CN202350024U - 一种用于w火焰锅炉的煤粉燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器，该煤粉燃烧器的末端与W火焰锅炉的炉膛相连，所述煤粉燃烧器包括依次连接的煤粉浓缩装置、煤粉浓淡分离装置以及主体段，所述主体段的后部设有与所述炉膛相连的主煤粉喷口，其中，所述煤粉浓淡分离装置包括沿煤粉流动方向将所述主体段分成浓相煤粉通道和淡相煤粉通道的隔板，所述淡相煤粉通道的末端与所述主煤粉喷口相互平行形成乏气喷口。本实用新型可卷吸更多的高温热烟气来加热主煤粉气流，同时乏气作为周界风起到了隔绝作用，避免了主煤粉气流与内二次风过早的混合，抑制了NOx的大量生成；同时，本实用新型还较好地解决了乏气着火和稳燃的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤粉燃烧器，特别是涉及一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器。
背景技术
我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75％左右。煤在燃烧过程中，会产生大量的污染物，其中的氮氧化物NOx对环境危害极大，且难于处理。随着对环保要求的提高，我国越来越关注NOx的排放问题，环保部门先后多次修订排放标准，并于2011年颁布了新一期的《火电厂大气污染物排放标准》以加强火电厂污染物排放的控制，按照拟于2011年实施的新标准，“W”火焰锅炉NOx排放量不得高于200mg/Nm3。
从上世纪80年代初，我国开始引进W火焰锅炉及其制造技术，到目前为止，已经投运的容量在300MW以上的W火焰锅炉有80余台。国内的W火焰锅炉几乎包含了世界上全部的W火焰锅炉炉型，其技术分别属于美国FW、美国B&W、法国阿尔斯通STEIN和英国MBEL公司。这些W火焰锅炉在燃用无烟煤等燃烧性能较差煤质时有明显的优势，但其NOx排放量基本都在1000mg/Nm3以上，有的甚至高达(1500～1800)mg/Nm3，远高于常规燃烧方式锅炉的排放水平，难以满足国家的排放标准。
部分W火焰锅炉采用浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器，该燃烧器的乏气喷口300位置如图1所示，一次风粉沿箭头A所示的方向进入该煤粉燃烧器100内的煤粉浓缩装置后，50％的一次风和10～15％煤粉被分离出来；经乏气管200引到乏气喷口300直接喷入炉膛400中进行燃烧。
浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器的结构如图2所示，其中的附图标记10为外层调风器，20为内层调风器，30为主煤粉喷口，40为浓淡分离器，50为乏气管。
具体工作时：二次风80分为两股，分别进入到内层调风器20和外层调风器10，从内层调风器20产生的旋转气流可卷吸高温烟气引燃煤粉，外层调风器10的二次风用来补充煤粉进一步燃烧所需的空气，使之完全燃烧。旋流的强度可以通过调整叶片的角度而改变。旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，点燃煤粉并使之稳定燃烧。采用这种分级送风的方式，有利于主燃烧器的煤粉着火和稳燃。浓缩型EI-XCL煤粉燃烧器内的气流进入一次风浓缩装置之后，使50％的一次风和10～15％的煤粉分离出来，经乏气管50引到乏气喷口300直接喷入炉膛400中进行燃烧，乏气喷口300的位置如图1中所示。
上述的EI-XCL煤粉燃烧器结构，由于乏气自身煤粉浓度较低，较难着火，喷口位置距离主燃烧器喷口又较远，因此造成其不易被火焰引燃，使得着火和稳燃较为困难。
另一方面，这种结构的工作过程，使得内层调风器20的二次风与煤粉混合较早，且由于内二次风量较大，使煤粉着火初期就处于较强的氧化性气氛下，不利于控制NOx的生成。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种结构简单、效果明显、能够有效地避免主煤粉气流与内二次风过早混合并可以抑制NOx大量生成的用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器，该煤粉燃烧器的末端与W火焰锅炉的炉膛相连，所述煤粉燃烧器包括依次连接的煤粉浓缩装置、煤粉浓淡分离装置以及主体段，所述主体段的后部设有与所述炉膛相连的主煤粉喷口，其中，所述煤粉浓淡分离装置包括沿煤粉流动方向将所述主体段分成浓相煤粉通道和淡相煤粉通道的隔板，所述淡相煤粉通道的末端与所述主煤粉喷口相互平行形成乏气喷口。
