CN215723177U - 双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器及锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器及锅炉，包括燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室、预燃室、点火枪、循环风室，中心风管套设在燃气喷枪的外部，内一次风管套设在中心风管的外部，内二次风室套设在内一次风管的外部，内二次风室末端套装外一次风管，外一次风管外圈套装外二次风室，外二次风室末端直段连接预燃室，燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室的出口均位于预燃室内部，点火枪安装在预燃室上，循环风室设置在预燃室外圈。解决了国内工业锅炉配用的煤粉燃烧器不能燃用低挥发份煤粉的难题，并克服难以点火，不易实现稳燃的缺陷。

Description

双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器及锅炉

技术领域

本实用新型属于燃烧器技术领域，具体涉及一种双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧、引入低温再循环烟气降NOx的，可燃用低挥发份煤粉的新型低氮旋流燃烧器及锅炉。

背景技术

目前国内燃煤工业锅炉配套的常规煤粉燃烧器普遍以三类烟煤为燃料，要求原煤热值≥5000kCar，挥发份≥25％以上，此种限制将挥发份较低、热值较高的原料煤排除在应用之外，不符合国家充分利用现有能源的要求。

党的十九大将坚决打好污染防治攻坚战，作为决胜全面建成小康社会的三大攻坚战之一。国家发改委、能源局发布的《煤炭工业发展“十三五”规划》中明确提出要积极推广无烟煤、型煤、兰炭等洁净煤。国家生态环境部发布的《民用煤燃烧污染综合治理技术指南(试行)》中提出的优质煤替换方案也包括兰炭等低挥发份煤燃料。

兰炭作为一种炭素材料，具有固定碳高、含灰分、硫、磷低等特性，在国家要求压煤减排形势下，开发一种可燃用兰炭及其它低挥发份煤粉的燃烧器是很有必要的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器及锅炉，用以解决国内工业锅炉配用的煤粉燃烧器不能燃用低挥发份煤粉(如兰炭煤粉)的难题，克服以往燃用此种煤粉难以点火，不易实现稳燃的缺陷，并通过引入低温烟气再循环达到降低NOx初始排放的目的。

本实用新型提供的一种双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，包括燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室、预燃室、点火枪、循环风室，所述中心风管套设在燃气喷枪的外部，所述内一次风管套设在中心风管的外部，所述内二次风室套设在内一次风管的外部，所述内二次风室末端套装外一次风管，所述外一次风管外圈套装外二次风室，所述外二次风室末端直段连接预燃室，所述燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室的出口均位于预燃室内部，所述点火枪安装在预燃室上，所述循环风室设置在预燃室外圈。

优选的，所述内二次风室出风口处设有内二次风旋流叶片，所述外二次风室出风口处设有外二次风旋流叶片。

优选的，所述内二次风旋流叶片与其轴线夹角为50°，所述外二次风旋流叶片与其轴线夹角为30°。

优选的，所述循环风室末端出风口处设有循环风旋流叶片。

优选的，所述循环风旋流叶片与其轴线夹角为20°。

优选的，所述内二次风室进风口处设有内二次风调节挡板，所述外二次风室进风口处设有外二次风调节挡板，所述中心风室进风口处设有中心风调节挡板。

优选的，循环风室进风口处设有循环风调节挡板。

优选的，所述燃气喷枪功率可调，燃气喷枪功率范围为1.75-10.5MW。

优选的，所述点火枪采用气缸推动进退式点火枪。

本实用新型还提供了一种锅炉，所述锅炉采用本实用新型所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器。

本实用新型的有益效果：

精心构设双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧结构，一级燃料与二级燃料均独立配风携带煤粉进行输送；一级燃料主要由内二次风室单独提供燃烧配风，二级燃料主要由外二次风室单独提供燃烧配风，可分别调节，此设计为使用不同的燃料组合提供了条件；

本实用新型使煤粉工业锅炉可燃用低挥发份煤粉，提高了煤种的利用率，还解决了以往燃用低挥发份煤粉难以点火，不易实现稳燃的问题，并通过引入低温烟气再循环来达到降低NOx初始排放的目的。

附图说明

图1为本实用新型双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器的结构示意图。

附图标注：

1、燃气喷枪；2、中心风管；21、中心风调节挡板；3、内一次风管；4、内二次风室；41、内二次风调节挡板；42、内二次风旋流叶片；5、外一次风管；6、外二次风室；61、外二次风调节挡板；62、外二次风旋流叶片；7、预燃室；8、点火枪；9、循环风室；91、循环风调节挡板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，不能理解为对本实用新型具体保护范围的限定。

