CN108443872B - 一种五流道煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种五流道煤粉燃烧器，包括风管组件，所述风管组件包括从外至内依次同轴套设的五层风管，且从外至内相邻各层风管之间依次形成同一端为出风口的外轴流风流道、煤风混合物流道、外旋风流道和内旋风流道，且最内层风管内为中心风流道，所述外轴流风流道、外旋风流道、内旋风流道中至少一个为出风口截面积可调的可调流道。其具有结构装配紧凑，调节灵活，维修方便，操作安全，设备运转率高，使用寿命长，使用范围广等优点，并且利用不同的层间射流强度的变化可以控制煤粉燃烧在不同阶段燃烧用空气的加入量，确保煤粉燃烧在低而平均的过剩系数条件下进行燃烧，有效的抑制了氮氧化物的形成。

Description

一种五流道煤粉燃烧器

技术领域

本发明属于水泥窑用煤粉燃烧器，尤其是涉及一种五流道煤粉燃烧器。

背景技术

目前，煤粉燃烧器是水泥厂回转窑煅烧水泥熟料的重要热工工艺设备，其使用性能的优劣直接影响烧成***热工制度的稳定、水泥熟料的质量和台时产量。燃烧器的使用效果主要取决于其性能，当前水泥生产中，经常出现因煤粉燃烧器结构不合理可调节性差导致性能指标达不到回转窑***工艺煅烧要求，经常出现工艺质量事故影响水泥熟料质量，严重时可能损伤窑衬造成红窑事故。

CN103335308A公开了一种可调节多流道煤粉燃烧器，解决了现有煤粉燃烧器煤粉燃烧不完全、火焰形状和温度无法调节控制、热利用率低、浪费能源的问题，包括燃烧器本体，所述的燃烧器本体的头部包括外轴风通道、煤风通道、内轴风通道、内旋风通道、中心风通道，外轴风通道内设有外轴风调节阀，内轴风通道内设有内轴风调节阀，风通道内设有内旋风调节阀。该煤粉燃烧器在通过调节阀调节各流道的风量时，无法保持各流道风压、风量的稳定，因此，无法同时满足对风量和风压的调整，在进行火焰形状以及燃烧温度的调节时具有很大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构装配紧凑、调节灵活、维修方便的五流道煤粉燃烧器，该利用不同的层间射流强度的变化可以控制在煤粉燃烧不同阶段燃烧用空气的加入量，确保煤粉燃烧在低而平均的过剩系数条件下进行燃烧，有效的抑制了氮氧化物的形成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种五流道煤粉燃烧器，一种五流道煤粉燃烧器，包括风管组件，所述风管组件包括从外至内依次同轴套设的五层风管，且从外至内相邻各层风管之间依次形成同一端为出风口的外轴流风流道、煤风混合物流道、外旋风流道和内旋风流道，且最内层风管内为中心风流道，所述外轴流风流道、外旋风流道、内旋风流道中至少一个为出风口截面积可调的可调流道。

在上述方案中，本发明所提供的五流道煤粉燃烧器为同轴设计五流道结构，并且至少设计有一个出风口截面积可调的可调流道，在保证煤粉燃烧率的同时，通过调节不同的层间射流强度的变化可以控制在煤粉燃烧不同阶段燃烧用空气的加入量，确保煤粉燃烧在低而平均的过剩系数条件下进行燃烧，有效的抑制了氮氧化物的形成。

进一步，形成可调流道的外层风管与内层风管通过位移调整装置移动相连，且两者的出风口侧设置有调节喷头，非出风口侧通过膨胀节或者移动密封件相连。

在上述方案中，本发明所述的膨胀节为一种能够自由收缩的弹性补偿原件，并不限于普通的波纹管式膨胀节，还包括套筒伸缩节、方形自然补偿节等能够起到收缩补偿的连接件。

在上述方案中，所述位移调整装置为带动可调流道的外层风管与内层风管相对移动的装置，可以是螺旋调整器、丝杆式调节器、电动调节器或者液压调节器等各种调整装置。

具体而言，通过位移调整装置带动可调流道的外层风管或者内层风管前后移动，而通过膨胀节或者移动密封件保证外层风管和内层风管之间的密封连接关系，同时，由于两者的前后相对移动配合安装调节喷头，实现可调流道出风口截面积的调整。

进一步，所述调节喷头为旋流风头，所述旋流风头为环形结构，其内壁面或者外壁面设置有数条以螺旋线型设置的锥形槽。

在上述方案中，当锥形槽设置在旋流风头的外侧时，则将旋流风头安装在相应可调流道的内层风管上，而当锥形槽设置在旋流风头的内侧时，则将旋流风头安装在相应可调流道的外层风管上。

