CN101216173B - 一种双旋流粉煤燃烧器 - Google Patents

Abstract

该发明属于电站锅炉用双旋流粉煤燃烧器，包括可设油枪并带文丘里段及束管的中心风筒，流道及分流环内设文丘里段并带扩口的主喷嘴，设有旋流发生器及调节气门的二级空气喷嘴，设有旋流发生器并带喇叭口的三级空气喷嘴，以及相应的进气口。该发明有效提高了燃烧器主喷口处煤粉浓度径向分布为内浓、外淡的效果，因而具有煤粉的浓淡分离效果好，二、三级空气流量比调节方便，浓淡侧流量比RQ为0.9～1.0，浓淡侧煤粉浓度比Rc大于4.5，流动阻力系数小，喷口处流速分布理想，与锅炉配套使用对煤种及负荷变化的适应性强、燃烧稳定性好、氮氧化物排放量低，并可有效避免油枪的磨损及喷嘴口部被烧蚀现象的发生，使用寿命长等特点。

Description

一种双旋流粉煤燃烧器

技术领域

本发明属于与燃用粉煤的电站锅炉配套用喷射式旋流燃烧器，特别是一种燃烧器主喷口处煤粉浓度径向分布为内浓、外淡的双旋流粉煤燃烧器，该燃烧器与相应的锅炉配套可实现理想的浓淡燃烧。

背景技术

双旋流粉煤燃烧器广泛用于燃用煤粉的电站锅炉，以实现浓淡燃烧。目前主要为喷射式双调风旋流燃烧器，如在公开号为CN1125308A、名称为《粉煤燃烧器》的专利文献中所公开的“燃烧器”即属于这类旋流粉煤燃烧器。该燃烧器包括内设油枪及在管壁上设有一环形喉部，在该喉部至喷口之间围绕中心线设有分流环(分隔壁)将内腔分隔成两个同心的环形流道，以分流经喉部分离后处于内浓、外淡的风、粉混合料，在喷口前端还设有一火焰稳定器的主喷嘴(一级风粉混合喷嘴)，以及环形、同心设置于该喷嘴体外、各管体内均设有一旋(涡)流发生器、而端部带喇叭口的二级和三级空气喷嘴。该粉煤燃烧器虽然具有结构相对较简单，与锅炉配套在一定程度上也能实现浓淡燃烧等特点。但由于主喷嘴内采用结简单的喉部进行一次性分离，煤粉的浓、淡分离效果较差，加之在其喷口前端还设有一套由锥形环板(即喇叭口)与垂直于轴线的环形板件组成的火焰稳定器，该稳定器的环形板件垂直伸入到主喷嘴出口的流道内，其作用就是作为障碍物阻碍一级气流(主喷嘴气流)，以减小其下游的空气压力、帮助引燃煤粉；该稳定器的设置虽然有助于引燃煤粉，稳定燃烧，但由于一级(主喷嘴)气流因其阻碍作用在喷口附近形成一个与喷出方向相反的回流区，不但进一步增大了一级风的阻力、而且进一步降低(破坏)了主喷嘴在其上游部位对粉煤已实现的浓淡分离效果；此外，该燃烧器未设中心风筒、锅炉运行过程中火焰借助回流的动力窜入喷口易将喷嘴和火焰稳定器烧蚀；而将油枪直接设于主喷嘴内，油枪亦易被高速煤粉磨损。因而，该背景技术存在煤粉的浓、淡分离效果差，影响浓淡燃烧技术的有效应用，以及运行过程中对煤质变化的适应性差，油枪易磨损、喷嘴口部易被烧蚀等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷设计一种双旋流粉煤燃烧器，以提高燃烧器主喷口处煤粉浓度径向分布为内浓、外淡及二、三级空气流在炉膛内与煤粉火焰的混合效果，使高浓度煤粉气流与高温回流烟气及时、充分混合，充分实现浓淡燃烧并提高燃烧的稳定性、降低氮氧化物(NO_X)的排放量，有效避免油枪的磨损及喷嘴口部被烧蚀，延长其使用寿命等目的。

本发明的解决方案是在主喷嘴(风、粉混合喷嘴)内沿轴线增设一可设置油枪的中心风筒，既避免油枪承受风粉混合气流的冲刷、又可在为燃烧提供充足氧量的同时有效防止高温烟气回流而烧蚀喷嘴口；在主喷嘴内设置文丘里段的基础上，在分流环与中心风筒之间的环形流道内增设一文丘里段，进一步提高浓淡分离效果；同时取消背景技术在该喷嘴口端设置的火焰稳定器，而在该喷嘴口端改设一凸入二级空气喷嘴内的“L”型扩口，以便在确保上游部位已形成的煤粉浓度为内浓、外淡的径向分布特征不致被破坏的同时，控制二次风的混入，从而形成一狭长的弱湍动能区域，既减小煤粉气流的着火热，又可延迟氧量的混入，以降低氮氧化物(NO_X)的排放浓度。因而本发明包括在喷嘴内设有文丘里段(环形喉部)及分流环的主喷嘴(一级风粉混合喷嘴)，与主喷嘴同心环形设置于该喷嘴体外、且各流道内均设有旋(涡)流发生器的二级和三级空气喷嘴，关键在于在主喷嘴内沿轴线增设有一可设置油枪的中心风筒，主喷嘴流道为该中心风筒与主喷嘴内壁围成的环形流道，且在与主喷嘴文丘里段对应的中心风筒部位亦设有向内凸的文丘里段，而分流环则围绕中心风筒设置并在该分流环与中心风筒之间的流道内增设一文丘里段，在主喷嘴出口端还设有凸入二级空气喷嘴内的“L”型扩口；中心风筒通过支承板与主喷嘴筒体固定连接成一体。

