CN2847059Y

CN2847059Y - 一种中心低速旋流燃烧器

Info

Publication number: CN2847059Y
Application number: CN 200520110782
Authority: CN
Inventors: 王春昌
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2015-06-28

Abstract

一种中心低速旋流燃烧器，在一次风喷口出口段外壳内沿壳体的长度方向放入一个瓶状分流变速装置，该瓶状分流变速装置利用文丘里管原理将燃烧器出口段内部空间分成两部分，一部分由窄空间过渡到宽空间形成低流速介质通道，在煤粉出口时通过扩容形成降速燃烧，一部分由宽空间过渡到窄空间形成高流速介质通道，在煤粉出口时通过挤压形成增速燃烧，实现煤粉气流的分步燃烧。同时，降速部分燃烧的煤粉位于旋流燃烧器的中心，成功地解决了现有旋流燃烧器煤粉气流出口速度不能有效降低的弊端。其过程类似强制点火过程，包含有分步燃烧低NOx理论、热着火理论、火焰传播理论和强制点火原理。

Description

一种中心低速旋流燃烧器

所属技术领域

本实用新型属于锅炉燃烧设备，具体涉及一种中心低速旋流燃烧器。

背景技术

燃煤锅炉NOx的生成主要为初期燃烧生成的燃料型NOx，影响燃料型NOx生成的两大主要因素是氧量和燃烧温度。目前所有的双调风类低NOx旋流燃烧器主要从降低燃烧初期的氧量入手，并没有采取措施降低燃烧初期的火焰的尖峰温度。由此可见，目前的双调风类低NOx旋流燃烧器自身降低NOx的功能仍有进一步提高的余地，具体途径就是在燃烧初期实现分步燃烧技术，有效降低燃烧初期火焰的尖峰温度。

现有的所有旋流燃烧器煤粉气流从一次风粉喷口集中喷入炉膛时，煤粉气流在炉内同步着火燃烧后，由于同步燃烧方式的初期燃烧集中，放热集中，因而在燃烧初期出现火焰尖峰温度，导致燃料型NOx生成比较高，高挥发分煤种尤为如此。现在的双调风类燃烧器虽然在二次风上采取了分级措施，但只是降低了燃烧初期的氧量，并没有降低燃烧初期的尖峰温度，相反，由于混入初期燃烧的风量减少而导致初期火焰尖峰温度升高。为此需要在燃烧初期采用分步燃烧措施有效降低燃烧初期的火焰尖峰温度，进一步降低现有双调风类低NOx燃烧器燃烧初期的NOx生成量。同时，有效降低燃烧器中心煤粉气流的出口速度，解决了现有旋流燃烧器不能有效降低一次风粉速度的弊端，对稳定燃烧也是非常有利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧稳定性好，燃烧器中心煤粉气流分步燃烧的中心低速旋流燃烧器。

一种中心低速旋流燃烧器，包括一次风粉喷口出口段外壳1、二次风旋流装置，其特征在于在一次风喷口出口段外壳1内沿壳体的长度方向放入一个瓶状分流变速装置8、12，该分流变速装置8、12将外壳1的内部空间进行分割，形成由窄空间过渡到宽空间的低流速介质通道9、13和由宽空间过渡到窄空间的高流速介质通道10、14。所述的分流变速装置8、12为瓶状。在瓶状分流变速装置12的高速侧出口部位设置一个二次增速扩口15。所述的低流速介质通道9、13内布置有可进一步调节低流速介质流量的流量调节档板11、20。瓶状分流变速装置8、12分别通过前支撑架16、18、后支撑架17、19固定在出口段外壳1内。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型利用文丘里管原理将中心低速旋流燃烧器的一次风喷口出口段分成两部分，一部分在煤粉出口时通过扩容形成降速燃烧，一部分在煤粉出口时通过挤压形成增速燃烧，从而形成燃烧初期的分步燃烧，有效地降低了燃烧初期火焰的尖峰温度，从而有效地降低了燃烧初期的NOx生成。

2、降速部分燃烧的煤粉成功地解决了现有旋流燃烧器不能有效调节煤粉气流出口速度的弊端，在不降低煤粉气流输送速度的条件下，可大幅度地降低燃烧器中心回流区的低速煤粉气流的出口速度。这样不仅使中心回区的高温烟气回流量增大，加热效果增强；同时中心低流速股煤粉气流所需要的着火热量也减小，从而使该股煤粉气流先着火，然后再点燃外层高速股煤粉气流，有利于稳燃。