具体而言，安装外层风管或者内层风管旋流风头上的锥形槽，会与另一个风管的前端面形成该可调流道的出风口，而通过位移调整装置推动组成可调流道的外层风管和内层风管发生前后方向的相对移动时，锥形槽会与另一个风管的前端面发生相对移动，从而改变所形成出风口的截面积大小。

在上述方案中，螺旋线型的锥形槽能够使流经的气流发生旋转，从而使该可调流道的出风变为旋风。

进一步，所述锥形孔的截面形状为矩形、D形、U形或者半圆形孔。根据所需出风量的大小以及整个五流道煤粉燃烧器的尺寸选择合适的锥形孔截面形状。

优选的，采用D形截面形状的锥形孔，该截面形状的锥形孔不仅出风量大，而且风量可调比大，能够满足绝大部分的设计要求。

进一步，所述外旋流道或内旋流道的出风口处设置有径向向外的扩散角。通过扩散角可以调节喷煤管喷出煤粉燃烧所形成火焰的径向和轴向尺寸。

进一步，所述扩散角与中轴线的夹角为15°~35°。

进一步，所述调节喷头为安装在组成内旋流道的内层风管上的旋流器，所述旋流器前端设置有锥形凸台；组成内旋流道的外层风管的前端内侧，设置有与锥形凸台倾斜度相同的倾斜面。

具体而言，通过旋流器前端的锥形凸台与内旋流道的外层风管前端形成扩散角，而采用不同斜度的锥形凸台即可改变扩散角与中轴线的夹角。

优选的，在设置旋流器锥形凸台的同时，在组成内旋流道的外层风管的前端内侧，设置一个与锥形凸台倾斜度相同的倾斜面。通过位移调整装置驱动组成内旋流道外层风管和内层风管相对移动，从而调节所述扩散角的宽度，进而控制内旋流道所吹出旋风的风量，并且，当组成扩散角的外层风管的倾斜面与内层风管的锥形凸台完全贴合时，即可将内旋流道完全关闭。

进一步，所述旋流器后端设置数个以螺旋线型设置的旋流叶片。螺旋线型的旋流叶片能够使流经的气流发生旋转，从而使内旋流道的出风变为旋风。

进一步，所述风管组件的最外层风管前端设置有拢焰罩，所述拢焰罩前端内侧设置有弧形引流面。拢焰罩具有将喷出五流道煤粉燃烧器的火焰向内聚拢的功能，同时，气流在弧形引流面处生成一个微小的回流区不仅可以提高拢焰罩对火焰的聚拢能力，还可以明显降低拢焰罩的磨损率。

进一步，外轴流风流道、外旋风流道、内旋风流道以及中心风流道均通过连接流道与净风管相连通，所述煤风混合物流道通过连接流道与输煤管道相连通。各连接流道中至少有一个设置有风量调节阀。通过风量调节阀可对其所在流道的风量进行初步调整。

进一步，风管组件的最外层风管外侧设置有隔热层。所述隔热层采用耐火浇注料或者其他隔热材料制成，能够避免风管组件在高温下发生变形，从而提高五流道煤粉燃烧器的使用寿命。

本发明一种五流道煤粉燃烧器的有益效果：

1、本发明具有结构装配紧凑，调节灵活，维修方便，操作安全，设备运转率高，使用寿命长以及使用范围广等优点。

2、由于本发明的煤粉燃烧率高，因此可以明显减少用风量，从而实现降低热耗、节能环保，并降低有害物质Nox产生和排放；

3、调节灵便快捷，能适应各种窑***的工艺变化；

4、本发明的五流道煤粉燃烧器对煤种的适应能力强，可燃烧烟、无烟煤以及劣质煤。

附图说明

图1—实施例1中一种五流道煤粉燃烧器的风管组件的结构示意图；

图2—实施例1中一种五流道煤粉燃烧器的风管组件的结构示意图；

图3—实施例1中一种五流道煤粉燃烧器的风管组件的结构示意图；

图4—图1~3中旋流风头的结构示意图；

图5—图4中A-A的剖视示意图；

图6—实施例1中一种五流道煤粉燃烧器的结构示意图；

图7—实施例2中一种五流道煤粉燃烧器的风管组件的结构示意图；

图8—图7中旋流器的结构示意图；

图9—图8中B-B的剖视示意图；

图10—实施例3中一种五流道煤粉燃烧器的风管组件的结构示意图；

图11—实施例4中一种五流道煤粉燃烧器的结构示意图；

图中：1—外轴流风流道，2—煤风混合物流道，3—外旋风流道，4—内旋风流道，5—中心风流道，6—油枪；7—旋流风头，71—锥形槽，8—旋流器，81—锥形凸台，82—旋流叶片，9—扩散角，10—倾斜面，11—拢焰罩；12—隔热层，13—吊装架，14—位移调整装置，15—膨胀节，16—连接风管，17—净风管，18—风量调节阀。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1~6所示：一种五流道煤粉燃烧器，包括风管组件，所述风管组件包括从外至内依次同轴套设的五层风管，且从外至内相邻各层风管之间依次形成同一端为出风口的外轴流风流道1、煤风混合物流道2、外旋风流道3和内旋风流道4，且最内层风管内为中心风流道5，同时中心风流道5内可***油枪6，通过油枪6实现五流道煤粉燃烧器的点火；所述外轴流风流道1、外旋风流道3、内旋风流道4中至少一个为出风口截面积可调的可调流道。

