CN102607018A - 一种分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器，传统的燃煤工业锅炉燃烧效率比较低。本发明的风室由一个环形挡板隔断为二次风箱和分级风箱两部分，由二次风箱和分级风箱围成的区域中设置有一预燃室；所述预燃室前段为圆筒状，中段为渐扩锥筒状，后段为圆筒；所述预燃室前段包围于二次风箱中，并通过二次风旋流器与二次风箱连通；所述预燃室中段和后段包围于分级风箱中，并由一环形水冷套与分级风箱相隔；在预燃室出口处设置有分级风旋流器；一次风管贯穿二次风箱插入预燃室中，反射式点火枪由一次风管中心插入预燃室中，该反射式点火枪点火位置设置于预燃室中心。本发明能够更好的保证煤粉与空气的均匀混合和达到更优的换热效果。

Description

一种分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器。

背景技术

我国现今在运行的燃煤工业锅炉已超过40万台，每年燃煤工业消耗的原煤总量接近5亿吨，但却普遍存在着技术落后、经济性差、高耗能等问题，据统计其平均运行效率仅为68%，小容量锅炉的平均运行效率更是只有55%左右。传统的燃煤工业锅炉由于多数采用了链条炉这种层燃的方式来组织块状煤的燃烧，而由于链条炉自身炉型特性和燃烧方式的缺陷，决定了其燃烧效率很难再进一步提高。

采用煤粉悬浮燃烧方式的来组织煤的燃烧，则可以使煤的利用效率达到一个较高的水平。目前采用悬浮燃烧方式组织煤粉燃烧的多为炉膛空间较大的电站锅炉，但由于工业锅炉的炉膛空间较小，组织良好的空气动力场以保证煤粉的燃烧较为困难，因而在工业锅炉尤其是中小容量工业锅炉中鲜有应用。研发一种能够较好的组织在炉内高效稳定燃烧、同时又能防止炉内发生结渣的新型煤粉工业锅炉燃烧器，则是解决该技术难题的关键。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种适用于工业锅炉的分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器。

本发明的技术方案是：本发明的风室由一个环形挡板隔断为二次风箱和分级风箱两部分，由二次风箱和分级风箱围成的区域中设置有一预燃室；所述预燃室前段为圆筒状，中段为渐扩锥筒状，后段为圆筒；所述预燃室前段包围于二次风箱中，并通过二次风旋流器与二次风箱连通；所述预燃室中段和后段包围于分级风箱中，并由一环形水冷套与分级风箱相隔；在预燃室出口处设置有分级风旋流器；一次风管贯穿二次风箱插入预燃室中，一反射式点火枪由一次风管中心插入预燃室中，该反射式点火枪点火位置设置于预燃室中心。

所述二次风旋流器为切向式旋流器，其结构主要包括二次风切向旋流叶片和二次风旋流器壁；所述二次风旋流器壁为环形平面，其内环侧上开有小孔，用于与二次风切向旋流叶片的活动连接；所述二次风切向旋流叶片一端与二次风旋流器壁连接于内环侧，此时二次风切向旋流叶片可在竖直平面方向摆动，不可在水平面方向移动。

所述二次风旋流器的切向旋流叶片由一环形的旋流角控制环连接，旋流角控制环与各个旋流叶片的连接点均采用活动绞点连接；所述旋流角控制环与一旋流角控制杆通过活动绞点连接，旋流角控制杆通过活动绞点与调节杆相连，所述调节杆尾部加工成齿条状；在燃烧器二次风箱外设置一旋流器调节盘，该调节盘的连杆伸入二次风箱中，连杆尾部连接一齿轮，所述齿轮与所述调节杆尾部的齿条啮合；所述旋流器调节盘与所述调节杆通过齿轮和调节杆尾部齿条啮合而连接。

所述二次风切向旋流叶片的可调入风角度为30°~50°。

所述分级风旋流器为切向式旋流器，其结构主要包括分级风切向式旋流叶片和分级风旋流器壁，所述分级风旋流器壁为环形平面，所述分级风切向式旋流叶片与分级风旋流器壁采用焊接连接。