3、增速部分和降速部分两股速度不同的煤粉气流由于速度差的原因更容易混合，因此低速股煤粉气流着火后在瞬间通过紊流扩散而点燃高速股煤粉气流，着火迅速、燃烧稳定，且利于燃尽。

4、可以降低锅炉NOx排放量，减少燃煤锅炉稳定燃烧的辅助用油，减少锅炉灭火次数，同时获得环保效益和经济效益。

5、瓶状分流变速装置在其出口布置有二次增速扩口，推迟低流速煤粉气流和高流速煤粉气流的混合时间，使该两股煤粉气流的火焰锋面间距拉大，更有效地实现分步燃烧，降低燃烧初期的火焰尖峰温度，从而更有效地降低NOx生成量。

6、具有煤种适应性广，结构简单，旋流燃烧器的二次风旋流装置外型和内部均不发生变化，一次风粉管不堵管等优点。

附图说明

图1为本实用新型双调风旋流燃烧器结构示意图

图2为本实用新型蜗壳旋流燃烧器结构示意图

图3为本实用新型中心低速一次风喷口的主视图

图4为图3的A-A向视图

图5为图4的B-B向视图

图6为图4的C向视图

图7为在中心低流速介质通道布置流量调节挡板示意图。

图8为在高流速通道出口增加二次增速扩口示意图。

图中：

1——一次风粉喷口外壳 2——内二次风环形通道

3——旋流叶片 4——外二次风环形通道

5——旋流叶片 6——外二次风环形通道

7——旋流叶片 8——瓶状分流变速装置

9——低流速介质通道 10——高流速介质通道

11、20——流量调节挡板 12——瓶状分流再变速装置

13——低流速介质通道 14——高流速介质通道

15——二次增速扩口 16、18——前支撑架

17、19——后支撑架

实施例1：

如图1、3、4、5、6所示的中心低速旋流燃烧器，由一次风粉喷口出口段外壳1、二次风旋流装置组成，二次风旋流装置为现有技术。中心低速一次风喷口利用瓶状分流变速装置8将其自身分隔并转变成为流量不同、速度不同的高速股和低速股两股煤粉气流。瓶状分流变速装置8在燃烧器出口段外壳1内沿壳体的长度方向固定放置，出口段的长度为100cm左右。该瓶状分流变速装置8将一次风粉喷口外壳1的内部空间进行分割，形成由窄空间过渡到宽空间的低流速介质通道9和宽空间过渡到窄空间的高流速介质通道10。所述的瓶状分流变速装置8，通过前支撑架16、后支撑架17固定在出口段外壳1内。为了更进一步有效控制低流速介质的速度以适应不同煤质的着火需要，如图7所示，在低流速介质通道9内布置有可进一步调节低流速介质的流量调节档板11。

实施例2：

如图2、8所示的中心低速旋流燃烧器，由一次风粉喷口出口段外壳1、二次风旋流装置组成，二次风旋流装置为现有技术。中心低速一次风喷口利用瓶状分流变速装置12将其自身分隔并转变成为流量不同、速度不同的高速股和低速股两股煤粉气流。为了推迟低流速煤粉气流和高流速煤粉气流的混合时间，使该两股煤粉气流的火焰锋面间距拉大，更有效地实现分步燃烧，降低燃烧初期的火焰尖峰温度，从而更有效地降低NOx生成量，在瓶状分流变速装置12的高速侧出口部位设置一个二次增速扩口15。该瓶状分流变速装置12将一次风粉喷口外壳1的内部空间进行分割，形成由窄空间过渡到宽空间的低流速介质通道13和宽空间过渡到窄空间的高流速介质通道14。所述的瓶状分流变速装置12，通过前支撑架18、后支撑架19固定在出口段外壳1内。为了更进一步有效控制低流速介质的速度以适应不同煤质的着火需要，在低流速介质通道13内布置有可进一步调节低流速介质的流量调节档板20。其它与实施例1相同。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型利用文丘里管的原理，通过瓶状分流变速装置将原旋流燃烧器的一次风管道出口段分成两部分，一部分由窄空间过渡到宽空间，通过对介质扩容形成低流速介质通道，一部分由宽空间过渡到窄空间，通过对介质挤压形成高流速介质通道。煤粉气流喷入炉内后，中心低流速股煤粉气流先着火，然后再点燃高速股煤粉气流，实现分步燃烧，有效地降低燃烧初期的火焰尖峰温度，从而有效地降低燃烧初期的NOx的生成量。

