CN210050797U - 一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次套设的一次风筒、二次风筒和三次风筒；二次风筒内设有旋流叶片；一次风筒内设有煤粉浓缩器，一次风筒的出口处设有周向布置的环形钝体，一次风筒端部设有一次风筒一级扩口，一次风筒一级扩口的端部设有环齿和一次风筒二级扩口；二次风筒端部设有二次风筒扩口；三次风筒端部设有三次风筒扩口。本实用新型的旋流煤粉燃烧器通过采取上述若干技术措施后，既能有效降低旋流煤粉燃烧器的氮氧化物及一氧化碳等污染物的排放量，提升对煤种发生变化的适应性，又能大大增强煤粉的着火燃烧稳定性，保证设备的运行可靠性和使用寿命。

Description

一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉燃烧器，尤其是涉及一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器。

背景技术

旋流煤粉燃烧器是墙式燃煤锅炉上的核心设备，其燃烧性能直接影响到锅炉的效率以及污染物排放水平。随着近年来环保要求的不断提高，降低煤粉燃烧器的氮氧化物以及一氧化碳等排放量也越来越紧迫，现有的旋流煤粉燃烧器仍然需要不断提升其燃烧性能才能满足日益增长的环保要求。

此外，旋流煤粉燃烧器的运行可靠性以及使用寿命不仅影响到锅炉污染物的排放水平，而且还会影响到锅炉参与电网调峰的能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足提供一种氮氧化物和一氧化碳等污染物排放量低的旋流煤粉燃烧器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次套设的一次风筒、二次风筒和三次风筒，所述的二次风筒内设有旋流叶片，所述的一次风筒内设有煤粉浓缩器，并在一次风筒的出口处设有周向布置的环形钝体。

通过在一次风筒内布置煤粉浓缩器，当煤粉气流进入一次风筒中，并从煤粉浓缩器出来后，会形成一股浓淡分离的煤粉气流，外圈为浓煤粉气流，内圈为淡煤粉气流；同时在二次风筒内设置旋流叶片，及在三次风筒入口设置采用径向叶片的调节风门，可使二次风和三次风变成旋流风，燃烧器在旋流二次风与旋流三次风的作用下，会在燃烧器出口产生回流烟气，而从煤粉浓缩器出来的外浓内淡煤粉气流经过设在一次风筒出口处的环形钝体后，会被进一步分成两股隔开的煤粉气流，且前述的外圈回流烟气仅仅只对浓煤粉气流进行加热，而避开淡煤粉的吸收热量，从而大幅降低浓煤粉气流的着火热，提升着火性能；此外，煤粉气流流经钝体后，钝体后面会形成一个明显负压区，引导热烟气回流，使得外圈已经着火的热火焰和内圈冷煤粉气流的混合和扰动变得更加强烈，加强内外圈煤粉的热量传递，从而加快内圈淡煤粉气流的燃烧。

进一步的，所述的一次风筒端部设有一次风筒一级扩口。

通过在一次风筒末端设置一次风筒一级扩口，同时结合钝体的多重作用，将浓煤粉气流向外送入到回流区中与回流烟气强烈撞击混合并燃烧，产生驻涡热源，在原来回流烟气加热煤粉气流的基础上又增加了多重热源，更进一步对煤粉气流进行加热，温度的提高有利于煤粉挥发分析出，从而提高HCN和NH₃的析出浓度，有利于拟制NO_X的生成，并且提升煤粉着火和燃烧火焰的稳定性。

进一步的，所述一次风筒一级扩口的端部内圆周上设有数个周向均布的环齿。

通过在一次风筒一级扩口的端部内圆周上均匀布置数个环齿，不仅可以加大突扩台阶的高度，以利于形成稳定的回流区，而且还能强化煤粉着火阶段的气流扰动和混合，从而有利于高温烟气快速加热煤粉，利于煤粉燃烧。

进一步的，在所述一次风筒一级扩口的端部于所述环齿外侧设有一次风筒二级扩口。

浓煤粉气流在一次风筒一级扩口和钝体的作用下，其会与一次风筒轴线形成一定的夹角离开喷口进入炉膛，同时在一次风筒一级扩口的根部设置一次风筒二级扩口，从而减少一次风筒二级扩口与风粉气流之间的间隙，减少扩口内部对高温烟气的卷吸回流，避免煤粉在扩口内部的燃烧，从而有效避免稳焰齿与一次风筒二级扩口的烧损，提高燃烧器的使用寿命与运行可靠性。