所述分级风切向旋流叶片的入风角为一设定角度。

所述水冷套位于预燃室与分级风箱之间，该水冷套下侧设置有一冷却水进水管道、上侧设置有一冷却水出水管道；所述冷却水进水管道由二次风箱穿出，连接至锅炉系统的水箱；所述冷却水出水管道由分级风箱穿出，连接至锅炉系统的省煤器进水口。

所述二次风箱下侧连接二次风管。

所述分级风箱下侧连接分级风管。

所述反射式点火枪在枪头一侧设置有一反射钵，所述反射钵开口朝向一次风管，安装时反射钵与一次风管出口保持一设定距离。

本发明具有的有益效果是：

1.空气经由二次风旋流器及分级风旋流器进入燃烧区域，产生的旋转气流加强了流场的气流扰动，能够更好的保证煤粉与空气的均匀混合和达到更优的换热效果。

2.本发明采用二次风和分级风的分级送风方式，起到了抑制NO_X生成的作用。

3.本发明二次风旋流器的旋流叶片角度可调，实现了二次风旋流强度的连续调节，加大了该煤粉工业锅炉燃烧器的煤种适应性。

4.本发明在预燃室壁外围设置有水冷套，燃烧器工作是可通过冷却水对预燃室壁面进行冷却，能够有效的防止燃烧器发生结渣。

5.本发明设计了一种新型反射式点火枪，由于该点火器点火侧设置有一反射钵，当一次风由一次风口喷出时，煤粉颗粒由于其自身惯性在于反射钵撞击之后将弹回一段距离，因而能使由二次风切向旋流器喷出的旋流二次风能够先与煤粉颗粒发生充分混合，之后与预燃室中心部位引燃，能够有效提高煤粉在点火初期的燃烬率，使煤粉更充分的燃烧。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为图1的A-A向视图。

图3为本发明二次风旋流器的结构示意图。

图4为本发明二次风旋流器调节机构的结构原理示意图。

图5为图3中C部分的啮合放大示意图。

图6为分级风旋流器的结构示意图。

图中：1、一次风管，2、二次风箱，3、二次风旋流器，4、水冷套，5、预燃室，6、反射式点火枪，7、反射钵，8、冷却水进水管，9、冷却水出水管，10、分级风旋流器，11、二次风管，12、分级风箱，13、分级风管，14、环形挡板，15、调节杆，16、旋流角控制杆，17、活动绞点，18、二次风切向旋流叶片，19、旋流角控制环，20、内风道，21、二次风旋流器壁，22、旋流器调节盘，23、齿轮，24、分级风切向旋流叶片，25、分级风旋流器壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明的风室一个环形挡板14隔断为二次风箱2和分级风箱12两部分，二次风箱2下侧连接二次风管11，分级风箱12下侧连接分级风管13。由二次风箱2和分级风箱12围成的区域中设置有预燃室5，预燃室5前段为圆筒状，中段为渐扩锥筒状，后段为圆筒状，其中，预燃室5前段包围于二次风箱2中，并通过二次风旋流器3与二次风箱2连通；预燃室5中段和后段包围于分级风箱12中，并由一环形水冷套4与分级风箱12隔开。水冷套4的下侧设置有冷却水进水管道8，冷却水进水管道8由二次风箱2穿出，连接至锅炉系统的水箱；水冷套4的上侧设置有冷却水出水管道9，冷却水出水管道9由分级风箱12穿出，连接至锅炉系统的省煤器进水口。在预燃室5出口处还设置有分级风旋流器10。

一次风管1贯穿二次风箱2插入预燃室5中，反射式点火枪6插入至一次风管1中心并延伸到预燃室5中，反射式点火枪6点火位置设置于预燃室5中心。反射式点火枪6在枪头一侧设置有一反射钵7，反射钵7的开口朝向一次风管1，安装时反射钵7与一次风管1的出口保持一特定距离。

