CN212339233U - 旋流式燃烧器和锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋流式燃烧器和锅炉，旋流式燃烧器包括：一次风管，用于输出一次风；内二次风管，套设于所述一次风管外，用于输出内二次风；分隔管，套设于所述内二次风管和所述一次风管之间，用于将经过的内二次风分隔为通过分隔管和一次风管之间的流道流过的内二次风内侧风和通过分隔管和内二次风管之间的流道流过的内二次风外侧风；调节装置，包括驱动部和设于所述分隔管和所述一次风管之间的倾斜角度可调的多个叶片，所述多个叶片沿所述一次风管的周向分布，所述驱动部用于驱动所述多个叶片绕各自的转动轴线转动以调节倾斜角度。

Description

旋流式燃烧器和锅炉

技术领域

本实用新型涉及煤粉燃烧领域，特别涉及一种旋流式燃烧器和锅炉。

背景技术

我国电力行业发电份额中大部分为火力发电，火力发电中常利用煤粉在锅炉的炉膛内燃烧，在锅炉燃烧时常使用旋流式燃烧器。旋流式燃烧器由带有喷口的各个风管组成，主要包括输送一次风(即携带有煤粉的空气气流，又称煤粉气流)的一次风管、用于输送二次风的二次风管、用于对一次风进行点燃的点火装置等。一次风、二次风等通过燃烧器内的旋流器时发生旋转，从喷口喷出时形成旋转射流。旋转射流能形成高温烟气回流区，高温烟气回流区的大小，直接影响到煤粉的着火燃烧。

现有的火力发电厂为了追求经济效应，使用的燃煤种类繁多，质量参差不齐，例如有挥发分高的煤和挥发分低的煤。现有技术的旋流燃烧器针对不同种类的煤的燃烧过程的调节程度有限，不能在燃不同煤种时调节出适合的燃烧过程。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种旋流式燃烧器，该旋流式燃烧器能够适应多种煤的一次风的燃烧，调节合适的燃烧过程。本实用新型还提供一种应用该旋流式燃烧器的锅炉和燃烧方法。

本实用新型第一方面公开一种旋流式燃烧器，包括：

一次风管，用于输出一次风；

内二次风管，套设于所述一次风管外，用于输出内二次风；

分隔管，套设于所述内二次风管和所述一次风管之间，用于将经过的内二次风分隔为通过分隔管和一次风管之间的流道流过的内二次风内侧风和通过分隔管和内二次风管之间的流道流过的内二次风外侧风；

调节装置，包括驱动部和设于所述分隔管和所述一次风管之间的倾斜角度可调的多个叶片，所述多个叶片沿所述一次风管的周向分布，所述驱动部用于驱动所述多个叶片绕各自的转动轴线转动以调节倾斜角度。

在一些实施例中，所述调节装置还包括与所述多个叶片一一对应固定连接的多个转轴，所述驱动部包括套设于所述一次风管外的环状体和与所述多个叶片一一对应的多个连杆机构，所述连杆机构的一端连接在所述环状体上，所述连杆机构的另一端与对应的叶片连接的转轴固定连接，所述驱动部被配置为通过所述环状体的移动驱动所述多个连杆机构转动对应的叶片连接的转轴，以调整对应叶片的倾斜角度。

在一些实施例中，所述连杆机构包括第一杆和第二杆，所述第一杆的第一端与所述环状体铰接，所述第一杆的第二端与所述第二杆的第一端铰接，所述第二杆的第二端与所述连杆机构对应的叶片连接的转轴固定连接。

在一些实施例中，所述多个叶片连接的转轴与所述分隔管铰接，所述环状体套设于所述分隔管外。

在一些实施例中，所述多个叶片在所述一次风管的轴向上的位置相同，所述叶片的用于流过内二次风内侧风的工作表面为平面，所述多个叶片具有平齐状态，所述驱动部驱动所述多个叶片转动至平齐状态时，所述多个叶片相互连接形成环状板，所述多个叶片的工作表面相互平齐形成环状表面。