进一步的，所述的二次风筒端部设有二次风筒扩口。

进一步的，所述的三次风筒端部设有三次风筒扩口。

通过设置一次风筒二级扩口、二次风筒扩口以及三次风筒扩口，可以引导二次风与三次风气流在合理的位置补充煤粉气流后期燃烧所需空气；并且由于钝体的作用，煤粉气流会与一次风筒轴线形成一定的夹角射入炉膛，后期与二次风及三次风呈交叉流混合，这比常规平行流混合更加强烈，可以加强二次风及三次风混入煤粉气流后的燃烧，更进一步促使焦炭在燃烧器区域的释放，可以在后续炉膛还原区中被还原，同时也能降低燃尽区域未燃尽碳中N的释放，更进一步降低NO_X的生成，及降低后期燃尽区域CO的生成，从而减小最终CO的排放量。

进一步的，所述的一次风筒二级扩口根部设有具有一定形状和面积的阻流环。

通过在一次风筒二级扩口的末端设置阻流环，可以延缓在着火和燃烧早期二次风及三次风与燃料的混合，从而有利于抑制燃烧污染物NO_X的生成。

进一步的，所述的一次风筒内还套设有一根中心风筒，且所述的中心风筒内设有点火器和稳燃罩，以满足点火需要。

进一步的，所述中心风筒、二次风筒及三次风筒的入口处均设有调节风门。

通过对各调节风门的精细调整，从而使燃烧器达到最佳的燃烧状态。

进一步的，所述的钝体为横截面呈锥形的环形钝体，其长度范围为100-300mm，其角度范围为5°-50°；所述锥形一次风筒一级扩口的角度范围为5°-25°；所述锥形一次风筒二级扩口的角度范围为10°-30°，且其端部可与二次风筒扩口端部齐平。

钝体、一次风筒一级扩口以一次风筒二级扩口通过选取上述参数，可使其在本燃烧器中所起的作用均达到最佳。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的旋流煤粉燃烧器通过采取上述若干技术措施后，既能有效降低旋流煤粉燃烧器的氮氧化物及一氧化碳等污染物的排放量，提升对煤种发生变化的适应性，又能大大增强煤粉的着火燃烧稳定性，保证设备的运行可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是燃烧器头部的局部放大示意图；

图3是钝体的结构示意图；

图4是常规旋流煤粉燃烧器煤粉气流与二、三次风混合时的示意图；

图5是本实用新型燃烧器一次风筒端部设置钝体和二级扩口后煤粉气流与二、三次风呈交叉流混合时的示意图；

图中标记为：1-点火器；2-稳燃罩；3-中心风筒；4-煤粉浓缩器；5-一次风内筒；6-一次风筒一级扩口； 7-钝体；8-环齿；9-一次风外筒；10-一次风筒二级扩口；11-二次风筒；12-二次风筒扩口；13-旋流叶片；14－调节风门；15-三次风筒；16-三次风筒扩口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1～图3所示，本实用新型的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次套设的中心风筒3、一次风筒、二次风筒11和三次风筒15；所述的一次风筒由内外套设的一次风内筒5和一次风外筒9组成，并在一次内风筒5内套设有一根中心风筒3，且所述的中心风筒3内设有点火器1和稳燃罩2；所述的二次风筒11内设有旋流叶片13；所述一次风筒的一次风内筒5内设有煤粉浓缩器4；并在一次风筒的出口处设有周向布置的环形钝体7，所述的7钝体为横截面呈锥形的环形钝体，且其长度范围为100-300mm，其角度范围为5°-50°；所述的中心风筒3、二次风筒11及三次风筒15的入口处均设有调节风门14，且调节风门14的挡板叶片采用径向叶片。

