，煤粉燃尽率不够理想，不适合于目前的节能要求。

4、燃烧火炬特性调节手段有限，与热力系统匹配性较差。

5、煤粉燃烧不够稳定，系统存在爆燃现象，影响锅炉系统安全运行。

6、自动检测控制系统不够合理，操作性较差，无法实现自动运行。

7、燃烧系统燃料与配风系统设计不够合理，NOx原始排放浓度较高，达到500mg/Nm3左右，不适合于目前环保要求，尾部NOx治理费用较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双调风旋流煤粉燃烧器，该双调风旋流煤粉燃烧器能够实现低氮燃烧，且提高燃料的燃尽率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种双调风旋流煤粉燃烧器，该双调风旋流煤粉燃烧器包括一次风粉管道，套设于该一次风粉管道外侧的内二次风管道，套设于该内二次风管道的外二次风管道，所述一次风粉管道内设置有用于点燃煤粉的自动点火装置，所述一次风粉管道内设置有风粉强旋流雾化装置。

优选地，所述风粉强旋流雾化装置为旋流强度可调节式雾化装置。

优选地，所述内二次风管道内设置有内旋流叶片，该内旋流叶片套设在所述一次风粉管道上。

优选地，所述双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节所述内二次风的旋流强度的第一调节装置。

优选地，所述内旋流叶片从前向后逐渐缩小地延伸，所述内二次风管道上设置有第一螺帽，所述第一调节装置为第一螺杆，该第一螺杆螺纹拧紧到所述第一螺帽上，且该第一螺杆的一端固定到所述内旋流叶片的后端，另一端穿过所述外二次风管道延伸至外侧。

优选地，所述外二次风管道内设置有外旋流叶片，该外旋流叶片套设在所述内二次风粉管道上。

优选地，所述双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节所述外二次风的旋流强度的第二调节装置。

优选地，所述外旋流叶片从前向后逐渐缩小地延伸，所述内二次风管道上设置有第二螺帽，所述第二调节装置为第二螺杆，该第二螺杆螺纹拧紧到所述第二螺帽上，且该第二螺杆的一端固定到所述外旋流叶片的后端，另一端穿过所述内二次风管道和所述外二次风管道延伸至外侧。

优选地，所述自动点火装置为可伸缩式的自动点火装置。

优选地，所述外二次风管道的出气端形成为锥形的外扩口，该外扩口在所述燃烧器的轴向上凸出于所述内二次风管道的出气端。

优选地，所述一次风粉管道包括弯头段和与该弯头段可拆卸连接的直管段，一次风粉给料系统从该弯头段的进口进入。

优选地，所述燃烧器还包括燃烧控制系统和与该燃烧控制系统电连接的上位机PLC或DCS系统，该燃烧控制系统包括所述自动点火系统、运行程控系统、图像火检系统、红外线火检系统、氧含量烟气成分分析系统、外二次风风压风量检测装置。

通过上述技术方案，在燃烧器实际运行过程中，由于二次风分为内二次风和外二次风，风量较少的内二次风可以首先与一次风粉流混合，提供煤粉着火与初期燃烧所需的氧，风量较多的外二次风则沿射程逐渐与煤粉气流混合，进一步提供煤粉燃烧至燃烬所需的氧，并加强后期扰动，这就形成了分级配风和煤粉的分级燃烧，火焰射程长，煤粉燃烬时间较长，避开火焰峰值。煤粉的分级燃烧即保证煤粉气流的稳定着火与燃烧，又利于抑制NOx的产生，另外，由于所述一次风粉管道内设置有风粉强旋流雾化装置，因此当直流的一次风粉通过风粉强旋流雾化装置111后，可以实现一次风粉的湍流雾化，混合均匀，使得燃烧充分，提高燃料的燃尽率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型优选实施方式提供的双调风旋流煤粉燃烧器的结构示意图。

附图标记说明

11一次风粉管道111风粉强旋流雾化装置112弯头段

113直管段12内二次风管道121内旋流叶片

122第一调节装置123调节装置13外二次风管道

131外旋流叶片132第二调节装置133外扩口

30燃烧控制系统31自动点火系统32运行程控系统

33图像火检系统34红外线火检系统35氧含量烟气成分分析系统

36外二次风风压风量检测装置37一次风粉给料系统

38二次风装置39再循环烟气40尾部清洁烟气

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图的图面方向，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外，“前、后”是相对于煤粉和风的流动方向而言的，具体地，朝向煤粉和风的流动方向为前方，而背离煤粉和风的流动方向为后方。