在一些实施例中，还包括：

外二次风管，套设于所述内二次风管外，用于输出外二次风，所述分隔管被配置为将所述内二次风外侧风引出至与所述外二次风混合。

在一些实施例中，所述分隔管包括套设于所述一次风管外的直管段和沿所述内二次风外侧风的流动方向位于所述直管段下游的渐扩管段。

在一些实施例中，旋流式燃烧器包括设于所述一次风管内的浓淡分离装置，所述浓淡分离装置用于对所述一次风进行浓淡分离，以使所述一次风在所述一次风管内分离为位于径向外侧的浓一次风和位于径向内侧的淡一次风。

本实用新型第二方面公开一种锅炉，包括所述的旋流式燃烧器。

基于本实用新型提供的旋流式燃烧器，通过在内二次风管内设置分隔管和调节装置，从而在燃烧挥发分更低的煤粉的一次风时，可以通过驱动部驱动多个叶片绕各自的转动轴线转动，调节增大内二次风内侧风的旋流强度且同时减小内二次风内侧风的流量比例，从而增大内二次风内侧风与一次风之间的高温烟气回流区的大小，提前一次风的着火点位置，强化煤粉气流的燃烧，使煤粉气流的挥发分更早析出，推迟二次风和一次风的混合点，降低NOx(氮氧化合物)的生成量。在燃烧挥发分更高的煤的一次风时，可以通过驱动部驱动多个叶片绕各自的转动轴线转动，调节减小内二次风内侧风的旋流强度和增大内二次风内侧风的流量比例，使高温烟气回流区的位置远离燃烧器喷口，推迟一次风的着火点，降低初期着火强度，减少燃烧器喷口的烧损、结渣等问题，同时增大内二次风内侧风的风量，使二次风和一次风的混合点提前，提高高挥发分的煤的燃烧效率。

应用本实用新型的旋流式燃烧器的锅炉也具有相应的有益效果。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的旋流式燃烧器的结构示意图；

图2为图1所示的旋流式燃烧器的调节装置在一个状态的结构示意图；

图3为图2所示的调节装置在另一个状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1至图3所示，本实施例公开的旋流式燃烧器包括一次风管1、内二次风管21、分隔管3和调节装置4。

一次风管1用于输出一次风，在锅炉燃烧时，通过磨煤机将煤磨成煤粉，然后通过和空气混合形成一次风送入一次风管1中，一次风管1将一次风通过喷口输出到锅炉的炉膛内进行燃烧。

内二次风管21套设于一次风管1外，用于输出内二次风；内二次风管21用于向炉膛内输出内二次风。在如图1所示的实施例中，二次风管包括内二次风管21和外二次风管22，二次风包括内二次风管21输出的内二次风和外二次风管22输出的外二次风。在一些图示未示出的实施例中，二次风管仅包括内二次风管21时，则内二次风管21输出的内二次风即为二次风。

分隔管3套设于内二次风管21和一次风管1之间，分隔管3用于将经过的内二次风分隔为通过分隔管3和一次风管1之间的流道流过的内二次风内侧风和通过分隔管3和内二次风管21之间的流道流过的内二次风外侧风。

如图1至图3所示，调节装置4包括驱动部和设于分隔管3和一次风管1之间的倾斜角度可调的多个叶片41，多个叶片41沿一次风管1的周向分布，驱动部用于驱动多个叶片41绕各自的转动轴线转动以调节倾斜角度。

由于本实施例的旋流式燃烧器，在内二次风管21内设置分隔管3将内二次风分为内二次风内侧风和内二次风外侧风，从而分隔管3与一次风管1之间的内二次风内侧风的流动阻力越大，则内二次风内侧风占内二次风的流量比例越小，分隔管3与一次风管1之间的内二次风内侧风的流动阻力越小，则内二次风内侧风占内二次风的流量比例越大。