在上述方案中，本发明所提供的五流道煤粉燃烧器为同轴设计五流道结构，并且至少设计有一个出风口截面积可调的可调流道，在保证煤粉燃烧率的同时，通过调节不同的层间射流强度的变化可以控制在煤粉燃烧不同阶段燃烧用空气的加入量，确保煤粉燃烧在低而平均的过剩系数条件下进行燃烧，有效的抑制了氮氧化物的形成。

需要指出的是，如图1~3所示，可根据实际设计需要，将外轴流风流道1、外旋风流道3、内旋风流道4中至少一个或者多个设置为出风口截面积可调的可调流道，此时五流道煤粉燃烧器仍具有一定的调节能力，能够对其所喷出煤粉及所产生火焰进行控制。

优选的，将外轴流风流道1、外旋风流道3、内旋风流道4全部设置为出风口截面积可调的可调流道，此时，通过调节上述三个流道的出风口截面积，可以对各流道所喷出气流的流速、流量以及旋转力进行精确控制，从而利用不同的层间射流强度的变化可以控制在煤粉燃烧不同阶段燃烧用空气的加入量，确保煤粉燃烧在低而平均的过剩系数条件下进行燃烧，有效的抑制了氮氧化物的形成。

在上述方案中，形成可调流道的外层风管与内层风管通过位移调整装置14移动相连，且两者的出风口侧设置有调节喷头，非出风口侧通过膨胀节15或者移动密封件相连。

需要指出的是，本发明所述的膨胀节15为一种能够自由收缩的弹性补偿原件，并不限于普通的波纹管式膨胀节15，还包括套筒伸缩节、方形自然补偿节等能够起到收缩补偿的连接件；同时，本发明所述位移调整装置14为带动可调流道的外层风管与内层风管相对移动的装置，可以是螺旋调整器、丝杆式调节器、电动调节器或者液压调节器等各种调整装置。

具体而言，通过位移调整装置14带动可调流道的外层风管或者内层风管前后移动，而通过膨胀节15或者移动密封件保证外层风管和内层风管之间的密封连接关系，同时，由于两者的前后相对移动配合安装调节喷头，实现可调流道出风口截面积的调整。

如图4~5所示，在上述方案中，所述调节喷头为旋流风头7，所述旋流风头7为环形结构，其内壁面或者外壁面设置有数条以螺旋线型设置的锥形槽71。

具体而言，当锥形槽71设置在旋流风头7的外侧时，则将旋流风头7安装在相应可调流道的内层风管上，而当锥形槽71设置在旋流风头7的内侧时，则将旋流风头7安装在相应可调流道的外层风管上。

更具体而言，安装外层风管或者内层风管旋流风头7上的锥形槽71，会与另一个风管的前端面形成该可调流道的出风口，而通过位移调整装置14推动组成可调流道的外层风管和内层风管发生前后方向的相对移动时，锥形槽71会与另一个风管的前端面发生相对移动，从而改变所形成出风口的截面积大小；同时，螺旋线型的锥形槽71能够使流经的气流发生旋转，从而使该可调流道的出风变为旋风。

优选的，将锥形槽71以圆周均布的方式设置在旋流风头7的外侧壁面上，同时，将旋流风头7安装在组成可调风管的内层风管上。

所述锥形孔的截面形状为矩形、D形、U形或者半圆形孔。根据所需出风量的大小以及整个五流道煤粉燃烧器的尺寸选择合适的锥形孔截面形状。

优选的，采用D形截面形状的锥形孔，该截面形状的锥形孔不仅出风量大，而且风量可调比大，能够满足绝大部分的设计要求。

实施例2

如图7~9所示：

本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述内旋流道的出风口处设置有径向向外的扩散角9。通过扩散角9可以调节喷煤管喷出煤粉燃烧所形成火焰的径向和轴向尺寸。

优选的，所述扩散角9与中轴线的夹角为15°~35°。

在上述方案中，所述调节喷头为安装在组成内旋流道的内层风管上的旋流器8，所述旋流器8前端设置有锥形凸台81；组成内旋流道的外层风管的前端内侧，设置有与锥形凸台81倾斜度相同的倾斜面10。

