CN214664385U - 一种超低nox旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃烧器技术领域，公开了一种超低NO_X旋流燃烧器。其中包括由内而外依次同轴设置的中心风管、一次风管、过渡风管、二次风管以及风量调节装置和多孔板。过渡风管和二次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，且过渡风管内的风为直流风，一次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风粉混合物，中心风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风或风粉混合物，中心风管内还设置有油枪，风量调节装置设置于过渡风管的入风口处，多孔板设置于过渡风管的喷口端，且连接于过渡风管与一次风管之间。过渡风的设置能够避免二次风与风粉混合物的过早混合，保障合理的风包粉流场，以解决燃用低灰熔点煤种时存在的燃烧器烧损、结焦及NO_X排放高的问题。

Description

一种超低NOX旋流燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，尤其涉及一种超低NO_X旋流燃烧器。

背景技术

燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合(或混合喷出)燃烧的装置统称，是可以将物质通过燃烧这一化学反应式转化为热能的一种设备。燃烧器按所燃燃料、使用对象和应用领域等不同可划分为多种类型，例如，燃烧器按所燃燃料的不同可划分为煤粉燃烧器、油燃烧器和气体燃烧器等，煤粉燃烧器又可分旋流式和直流式两中，其中旋流式燃烧器是一种较为实用的新型燃烧器，主要适用于电站锅炉。

目前，火力发电依旧是我国主要产电形式，而燃料成本即是火力发电厂是否盈利的最关键因素，多数电厂通过调整燃煤结构来提高企业效益，因低灰熔点煤种的价格优势，为了降低运行费用，有的燃煤电站采用低灰熔点煤作为入炉煤质。然而，低灰熔点煤种沾污性强、短渣且极易形成局部高温区的煤质特性与设计煤种偏差较大，在锅炉容积热负荷、截面热负荷和壁面热负荷等锅炉热力参数不变情况下，掺烧低灰熔点煤极易出现燃烧器烧损、结焦现象，进而导致燃烧器出口流场严重偏离设计工况，以致NO_X排放量增加，严重时将影响锅炉的安全运行。

因此，亟需一种超低NO_X旋流燃烧器，可以解决当前在燃用低灰熔点煤种时存在的燃烧器烧损、结焦现象以及炉内NO_X排放高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超低NO_X旋流燃烧器，可以解决当前在燃用低灰熔点煤种时存在的燃烧器烧损、结焦现象以及炉内NO_X排放高的问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种超低NO_X旋流燃烧器，包括：

由内而外依次同轴设置的中心风管、一次风管、过渡风管和二次风管，所述过渡风管和所述二次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，且所述过渡风管内的风为直流风，所述二次风管内设置有旋流发生器，所述一次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风粉混合物，所述中心风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风或风粉混合物，所述中心风管内还设置有油枪；

多孔板，所述多孔板设置于所述过渡风管的喷口端，且连接于所述过渡风管与所述一次风管之间；

风量调节装置，所述风量调节装置设置于所述过渡风管的入风口处，使所述过渡风管的喷口端的风速为5～18m/s。

进一步地，所述过渡风管和所述二次风管均连接于二次风箱，所述一次风管连接于输送风粉混合物的风粉管道，所述中心风管与所述风粉管道之间通过导风管连通，所述风粉管道内设置有锥形分离装置，所述锥形分离装置被配置为分离风粉混合物中的乏气至所述导风管内。

进一步地，所述导风管内还设有调节阀，所述调节阀用于调节所述导风管内的乏气的流量。

进一步地，所述过渡风管和所述二次风管均连接于二次风箱，所述一次风管连接于输送风粉混合物的风粉管道，所述中心风管与所述二次风箱之间通过导风管连通。

进一步地，所述过渡风管的伸入所述炉膛内的一端设有锥台形管，所述锥台形管的小径端连接于所述过渡风管，所述锥台形管的锥壁的延伸方向与所述过渡风管的轴向方向的夹角为15～45°。