如图3、图4、图5所示，二次风旋流器3为切向式旋流器，其结构主要包括二次风切向旋流叶片18和二次风旋流器壁21。二次风旋流器壁21为环形平面，其内环侧上开有小孔，用于与二次风切向旋流叶片18的活动连接；二次风切向旋流叶片18一端与二次风旋流器壁21连接于内环侧，此时二次风切向旋流叶片18可绕旋流叶片18与二次风旋流器壁21的内环侧连接点在竖直平面内作旋转运动。

二次风旋流器3的切向旋流叶片18还与旋流角控制环19连接，旋流角控制环19与各个旋流叶片18的连接点均采用活动绞点17连接。旋流角控制环19与旋流角控制杆16通过活动绞点17连接，旋流角控制杆16通过活动绞点17与调节杆15相连，调节杆15尾部加工成齿条状。在燃烧器二次风箱2外设置有旋流器调节盘22，该调节盘的连杆伸入二次风箱2中，连杆尾部连接一齿轮23，齿轮23与调节杆15尾部的齿条啮合，即旋流器调节盘22与调节杆15通过齿轮23和调节杆15尾部齿条啮合而连接，通过旋转调节盘22即可实现对二次风切向旋流叶片18的入风角度进行调节，二次风切向旋流叶片18的可调入风角度为30°～50°。

如图6所示，分级风旋流器10的内部结构与二次风旋流器基本一致，仅在旋流叶片的连接方式上有所不同。分级风旋流器10为切向式旋流器，主要包括分级风切向旋流叶片24和分级风旋流器壁25，分级风旋流器壁25为环形平面，分级风切向式旋流叶片24与分级风旋流器壁25之间采用焊接连接。分级风切向旋流叶片24的入风角为某一特定角度。

本发明的工作原理如下：工作时，首先打开工业锅炉系统中的送风机，将空气鼓入二次风箱2和分级风箱12中。在二次风箱2以及分级风箱12中的空气分别经二次风旋流器3和分级风旋流器10中的切向旋流叶片进入预燃室5中，形成了旋转射流。在预燃室中分别由二次风旋流器3和分级风旋流器10进入的前后两股旋转射流有效的加强了空气动力场的扰动，并在射流中心形成一回流区，能够卷吸高温烟气，这些都有益于加强烟气与煤粉颗粒之间的换热效果，有助于煤粉的点燃和燃烬。与此同时，由分级风旋流器10进入的旋流分级风还能起到补充燃烧所需的氧气的作用，达到了分级送风的目的，有助于抑制煤粉燃烧过程中NO_X的生成。

在旋流二次风和分级风进入预燃室5后，先由反射式点火枪6通入用于引燃的油燃料或气体燃料，并由反射式点火枪6自带的点火棒点燃用于引燃的燃料，预热5～10秒后打开一次风机，由空气携带煤粉由一次风管1进入预燃室5内，煤粉颗粒在一次风管1出口处会与反射式点火枪6上的反射钵7发生碰撞，之后反弹回到预燃室5的中段位置，此时煤粉颗粒与来流的旋流二次风相遇，由于旋流二次风具有较强的扰动性，因而能够保证煤粉与旋流二次风的充分混合。充分均匀混合的风煤混合流继续往前推进，将遇到反射式点火枪6点燃引燃用燃料而产生的火炬，使得煤粉颗粒中挥发份析出、燃烧，进而使煤粉颗粒发生燃烧。煤粉点燃产生的高温火炬在预燃室出口与由分级风旋流器10射出的旋流分级风混合，补充了煤粉燃烧所需的氧份，并且由旋流分级风加强了空气扰动，使得尚未燃烧的煤粉颗粒够能被点燃。经过10秒左右的预热之后，反射式点火气枪6停止点火，由已经燃烧的煤粉火炬引燃之后进入的煤粉颗粒，从而实现燃烧器的点火过程。