实施例

参照图1，本实施例的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，包括燃气喷枪1、中心风管2、内一次风管3、内二次风室4、外一次风管5、外二次风室6、预燃室7、点火枪8、循环风室9，所述中心风管2套设在燃气喷枪1的外部，所述内一次风管3套设在中心风管2的外部，所述内二次风室4套设在内一次风管3的外部，所述内二次风室4末端套装外一次风管5，所述外一次风管5外圈套装外二次风室6，所述外二次风室6末端直段连接预燃室7，所述燃气喷枪1、中心风管2、内一次风管3、内二次风室4、外一次风管5、外二次风室6的出口均位于预燃室7内部，所述点火枪8安装在预燃室7上，所述循环风室9设置在预燃室7外圈。

内通道为一级燃料通道，由内一次风管3与内二次风室4组成，煤粉由内一次风管3输入，采用浓相输粉方式，主要由内二次风室4提供配风组织燃烧；外通道为二级燃料通道，由外一次风管5与外二次风室6组成，煤粉由外一次风管5输入，主要由外二次风室6提供配风组织燃烧；一级燃料、二级燃料各自配套独立给粉设备及输粉风机，分别供应；内二次风与外二次风由一台变频调节二次风机提供。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述内二次风室4进风口处设有内二次风调节挡板41，所述外二次风室6进风口处设有外二次风调节挡板61，所述中心风管2进风口处设有中心风调节挡板21，所述循环风室9进风口处设有循环风调节挡板91。所述内二次风调节挡板41、外二次风调节挡板61、中心风调节挡板21、循环风调节挡板91均为远程线性调节风门挡板，可远程调控中心风、内二次风、外二次风与循环烟气的进风量和进气量。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述点火枪8采用气缸推动进退式点火枪，点火后退出预燃室7，防止过热受损，延长使用寿命。本实施例预燃室7内壁为耐火材料浇注，可耐高温。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述内二次风室4出风口处设有内二次风旋流叶片42，所述外二次风室6出风口处设有外二次风旋流叶片62。内二次风携带煤粉燃烧形成中心回流区，设计为强旋流，因此设计内二次风旋流叶片42与其轴线夹角为50°，外二次风携带二级燃料与一级火焰充分扰动混合，设计为弱旋流，因此外二次风旋流叶片62与其轴线夹角为30°。所述循环风室9末端出风口处设有循环风旋流叶片92。循环风补充煤粉燃尽所需氧量，以直流为主，设计为弱旋流，因此循环风旋流叶片92与其轴线夹角为20°。

本实施例燃烧器在中心风管2内配套安装可调大功率燃气喷枪1，所述燃气喷枪1功率范围为1.75-10.5MW，本实施例的燃烧器最大热功率可达32MW，因此，所述燃气喷枪1热功率最高可达燃烧器功率的30％。通过燃气阀组控制，点火时仅少量燃气进入，防止发生爆燃。点火成功后调大功率，进行一级燃料点火。一级燃料稳燃后一般不做负荷调节，为二级燃料投用提供稳妥的“值班”中心火焰，提供二级燃料持续燃烧所需的高温热源，保证挥发份较低难以引燃的二级燃料稳定燃烧。

本实施例燃烧器设置了预燃室7，能为煤粉初期着火提供良好的预热条件，大幅度节约点火热能，实现快速着火并稳燃。此外在预燃室7外围设置了循环风室9，引入除尘器后洁净低温烟气，烟气量可调，风量约占燃烧器总配风量的20％，可冷却预燃室7，有效防止煤粉结焦，进一步降低燃烧中心温度，减少热力型NOx的产生，并为煤粉后期燃尽补充氧量，实现煤粉的燃尽过程。

本实用新型还提供了一种锅炉，该锅炉是立式的，所述锅炉采用实施例所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，本实施例的燃烧器安装方式为顶置安装。

实施例一：

一级燃料取用常规煤粉(挥发份＞25％)，二级燃料为低挥发份煤粉(挥发份＜15％)。

当二级煤粉挥发份较低(＜15％)时，从燃料成本及燃烧稳定性等方面综合考虑，一级燃料宜选用高挥发份(＞25％)易燃煤粉。

本实用新型的燃烧器工作第一阶段：燃气喷枪1点火，点燃一级煤粉并实现稳燃，形成中心火焰。

具体的，中心风取自二次风总风管，由中心风管2配入，中心风占总风量比例约15％，为燃气点火提供配风。点火枪8气动推进就位打火，燃气喷枪1气阀开到点火位，向预燃室7内喷入燃气作为点火源，燃气点着后再逐步开大燃气阀至点火所需功率。