进一步地，所述一次风管内设有浓度分离装置，所述浓度分离装置为轴向方向开设有通孔的纺锤体结构，所述纺锤体结构套设于所述中心风管的喷口端。

进一步地，所述一次风管内还设有环形钝体，所述环形钝体与所述中心风管共轴，所述纺锤体结构包括相连接的第一部和第二部，沿所述一次风管内风的流动方向，所述第一部的外径逐渐增大，所述第二部的外径逐渐减小，所述环形钝体环绕所述第二部设置。

进一步地，所述环形钝体靠近所述一次风管的喷口端的壁厚大于其远离所述一次风管的喷口端的壁厚。

进一步地，所述环形钝体上还设有安装架，所述安装架可拆卸连接于所述一次风管的内壁。

进一步地，所述一次风管的喷口端还设有周向分布的多个稳燃齿。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的超低NO_X旋流燃烧器，包括中心风管、一次风管、过渡风管、二次风管、风量调节装置和多孔板。中心风管、一次风管、过渡风管和二次风管由内而外依次同轴设置，过渡风管和二次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，且过渡风管内的风为直流风，二次风管内设置有旋流发生器，一次风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风粉混合物，中心风管被配置为向锅炉的炉膛内部通入风或风粉混合物，中心风管内还设置有油枪，多孔板设置于过渡风管的喷口端，且连接于过渡风管与一次风管之间，风量调节装置设置于过渡风管的入风口处，使过渡风管的喷口端的风速为5～18m/s。设置风量调节装置和多孔板，能够在不破坏高温低氧回流区还原性气氛的前提下，通过调节过渡风管入口处的风量大小，改变过渡风管喷口端的风速，进而能够调节该燃烧器的高温回流烟气量与回流区大小；而且过渡风的设置还能够调节过渡风管内的过渡风与一次风管内的风粉混合物、过渡风管内的过渡风与二次风管内的二次风各自的混入时机，避免二次风与风粉混合物的过早混合，保障合理的风包粉流场，降低NOx的生成量；此外，多孔板的设置还使得过渡风在喷口端可以进一步加速，以实现对该燃烧器喷口的冷却。因此，该超低NO_X旋流燃烧器可以解决当前在燃用低灰熔点煤种时存在的燃烧器烧损、结焦现象以及炉内NO_X排放高的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的超低NO_X旋流燃烧器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的超低NO_X旋流燃烧器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的超低NO_X旋流燃烧器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例四提供的超低NO_X旋流燃烧器的结构示意图。

图中：

1、油枪；2、中心风管；3、一次风管；4、过渡风管；5、二次风管；6、稳燃齿；7、二次风箱；8、锥台形管；9、浓度分离装置；10、环形钝体；11、多孔板；12、风量调节装置；13、锥形分离装置；14、风粉管道；15、导风管。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种超低NO_X旋流燃烧器，包括中心风管2、一次风管3、过渡风管4、二次风管5、风量调节装置12和多孔板11。中心风管2、一次风管3、过渡风管4和二次风管5由内而外依次同轴设置，过渡风管4和二次风管5被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，且过渡风管4内的风为直流风，二次风管5内设置有旋流发生器，一次风管3和中心风管2被配置为向锅炉的炉膛内部通入风粉混合物，中心风管2内还设置有油枪1；多孔板11设置于过渡风管4的喷口端，且连接于过渡风管4与一次风管3之间；风量调节装置12设置于过渡风管4的入风口处，使过渡风管4的喷口端的风速为5～18m/s。

设置风量调节装置12和多孔板11，能够在不破坏高温低氧回流区还原性气氛的前提下，通过调节过渡风管4入口处的风量大小，改变过渡风管4喷口端的风速，进而能够调节该燃烧器的高温回流烟气量与回流区大小，具体地，过渡风在喷口端的风速越高，回流区受过渡风压缩，其回流区尺寸越小，过渡风在喷口端的风速越小，回流区则越大；此外，多孔板11的设置还使得过渡风在喷口端可以进一步被加速，以实现对该燃烧器喷口的冷却。在本实施例中，多孔板11为环形，其上小孔沿多孔板11的周向方向均匀分布，优选地，其小孔沿多孔板11的径向方向一般设置有一层到三层，且单层的小孔数量一般为12～50个。