驱动部可调整多个叶片41的倾斜角度，例如图2所示，多个叶片41相对于分隔管3的横截面的倾斜程度更小时，使得多个叶片41之间的通流面积减小，增大内二次风内侧风的流通阻力，从而可以增大内二次风内侧风的旋流强度且同时减小内二次风内侧风占内二次风的流量比例。驱动部还可调整多个叶片41的倾斜角度，例如如图3所示，多个叶片41相对于分隔管3的横截面的倾斜程度更大时，使得多个叶片41之间的通流面积增大，减少内二次风内侧风的流通阻力，以减小内二次风内侧风的旋流强度且同时增大内二次风内侧风占内二次风的流量比例。即调节装置4对多个叶片41的倾斜角度的调节同时会对内二次风内侧风产生旋流强度调节和流量比例改变两个效果。

本实施例的旋流式燃烧器，通过在内二次风管21内设置分隔管3和调节装置4，将内二次风分为内二次风内侧风和内二次风外侧风，调节装置能够同时调节内二次风内侧风的旋流强度和内二次风内侧风占内二次风的流量比例。在针对例如低挥发分煤的煤粉气流燃烧时，通过驱动部驱动多个叶片绕各自的转动轴线转动，增大内二次风内侧风的旋流强度且同时减小内二次风内侧风的流量比例，内二次风内侧风的旋流强度的增大会增大内二次风内侧风与一次风之间的高温烟气回流区的大小，减小内二次风内侧风的流量也能够增大内二次风内侧风与一次风之间的高温烟气回流区的长度，从而调节装置能够对高温烟气回流区的大小有明显的调节作用，对于低挥发分煤的燃烧，高温烟气回流区更加靠近燃烧器喷口，可以提前一次风的着火点，旋流强度的增加会增加燃烧器喷口出口的湍流度，强化煤粉气流的燃烧，高温烟气回流区的增大会使煤粉气流的挥发分更早析出，推迟二次风和一次风的混合点，降低NOx(氮氧化合物)的生成量。

在针对例如高挥发分煤或者低灰熔点煤的燃烧时，可以通过驱动部驱动多个叶片绕各自的转动轴线转动，减小内二次风内侧风的旋流强度且同时增大内二次风内侧风的流量比例，使高温烟气回流区的位置远离燃烧器喷口，推迟一次风的着火点，降低初期着火强度，减少燃烧器喷口的烧损、结渣等问题，同时增大内二次风内侧风的风量，可以使二次风和一次风的混合点提前，提高高挥发分煤的燃烧效率。

本实施例的旋流式燃烧器，调节装置调节功能强，调节效果好，调节范围广，能够适应多种煤的燃烧。

在一些实施例中，如图2和图3所示，调节装置包括与多个叶片41一一对应固定连接的多个转轴412，驱动部包括套设于一次风管1外的环状体42和与多个叶片41一一对应的多个连杆机构43，连杆机构43的一端连接在环状体42上，连杆机构43的另一端与对应的叶片41连接的转轴412固定连接，驱动部被配置为通过环状体42的移动驱动多个连杆机构43转动对应的叶片41的转轴412，以调整对应叶片41的倾斜角度。

本实施例通过驱动环状体42沿旋流式燃烧器的轴向的移动，即可以通过连杆机构转动各叶片41的转轴412，从而同时调节各叶片41的倾斜角度。调节方式简单，环状体42的设置也有利于减少对内二次风管21内的内二次风的流动的干扰。

各个叶片41的转轴412可以铰接在分隔管3上，转轴412相对于分隔管3的轴向位置固定，此时环状体42可以套设于分隔管3内或者套设于分隔管3外，通过环状体42相对于分隔管3的轴向移动改变各叶片41的倾斜角度，如图2所示为各叶片41相对于分隔管3倾斜程度较小时的状态，图3为环状体42移动后使各叶片41相对于分隔管3倾斜程度增大后的状态。在如图1所示的实施例中，环状体42套设于分隔管3外，转轴412伸出分隔管3，连杆机构固定连接在转轴412的顶端，该设置可以减少环状体以及连杆机构对内二次风内侧风的流道的影响。在一些图示未示出的实施例中，转轴412也可以铰接在一次风管1上。

在一些实施例中，连杆机构43包括第一杆431和第二杆432，第一杆431的第一端与环状体42铰接，第一杆431的第二端与第二杆432的第一端铰接，第二杆432的第二端与连杆机构43对应的叶片41的转轴412固定连接。