优选地，在所述淡相煤粉通道的末端，淡相煤粉通道的宽度小于主煤粉喷口宽度。
更优选地，所述隔板至少在所述主体段的后部将主体段分隔成内、外筒平行套接的双层流体通道结构。
进一步，所述主体段的后部还设有相互套接的内二次风装置和外二次风装置。
优选地，所述乏气喷口套接在所述主煤粉喷口的***。
优选地，所述煤粉浓缩装置包括弯头，所述弯头的后端与所述主体段的前端相接，且所述浓相煤粉通道的前端与所述弯头后端偏向外弧的部分相通。
优选地，所述浓相煤粉通道的前部还包括前端的通流截面小于后端的通流截面的第一锥筒段，所述第一锥筒段的前端与所述弯头后端偏向外弧的部分相通。
优选地，所述浓相煤粉通道的后部还包括后端的通流截面小于前端的通流截面的第二锥筒段，所述第二锥筒段的后端与所述主煤粉喷口相连。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
本实用新型可将煤粉进行浓淡分离，使浓度较高煤粉进入主煤粉喷口内，浓度较低的煤粉进入乏气喷口，并且乏气喷口风速远高于主煤粉喷口风速；利用主煤粉喷口与乏气喷口间存在的较大速差以及内二次风产生的旋转气流，使回流区增大即卷吸更多的高温热烟气来加热主煤粉气流，同时乏气作为周界风起到了隔绝作用，避免了主煤粉气流与内二次风过早的混合，抑制了NOx的大量生成；同时，本实用新型还较好地解决了乏气着火和稳燃的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中W火焰锅炉乏气喷口的位置示意图；
图2为现有技术中W火焰锅炉浓缩型煤粉燃烧器结构示意图；
图3为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。本文件中，方位词“前”和“后”是以煤粉气流的流动方向为参照，煤粉气流先到达的位置为前，后到达的位置为后。
参见图3，其中示出本实用新型一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器的优选实施例，该煤粉燃烧器的末端与W火焰锅炉的炉膛7相连，所述煤粉燃烧器包括依次连接的煤粉浓缩装置13、煤粉浓淡分离装置11以及主体段12，所述主体段12的后部设有与所述炉膛7相连的主煤粉喷口3，其中，所述煤粉浓淡分离装置11包括沿煤粉流动方向将所述主体段分成浓相煤粉通道121和淡相煤粉通道122的隔板120，所述淡相煤粉通道122的末端与所述主煤粉喷口3相互平行形成乏气喷口10。在本实用新型中，优选地，至少在所述淡相煤粉通道122的末端，淡相煤粉通道122的宽度小于主煤粉喷口3宽度，此时，从淡相煤粉通道122喷出的煤粉流动速度便会大于从主煤粉喷口3中喷出的煤粉流动速度。本实用新型的上述结构，能够有效地利用乏气作为周界风，在主煤粉气流的周围形成隔绝气流层，避免了二次风过早地与主煤粉气流混合，有利于控制NOx的生成。
通常，本实用新型上述由隔板120分隔形成的类似于套筒状的主体段12结构，无论从制造成本还是使用效果上，其外筒部分(淡相煤粉通道122)的流体流通截面尺寸都小于内筒部分(浓相煤粉通道121)的流体流通截面尺寸。如图3所示，本实用新型优选地所述隔板120至少在所述主体段12的后部将主体段12分隔成内、外筒平行套接的双层流体通道结构。并且，为了能够更好地在主煤粉喷口3的出口处即形成隔绝气流，优选地，所述乏气喷口10套接在所述主煤粉喷口3的***。
此外，优选地，所述主体段12的后部还设有相互套接的内二次风装置2和外二次风装置1。如此便可利用乏气作为周界风，在内二次风装置2中进入的内二次风和主煤粉喷口3喷出的主煤粉气流之间，形成具有一定隔绝作用的气流屏障，能够有效地避免内二次风过早与主煤粉气流混合，有利于控制NOx的生成。
本实用新型的煤粉浓缩装置可以采用现有各种的煤粉浓缩机构，在本实施例中，优选地，所述煤粉浓缩装置13包括弯头110，所述弯头110的后端与所述主体段12的前端相接，且所述浓相煤粉通道121的前端与所述弯头110后端偏向外弧的部分相通。进一步，所述浓相煤粉通道的前部还包括前端的通流截面小于后端的通流截面的第一锥筒段123，所述第一锥筒段123的前端与所述弯头110后端偏向外弧的部分相通。通过弧形煤粉流通通道(弯头110部分)，利用煤粉流动的离心力使得浓相煤粉和淡相煤粉产生分离，并分别进入到浓相煤粉通道121和淡相煤粉通道122中。
进一步，所述浓相煤粉通道的后部还包括后端的通流截面小于前端的通流截面的第二锥筒段124，所述第二锥筒段124的后端通过管道相连与所述主煤粉喷口3相连，或者直接与所述主煤粉喷口3。