进一步地，如图1所示，过渡风管4和二次风管5均连接于二次风箱7，一次风管3连接于输送风粉混合物的风粉管道14，中心风管2与风粉管道14之间通过导风管15连通，风粉管道14内设置有锥形分离装置13，锥形分离装置13被配置为分离风粉混合物中的乏气至导风管15内。具体地，锥形分离装置13是现有技术，其具体结构和工作原理在此不再赘述。在本实施例中，锥形分离装置13采用碳化硅材料，其碳化硅含量不低于65％，更具耐磨性、使用寿命长，而且，锥形分离装置13设置在风粉管道14内，主要是接触风粉混合物，环境温度一般在60～120℃，即使是在个别情况下，采用热风送粉，其环境温度一般为130～200℃，因此碳化硅材质完全适用。

可以理解的，在此设置之下，一次风管3内通入的是风粉混合物，而中心风管2内通入的是经锥形分离装置13分离得到的乏气，乏气中煤粉的浓度低于风粉混合物中煤粉的浓度，因此在燃烧器的喷口处，风粉混合物的外层煤粉浓度高，内层煤粉浓度低，这样设置可以优化燃烧器喷口处的风粉混合物的浓淡分离性能。进一步地，燃烧器出口处的回流区温度往往大于1100℃，而乏气来源于风粉混合物，乏气的温度远低于二次风管5内的风温，因此，中心风管2内通入乏气还能够起到降低中心风管2的喷口端的壁温的作用。

进一步地，过渡风管4夹设于一次风管3与二次风管5之间,过渡风管4的喷口风速设置为5～18m/s，一次风管3的喷口风速为14～26m/s，二次风管5的喷口风速为38～55m/s，过渡风采用低风速，不会破坏回流区的形态，但是能够调节过渡风管4内的过渡风与一次风管3内的风粉混合物、过渡风管4内的过渡风与二次风管5内的二次风各自的混入时机，避免二次风与风粉混合物的过早混合，保障合理的风包粉流场，降低NOx的生成量，使得该燃烧器可以有宽泛的煤质适应性，可以更好的适应低灰熔点煤，避免高纳煤、神华煤等存在极强的沾污特性和短渣特性的煤种因在燃烧器喷口附近的高温烟气回流和卷吸作用，而导致燃烧器喷口端出现结焦现象。具体地，过渡风所占比例较小，过渡风的风量与二次风的风量的比例一般为1:3～1:7，因此，在过渡风在喷口端进一步加速喷出的情况下，也不会破坏燃烧器喷口处回流区的形态。

进一步地，与中心风管2连接的导风管15内还设有调节阀，调节阀用于调节导风管15内的乏气的流量。在本实施例中，调节阀优选为远程气动阀或电动调节阀，其调节阀外接DCS(分级控制***)，可以根据实际工况需要，实时调控进入导风管15内的乏气的比例，以适应不同煤种的燃烧需求。另外，优选地，在本实施例中，导风管15与风粉管道14相接触的部位设置有耐磨件，可有效避免因为风粉混合物的过度冲刷而导致导风管15与风粉管道14的连接处出现煤粉泄露的问题。具体地，耐磨件优选为20mm钢板内衬陶瓷，以保证连接处的稳定性。当然，在其他实施例中，耐磨件的材质也可以是碳化硅。