在燃烧器点火和稳燃的全过程中，水冷套4中的冷却水始终保持流动，即由水泵将经过锅炉水处理的清水由锅炉系统的水箱中抽出，由冷却水进水管8进入到水冷套4中，由于清水的不断送入而使得水冷套中的水由冷却水出水管9自然排出，冷却水从冷却水出水管9排出后引入到锅炉系统的省煤器中去，以使得资源被充分利用。

为了加强本发明燃烧器的煤种适应性，将二次风旋流器3设计成叶片入风角可调式结构，其具体实现方式如下：当转动旋流器调节盘22时，该旋流器调节盘的连杆带动尾部的齿轮23发生旋转，由于齿轮23与调节杆15尾部的齿条段啮合，因而当齿轮23转动时，调节杆15整体会向左或向右移动。当调节杆15发生位移时，与调节杆15于活动绞点17连接的旋流角控制杆16将随之发生位移，进而带动与该旋流角控制杆16于活动绞点17连接的旋流角控制环19发生旋转。当旋流角控制环19旋转时，切向旋流叶片18也将随之发生摆动，从而实现了二次风入风角度的调节。所述二次风切向旋流叶片18入风角度调节范围为30°～50°，该角度范围可以通过实际应用例中的具体情况，通过对调节杆15尾部的齿条段的加工长度来进行控制。

Claims (1)

1. 一种分级送风双旋流煤粉工业锅炉燃烧器，其特征在于：风室由一个环形挡板隔断为二次风箱和分级风箱两部分，由二次风箱和分级风箱围成的区域中设置有一预燃室；所述预燃室前段为圆筒状，中段为渐扩锥筒状，后段为圆筒；所述预燃室前段包围于二次风箱中，并通过二次风旋流器与二次风箱连通；所述预燃室中段和后段包围于分级风箱中，并由一环形水冷套与分级风箱相隔；在预燃室出口处设置有分级风旋流器；一次风管贯穿二次风箱插入预燃室中，反射式点火枪由一次风管中心插入预燃室中，该反射式点火枪点火位置设置于预燃室中心；

所述二次风旋流器为切向式旋流器，其结构主要包括二次风切向旋流叶片和二次风旋流器壁；所述二次风旋流器壁为环形平面，其内环侧上开有小孔，用于与二次风切向旋流叶片的活动连接；所述二次风切向旋流叶片一端与二次风旋流器壁连接于内环侧，此时二次风切向旋流叶片可在竖直平面方向摆动，不可在水平面方向移动；

所述二次风旋流器的切向旋流叶片由一环形的旋流角控制环连接，旋流角控制环与各个旋流叶片的连接点均采用活动绞点连接；所述旋流角控制环与一旋流角控制杆通过活动绞点连接，旋流角控制杆通过活动绞点与调节杆相连，所述调节杆尾部加工成齿条状；在燃烧器二次风箱外设置一旋流器调节盘，该旋流器调节盘的连杆伸入二次风箱中，连杆尾部连接一齿轮，所述齿轮与所述调节杆尾部的齿条啮合；所述旋流器调节盘与所述调节杆通过齿轮和调节杆尾部齿条啮合而连接；

所述二次风切向旋流叶片的可调入风角度为30°～50°；

所述分级风旋流器为切向式旋流器，其结构主要包括分级风切向式旋流叶片和分级风旋流器壁，所述分级风旋流器壁为环形平面，所述分级风切向式旋流叶片与分级风旋流器壁采用焊接连接；

所述分级风切向旋流叶片的入风角为一设定角度；

所述水冷套位于预燃室与分级风箱之间，该水冷套下侧设置有一冷却水进水管道、上侧设置有一冷却水出水管道；所述冷却水进水管道由二次风箱穿出，连接至锅炉系统的水箱；所述冷却水出水管道由分级风箱穿出，连接至锅炉系统的省煤器进水口；

所述二次风箱下侧连接二次风管；

所述分级风箱下侧连接分级风管；

所述反射式点火枪在枪头一侧设置有一反射钵，所述反射钵开口朝向一次风管，安装时反射钵与一次风管出口保持一设定距离。

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