CN212841553U - 一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，包括与喷燃器相互连接的燃烧室，所述燃烧室，包括外圆筒、冷却组件、炉衬和燃烧室热风进口，所述冷却组件包括螺旋盘管、内壁面、外壁面，所述外圆筒与冷却组件的外壁面的两端分别与出口端面和进口端面相连接形成等压风室，所述螺旋盘管两端分别设置有一冷却介质进口和一冷却介质出口，所述等压风室连接有燃烧室热风进口，所述燃烧室内设置有轴向均匀布置的分级风管。本实用新型能够解决夹套水冷式燃烧器力学性能差，冷却水吸热后品位低等问题，以及提高锅炉安全性能和能量利用率，降低氮氧化物的排放。

Description

一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器

技术领域

本实用新型涉及煤粉工业锅炉技术领域，特别涉及一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器。

背景技术

现阶段，我国工业锅炉普遍存在低能效、高排放等问题。燃烧器作为煤粉工业锅炉的燃烧设备，主要完成煤粉的点燃与燃烧，其具有燃烧空间小，产生高温涡流，煤粉燃烧强度大，燃尽率高等特点。近年来，锅炉设备的烟气污染排放已经威胁到入类的生命健康，为降低锅炉污染排放，国家对锅炉的治理空前加强，要求排放不达标的锅炉停止使用。为达到排放标准，燃煤锅炉必须采用清洁燃烧技术以降低污染排放，其中低NOx燃烧器就可实现煤炭清洁燃烧利用，其原理为：在燃烧中控制含氧环境和反应温度来抑制NOx生成，并将生成的NOx还原成N₂。

由于燃烧器的高强度燃烧，燃烧器产生的高温如果没能及时散热降温，就会因高温而烧毁，为此，一般燃烧器都要设置冷却系统。对于现有燃烧器的冷却系统，普遍采用水冷法，如夹套式水冷法，其原理为：燃烧室外层为双圆筒夹套空腔结构，在夹套空腔内通有强制循环的冷却水，冷却水吸热带走热量，加快了燃烧器散热，使燃烧器温度达不到其变性温度。夹套式水冷法虽能有效解决燃烧器散热冷却问题，但其夹套结构所能承受的压力有限，冷却水温度不能超过100℃，若超过100℃，冷却水汽化产生的高压易使夹套层胀破。而且冷却水在夹套中流动不均匀，易产生局部高温使冷却水汽化，导致燃烧器内蒸汽聚集恶化传热而发生事故。特别的，对于导热油锅炉，锅炉本身无汽水流程，如果采用夹套水冷式冷却系统，就需专门为燃烧器设置水冷系统所需的水箱、水处理工艺、水泵、换热器等设备，不仅占用空间和增加成本，而且冷却水吸热升温后的热水在生产上利用价值较低，更有的一些企业在生产工艺上无热水需求，这部分能量就有可能被浪费或者被廉价利用，而燃烧器散热冷却的热量占总能量的7％～10％，如果冷却水的带走的能量不能被有效利用，就会导致能量的浪费和降低锅炉能效。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，以解决夹套水冷式燃烧器力学性能差，冷却水吸热后品位低等问题，提高锅炉安全性能和能量利用率，降低氮氧化物排放。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，包括与喷燃器1相互连接的燃烧室，所述燃烧室，包括外圆筒、冷却组件、炉衬和燃烧室热风进口，所述冷却组件包括螺旋盘管、内壁面、外壁面，所述冷却组件设置在所述外圆筒内部并与其同轴设置，所述外圆筒、外壁面的两端分别与进口端面、出口端面连接形成等压风室，所述螺旋盘管两端分别设置有一冷却介质进口和一冷却介质出口，所述等压风室连接有燃烧室热风进口，所述燃烧室内设置有轴向均匀布置的分级风管。

所述螺旋盘管相邻两管的外侧顶点通过外扁钢焊接连接，形成所述外壁面所述螺旋盘管相邻两管的内侧顶点通过内扁钢焊接连接，形成所述外壁面，所述外扁钢、内扁钢与螺旋盘管所围成的空隙中填充有导热填料。

所述螺旋盘管两端的冷却介质出口和冷却介质进口分别从外圆筒穿出，所述等压风室连接有燃烧室热风进口，

所述内壁面内侧设有炉衬，所述炉衬包括渣钉和浇注料，所述渣钉均匀焊接在内扁钢的内壁上，渣钉被浇注料覆盖。

所述分级风管分别穿过外扁钢、内扁钢、炉衬，并联通所述等压风室与燃烧室。

所述螺旋盘管的导热介质可以为水或导热油。

所述喷燃器通过外壳分别与喷燃器二次热风进口及燃烧室进口端面连接，所述外壳内设有钝体、点火器、喇叭体和旋流叶片，所述喇叭体的小圆端连接有穿过外壳的一次风/煤粉管，所述喇叭体大圆端连接所述燃烧室的前端，所述一次风/煤粉管通过喇叭体与燃烧室相连通，所述一次风/煤粉管的出口处设有钝体，所述喇叭体上还设有旋流叶片，所述喇叭体连接有穿过外壳的点火器。