为进一步优化燃烧效果，一次风管3内设有浓度分离装置9，浓度分离装置9为轴向方向开设有通孔的纺锤体结构，纺锤体结构套设于中心风管2的喷口端。一次风管3内流动的风粉混合物在经由该纺锤体结构时，风粉混合物中直径较大的煤粉颗粒由于惯性作用，在通过纺锤体结构后将沿着一次风管3的远离中心风管2一侧的内壁继续向前运动，而直径较小的煤粉颗粒和气体则由于惯性作用较小而向靠近中心风管2的一侧聚集，最终在燃烧器喷口处形成外层煤粉浓度高，内层煤粉浓度低的风粉混合物。

如图1所示，一次风管3内还设有环形钝体10，环形钝体10与中心风管2共轴，纺锤体结构包括相连接的第一部和第二部，沿一次风管3内风的流动方向，第一部的外径逐渐增大，第二部的外径逐渐减小，环形钝体10环绕第二部设置。具体地，环形钝体10一方面可以结合纺锤体结构，形成风粉混合物外浓内淡的流场形态，另一方面，可以代替稳燃齿6结构，提高燃烧器出口端的湍流度，强化燃烧，其针对劣质煤尤其有效。

进一步地，环形钝体10靠近一次风管3的喷口端的壁厚大于其远离一次风管3的喷口端的壁厚。具体地，靠近一次风管3的喷口端的壁厚较大可以进一步对一次风管3内风粉混合物的浓侧气流形成一个卷席和导向作用，使得燃烧器喷口处的径向方向的风粉混合物的浓淡效果更好。在本实施例中，为保证该环形钝体10在炉膛内部的高温热辐射下仍能够长期保持不变形，以保证燃烧器出口气流形态，优选地，环形钝体10采用碳化硅铸造成型，且在圆周方向上，环形钝体10由四个子钝体组成，各子钝体之间保持一定的膨胀间隙，其膨胀间隙优选为3～20mm。

更进一步地，环形钝体10上还设有安装架，安装架可拆卸连接于一次风管3的内壁。具体地，在本实施例中，安装架为环形钝体10外壁沿径向方向设置的翅片结构，每个子钝体上至少设置有一个外翅片可拆卸连接于一次风管3的内壁，优选地，可拆卸连接为螺栓连接。

如图1所示，过渡风管4的伸入炉膛内的一端设有锥台形管8，锥台形管8的小径端连接于过渡风管4，锥台形管8的锥壁的延伸方向与过渡风管4的轴向方向的夹角为15～45°。具体地，过渡风管4与锥台形管8一起形成节点功能区，能够有效调节着火点，使得配风后移，强化空气分级，不仅能够进一步增强稳燃的功能，而且能够大幅降低NO_X在燃烧初期的生成量。因为过渡风的风量相当于超小风率的隔离风，而且过渡风为直流风，这层隔离风可以减弱二次风管5内的旋流风对一次风管3喷口端的燃烧区的直接影响，保持一次风管3喷口端燃烧区狭长的特点。

实施例二

本实施例公开了一种超低NO_X旋流燃烧器，本实施例中的超低NO_X旋流燃烧器与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器的不同之处在于：中心风管2被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，如图2所示，过渡风管4和二次风管5均连接于二次风箱7，一次风管3连接于输送风粉混合物的风粉管道14，中心风管2与二次风箱7之间通过导风管15连通。在燃烧时，由中心风管2通入风并点火，由一次风管3通入风粉混合物，风粉混合物在一次风管3的喷口端呈环状进入锅炉的炉膛内部燃烧。

除此之外，本实施例提供的超低NO_X旋流燃烧器的其余结构与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器均相同，在此不再赘述。

实施例三

本实施例公开了一种超低NO_X旋流燃烧器，本实施例中的超低NO_X旋流燃烧器与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器的不同之处在于：如图3所示，一次风管3的喷口端还设有周向分布的多个稳燃齿6，需要特别说明的是，在燃用低灰熔点煤种时，燃烧器的设计需要提供合理的回流区和气流扩展角以保障煤粉燃尽性能和低NO_X性能，因此燃烧器可以以稳燃环、中心风筒、导向锥等作为主要钝体，在燃烧器出口处形成一定的回流区域，保证足够大的回流区尺寸与合理的起始位置。

