一种火焰形状与混合强度可调的旋流燃烧器

摘要

一种火焰形状与混合强度可调的旋流燃烧器，由内到外包括中心风管，一次风道、内二次风道以及外二次风道，在内二次风道出口内侧设置有可调外一次风扩口，在外二次风道出口内侧设置有可调内二次风扩口，在中心风管上装有可调内齿形环，在一次风道隔板装有可调外齿形环；通过外一次风扩口拉杆和内二次风扩口拉杆的轴向运动来调节可调外一次风扩口和/或可调内二次风扩口的扩口角的大小，以实现调节燃烧器喷口外火焰形状，通过内齿形环拉杆和外齿形环拉杆来实现内外齿形环的轴向移动配合和周向旋转配合，以实现混合强度可调；本发明能在较宽的范围保证燃烧的稳定性与低污染性，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特性。

说明书

技术领域

本发明属于电站锅炉旋流燃烧器技术领域，具体涉及一种火焰形状与混合 强度可调的旋流燃烧器。

背景技术

目前电站锅炉旋流燃烧器使用较广的是双调风旋流浓淡燃烧器，并带有齿 形环和煤粉浓缩器，以实现煤粉浓淡燃烧和强化初期湍动，帮助燃烧难燃的煤 种。但电站锅炉负荷多变、我国煤质供应也不够稳定，对于设计煤种和负荷一 定的燃烧器，一旦变煤种或煤质不合要求，或低负荷运转都会导致燃烧恶化， 乃至影响燃烧效率、污染物生成以及燃烧设备的安全稳定运行。虽然现有旋流 燃烧器都带有煤粉浓缩器实现浓淡燃烧，齿形环加强湍动，各种扩口引导气流 流向，但这些结构一旦成型均难以调节和控制，难以满足锅炉燃烧煤种多变、 负荷可调的实时控制要求。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目在于提供一种火焰形状与 混合强度可调的旋流燃烧器，能够满足锅炉燃烧煤种多变、负荷可调的实时控 制要求，能在较宽的范围保证燃烧的稳定性与低污染性，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特性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种火焰形状与混合强度可调的旋流燃烧器，由内到外包括中心风管12， 一次风道1、内二次风道3以及外二次风道2，在所述内二次风道3出口内侧设 置有可调外一次风扩口7，在所述外二次风道2出口内侧设置有可调内二次风扩 口8，所述可调外一次风扩口7和可调内二次风扩口8分别沿圆周方向布置在内 二次风道3喷口内壁上和外二次风道2喷口内壁上的多个外一次风扩口小片701 和多个内二次风扩口小片801组成，所述多个外一次风扩口小片701和多个内 二次风扩口小片801一端活动连接在风道壁上，在所述多个外一次风扩口小片 701和多个内二次风扩口小片801周向背部分别对称的固定有两个外一次风扩口 拉杆702和两个内二次风扩口拉杆802，通过外一次风扩口拉杆702和内二 次风扩口拉杆802的轴向运动来调节可调外一次风扩口7的扩口角β₁和/或 可调内二次风扩口8的扩口角β₂的大小。

所述扩口角β₁和扩口角β₂的可调范围为0°～80°。

在所述一次风道1出口处设置有一次风道隔板4，在所述中心风管12的管 壁上和一次风道隔板4内侧分别开有内齿形环卡槽501和外齿形环卡槽601，可 调内齿形环5和可调外齿形环6分别安装在内齿形环卡槽501和外齿形环卡槽 601内，在可调内齿形环5和可调外齿形环6周向背部分别对称的固定有两个内 齿形环拉杆502和两个外齿形环拉杆602，通过内齿形环拉杆502和两个外齿形 环拉杆602的轴向运动来调节可调内齿形环5和可调外齿形环6的轴向移动配 合，通过旋转内齿形环拉杆502和两个外齿形环拉杆602实现可调内齿形环5 和可调外齿形环6的周向旋转配合。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过可调外一次风扩口7和可调内二次风扩口8以及其上固定的 外一次风扩口拉杆702和内二次风扩口拉杆802，根据煤种和负荷变化实现调节 燃烧器喷口外火焰形状，以适应实际工况变化。在其他结构不变的情况下，可 调内二次风扩口8的扩口角β₂变大，使得中心回流区变宽，回流量增大，提升 着火性能；将可调内二次风扩口8的扩口角β₂变小，可以减小中心回流区域面 积，将着火点推远，保护喷口不被烧坏；可调外一次风扩口7的扩口角β₁变大， 可以推迟二次风与一次风的混合，从而降低煤粉气流着火所需热量。