低速股煤粉气流的流量约为总一次风煤粉气流流量的1/6到3/4(以适应不同煤种)，通过低流速通道从一次风粉喷口中心喷入炉膛，中心低速股煤粉气流在低流速通道出口的速度可控制在12-18m/s，使其和煤粉气流的火焰传播速度比较接近。这样，中心煤粉气流在离开燃烧器低流速通道后迅速着火燃烧，并引燃高流速通道的煤粉气流，实现分步燃烧，降低燃烧初期的NOx生成量，并将煤粉气流的火焰锋面(着火距离)稳定在燃烧器出口附近；高速股煤粉气流的量约为煤粉气流流量的1/4到5/6，速度在25-30m/s左右，以保持煤粉气流的刚性。

低流速介质通道是对正常流速的煤粉进行扩容来降低煤粉气流的速度，成功地解决了现有旋流燃烧器不能有效调节煤粉气流出口速度的弊端，在不降低煤粉气流输送速度的条件下，可大幅度地降低中心低速煤粉气流的出口速度。旋流燃烧器一次风粉主要靠中心回流区的高温烟气来加热，中心煤粉气流的流量和速度降低后，不仅使卷吸到回流区的高温烟气量增加，而且使中心煤粉气流的着火热降低。将低速股煤粉气流置于燃烧器中心(即一次风粉中心)，能使该股煤粉气流迅速被加热到着火温度而稳定着火燃烧，缩短煤粉气流的着火距离。其过程类似强制点火过程，对煤粉气流的加热和着火过程非常有利。因此在燃烧器中心实现煤粉气流低流速可以起到强烈稳定燃烧的作用。

高速通道和低速通道两股速度不同的气流由于速度差的原因更容易混合，速差越大，混合越强烈，因此低速股煤粉气流着火后在瞬间通过紊流扩散和火焰传播而点燃高速股煤粉气流，且其燃烧放热足以点燃高速股煤粉气流。实现部分煤粉气流先着火，然后点燃其它部分。其过程类似强制点火过程，包含着分步燃烧低NOx理论、热着火理论、火焰传播理论和强制点火原理。

采用中心低速旋流燃烧器后，燃烧器中心煤粉气流出口速度可以降低到12-18m/s，完全满足其着火需要，对稳燃有利；外层高速股煤粉气流比例大，速度高，煤粉气流的刚性非但不会降低，而且有所提高(与mv²有关)，与外层二次风气流的混合会得到强化，对煤粉气流的燃尽有利。

中心低速旋流燃烧器在任何形式的原旋流燃烧器上通过用中心低速一次风喷口代替原有的一次风喷口而构成新的中心低速旋流燃烧器。用于新建锅炉不增加任何投资，用于已投运锅炉改造时，只需用中心低速一次风喷口替换原有的一次风喷口即可，对原旋流燃烧器其它部分不做任何改动，对原有一次风机或一次风压不提新要求，非常便于实施。

Claims

1、一种中心低速旋流燃烧器，包括一次风粉喷口出口段外壳(1)、二次风旋流装置，其特征在于在一次风喷口出口段外壳(1)内沿壳体的长度方向放入一个瓶状分流变速装置(8、12)，该分流变速装置(8、12)将外壳(1)的内部空间进行分割，形成由窄空间过渡到宽空间的低流速介质通道(9、13)和宽空间过渡到窄空间的高流速介质通道(10、14)。

2、根据权利要求1所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于所述的分流变速装置(8、12)为瓶状。

3、根据权利要求1所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于在瓶状分流变速装置(12)的高速侧出口部位设置一个二次增速扩口(15)。

4、根据权利要求1或2所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于所述的低流速介质通道(9)内布置有可进一步调节低流速介质流量的流量调节档板(11)。

5、根据权利要求1或3所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于所述的低流速介质通道(13)内布置有可进一步调节低流速介质流量的流量调节档板(20)。

6、根据权利要求1或2所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于瓶状分流变速装置(8)通过前支撑架(16)、后支撑架(17)固定在出口段外壳(1)内。

7、根据权利要求1或3所述的中心低速旋流燃烧器，其特征在于瓶状分流变速装置(12)通过前支撑架(18)、后支撑架(19)固定在出口段外壳(1)内。