一种径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器

摘要

本发明公开了一种径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器，包括一带有燃烧器喷口、内一次风通道、外一次风通道、内二次风通道、外二次风通道、内齿形稳燃环、外齿形稳燃环、双锥形扩口、挡块式煤粉浓缩器及中心管的旋流煤粉燃烧器，其中，内一次风的煤粉浓度较高；拥有内、外两层二次风通道，其中，内二次风的风量和旋流强度较大，外二次风的风量和旋流强度较小但风速较大；在内一次风的喷口处，设置了内外各一个齿形稳燃环；在外一次风喷口处，设置了内外双锥形扩口；使用“变截面中心管”和“挡块”结合的可调煤粉浓缩器，将煤粉气流用惯性分离为内浓外淡的两股环状气流，分别进入内一次风通道和外一次风通道，以实现径向浓淡燃烧。

说明书

一、所属技术领域

本发明属于燃烧技术领域，涉及一种煤粉燃烧器，进一步涉及一种带有双齿形环和双锥形扩口的径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器。

二、背景技术

目前较为广泛应用的煤粉旋流燃烧器主要是双调风旋流燃烧器，其中，部分燃烧器使用了径向浓淡的燃烧方式，也有部分燃烧器在一次风喷口处使用外齿形稳燃环。目前投入运行的双调风燃烧器通常用于燃烧较易着火的煤种(如烟煤)，而对于较难着火的煤种(如无烟煤和贫煤)，燃烧的稳定性较差。同时，大部分旋流燃烧器在浓淡燃烧的煤粉浓度可控性和调节性方面有待加强。随着我国对环保的要求不断提高，要求煤粉燃烧器的氮氧化物(NOx)的排放量降低。原有的旋流燃烧器渐渐不能适应这些要求。

三、发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种带有双齿形环和双锥形扩口的径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器，以保证燃烧器拥有较好的煤种适应性、负荷适应性和可调节性，能在较宽的负荷范围内保证燃烧的稳定性和低污染燃烧，能在各种运行工况和煤种变动的情况下，方便稳定地调节燃烧器的运行参数。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是，一种带有内齿形环、外齿形环和双锥形扩口的径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器，包括内一次风通道、外一次风通道、内二次风通道、外二次风通道、内二次风旋流叶片、外二次风旋流叶片、内齿形稳燃环、外齿形稳燃环、双锥形扩口、挡块式煤粉浓缩器及中心管的旋流煤粉燃烧器，其特征在于：拥有内、外两层一次风通道，其中，内一次风的煤粉浓度较高，外一次风的煤粉浓度较低；拥有内、外两层二次风通道，其中，内二次风的风量和旋流强度较大，外二次风的风量和旋流强度较小但风速较大；在内一次风的喷口处，设置了内外各一个齿形稳燃环；在外一次风喷口处，设置了内外双锥形扩口；使用变截面中心管和挡块结合的可调煤粉浓缩器，将煤粉气流用惯性分离为内浓外淡的两股环状气流，分别进入内一次风通道和外一次风通道，以实现径向浓淡燃烧。

本发明采用挡块式煤粉浓缩器以及内外双齿形环和双锥形扩口后，在燃烧器其它结构变化不大的情况下，提高了煤粉浓度，并且强化了高浓度煤粉与中心高温回流区之间的传热与传质强度，使着火稳定性大大提高，可以燃用难燃煤种。同时，双锥形扩口可以调节二次风混入一次风煤粉气流时间的早晚，形成还原性的着火气氛，可以降低氮氧化物(NOx)的排放量。

四、附图说明

图l是本发明径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是一个燃烧器喷口组件图，是本发明的一个具体实施例。

五、具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和发明人完成的实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1、2、3，图1是本发明径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器的结构示意图；图2是图l的A向视图；图3是一个燃烧器喷口组件图，是本发明的一个具体实施例。

依本发明的技术方案，径向浓淡式双调风旋流煤粉燃烧器，包括内一次风通道4、外一次风通道3、内二次风通道10、外二次风通道11、内二次风旋流叶片8、外二次风旋流叶片9、内齿形稳燃环1、外齿形稳燃环2、双锥形扩口12、挡块式煤粉浓缩器7及中心管5；

上述内一次风4的煤粉浓度较高，外一次风3的煤粉浓度较低；内二次风10的风量和旋流强度较大，外二次风11的风量和旋流强度较小但风速较大；在内一次风通道4的喷口处，设置了内外各一个齿形稳燃环1、2；在外一次风通道3喷口处，设置了内外双锥形扩口12；使用变截面中心管6和挡块7结合构成的可调煤粉浓缩器，将煤粉气流用惯性分离为内浓外淡的两股环状气流，分别进入内一次风通道4和外一次风通道3，以实现径向浓淡燃烧。

其原理如下：

(1)使用变截面中心管6和挡块7结合构成的可调煤粉浓缩器，将煤粉气流用惯性分离为内浓外淡的两股环状气流，以实现径向浓淡燃烧。内浓外淡的构思是为了发挥中心高温回流区的着火优势。

(2)有扩口的外二次风ll旋流强度较小，风速较高，可以以强化后期混合，保证煤粉可以充分燃尽。

(3)有扩口的内二次风10为强旋转射流，是组织整个燃烧器喷口流场的主要射流，其主要作用是提供煤粉燃烧所需的空气，以及通过卷吸高温烟气组织中心高温回流区，使煤粉气流着火。

(4)外一次风口和内二次风口之间有一个双锥形喷口12，也就是内、外两侧呈相对的两个锥形的喷口。其作用有四：①辅助内二次风组织流场，形成稳定且有适当回流量的中心回流区；②外锥形扩口可延迟一、二次风的混合，以保证煤粉的着火和挥发分析出区的还原性气氛；③内锥形缩口将外一次风中的煤粉引向中心回流区方向，可强化着火；④喷口后将形成一圈小的驻涡，虽不足以引燃煤粉气流，但有一定帮助稳燃的作用，并实现一、二次风的暂时隔离，还可能挤压中心回流区使之变得狭长。

(5)外一次风3，即淡侧一次风具有隔离浓侧一次风4与内二次风10的作用，使一次燃烧区为一个狭长的还原性区域。

(6)内一次风的主要特点是使用了内外双齿形稳燃环1、2，其作用有三：①齿后将形成一个个小驻涡，利于着火；②齿状阻塞将加强浓一次风与回流区之间的湍流混合；③齿状喷口会加大浓一次风的周界长度，也可强化混合，稳定着火。

(7)中心管建议不送风，以免破坏回流区，但在特定的情况下，如需要中心补氧或冷却喷口，也可送入少量中心风。

(8)本发明中的许多参数，如扩口角、稳燃环尺寸、浓缩器结构等环节是可以变化的，对不同的煤种和燃烧工况进行相应的调整，对某些煤种也可以考虑外浓内淡的径向浓淡燃烧。

本发明主要适于作为大中型燃煤锅炉的煤粉燃烧器。这种燃烧器具有较好的煤种适应性，能较好地实现劣质、难燃煤种的稳燃，并在基本定型的基础上，把结构和运行参数作适当的调整即可燃用范围较广的煤种。这种燃烧器还有较低的NOx排放量，可实现低污染燃烧。同时，这种燃烧器拥有较好的负荷适应性和可调节性，能在较宽的负荷范围内保证燃烧的稳定性和低污染燃烧，能在各种运行工况和煤种变动的情况下，方便稳定地调节燃烧器的运行参数。