如图1所示，本实用新型提供一种双调风旋流煤粉燃烧器，该双调风旋流煤粉燃烧器包括一次风粉管道11，套设于该一次风粉管道11外侧的内二次风管道12，套设于该内二次风管道12的外二次风管道13，一次风粉管道11内设置有用于点燃煤粉的自动点火装置，内二次风管道12和外二次风管道13之间设置有用于调节内二次风和外二次风的风量比例的调节装置123。

在燃烧器实际运行过程中，由于二次风分为内二次风和外二次风，风量较少的内二次风可以首先与一次风粉流混合，提供煤粉着火与初期燃烧所需的氧，风量较多的外二次风则沿射程逐渐与煤粉气流混合，进一步提供煤粉燃烧至燃烬所需的氧，并加强后期扰动，这就形成了分级配风和煤粉的分级燃烧，火焰射程长，煤粉燃烬时间较长，避开火焰峰值。煤粉的分级燃烧既保证煤粉气流的稳定着火与燃烧，又利于抑制NOx的产生，另外，由于内、外二次风的比例可以调整，实现了煤粉火炬的直径、长度的三维动态自动调整，提高了与不同炉体燃烧空间的适应性。

在本实用新型的优选实施方式中，为方便调节内、外二次风的风量比例大小，调节装置123具体包括分别设置在内二次风管道12上的挡板，以及分别控制两个挡板的开度的调节螺杆。

为进一步提高燃料的燃尽率，且增加燃烧火炬特性调节手段，增强与热力系统匹配性，内二次风管道12内设置有内旋流叶片121，该内旋流叶片121套设在一次风粉管道11上。这样，通过改变内旋流叶片的叶片角度，可以改变内二次风管道12中所通过内二次风的旋流强度。

优选地，为方便调节内二次风的旋流强度，双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节内二次风的旋流强度的第一调节装置122。

具体地，内旋流叶片121从前向后逐渐缩小地延伸，内二次风管道12上设置有第一螺帽，第一调节装置122为第一螺杆，该第一螺杆螺纹拧紧到第一螺帽上，且该第一螺杆的一端固定到内旋流叶片121的后端，另一端穿过外二次风管道13延伸至外侧。这样，当需要增强内二次风的旋流强度时，可以旋转第一螺杆，使得第一螺杆相对于第一螺帽向后运动，从而拉动内旋流叶片121向后运动，因此有更多的风量从内旋流叶片121和内二次风管道12的间隙中流过，而不参与旋流运动。

为又进一步提高燃料的燃尽率，且进一步增加燃烧火炬特性调节手段，增强与热力系统匹配性，外二次风管道13内设置有外旋流叶片131，该外旋流叶片131套设在内二次风粉管道12上。这样，通过改变外旋流叶片的叶片角度，可以改变外二次风管道13中通过的外二次风的旋流强度。

双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节外二次风的旋流强度的第二调节装置132。

外旋流叶片131从前向后逐渐缩小地延伸，内二次风管道12上设置有第二螺帽，第二调节装置132为第二螺杆，该第二螺杆螺纹拧紧到第二螺帽上，且该第二螺杆的一端固定到外旋流叶片131的后端，另一端穿过内二次风管道12和外二次风管道13延伸至外侧。

这样，当需要增强外二次风的旋流强度时，可以旋转第二螺杆，使得第二螺杆相对于第二螺帽向后运动，从而拉动外旋流叶片131向后运动，因此有更多的风量从外旋流叶片131和外二次风管道13的间隙中流过，而不参与旋流运动。

另外，例如，可以控制内外二次风合理的比例与恰当的流速，在主燃区的过量空气系数约为0.9，处于还原性燃烧气氛，合理的控制燃烧进程降低燃烧温度，核心区燃烧温度控制在1350℃，能有效降低热力型和燃料型NOx的生成。

为提高燃料的燃尽率，实现煤粉的合理高效充分的雾化，一次风粉管道11内设置有风粉强旋流雾化装置111。这样，当直流的一次风粉通过风粉强旋流雾化装置111后，可以实现一次风粉的湍流雾化，混合均匀，使得燃烧充分。

另外，可以合理配备一次风的比例和风粉浓度，实现燃料火炬的及时点燃和微油点火，能有效降低一次风机的压头、流量和功率，节约了能耗。

进一步地，风粉强旋流雾化装置111为旋流强度可调节式雾化装置。这样，可以实时根据燃料特性改变回流烟气的比例和回流区域，保证燃料的及时点燃和稳燃，增强了燃料适用的宽广性。即，针对不同的煤种，可以采用不同的旋流强度，当燃用劣质煤时，则采用较强的旋流强度，以形成较大的烟气回流量，以保证煤粉的着火与燃烧；而当燃用易燃煤种时，则可以减弱旋流强度，以形成小的烟气回流量，即可以保证煤粉稳定地着火与燃烧。

