[实用新型]旋流煤粉燃烧器内缩外扩式喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃煤锅炉中的煤粉燃烧器，具体地指一种旋流煤粉燃烧器内缩外扩式喷嘴。

背景技术

在大型600MW及以上的燃煤锅炉中，大部分采用了旋流煤粉燃烧器前后墙对冲布置结构，但旋流煤粉燃烧器在过去只适用于燃用高挥发分的烟煤及次烟煤。随着国内电厂锅炉燃煤煤质的变化，越来越多的低挥发分煤逐步成为锅炉主要的燃烧煤种。针对这种状况，开发适于燃用低挥发分贫煤、无烟煤的旋流煤粉燃烧器具有非常广阔的市场及技术前景。特别为满足大型锅炉低负荷运行要求、在煤质条件较差的情况下，具有强稳燃能力的旋流煤粉燃烧器已成为前后墙对冲燃烧锅炉迫切需更换的设备。

目前，常用的旋流煤粉燃烧器喷嘴结构中，为提高其稳燃能力一般都是在一次风煤粉喷嘴内置稳燃齿或稳燃环，利用煤粉气流中的稳燃环或稳燃齿对一次风煤粉气流在出口处产生大的扰流，强化换热，达到稳燃的目的。由于稳燃齿或稳燃环都安装在煤粉燃烧器喷嘴的内侧，虽然增强了对煤粉气流边界的湍流强度，但对于与外部热烟气的强化换热则有不足，因此稳燃效果较差。同时，研究发现在煤粉气流的着火过程中，如果外部的二次风射流过早地进入煤粉射流，会导致煤粉浓度降低，煤粉着火所需热量增加，极大地损害煤粉的着火稳燃性能。并且，在使用过程中发现，处在煤粉气流中的稳燃齿或稳燃环受到煤粉颗粒的直接碰撞冲击，稳燃齿磨损非常严重，一般运行1～2年左右的时间就会发生磨穿现象而降低喷嘴喷射出煤粉气流的着火稳燃性能，给锅炉的安全运行要求带来极大的隐患。

发明内容

本实用新型的目的就是要克服现有旋流煤粉燃烧器喷嘴存在的缺陷，提供一种结构简单、使用寿命长、燃烧性能稳定的旋流煤粉燃烧器内缩外扩式喷嘴。

为实现上述目的，本实用新型所设计的旋流煤粉燃烧器内缩外扩式喷嘴，包括喷嘴体，其特殊之处在于：所述喷嘴体的喷口段呈双面城垛导流结构，它包括沿圆周方向交错布置的内缩式导流片和外扩式导流片，所述内缩式导流片以喷嘴体的喷口段内腔直径D为基准从根部到端部的截面半径逐渐减小，所述外扩式导流片以喷嘴体的喷口段内腔直径D为基准从根部到端部的截面半径逐渐增大，相邻内缩式导流片和外扩式导流片之间通过径向过渡板相连。

优选地，所述内缩式导流片的端部外侧设置有内缩端稳燃挡片，所述内缩端稳燃挡片垂直于喷嘴体的喷口段轴心线布置。

进一步地，所述内缩端稳燃挡片的径向高度h1、所述内缩式导流片内壁至外扩式导流片内壁的径向高度H之间满足如下数学关系：h1=0.5～1.0H。这样，可以防止二次风过早的从内缩式导流片处进入炉内与煤粉混合，起到稳燃效果。

优选地，所述外扩式导流片的端部外侧设置有外扩端稳燃挡片，所述外扩端稳燃挡片垂直于喷嘴体的喷口段轴心线布置。

进一步地，所述外扩端稳燃挡片的径向高度h2、所述内缩式导流片内壁至外扩式导流片内壁的径向高度H之间满足如下数学关系：h2=0.5～2.0H。这样，可以防止二次风过早的从外扩式导流片处进入炉内与煤粉混合，起到稳燃效果。

优选地，所述内缩式导流片的数量为4～12片，最好为6～8片；所述外扩式导流片的数量与内缩式导流片一一对应。这样，不仅结构简单、便于加工，而且有利于均匀导流。

进一步地，所述内缩式导流片、外扩式导流片和径向过渡板为整体铸造、锻压、或者模压成型结构。这样，可以简化加工工艺、提高喷嘴整体强度，延长使用寿命。

更进一步地，所述外扩式导流片外壁上设置有安装定位支架。这样，可以方便地实现旋流煤粉燃烧器装配及现场施工安装中一次风喷嘴与外部二次风喷嘴的同心/同轴技术要求。

再进一步地，所述喷嘴体的喷口段内腔直径D、所述内缩式导流片或外扩式导流片的轴向长度L、以及所述内缩式导流片内壁至外扩式导流片内壁的径向高度H之间满足如下数学关系：H=0.05～0.25D，L=0.6～1.5D。这样，可以优化喷嘴体各部分尺寸比例，实现最佳的稳燃效果。

本实用新型的优点在于：所设计喷嘴的双面城垛导流结构对煤粉气流具有良好的导流作用，减弱了煤粉颗粒对喷嘴的直接碰撞冲击，使煤粉气流从喷嘴内部喷出时与外部热烟气强烈混合换热，保证了煤粉的强着火稳燃性能，能有效降低煤粉气流的阻力，且对喷嘴磨损小，使用寿命长。作为优选方案，布置在喷嘴出口外侧的稳燃片能有效阻止二次风射流过早地进入到煤粉射流中，有效避免了煤粉着火初期的煤粉浓度稀释，极大地强化了煤粉的着火稳燃性能。