在一些实施例中，如图1至图3所示，多个叶片41在一次风管1的轴向上的位置相同，如图2和图3所示，叶片41的用于流过内二次风内侧风的工作表面为平面，多个叶片41具有平齐状态，当驱动部驱动多个叶片41转动至平齐状态时，多个叶片41相互连接形成环状板，多个叶片41的工作表面相互平齐形成环状表面。叶片41的工作表面指的是内二次风内侧风对叶片41冲击的表面，在如图2所示的实施例中，内二次风内侧风从环状体42到叶片41的方向穿过调节装置时，叶片41的工作表面，即叶片41的迎风面413，也即叶片41的吸力面，叶片41的另一面，即背风面411，也即另一表面为压力面411。由于工作表面为平面，本实施例的叶片41更容易加工制造，由于多个叶片41相互连接形成环状板时，多个叶片41的工作表面平齐且相互连接形成环状表面，本实施例的多个叶片41可由一整块板整体加工制造后，再进行分隔形成多个叶片41，更容易加工制造。另外，在各叶片41的工作表面与轴线方向平行时，工作表面能够最大化地减少对内二次风内侧风的轴向流动的干扰。

在一些实施例中，如图1所示，旋流式燃烧器还包括外二次风管22。

外二次风管22套设于内二次风管21外，用于输出外二次风，分隔管3被配置为将内二次风外侧风引出至与外二次风混合。设置外二次风管22，从而将二次风分为内二次风和外二次风，外二次风用于对一次风后期的燃尽。将内二次风外侧风引出至与外二次风混合，则在调节装置使内二次风内侧风的旋流强度增加和使内二次风内侧风的流量比例减少时，由于混合有内二次风外侧风，外二次风的流量会增大，旋流式燃烧器在应用于炉膛燃烧时，旋流式燃烧器的出口气流也会深入炉膛程度更深，从而能够卷吸更高温烟气，促进一次风在后期的燃尽。

在一些实施例中，旋流式燃烧器包括设于所述一次风管内的浓淡分离装置7，浓淡分离装置用于对所述一次风进行浓淡分离，以使一次风在一次风管1内分离为位于径向外侧的浓一次风和位于径向内侧的淡一次风。如图1所示，浓淡分离装置为位于一次风管1中部的锥形体，锥形体的直径沿一次风的流动方向先增大后缩小，一次风在冲击到锥形体表面时，煤粉开始会往一次风管1的管壁侧集聚，当流动至锥形体的直径缩小段时，由于惯性，淡一次风会沿着锥形体的表面往一次风管1的中部流动，浓一次风会保持在一次风管1内的径向外侧，从而一次风进行了浓淡分离。

在一些实施例中，旋流式燃烧器还包括第一旋流器211和第二旋流器221，送入内二次风管21的内二次风首先经过第一旋流器211的旋流后进入内二次风管，送入外二次风管22的外二次风首先经过第二旋流器221的旋流后再进入外二次风管22内。

在一些实施例中，旋流式燃烧器还包括位于一次风管1的出口处的多个稳燃齿5，多个稳燃齿5沿一次风管1的周向均匀布置。

在一些实施例中，分隔管3包括套设于一次风管1外的直管段31和沿内二次风外侧风的流动方向位于直管段下游的渐扩管段32。直管段1的长度L为100～1000mm。渐扩管段相对于分隔管3的轴线的夹角为10～55度。

在一些实施例中，旋流式燃烧器还包括用于一次风初次点燃的点燃装置，点燃装置包括位于中心的中心风管61和位于中心风管61内的油枪62，油枪62通入油，中心风管61通入中心风给油的点燃提供氧气，油枪62将油点燃从而用于将一次风的初次点火。