除此之外，本实施例提供的超低NO_X旋流燃烧器的其余结构与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器均相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例公开了一种超低NO_X旋流燃烧器，本实施例中的超低NO_X旋流燃烧器与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器的不同之处在于：如图4所示，过渡风管4和二次风管5均连接于二次风箱7，一次风管3连接于输送风粉混合物的风粉管道14，中心风管2与二次风箱7之间通过导风管15连通。进一步地，为保证燃烧器具有合理的回流区和气流扩展角以保障煤粉燃尽性能和低NO_X性能，一次风管3的喷口端还设有周向分布的多个稳燃齿6。

除此之外，本实施例提供的超低NO_X旋流燃烧器的其余结构与实施例一中的超低NO_X旋流燃烧器均相同，在此不再赘述。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，包括：

由内而外依次同轴设置的中心风管(2)、一次风管(3)、过渡风管(4)和二次风管(5)，所述过渡风管(4)和所述二次风管(5)被配置为向锅炉的炉膛内部通入风，且所述过渡风管(4)内的风为直流风，所述二次风管(5)内设置有旋流发生器，所述一次风管(3)被配置为向锅炉的炉膛内部通入风粉混合物，所述中心风管(2)被配置为向锅炉的炉膛内部通入风或风粉混合物，所述中心风管(2)内还设置有油枪(1)；

多孔板(11)，所述多孔板(11)设置于所述过渡风管(4)的喷口端，且连接于所述过渡风管(4)与所述一次风管(3)之间；

风量调节装置(12)，所述风量调节装置(12)设置于所述过渡风管(4)的入风口处，使所述过渡风管(4)的喷口端的风速为5～18m/s。

2.根据权利要求1所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述过渡风管(4)和所述二次风管(5)均连接于二次风箱(7)，所述一次风管(3)连接于输送风粉混合物的风粉管道(14)，所述中心风管(2)与所述风粉管道(14)之间通过导风管(15)连通，所述风粉管道(14)内设置有锥形分离装置(13)，所述锥形分离装置(13)被配置为分离风粉混合物中的乏气至所述导风管(15)内。

3.根据权利要求2所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述导风管(15)内还设有调节阀，所述调节阀用于调节所述导风管(15)内的乏气的流量。

4.根据权利要求1所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述过渡风管(4)和所述二次风管(5)均连接于二次风箱(7)，所述一次风管(3)连接于输送风粉混合物的风粉管道(14)，所述中心风管(2)与所述二次风箱(7)之间通过导风管(15)连通。

5.根据权利要求1所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述过渡风管(4)的伸入所述炉膛内的一端设有锥台形管(8)，所述锥台形管(8)的小径端连接于所述过渡风管(4)，所述锥台形管(8)的锥壁的延伸方向与所述过渡风管(4)的轴向方向的夹角为15～45°。

6.根据权利要求1所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)内设有浓度分离装置(9)，所述浓度分离装置(9)为轴向方向开设有通孔的纺锤体结构，所述纺锤体结构套设于所述中心风管(2)的喷口端。

7.根据权利要求6所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)内还设有环形钝体(10)，所述环形钝体(10)与所述中心风管(2)共轴，所述纺锤体结构包括相连接的第一部和第二部，沿所述一次风管(3)内风的流动方向，所述第一部的外径逐渐增大，所述第二部的外径逐渐减小，所述环形钝体(10)环绕所述第二部设置。

8.根据权利要求7所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述环形钝体(10)靠近所述一次风管(3)的喷口端的壁厚大于其远离所述一次风管(3)的喷口端的壁厚。

9.根据权利要求8所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述环形钝体(10)上还设有安装架，所述安装架可拆卸连接于所述一次风管(3)的内壁。

10.根据权利要求6所述的超低NO_X旋流燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)的喷口端还设有周向分布的多个稳燃齿(6)。

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