2、本发明采用浓煤粉侧的内外齿形环配合方式，同时摒除以往齿形环固定 在一次风管壁上的结构，在中心风管12的管壁上和一次风道隔板4内侧分别开 有内齿形环卡槽501和外齿形环卡槽601，这样通过内齿形环拉杆502和两个外 齿形环拉杆602能够实现内外齿形环的轴向移动配合和周向旋转配合，得到变 工况下利于煤粉燃烧的最佳湍动效果。可调外一次风扩口角β₁和内二次风扩口 角β₂大小和齿形环的配合变化能够提升燃烧器对负荷以及煤种的适应性以及燃 烧器的调节性能。

附图说明

图1是本发明火焰形状与混合强度可调的旋流燃烧器的结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是外一次风扩口角β₁和内二次风扩口角β₂调节实现示意图。

图4是扩口拉杆调节外一次风扩口角β₁和内二次风扩口角β₂变大的示意图， 其中：图4(a)是扩口拉杆调节扩口角变大的主视图；图4(b)是扩口拉杆调 节扩口角变大的右视图。

图5是扩口拉杆调节外一次风扩口角β₁和内二次风扩口角β₂变小的示意图， 其中：图5(a)是扩口拉杆调节扩口角变小的主视图；图5(b)是扩口拉杆调 节扩口角变小的右视图。

图6是内外齿形环的装配爆炸图。

图7是内外齿形环轴向调节配合示意组图，其中：图7(a)是内外齿形环 轴向平齐示意图；图7(b)是内齿形环内缩示意图；图7(c)是外齿形环内缩 示意图。

图8是内外齿形环周向旋转配合示意组图，其中：图8(a)是内外齿形环 周向旋转配合示意图；图8(b)是内外齿形环交错配合示意图；图8(c)是内 外齿形环相对配合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种火焰形状与混合强度可调的旋流燃烧器， 由内到外包括中心风管12，一次风道1、内二次风道3以及外二次风道2，在中 心风管12上装有可调内齿形环5，在一次风道1出口处设置有一次风道隔板4， 在一次风道隔板4装有可调外齿形环6，在一次风道1中设置有可移动煤粉浓缩 挡块11，在内二次风道3中设置有内二次风旋流叶片9，在外二次风道2中设 置有外二次风旋流叶片10，在内二次风道3出口内侧设置有可调外一次风扩口 7，在外二次风道2出口内侧设置有可调内二次风扩口8，可调外一次风扩口7 和可调内二次风扩口8分别由沿圆周方向布置在内二次风道3喷口内壁上和外 二次风道2喷口内壁上的多个外一次风扩口小片701和多个内二次风扩口小片 801组成，多个外一次风扩口小片701和多个内二次风扩口小片801一端活动连 接在风道壁上，在中心风管12的管壁上和一次风道隔板4内侧分别开有内齿形 环卡槽501和外齿形环卡槽601。

如图3所示，在多个外一次风扩口小片701和多个内二次风扩口小片801 周向背部分别对称的固定有两个外一次风扩口拉杆702和两个内二次风扩口拉 杆802。

如图4和图5所示，通过外一次风扩口拉杆702和内二次风扩口拉杆802 的轴向运动来调节可调外一次风扩口7的扩口角β₁和/或可调内二次风扩口8的 扩口角β₂的大小。

所述扩口角β₁和扩口角β₂的可调范围为0°～80°。

图6为内外齿形环的装配爆炸图。

如图7所示，可调内齿形环5和可调外齿形环6分别安装在内齿形环卡槽 501和外齿形环卡槽601内，在可调内齿形环5和可调外齿形环6周向背部分别 对称的固定有两个内齿形环拉杆502和两个外齿形环拉杆602，通过内齿形环拉 杆502和两个外齿形环拉杆602的轴向运动来调节可调内齿形环5和可调外齿 形环6的轴向间距变化。

如图8所示，通过旋转内齿形环拉杆502和两个外齿形环拉杆602实现可 调内齿形环5和可调外齿形环6的周向旋转配合。

本发明的工作原理为：由于一次风道隔板和可移动煤粉浓缩挡块的作用， 使得一次风道分为内一次风道和外一次风道，内一次风道煤粉浓度提高，在喷 口外中心侧形成高浓度煤粉区；外一次风通道形成低浓度煤粉区；在与回流高 温烟气相遇后，高浓度煤粉区侧煤粉会容易着火，从而由内向外点燃外侧低浓 度煤粉。二次风也被分成内外两股，在内外二次风通道均布置有旋流叶片，其 中内二次风为强旋流风，主要是强化近喷口处的湍动效果，并形成喷口外的回 流区，帮助着火；外二次风为弱旋流风，主要是通过远程射流补充燃尽区的氧 气，帮助燃尽；可调内二次风扩口可以实时根据情况调节扩口角β₂，从而控制 回流区大小和形状；可调外一次风扩口可以调节扩口角β₁，控制二次风与一次 风混合时间，调整火焰形状；可调内外齿形环可以轴向与周向变化配合，控制 调节煤粉的湍动效果。