内一次风由罗茨风机提供，携带煤粉经内一次风管3喷入预燃室7，内一次风占比约5％，风速18-20m/s，煤粉浓度2.5-4kg/Nm³。中心风带动燃气火焰与煤粉流充分接触、混合。因煤粉浓度较高，易于着火，煤粉初始燃烧成分主要是挥发份。此阶段主要由内一次风和中心风供氧。本实施例中心风管2进风口处设有中心风调节挡板21，可进行风量调节与控制。内二次风由内二次风室4配入，为煤粉的持续燃烧提供氧量。内二次风为强旋流，使煤粉湍流强度得以加强，向周边扩散，并在前方形成中心高温回流区。煤粉实现稳燃后关停燃气喷枪1。

第二阶段：一级煤粉稳燃后，再行点燃二级煤粉，并进行负荷调节。

具体的，在一级煤粉稳燃后，开始逐步投入二级煤粉。外一次风由高压离心风机提供，风速约20m/s,煤粉浓度0.5-0.7kg/Nm³,比一级煤粉浓度低。外二次风由外二次风室6配入，为弱旋流。因此时一级煤粉已着火，火焰中心温度高，热量足以使二级煤粉实现着火。二级煤粉着火后，可进行煤量及风量调配，进行负荷调节。

第三阶段：燃烧器运行达到中、高负荷后，投入循环风，以达到降NOx的目的。

循环风由循环风室9配入，循环风取自除尘器后低温烟气，利用烟气中的残余氧量为煤粉燃尽继续提供氧气。循环风按总风量占比10-20％可调。

本实施例燃烧器综合运用双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧以及预燃室7引入低温烟气再循环的组合设计，逐级投入，一级煤粉稳燃形成中心火焰，再引燃二级煤粉。通过调整进风通道调节挡板开度来调节配风量，适当降低煤粉燃烧烈度。然后由预燃室7外壁引入低温再循环烟气，可降低预燃室温度，有效防止煤粉结焦。引入低温再循环烟气，可降低燃烧中心温度，减少热力型NOx的产生，并将烟气中的残余氧量供应到位，实现煤粉的燃尽过程。

实施例二：

燃料煤粉挥发份＞15％时，一级燃料与二级燃料可取用相同煤粉。

本实施例两级燃料是相同的，煤粉挥发份＞15％，低位发热量不≮5000Kcar时，煤粉的着火及稳燃特性都有所改善，具体投入实施步骤与实施例一相同。

不同之处为：实施例一所述一级煤粉为常规煤粉，挥发份高，燃烧特性好，稳燃后即可关停燃气喷枪1，由一级煤粉火焰来引燃二级煤粉。本实施例在煤粉燃烧特性略差的情况下，在一级煤粉点火时燃气喷枪1使用大功率(4.2-8.5MW)，稳燃后不撤出燃气喷枪1，仍投入小功率助燃(1.75-3MW)，防止在投入二级煤粉时因气流扰动等原因出现炉膛灭火、脱火现象。待二级煤粉投入稳定后，视燃烧状况关停或调节燃气喷枪1功率，维持燃烧状况的稳定。

本实施例可调大功率燃气喷枪1的配备发挥重要调节作用，大功率实现一级煤粉着火，小功率助燃，投入二级煤粉，然后视燃烧状况撤枪或作功率调整。必要时，燃气喷枪1可投入一定功率持续燃烧，为一级、二级煤粉的稳燃提供一个可靠的中心“值班”火焰，保证锅炉的安全稳定运行。

本实用新型不仅为燃用低挥发份煤粉提供了具体实施例及技术方法，当然也适用于燃用常规煤粉，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：包括燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室、预燃室、点火枪、循环风室，所述中心风管套设在燃气喷枪的外部，所述内一次风管套设在中心风管的外部，所述内二次风室套设在内一次风管的外部，所述内二次风室末端套装外一次风管，所述外一次风管外圈套装外二次风室，所述外二次风室末端直段连接预燃室，所述燃气喷枪、中心风管、内一次风管、内二次风室、外一次风管、外二次风室的出口均位于预燃室内部，所述点火枪安装在预燃室上，所述循环风室设置在预燃室外圈。

2.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述内二次风室出风口处设有内二次风旋流叶片，所述外二次风室出风口处设有外二次风旋流叶片。

3.根据权利要求2所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述内二次风旋流叶片与其轴线夹角为50°，所述外二次风旋流叶片与其轴线夹角为30°。

4.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述循环风室末端出风口处设有循环风旋流叶片。

5.根据权利要求4所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述循环风旋流叶片与其轴线夹角为20°。

6.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述内二次风室进风口处设有内二次风调节挡板，所述外二次风室进风口处设有外二次风调节挡板，所述中心风室进风口处设有中心风调节挡板。

7.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述循环风室进风口处设有循环风调节挡板。

8.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述燃气喷枪功率可调，燃气喷枪功率范围为1.75-10.5MW。

9.根据权利要求1所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器，其特征在于：所述点火枪采用气缸推动进退式点火枪。

10.一种锅炉，其特征在于：采用权利要求1至9中任一项所述的双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器。

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