本实用新型具有以下有益效果：

通过将螺旋盘管16设置为燃烧器的冷却装置，锅炉运行时，煤粉在燃烧器燃烧产生的高温通过炉衬18传热至螺旋盘管16使其升温，低温导热介质从导热介质进口19流入，经过与高温螺旋盘管16换热升温后从导热介质出口11流出，实现了螺旋盘管16的快速冷却，从而加快了高温炉衬18向螺旋盘管16的传热速度，保证了炉衬18不会因散热慢而导致的烧穿烧坏，以此实现了燃烧器的冷却。通过内扁钢25与外扁钢26把螺旋盘管16焊接成一个冷却组件整体，形成内外两个连续的内壁面14与外壁面15，并在其连接形成的空隙中填充有导热填料22，使其拥有较好的力学性能与传热性能。由于螺旋盘管16承压能力较强，对其导热介质温度适应范围较大，可根据生产需要，调整导热介质的流量，使导热介质经过换热升温后的温度达到生产要求。例如：对于蒸汽锅炉，可利用冷却水对燃烧器进行冷却，通过控制冷却水流量可以使其产生与锅炉炉膛同品质的蒸汽。对于导热油锅炉，可以利用锅炉的循环导热油对燃烧器进行冷却，通过控制导热油流量，使其出口温度与炉膛出油同温。

本实用新型的螺旋盘管16冷却式低NOx煤粉燃烧器设置有轴向布置的分级风管20。煤粉在燃烧室21内燃烧时，二次热风通过燃烧室热风进口10送入等压风室13，然后从分级风管20喷入燃烧室21内参与煤粉燃烧。轴向分级的布风使煤粉燃烧氛围从缺氧过度到富氧，在缺氧阶段煤粉燃烧产生大量的还原基，形成强还原性气氛，在强还原气氛下不利于N的氧化，使NOx的生成受阻，并且在高温还原气氛下NOx还将被还原成N₂。在富氧区，通过过量空气使燃烧温度降低，有效的降低热力型NOx的生成。通过以上过程，实现煤粉的清洁燃烧，降低NOx的生成。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1局部A的放大图；

图3是本实用新型的螺旋盘管的结构示意图；

图4是图3的左视图。

图中：1喷燃器、2旋流叶片、3喇叭体、4一次风/煤粉管、5钝体、6点火器、7外壳、8喷燃器二次热风进口、9燃烧室进口端面、10燃烧室热风进口、11冷却介质出口、12外圆筒、13等压风室、14内壁面、15外壁面、16螺旋盘管、17燃烧室出口端面、18炉衬、19冷却介质进口、20分级风管、21燃烧室、22导热填料、23渣钉、24浇注料、25内扁钢、26外扁钢。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细和清楚的描述，应当理解的是，附图的提供只是为了更好的理解本实用新型，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至4所示，一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，包括与喷燃器1相互连接的燃烧室21，所述燃烧室21，包括外圆筒12、冷却组件、炉衬18和燃烧室热风进口10，所述冷却组件包括螺旋盘管16、内壁面14、外壁面15，所述冷却组件设置在所述外圆筒12内部并与其同轴设置，所述外圆筒12、外壁面15的两端分别与进口端面9、出口端面17连接形成等压风室13，所述螺旋盘管16两端分别设置有一冷却介质进口19和一冷却介质出口11，所述等压风室13连接有燃烧室热风进口10，所述燃烧室21内设置有轴向均匀布置的分级风管20。

所述螺旋盘管16相邻两管的外侧顶点通过外扁钢26焊接连接，形成所述外壁面15所述螺旋盘管16相邻两管的内侧顶点通过内扁钢26焊接连接，形成所述外壁面15，所述外扁钢26、内扁钢25与螺旋盘管16所围成的空隙中填充有导热填料22。

所述螺旋盘管16两端的冷却介质出口11和冷却介质进口19分别从外圆筒12穿出，所述等压风室13连接有燃烧室热风进口10，

所述内壁面14内侧设有炉衬18，所述炉衬18包括渣钉23和浇注料24，所述渣钉23均匀焊接在内扁钢25的内壁上，渣钉23被浇注料24覆盖。

所述分级风管20分别穿过外扁钢26、内扁钢25、炉衬18，并联通所述等压风室13与燃烧室21。

所述螺旋盘管16的导热介质可以为水或导热油。

所述喷燃器1通过外壳7分别与喷燃器二次热风进口8及燃烧室进口端面9连接，所述外壳7内设有钝体5、点火器6、喇叭体3和旋流叶片2，所述喇叭体3的小圆端连接有穿过外壳7的一次风/煤粉管4，所述喇叭体3大圆端连接所述燃烧室21的前端，所述一次风/煤粉管4通过喇叭体3与燃烧室21相连通，所述一次风/煤粉管4的出口处设有钝体5，所述喇叭体3上还设有旋流叶片2，所述喇叭体3连接有穿过外壳7的点火器6。