具体而言，通过旋流器8前端的锥形凸台81与内旋流道的外层风管前端形成扩散角9，而采用不同斜度的锥形凸台81即可改变扩散角9与中轴线的夹角。

优选的，在设置旋流器8锥形凸台81的同时，在组成内旋流道的外层风管的前端内侧，设置一个与锥形凸台81倾斜度相同的倾斜面10。通过位移调整装置14驱动组成内旋流道外层风管和内层风管相对移动，从而调节所述扩散角9的宽度，进而控制内旋流道所吹出旋风的风量，并且，当组成扩散角9的外层风管的倾斜面10与内层风管的锥形凸台81完全贴合时，即可将内旋流道完全关闭。

所述旋流器8后端设置数个以螺旋线型设置的旋流叶片82。螺旋线型的旋流叶片82能够使流经的气流发生旋转，从而使内旋流道的出风变为旋风。

实施例3

如图10所示，

本实施例与实施例1或2的不同之处在于：

如图上述风管组件的最外层风管前端设置有拢焰罩11，所述拢焰罩11前端内侧设置有弧形引流面。拢焰罩11具有将喷出五流道煤粉燃烧器的火焰向内聚拢的功能，同时，气流在弧形引流面处生成一个微小的回流区不仅可以提高拢焰罩11对火焰的聚拢能力，还可以明显降低拢焰罩11的磨损率。

实施例4

如图11所示，

本实施例与实施例1~3的不同之处在于：

外轴流风流道1、外旋风流道3、内旋风流道4以及中心风流道5均通过连接流道与净风管17相连通，所述煤风混合物流道2还通过连接流道与输煤管道相连通。各连接流道中至少有一个设置有风量调节阀18。通过风量调节阀18可对其所在流道的风量进行初步调整。

具体而言，根据设计需要，可在上述五层流道中一个或者多个的连接流道上设置风量调节阀18，从而起到对该层流道风量的调整。

优选的，在四层净风流道与进风管相连的连接流道上均设置风量调节阀18，从而实现对所有净风流道风量、风压和风速的调节。

实施例5

本实施例与实施例1~4的不同之处在于：

风管组件的最外层风管上设置有吊装架13，方便吊装和拆卸。

风管组件的最外层风管外侧前端设置有隔热层12。所述隔热层12采用耐火浇注料或者其他隔热材料制成，能够避免风管组件在高温下发生变形，从而提高五流道煤粉燃烧器的使用寿命。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种五流道煤粉燃烧器，包括风管组件，所述风管组件包括从外至内依次同轴套设的五层风管，且从外至内相邻各层风管之间依次形成同一端为出风口的外轴流风流道、煤风混合物流道、外旋风流道和内旋风流道，且最内层风管内为中心风流道，其特征在于：所述外轴流风流道、外旋风流道、内旋风流道中至少一个为出风口截面积可调的可调流道；

形成可调流道的外层风管与内层风管通过位移调整装置移动相连，且两者的出风口侧设置有调节喷头，非出风口侧通过膨胀节或者移动密封件相连；

位移调整装置带动可调流道的外层风管或者内层风管轴向移动，而膨胀节或者移动密封件保证外层风管和内层风管之间的密封连接关系，同时，两者的轴向相对移动配合安装调节喷头，实现可调流道出风口截面积的调整；

所述调节喷头为旋流风头，所述旋流风头为环形结构，其内壁面或者外壁面设置有数条以螺旋线型设置的锥形槽；

当锥形槽设置在旋流风头的外侧时，旋流风头安装在相应可调流道的内层风管上，而当锥形槽设置在旋流风头的内侧时，旋流风头安装在相应可调流道的外层风管上；

所述外旋风流道或内旋风流道的出风口处设置有径向向外的扩散角；

所述扩散角与中轴线的夹角为15°~35°；

所述调节喷头为安装在组成内旋风流道的内层风管上的旋流器，所述旋流器前端设置有锥形凸台；

所述旋流器后端设置数个以螺旋线型设置的旋流叶片。

2.如权利要求1所述五流道煤粉燃烧器，其特征在于：所述锥形槽的截面形状为矩形、D形、U形或者半圆形孔。

3.如权利要求1所述五流道煤粉燃烧器，其特征在于：最外层风管前端设置有拢焰罩，所述拢焰罩前端内侧设置有弧形引流面。

4.如权利要求1所述五流道煤粉燃烧器，其特征在于：外轴流风流道、外旋风流道、内旋风流道以及中心风流道均通过连接流道与净风管相连通，所述煤风混合物流道还通过连接流道与输煤管道相连通，各连接流道中至少有一个设置有风量调节阀。