具体地，如图3所示本实用新型主要应用于W火焰锅炉，本实用新型的煤粉燃烧器由外二次风装置1、内二次风装置2、乏气喷口10、主煤粉喷口3、煤粉浓淡分离装置11以及主体段12等结构组成；其中内、外二次风装置分别由内、外二次风叶片(图中未示出)及流通风道组成。乏气喷口10呈圆环形且位于内二次风装置2与主煤粉喷口3之间。
本实用新型的工作流程为：
来自磨煤机的一次风煤粉气流在经过弯头110后，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头100的外侧内壁流动，气流进入煤粉浓淡分离装置11后，40％的一次风和10％煤粉分离出来，沿淡相煤粉通道122流动并经乏气喷口10直接喷入炉膛7进行燃烧。其余60％的一次风和85％～90％的煤粉，由沿浓相煤粉通道121流动并经煤粉燃烧器的主煤粉喷口3喷入炉膛7内燃烧，且乏气喷口10的风速远高于主煤粉喷口3的风速。
二次风8分成两股分别进入到内二次风装置2和外二次风装置1，内二次风装置2产生的旋转气流可卷吸高温烟气引燃煤粉，外二次风装置1用来补充煤粉进一步燃烧所需的空气，使之完全燃烧。由于主煤粉与乏气之间的流动速度存在着较大速差，使乏气对主煤粉气流具有较强的引射作用；并且，在主煤粉喷口3出口的一段距离内，主煤粉气流即混入乏气中，降低了主煤粉气流的刚性。相当于在相同内二次风2旋流强度的情况下，增大了回流区面积和强度，即可卷吸更多的高温热烟气来加热一次风煤粉气流，有利于煤粉的着火和稳燃。同时，由于乏气具有可以作为周界风的隔绝作用，因此，也避免了内二次风2过早与主煤粉气流混合，有利于控制NOx的生成。
显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本实用新型的一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器，构成各种类型的煤粉燃烧设备。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种用于W火焰锅炉的煤粉燃烧器，该煤粉燃烧器的末端与W火焰锅炉的炉膛(7)相连，其特征在于：所述煤粉燃烧器包括依次连接的煤粉浓缩装置(13)、煤粉浓淡分离装置(11)以及主体段(12)，所述主体段(12)的后部设有与所述炉膛(7)相连的主煤粉喷口(3)，其中，所述煤粉浓淡分离装置(11)包括沿煤粉流动方向将所述主体段分成浓相煤粉通道(121)和淡相煤粉通道(122)的隔板(120)，所述淡相煤粉通道(122)的末端与所述主煤粉喷口(3)相互平行形成乏气喷口(10)。
2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于：在所述淡相煤粉通道(122)的末端，淡相煤粉通道(122)的宽度小于主煤粉喷口(3)宽度。
3.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述隔板(120)至少在所述主体段(12)的后部将主体段(12)分隔成内、外筒平行套接的双层流体通道结构。
4.根据权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述主体段(12)的后部还设有相互套接的内二次风装置(2)和外二次风装置(1)。
5.根据权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述乏气喷口(10)套接在所述主煤粉喷口(3)的***。
6.根据权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述煤粉浓缩装置(13)包括弯头(110)，所述弯头(110)的后端与所述主体段(12)的前端相接，且所述浓相煤粉通道(121)的前端与所述弯头(110)后端偏向外弧的部分相通。
7.根据权利要求6所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述浓相煤粉通道的前部还包括前端的通流截面小于后端的通流截面的第一锥筒段(123)，所述第一锥筒段(123)的前端与所述弯头(110)后端偏向外弧的部分相通。
8.根据权利要求1或2所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述浓相煤粉通道的后部还包括后端的通流截面小于前端的通流截面的第二锥筒段(124)，所述第二锥筒段(124)的后端与所述主煤粉喷口(3)相连。
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