本实用新型具体实施过程：煤粉气流通过一次风/煤粉管4送入喷燃器1后经钝体5分流，二次热风从空气预热器引出，分别从喷燃器二次热风进口8和燃烧室热风进口10送入喷燃器1和燃烧室21的等压风室13，送入喷燃器1的二次热风通过旋流叶片2产生旋风进入喇叭体3内，与分流后的煤粉气流混合，再经点火器6点燃后随旋风进入燃烧室21，燃烧室21设置有轴向布置的分级风管20，送入等压风室13的二次热风从分级风管20喷入燃烧室21内与煤粉混合燃烧，轴向布置的分级风管20所构成的布风系统，使煤粉燃烧气氛从缺氧过度到富氧，实现了煤粉空气分级燃烧，有效的降低了氮氧化物的生成与排放。煤粉在燃烧室21剧烈地燃烧所产生的热量大部分被高温烟气带入炉膛，一部分热量在燃烧器中通过炉衬18向包裹在炉衬18外层的螺旋盘管16扩散，通过在螺旋盘管16中输送冷却介质，加速散热能量的转移，实现燃烧器的冷却。其冷却介质的选择，可根据锅炉类型和生产需要选择导热油或水，通过控制冷却介质在螺旋盘管16中的流量，使其出口温度适应与生产需求，可实现燃烧器散热能量的高质量利用。

螺旋盘管16作为燃烧器冷却组件的基础构件，承压能力较强、安全系数高，其冷却介质温度适应范围大，可转化成高质量能量载体，实现燃烧器散热能量高质量利用，提高锅炉能效。燃烧器设置有轴向分级的配风系统，使煤粉形成空气分级燃烧，有效降低NOx的生成，降低污染排放，对锅炉节能减排具有积极意义。

以上所述仅是对本实用新型的实施方式做了详细的说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，包括与喷燃器(1)相互连接的燃烧室(21)，其特征在于：所述燃烧室(21)，包括外圆筒(12)、冷却组件、炉衬(18)和燃烧室热风进口(10)，所述冷却组件包括螺旋盘管(16)、内壁面(14)、外壁面(15)，所述冷却组件设置在所述外圆筒(12)内部并与其同轴设置，所述外圆筒(12)、外壁面(15)的两端分别与进口端面(9)、出口端面(17)连接形成等压风室(13)，所述螺旋盘管(16)两端分别设置有一冷却介质进口(19)和一冷却介质出口(11)，所述等压风室(13)连接有燃烧室热风进口(10)，所述燃烧室(21)内设置有轴向均匀布置的分级风管(20)。

2.根据权利要求1所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述螺旋盘管(16)相邻两管的外侧顶点通过外扁钢(26)焊接连接，形成所述外壁面(15)，所述螺旋盘管(16)相邻两管的内侧顶点通过内扁钢(25)焊接连接，形成所述外壁面(15)，所述外扁钢(26)、内扁钢(25)与螺旋盘管(16)所围成的空隙中填充有导热填料(22)。

3.根据权利要求1所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述螺旋盘管(16)两端的冷却介质出口(11)和冷却介质进口(19)分别从外圆筒(12)穿出。

4.根据权利要求1或2所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述内壁面(14)内侧设有炉衬(18)，所述炉衬(18)包括渣钉(23)和浇注料(24)，所述渣钉(23)均匀焊接在内扁钢(25)的内壁上，渣钉(23)被浇注料(24)覆盖。

5.根据权利要求1所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述分级风管(20)分别穿过外扁钢(26)、内扁钢(25)、炉衬(18)，并联通所述等压风室(13)与燃烧室(21)。

6.根据权利要求5所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述螺旋盘管(16)的导热介质可以为水或导热油。

7.根据权利要求1所述一种螺旋盘管冷却式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于：所述喷燃器(1)通过外壳(7)分别与喷燃器二次热风进口(8)及燃烧室进口端面(9)连接，所述外壳(7)内设有钝体(5)、点火器(6)、喇叭体(3)和旋流叶片(2)，所述喇叭体(3)的小圆端连接有穿过外壳(7)的一次风/煤粉管(4)，所述喇叭体(3)大圆端连接所述燃烧室(21)的前端，所述一次风/煤粉管(4)通过喇叭体(3)与燃烧室(21)相连通，所述一次风/煤粉管(4)的出口处设有钝体(5)，所述喇叭体(3)上还设有旋流叶片(2)，所述喇叭体(3)连接有穿过外壳(7)的点火器(6)。

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