[发明专利]带钝体稳燃装置的浓缩型煤粉旋流燃烧器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种带钝体稳燃装置的浓缩型煤粉旋流燃烧器，属于锅炉煤粉燃烧技术领域。

背景技术：

锅炉中的燃烧器是组织炉内燃烧过程和形成炉内空气动力场的主要部件。煤粉旋流燃烧器是使空气流产生适当强烈的旋转运动，并形成回流区卷吸高温烟气，使煤粉空气混合物获得足够的着火热源，实现煤粉稳定着火，并进而与其外围的旋转空气流和外缘卷吸的高温烟气流实现强烈的、充分的混合，达到煤粉完全燃烧的煤粉燃烧装置。煤粉旋流燃烧器具有适当的旋流强度是保证煤粉着火稳燃和燃烬的重要条件。

浓缩型煤粉旋流燃烧器进风通道主要由一次风管，内、外二次风道和乏气风管通道组成。一次风从一次风管进入炉膛，其主要作用是输送煤粉并提供煤粉燃烧过程中挥发份燃烧所需的氧气。一次风煤粉气流在经过浓缩型煤粉旋流燃烧器弯头前，先通过一段偏心异径管加速，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动，在气流进入一次风浓缩装置之后，使50％的一次风和10％～15％煤粉分离出来，经乏气管垂直向下引到乏气喷口直接喷入炉膛燃烧，其余的50％一次风和85％～90％的煤粉由燃烧器一次风喷口喷入炉内燃烧。旋流引入的内外二次风可及时卷吸高温热烟气并适时补充燃烧所需的空气，有利于煤粉的着火与燃烬。燃烧所需空气除了从拱上通过燃烧器内、外二次风套筒引入炉膛外，在下炉膛前后墙适当位置布置了分级风。

这种煤粉旋流燃烧器存在着一定的不足，就是由于一次风喷口为圆形，从一次风管射出的煤粉气流通常是直流射流，所以，在一次风出口处无任何回流区域，不利于煤粉的着火和稳燃。这会导致在燃烧超无烟煤煤种时火焰不稳定，无法实现不投油稳定燃烧，甚至发生熄火的情况。

发明内容：

为解决以上问题，设计了一种带钝体稳燃装置的浓缩型煤粉旋流燃烧器。这种燃烧器是通过在原有浓缩型燃烧器的一次风喷口处增加了一个钝体装置，进而在一次风出口处产生回流区域的方法来增强煤粉的着火和稳燃。该装置具有安装方便、定位准确、刚性强、抵御热变形能力强、耐磨性能好等优点，能可靠、有效地改善燃料的燃烧状况，并提高燃烧器的燃烧效率。

附图说明：

图1、钝体形状示意图

图2、浓缩型煤粉旋流燃烧器结构示意图

图3、一次风管道钝体及装配示意图

附图标记说明：

图2：1.一次风喷口直段；2.钝体；3.固定挡块(本图未示出，见图3)；4.螺栓(本图未示出，见图3)；5.一次风管入口直段；6.一次风管弯管；7.乏气管入口段；8.内二次风管道组件；9.外内二次风管道组件。

图3：1.一次风喷口直段；2.钝体；3.固定挡块；4.螺栓。

具体实施方式：

下面结合具体的实施例对本发明所提供的一种带钝体稳燃装置的浓缩型煤粉旋流燃烧器进一步详细描述，但本发明并不局限于此。

钝体的形状如附图1所示，由的高级耐火材料——氮化硅结合碳化硅整体铸造加工而成。钝体的中心部分类似蘑菇头的形状，这是钝体的主体结构，用于使一次风管出口处产生回流区，以提高燃烧器着火的稳定性；外侧均匀分布三个一定厚度的板状结构作为支翼，用于固定钝体的主体部分。安装钝体时，用钢板焊成的三组挡块将钝体的三个支翼固定在浓缩型燃烧器的一次风管尾部出口位置。在钝体的三个支翼上，各有一对螺纹孔，其作用是通过螺钉将钝体与一次风喷口管壁相连接来进一步固定住钝体。煤粉随一次风气流进入炉膛后接受炉内对流热与辐射热而升温、着火。为了使喷出的煤粉稳定地着火，对煤粉气流加热的热源主要有：煤粉着火前挥发份燃烧时进行的化学反应所释放的热能，卷吸的高温回流烟气所携带的热能，以及火炬、炉拱和炉墙的辐射热能。实验研究表明，辐射热仅占煤粉着火所需热能的10％～30％，而着火所需热能主要来源于高温回流烟气的对流所携带的热能。

在加入钝体装置后，一次风管由圆形喷口变为圆环形。当气流绕过钝体装置流动时，在紧靠钝体的下游区域将产生湍流分离流动，并形成一个漩涡回流区，从而使流场具有更大的湍流输运能力。这个回流区的形态及其后的速度分布都与物体的形状有着密切的关系。由于强烈的湍流脉动，会造成煤粉与气流间的相对脉动速度加大，将加强挥发份与空气中氧的混合强度，缩短煤粉着火的预热时间。同时，由于回流区的存在，会延长煤粉颗粒的行程，这将增加煤粉颗粒在着火区的停留时间；另一方面，大的湍流脉动也有利于火焰的扩散传播，从而形成稳定的着火燃烧区。另外，位于钝体后的回流区是热质交换系数最大的一个区域，这对煤粉的着火、燃烧起促进作用。实验证明，在回流区内，之所以能保证煤粉着火和稳燃，是因为钝体后的回流区有着煤粉与空气的强烈的湍流混合，并使煤粉颗粒获得相对较低的流动速度来穿过回流区进而延长其在此区域的停留时间，以及在钝体后具有足够高的回流烟气温度、足够强的煤粉与高温烟气之间的热质交换，而这些都给煤粉着火和燃烧火焰的稳定创造了极其有利的条件。这样的浓缩型燃烧器已经应用于越南汪秘电厂1×330MW亚临界W火焰锅炉的改造项目。改造后锅炉在设计负荷下实现油枪全部退出，油枪退出后炉膛负压稳定、火检稳定。同时，启停磨对燃烧基本无影响，燃烧非常稳定。