为了避免中心风过早混入主喷嘴喷出的风粉气流内并提高气流强度，在中心风筒文丘里段前部至喷口设置一段漏斗形束管，束管进口段角度为5°～15°的喇叭口、出口段为直管。所述主喷嘴流道及中心风筒内所设文丘里段包括渐缩段—平直段—渐扩段或渐缩段—渐扩段，其中：渐缩段角度为5°～30°、渐扩段角度为3°～30°。而所述在分流环与中心风筒之间的流道内增设一文丘里段，该文丘里段的凸部设于分流环内壁上，其渐缩段角度10°～30°、渐扩段角度为7°～30°、高度为该流道径向空间的1/4～1/3。所述流道内设有旋(涡)流发生器的二级空气喷嘴，其旋流发生器外环面为锥体的叶片式旋流发生器，在二级喷嘴进气口处还设有一进气量调节气门。

本发明因在主喷嘴内增设了可设置油枪的中心风筒、在分流环内流道增设文丘里段、同时取消了背景技术在该喷嘴口设置的火焰稳定器，有效提高了燃烧器主喷口处煤粉浓度径向分布为内浓、外淡的效果，因而具有煤粉浓淡分离效果好，二、三级空气流量比调节方便，浓淡侧流量比RQ为0.9～1.0，浓淡侧煤粉浓度比Rc大于4.5，流动阻力系数小，喷口处流速分布理想，与锅炉配套使用对煤种及负荷变化的适应性强、燃烧稳定性好、氮氧化物排放量低，并可有效避免油枪的磨损及喷嘴口部被烧蚀现象的发生，使用寿命长等特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1.中心风筒，1～1.(中心风筒)文丘里段，1～2.漏斗形束管，2.主喷嘴，2～1.(主喷嘴)文丘里段，2～2.“L”型扩口，3.分流环，3～1.分流环文丘里段，4.二级空气喷嘴，4～1.二级空气旋流发生器，4～2.调节气门，4～3.气门调节杆、4～4.旋流发生器调节杆，5.三级空气喷嘴，5～1.三级空气旋流发生器，5～2.喇叭口；F₁、中心风筒空气进口，F₁.风、粉混合气进口，F₃、F₄：二、三级空气进口。

具体实施方式

燃烧器总长3834mm，其中：中心风筒1主体长2978mm、内径φ416mm、壁厚10mm，文丘里段1～1的渐缩段角度为15°、渐扩段角度为12°、平直段内径φ283mm、长300mm，前部漏斗形束管1～2的喇叭口角度为7°、直管段内径φ337mm、两者长均为300mm；主喷嘴2长mm、大内径φ700mm、壁厚13mm，文丘里段2～1的渐缩段及渐扩段角度亦分别为15°及12°、平直段内径φ568mm、长亦为300mm，“L”型扩口2～2内径φ768mm、轴向长120mm；分流环3内径φ580mm、轴向长600mm、壁厚4mm，其上文丘里段3～1长276mm、渐缩段角度为16°、渐扩段角度为11°、平直段内径φ283mm(长约50mm)；二级空气喷嘴4大端直径Ф1243mm、喷嘴口内径φ983mm、中部旋流发生器4～1的工作腔体锥度18°，旋流发生器4～1的内环面与主喷嘴2滑动配合并通过其调节杆4～4轴向调节，二级空气入口处的调节气门4～2采用可调式遮盖板，以调节二、三级空气的流量分配；三级空气喷嘴5长1446mm、喷嘴口内径φ1307mm、喇叭口5～2角度为25°、轴向长321mm，其旋流发生器5～1设于三级空气入口处，上、下对称布置两套，每套(径向)高600mm、(轴向)宽600mm。

上述燃烧器主喷嘴阻力小于350Pa，采用25支即可满足600MW锅炉燃烧要求。

Claims (5)

1.一种双旋流粉煤燃烧器，包括在喷嘴内设有文丘里段及分流环的主喷嘴，与主喷嘴同心环形设置于该喷嘴体外、且各流道内均设有旋流发生器的二级和三级空气喷嘴，其特征在于在主喷嘴内沿轴线设有一可设置油枪的中心风筒，主喷嘴流道为该中心风筒与主喷嘴内壁围成的环形流道，且在与主喷嘴文丘里段对应的中心风筒部位亦设有向内凸的文丘里段，在中心风筒文丘里段前部至喷口设置一段漏斗形束管，而分流环则围绕中心风筒设置并在该分流环与中心风筒之间的流道内设有一文丘里段，在主喷嘴出口端还设有凸入二级空气喷嘴内的“L”型扩口；中心风筒通过支承板与主喷嘴筒体固定连接成一体。

2.按权利要求1所述双旋流粉煤燃烧器；其特征在于束管进口段角度为5°～15°的喇叭口、出口段为直管。

3.按权利要求1所述双旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述主喷嘴流道及中心风筒内所设文丘里段包括渐缩段—平直段—渐扩段或渐缩段—渐扩段，其中：渐缩段角度为5°～30°、渐扩段角度为3°～30°。

4.按权利要求1所述双旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述分流环与中心风筒之间的流道内增设一文丘里段，该文丘里段的凸部设于分流环内壁上，其渐缩段角度10°～30°、渐扩段角度为7°～30°、高度为该流道径向空间的1/4～1/3。

5.按权利要求1所述双旋流粉煤燃烧器；其特征在于所述流道内设有旋流发生器的二级空气喷嘴，其旋流发生器外环面为锥体的叶片式旋流发生器，在二级喷嘴进气口处还设有一进气量调节气门。 

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