[发明专利]一种煤粉燃烧器

说明书

本发明属于煤粉燃烧装置。

我国许多火力发电厂用煤质量较差，其主要特征是：挥发份少、灰粉多、水份多，燃烧时着火慢、燃烧不稳定、燃尽程度低，严重地影响了锅炉的经济性和安全性。因此有效地利用劣质煤，是提高锅炉经济性和安全性的一个关键问题。华中工学院燃烧理论研究室研制的钝体煤粉燃烧器（见华中工学院学报（83）年第（3）期《钝体燃烧器对电站锅炉的适应性》），可以比较有效地解决这个问题。钝体燃烧器是安装在煤粉锅炉一次风口处的非流线型体，利用煤粉气流绕流钝体时产生脱体所造成的回流区将炉内的高温烟气卷吸到煤粉气流的根部。这部分回流的高温烟气一方面强化了对煤粉气流的加热作用，另一方面作为一个稳定的热源对火焰起到了一定的稳定作用。钝体煤粉燃烧器在电站锅炉的应用中已经发挥了重大作用。但是，对于煤质很差的煤种，现有的钝体燃烧器还很难满足要求。这主要是因为钝体燃烧器的效果在很大程度上是取决于钝体后回流区的长度和高温烟气的回流量。而现有钝体燃烧器由于上下两端存在着不合理的气流卷吸对劣质煤种来说回流区的长度仍显得不够，回流量也比较小。特别是对于高宽比小的一次风口，加装钝体燃烧器的效果不佳。

本发明的稳燃腔煤粉燃烧器可以弥补现有钝体煤粉燃烧器的不足之处。

本发明的稳燃腔煤粉燃烧器，如图1所示。其结构是一个矩形的腔体，宅的一端与一次风口相连接，将一次风口处的钝体罩在腔内，另一端与炉墙平齐。本发明是一种不同于预燃室又不同于炉膛的有限空间，它的作用不在于预先燃烧，而是改变气流特性和加热环境。煤粉气流在腔内绕流钝体形成回流区，我们称为内回流。由于钝体的四周有稳燃腔壁，它将一次风气流与上下二次风气流隔离开来，因而消除了钝体上下两端的不合理的气流卷吸，保证了钝体后回流区能够有效地形成，增加了回流区的长度和高温烟气的回流量，同时还避免了温度较低的二次风流过早地渗入到煤粉气流中。本发明在内回流区边界层与稳燃腔的内壁之间设计成一个外回流区，吸引炉膛内的高温气体进入腔体内部，同时加热腔体内壁，使它保持高温，形成热壁幅射源。由于稳燃腔的内壁敷设有耐火保温材料，使得稳燃腔内形成了一个绝热的加热环境。所有这些特点对稳定和强化煤粉气流的着火都是有利的。

本发明与一般的钝体煤粉燃烧器相比，回流区尺寸及高温烟气的回流量都有明显增加，并且使煤粉气流初期的加热环境得到进一步的改善，从而能够适应于较差的劣质煤，同时还适应于各种尺寸的一次风喷口。

图1是该发明的正视、俯视剖面图，（1）是钝体，（2）是稳燃腔，（3）是一次风管。钝体安装在一次风管的出口处，稳燃腔由不锈钢板或其它材料制成，内壁敷设耐火隔热材料。稳燃腔的进口端与一次风管连接，出口端与炉墙平齐。

稳燃腔煤粉燃烧器为一个矩形的腔体，其进口尺寸与一次风口的尺寸一样，即高度为H，宽度为B;稳燃腔出口的高度为H1/H＝1.2-1.8宽度为B1/B＝1.2-2.5，长度为L/B＝2.5-6.0;稳燃腔与一次风管连接处，上下为渐扩形（如图1正视图所示），以防止煤粉堆积在稳燃腔内出现的结焦现象，上下渐扩的角度θ＝15°-50°;左右两边为突扩形（如图1俯视图所示），以产生局部的外回流。稳燃腔内的钝体为三梭柱体，张角α＝40°-70°，底边相对边宽b/B＝0.4-0.8，钝体的高度与一次风口的高度相同。

稳燃腔煤粉燃烧器经过冷态空气动力场的测量和燃烧试验，其结果证明效果显著。图2是回流区的尺寸及相对回流量分布曲线，图中y/b和x/b分别为回流区的无因次宽度和长度，m_R/m_ｏ为相对回流量。曲线1对应于钝体煤粉燃烧器，曲线2对应于稳燃腔煤粉燃烧器。由图2可见，稳燃腔煤粉燃烧器的回流区尺寸及最大相对回流量（m_R/m_ｏ）_max比钝体燃烧器有明显增加。试验还发现稳燃腔内回流区的充满程度比钝体燃烧器有明显好转。图3是在卧式煤粉试验炉上沿中心轴线上测量的温度分布曲线，X为轴向各测点距燃烧器出口的距离，T为温度，曲线1和曲线2分别对应钝体燃烧器和稳燃腔燃烧器。结果表明，与钝体燃烧器相比，稳燃腔燃烧器使得炉内的温度提高，这说明燃烧得到了强化。