[发明专利]一种浓相旋流煤粉燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及电站燃煤锅炉技术领域，特别是燃煤锅炉所用的一种浓相旋流煤粉燃烧器。

背景技术

近年来，随着国家对燃煤电站锅炉氮氧化物排放控制的日益严格，一种全炉膛分级燃烧低NOx技术配套低NOx燃烧器技术得到了广泛应用，其中在墙式锅炉中形成了各种流派的低NOx旋流燃烧器技术。

在墙式锅炉上，为在炉内有效还原燃烧产生的氮氧化物，全炉膛分级燃烧技术采用把早期技术中为满足燃尽从主燃烧区域（即煤粉送入炉膛的燃烧器区域，下称主燃区）送入的氧量的一部分从炉膛上部专门的风口延迟送入炉膛，使主燃区的空气化学当量比小于1，即形成缺氧燃烧气氛，同时在主燃区与上部风口（燃尽区）之间形成还原气氛区域，使早期氮氧化物得到充分还原。同时应用的旋流燃烧器也大多采用浓淡燃烧和多通道分级送风形式，控制风粉的混合时机，形成燃烧器区域的还原性气氛，达到燃烧器区域降低氮氧化物的目的。

 然而，通过上述燃烧器技术的应用，目前存在3个方面的问题：1、为使一次风通道内的煤粉气流周向均匀并有效分离为浓淡2股，结构往往相对复杂，不但加大了系统阻力，增加了风机负载和厂用电，同时也容易在通道内产生磨损，缩短了设备的使用周期，增加了电厂的运行维护成本；2、煤种的适应性差，特别是随着我国动力煤质变差，实际使用的煤种着火稳燃性能均达不到原设计要求，锅炉调峰时燃烧器出口火焰常常出现不稳定现象；3、一次风煤粉气流与燃烧器喷口二次风气流的后期混合性能差，锅炉未燃尽损失增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于电站燃煤锅炉的浓相旋流煤粉燃烧器，其通过喷口浓相煤粉扰流，强化浓相煤粉气流与出口高温回流区的混合，达到煤粉的快速着火和稳定燃烧；同时能够控制二次风与一次风的适时混合，强化煤粉气流的后期混合和充分燃烧；并且一次风道内部煤粉浓缩环的结构简单，阻力小，有效延缓了磨损，延长了设备的使用维护周期。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种浓相旋流煤粉燃烧器，其包含：

一次风通道，其设置有依次连通的以下部件：作为煤粉进口的弯头段，水平布置的直管段，以及一次风的喷口；在所述直管段内的中心轴上布置有油枪套管，该油枪套管内设燃烧器点火油枪；

还包含：直流二次风通道，其环绕所述一次风通道的喷口外壁设置；以及，旋流二次风通道，其环绕所述直流二次风通道的喷口外壁设置；所述直流二次风通道与旋流二次风通道在同一大风箱内配风。所述直流二次风通道内设置有进行风量调节的调节装置；所述旋流二次风通道内设置有进行旋流风强度调节的调节装置。

其中，所述一次风通道的弯头段内设置有煤粉均流板，其沿该弯头段的中心轴布置，并在该弯头段内分成两层气流通道；所述煤粉均流板一端位于所述弯头段的进口，另一端延伸至所述弯头段的出口，即弯头段与直管段连通的位置，使煤粉气流通过该弯头段后在周向均匀分布并进入所述直管段。

所述一次风通道直管段内，沿所述油枪套管的轴向间隔布置有若干级的煤粉浓缩环；每一级所述煤粉浓缩环是环绕所述油枪套管外缘设置的扩锥结构，其扩锥的开口朝向所述一次风的喷口，经过若干级扩锥后使煤粉气流在所述一次风的喷口处形成外浓内淡的煤粉气流分布。

优选地，所述直管段的油枪套管上间隔设置有2~3级煤粉浓缩环，各级所述煤粉浓缩环的尺寸逐级放大。每一级所述煤粉浓缩环的扩锥角在10°~25°的范围内。

所述一次风通道的喷口处，环绕其内壁周向均匀布置有若干导向叶片；该些导向叶片的设置位置与所述喷口外围的浓相煤粉气流的路径区域相匹配，仅对所述外围的浓相煤粉进行扰动，而使浓相煤粉气流形成一定的旋向喷出；而所述喷口中心侧的淡相煤粉气流直接喷入外部炉膛。

优选地，所述一次风通道的喷口处环绕其内壁设置有10~20片的所述导向叶片。每个导向叶片与一次风通道轴向的夹角为10°~30°，且导向叶片沿一次风通道的径向高度为该一次风通道直径的0.05~0.1倍。

所述一次风通道、直流二次风通道、旋流二次风通道的喷口外壁，分别设置有扩流锥结构；所述若干扩流锥结构，分别朝外部炉膛的方向设置其扩锥开口，以延迟二次风与一次风的混合时间。

优选地，所述若干扩流锥结构的扩锥角均小于或等于45°。

与现有技术相比，本发明所述浓相旋流煤粉燃烧器，其优点在于：本发明中一次风进入时通过煤粉均流板，在风道周向形成相对均匀的两层；之后，由于水平直管段中若干级煤粉浓缩环的作用，使一次风通过扩锥作用在喷口处形成外浓内淡的气流分布形式。