作为一种优选，所述的一次风筒端部设有锥形一次风筒一级扩口6，且一次风筒一级扩口6的角度范围为5°-25°。

作为一种优选，所述一次风筒一级扩口6的端部内圆周上设有数个周向均布的环齿8。

作为一种优选，在所述一次风筒一级扩口6的端部于所述环齿8外侧设有锥形一次风筒二级扩口10，且一次风筒二级扩口10的角度范围为10°-30°。

作为一种优选，所述的二次风筒11端部设有锥形二次风筒扩口12。

作为一种优选，所述的三次风筒15端部设有锥形三次风筒扩口16。

作为另一种优选，所述的一次风筒二级扩口10根部设有具有一定形状和面积的阻流环（图中未示出）。

本实用新型的旋流煤粉通过采取上述技术措施后可以获得如下有益效果：

通过在一次风筒出口处设置环形钝体，当从煤粉浓缩器出来的外浓内淡煤粉气流经过钝体后，会被进一步分成两股隔开的煤粉气流，因此外圈回流烟气仅仅只对浓煤粉气流进行加热，避开淡煤粉吸收热量，如图5所示，从而大大降低了浓煤粉气流的着火热，进一步提升了着火性能；同时煤粉气流流经钝体后，钝体后面会形成一个明显负压区，如图5所示，引导热烟气回流，使得外圈已经着火的热火焰和内圈冷煤粉气流的混合和扰动变得更加强烈，加强了内外圈煤粉的热量传递，从而加快了内圈淡煤粉气流的燃烧。

通过在一次风筒末端设置一次风筒一级扩口，同时结合钝体的多重作用，将浓煤粉气流向外送入到回流区中与回流烟气强烈撞击混合并燃烧，产生驻涡热源，在原来回流烟气加热煤粉气流的基础上又增加了多重热源，更进一步对煤粉气流进行加热，温度的提高有利于煤粉挥发分析出，从而提高HCN和NH₃的析出浓度，有利于拟制NO_X的生成，并且提升煤粉着火和燃烧火焰的稳定性。

浓煤粉气流流经钝体后会与一次风筒轴线形成一定的夹角进入炉膛，减少了一次风筒二级扩口与风粉气流之间的间隙，减少了扩口内部对高温烟气的卷吸回流，如图5所示，避免煤粉在扩口内部的燃烧，从而有效避免了稳焰齿及一次风筒二级扩口的烧损，提高燃烧器的使用寿命与运行可靠性。

在钝体的作用下，煤粉气流与一次风筒轴线形成一定的夹角射入炉膛，后期与二次风及三次风呈交叉流混合，如图5所示，比常规平行流混合更加强烈，如图4所示，可以进一步加强二次风及三次风混入煤粉气流后的燃烧，促使焦炭氮在燃烧器区域的释放，使其可以在后续炉膛还原区中被还原，同时也降低了燃尽区域未燃尽碳中N的释放，降低NO_X的生成量，以及降低后期燃尽区域CO的生成量，从而减小最终CO的排放量。

通过在一次风筒二级扩口的末端设置阻流环，可以延缓在着火和燃烧早期二次风及三次风与燃料的混合，从而有利于抑制燃烧污染物NO_X的生成。

综上所述，本实用新型的旋流煤粉燃烧器通过采取上述若干技术措施后，既能有效降低旋流煤粉燃烧器的氮氧化物及一氧化碳等污染物的排放量，提升对煤种发生变化的适应性，又能大大增强煤粉的着火燃烧稳定性，保证设备的运行可靠性和使用寿命，非常值得广泛推广与使用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次套设的一次风筒、二次风筒（11）和三次风筒（15），所述的二次风筒（11）内设有旋流叶片（13），其特征在于，所述的一次风筒内设有煤粉浓缩器（4），并在一次风筒的出口处设有周向布置的环形钝体（7）。

2.根据权利要求1所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的一次风筒端部设有一次风筒一级扩口（6）。

3.根据权利要求2所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述一次风筒一级扩口（6）的端部内圆周上设有数个周向均布的环齿（8）。

4.根据权利要求3所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，在所述一次风筒一级扩口（6）的端部于所述环齿（8）外侧设有一次风筒二级扩口（10）。

5.根据权利要求1所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的二次风筒（11）端部设有二次风筒扩口（12）。

6.根据权利要求1所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的三次风筒（15）端部设有三次风筒扩口（16）。

7.根据权利要求4所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的一次风筒二级扩口（10）根部设有阻流环。

8.根据权利要求1所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的一次风筒内还套设有一根中心风筒（3），且所述的中心风筒（3）内设有点火器（1）和稳燃罩（2）。

9.根据权利要求8所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述中心风筒（3）、二次风筒（11）及三次风筒（15）的入口处均设有调节风门（14）。

10.根据权利要求1所述的污染物超低排放旋流煤粉燃烧器，其特征在于，所述的钝体（7）为横截面呈锥形的环形钝体，其长度范围为100-300mm，其角度范围为5°-50°；所述锥形一次风筒一级扩口（6）的角度范围为5°-25°；所述锥形一次风筒二级扩口（10）的角度范围为10°-30°。

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