在一些实施例中还公开一种锅炉，包括上述的旋流式燃烧器。

在一些实施例中还公开一种应用上述的旋流式燃烧器的燃烧方法，包括：

往一次风管1通入一次风；

往内二次风管21内通入内二次风，利用分隔管3使内二次风分为内二次风内侧风和内二次风外侧风；

当一次风的煤粉换为挥发分更低的煤粉时，利用驱动部驱动多个叶片41调节倾斜角度以增大内二次风内侧风的旋流强度和减少内二次风内侧风的流量比例；

当一次风的煤粉换为挥发分更高的煤粉时，利用驱动部驱动多个叶片41调节倾斜角度以减小内二次风内侧风的旋流强度和增大内二次风内侧风的流量比例。

在一些实施例中，旋流式燃烧器还包括用于输出外二次风的外二次风管22，外二次风管22套设于内二次风管21外，燃烧方法还包括，利用分隔管3将内二次风外侧风引出至与外二次风混合。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种旋流式燃烧器，其特征在于，包括：

一次风管(1)，用于输出一次风；

内二次风管(21)，套设于所述一次风管(1)外，用于输出内二次风；

分隔管(3)，套设于所述内二次风管(21)和所述一次风管(1)之间，用于将经过的内二次风分隔为通过分隔管(3)和一次风管(1)之间的流道流过的内二次风内侧风和通过分隔管(3)和内二次风管(21)之间的流道流过的内二次风外侧风；

调节装置(4)，包括驱动部和设于所述分隔管(3)和所述一次风管(1)之间的倾斜角度可调的多个叶片(41)，所述多个叶片(41)沿所述一次风管(1)的周向分布，所述驱动部用于驱动所述多个叶片(41)绕各自的转动轴线转动以调节倾斜角度。

2.如权利要求1所述的旋流式燃烧器，其特征在于，所述调节装置还包括与所述多个叶片(41)一一对应固定连接的多个转轴(412)，所述驱动部包括套设于所述一次风管(1)外的环状体(42)和与所述多个叶片(41)一一对应的多个连杆机构(43)，所述连杆机构(43)的一端连接在所述环状体(42)上，所述连杆机构(43)的另一端与对应的叶片(41)连接的转轴(412)固定连接，所述驱动部被配置为通过所述环状体(42)的移动驱动所述多个连杆机构(43)转动对应的叶片(41)连接的转轴(412)，以调整对应叶片(41)的倾斜角度。

3.如权利要求2所述的旋流式燃烧器，其特征在于，所述连杆机构(43)包括第一杆(431)和第二杆(432)，所述第一杆(431)的第一端与所述环状体(42)铰接，所述第一杆(431)的第二端与所述第二杆(432)的第一端铰接，所述第二杆(432)的第二端与所述连杆机构(43)对应的叶片(41)连接的转轴(412)固定连接。

4.如权利要求3所述的旋流式燃烧器，其特征在于，所述转轴(412)与所述分隔管(3)铰接，所述环状体(42)套设于所述分隔管(3)外。

5.如权利要求3所述的旋流式燃烧器，其特征在于，所述多个叶片(41)在所述一次风管(1)的轴向上的位置相同，所述叶片(41)的用于流过内二次风内侧风的工作表面为平面，所述多个叶片(41)具有平齐状态，所述驱动部驱动所述多个叶片(41)转动至平齐状态时，所述多个叶片(41)相互连接形成环状板，所述多个叶片(41)的工作表面相互平齐形成环状表面。

6.如权利要求1所述的旋流式燃烧器，其特征在于，还包括：

外二次风管(22)，套设于所述内二次风管(21)外，用于输出外二次风，所述分隔管(3)被配置为将所述内二次风外侧风引出至与所述外二次风混合。

7.如权利要求6所述的旋流式燃烧器，其特征在于，所述分隔管(3)包括套设于所述一次风管(1)外的直管段(31)和沿所述内二次风外侧风的流动方向位于所述直管段(31)下游的渐扩管段(32)。

8.如权利要求1至7任一所述的旋流式燃烧器，其特征在于，旋流式燃烧器包括设于所述一次风管(1)内的浓淡分离装置(7)，所述浓淡分离装置(7)用于对所述一次风进行浓淡分离，以使所述一次风在所述一次风管(1)内分离为位于径向外侧的浓一次风和位于径向内侧的淡一次风。

9.一种锅炉，其特征在于，包括如权利要求1至7任一所述的旋流式燃烧器。

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