为保护燃烧器，自动点火装置为可伸缩式的自动点火装置。这样，当点燃煤粉后，具体地，自动点火装置的点火抢向后缩退，以防止被烧坏，延长使用寿命。

为实现外二次风相对于内二次风延后和煤粉混合参与燃烧，外二次风管道13的出气端形成为锥形的外扩口133，该外扩口133在燃烧器的轴向上凸出于内二次风管道12的出气端。这样，可以实现当二次风装置38同时从二次风进口送入二次风时，内、外二次风能以不同的时刻参与燃烧。

为便于安装，一次风粉管道11包括弯头段112和与该弯头段112可拆卸连接的直管段113，一次风粉给料系统37从该弯头段112的进口进入。

燃烧器还包括燃烧控制系统30和与该燃烧控制系统30电连接的上位机PLC或DCS系统，该燃烧控制系统30包括自动点火系统31、运行程控系统32、图像火检系统33、红外线火检系统34、氧含量烟气成分分析系统35、外二次风风压风量检测装置36。因此，可以通过上位机PLC或DCS系统实现系统启停炉自检吹扫、程序自动点火、程序自动熄火自动保护、负荷PID自动调整等功能，而运行程控系统实现了点火枪自动进出、自动进行风煤比调整、燃烧器故障的监测以及恢复，与锅炉设备运行连锁保护，可以满足高效煤粉锅炉自动控制的需求。

另外，可以配备再循环烟气39，例如，将尾部清洁烟气40送入二次风装置38中，进而进入内外二次风系统，一则降低主燃区氧气浓度，二则减低主燃区燃烧温度，辅助降低热力型和燃料型NOx的生成。

此外，还可以在锅炉本体上设置三次燃尽风，活化主燃区生成的碳氢化合物使之进一步充分燃烧，保证燃料的燃尽率≥99.6％以上，实现节能的目标。

这样，通过设置合理比例的一二三次风，保证了燃料的及时点燃、燃烧进程可控、迅速燃尽，实现了清洁高效的燃烧。提高了燃烧效率，有效降低了灰渣含碳量2～3个百分点。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (12)

1.一种双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，包括一次风粉管道(11)，套设于该一次风粉管道(11)外侧的内二次风管道(12)，套设于该内二次风管道(12)的外二次风管道(13)，所述一次风粉管道(11)内设置有用于点燃煤粉的自动点火装置，所述一次风粉管道(11)内设置有风粉强旋流雾化装置(111)。

2.根据权利要求1所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述风粉强旋流雾化装置(111)为旋流强度可调节式雾化装置。

3.根据权利要求2所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述内二次风管道(12)内设置有内旋流叶片(121)，该内旋流叶片(121)套设在所述一次风粉管道(11)上。

4.根据权利要求3所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节所述内二次风的旋流强度的第一调节装置(122)。

5.根据权利要求4所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述内旋流叶片(121)从前向后逐渐缩小地延伸，所述内二次风管道(12)上设置有第一螺帽，所述第一调节装置(122)为第一螺杆，该第一螺杆螺纹拧紧到所述第一螺帽上，且该第一螺杆的一端固定到所述内旋流叶片(121)的后端，另一端穿过所述外二次风管道(13)延伸至外侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述外二次风管道(13)内设置有外旋流叶片(131)，该外旋流叶片(131)套设在所述内二次风粉管道(12)上。

7.根据权利要求6所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述双调风旋流煤粉燃烧器还包括调节所述外二次风的旋流强度的第二调节装置(132)。

8.根据权利要求7所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述外旋流叶片(131)从前向后逐渐缩小地延伸，所述内二次风管道(12)上设置有第二螺帽，所述第二调节装置(132)为第二螺杆，该第二螺杆螺纹拧紧到所述第二螺帽上，且该第二螺杆的一端固定到所述外旋流叶片(131)的后端，另一端穿过所述内二次风管道(12)和所述外二次风管道(13)延伸至外侧。

9.根据权利要求1所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述自动点火装置为可伸缩式的自动点火装置。

10.根据权利要求1所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述外二次风管道(13)的出气端形成为锥形的外扩口(133)，该外扩口(133)在所述燃烧器的轴向上凸出于所述内二次风管道(12)的出气端。

11.根据权利要求1所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述一次风粉管道(11)包括弯头段(112)和与该弯头段(112)可拆卸连接的直管段(113)，一次风粉给料系统(37)从该弯头段(112)的进口进入。

12.根据权利要求1所述的双调风旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括燃烧控制系统(30)和与该燃烧控制系统(30)电连接的上位机PLC或DCS系统，该燃烧控制系统(30)包括所述自动点火系统(31)、运行程控系统(32)、图像火检系统(33)、红外线火检系统(34)、氧含量烟气成分分析系统(35)、外二次风风压风量检测装置(36)。