CN109931605A - 一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，它涉及一种燃烧器，本发明以解决现有燃烧器由于煤粉浓缩器浓缩率低，不利于NOx的还原和燃烧的稳定性，燃烧器回流区的稳定性差，不能很好地适应多品种煤的燃烧的问题。本发明包括中心管、一次风管、内二次风管、中二次风管、外二次风管、煤粉浓缩器和扰流器；中心管、一次风管、内二次风管、中二次风管和外二次风管由内向外依次套装在一起，中心管、一次风管、内二次风管、中二次风管和外二次风管的出口端依次设有一次风扩口、内二次风扩口、中二次风扩口和外二次风扩口；一次风风管内设置有煤粉浓缩器和均流环。本发明使氮氧化物减少，燃烧器的着火能力得到改善，提高了燃烧器的稳燃效果。本发明适用于锅炉。

Description

一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，具体涉及一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器。

背景技术

传统的锅炉旋流煤粉燃烧器由于燃烧初期的气流扰动强及二次风很快混入，易形成富氧燃烧区，而且火焰短，放热集中，火焰温度高，所以NOx排放量很高。因此出现了很多低NOx旋流燃烧器，它是将二次风分成多级，通过一次风将煤粉送入炉膛，通过多级风的分级燃烧来延长煤粉的燃烧时间，空气分级是为了达到推迟混合和控制燃烧过程的目的，在一次燃烧区仅送入维持稳定着火和挥发分燃烧所需要的空气量，形成浓相核心火焰，降低火焰温度峰值；由于推迟二次风的混入，形成了还原区，不仅能减少NOx的生成量而且能使部分NO_x还原。

目前的低NOx的外浓内淡旋流燃烧器，由于煤粉浓缩器多采用文丘里煤粉浓缩器，一次风煤粉经过浓缩器的浓缩作用后，在径向上呈外浓内淡分布，即一次风管内壁区域煤粉浓度高，中心风管外壁区域煤粉浓度低，实现燃料的分级燃烧，可有效降低氮氧化物的生成和提高煤粉的着火稳定性，该型浓缩器的浓缩率较低，一般在60％～75％之间，不利于NOx的还原和燃烧的稳定性，燃烧器回流区的稳定性差，因此只能适应挥发份高的烟煤和褐煤，对于其它煤种会出现燃烧不完全的现象。

发明内容

本发明为了解决现有旋流燃烧器由于煤粉浓缩器浓缩率低，不利于NOx的还原和燃烧的稳定性，燃烧器回流区的稳定性差，只能适应挥发份高的煤种，不能很好地适应多品种煤的燃烧的问题，而提供一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

方案一：一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器包括中心管、一次风管、内二次风管、中二次风管、外二次风管、内旋流器、外旋流器、二次风风箱、扰流器、煤粉浓缩器和均流环；

中心管、一次风管、内二次风管、中二次风管和外二次风管由内向外依次套装在一起，且相邻两者之间由内向外依次形成一次风通道、内二次风通道、中二次风通道和外二次风通道，一次风管、内二次风管、中二次风管和外二次风管的出口端一一对应设有一次风扩口、内二次风扩口、中二次风扩口和外二次风扩口，扰流器设置在一次风管的出口端的内壁上，内旋流器设置在中二次风通道内，外旋流器设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器包括支撑板和N个浓缩环，N为2-5的整数；

N个浓缩环的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环之间呈一定距离设置，N个浓缩环通过支撑板固接在一起，支撑板固接在中心管的外壁上，N个浓缩环邻近中心管出口的一侧设置；

均流环设置在一次风管的内壁上，且均流环邻近直径较大的浓缩环的一侧设置。

进一步地，所述扰流器由M个板面在同一平面的梯形板组成，M为8-16的整数，M个梯形板均匀布置在一次风管的内壁的出口端，且相邻两个梯形板呈一定间隙设置，每个梯形板的长度是中心管的外壁到一次风管的内壁距离的0.1～0.4倍。

方案二：一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器包括中心管、一次风管、内二次风管、外二次风管、内旋流器、外旋流器、二次风风箱、扰流器、煤粉浓缩器、均流环和间隔筒；

中心管、一次风管、间隔筒、内二次风管和外二次风管由内向外依次套装在一起，中心管与一次风管之间形成一次风通道，间隔筒、内二次风管和外二次风管相邻两者由内向外依次形成内二次风通道和外二次风通道，间隔筒的两端分别通过环形板与一次风管固接形成封闭空间，一次风管、内二次风管和外二次风管的出口端一一对应设有一次风扩口、内二次风扩口和外二次风扩口，扰流器设置在一次风管的出口端的内壁上，内旋流器设置在内二次风通道内，外旋流器设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器包括支撑板和N个浓缩环，N为2-5的整数；

N个浓缩环的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环之间呈一定距离，N个浓缩环通过支撑板固接在一起，支撑板固接在中心管的外壁上，N个浓缩环邻近中心管出口的一侧设置；

均流环设置在一次风管的内壁上，且均流环邻近直径较大的浓缩环的一侧设置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明的燃烧器系统阻力低，总二次风阻力不超过800Pa，节约风机电耗而且本发明在所有负荷下都能很好保持燃烧的稳定性，喷口不产生结焦。

二、相对现有技术，本发明通过一种新型的煤粉浓缩器和均流环，实现了一次风煤粉的浓淡分离，其分离效率可达到90％，即实现了一次风煤粉的燃料分级燃烧，又可以很好降低一次风管壁附近的一次风风速，有效降低了一次风煤粉混合物对一次风管壁的冲刷，延长设备的使用寿命。本发明的一次风携带煤粉进入一次风通道，如图12和图14所示，在煤粉浓缩装置的浓缩作用下，一次风煤粉分成浓淡两部分，靠近一次风内管壁区域形成浓煤粉区域，靠近中心风管外表面区域形成淡煤粉区域，煤粉浓淡比在75-90％之间，实现了一次风煤粉沿一次风管径向外浓内淡的分布形式，大量的煤粉集中在一次风管内表面附近喷入炉膛，实现煤粉的分级燃烧，增加中间高温回流区的煤粉量，使得中心回流区的还原气氛加强，延长煤粉在回流区的停留时间，抑制燃料型氮氧化物的生成。

三、本发明将主燃的空气分为内二次风、中二次风和外二次风三个层次以加大空气分级程度，如图12燃烧器出口速度分布云图所示，在燃烧器出口形成一个稳定的中心回流区的同时，一次风与二次风之间存在一个低速区，推迟了一次风与二次风的混合，是因为内二次风为一股直流二次风且风量小，风速低，故其穿透能力和卷吸一次风的能力弱，不会过早卷吸一次风，加大了一次风与外围主流二次风之间的距离，推迟了一次风与旋流二次风的混合，加强中心回流区的还原性气氛，抑制氮氧化物的生成，同时，中二次风和外二次风都经过内旋流器和外旋流器后形成为旋流风射入炉膛，速度较大，其作用是在远离燃烧器出口区域完成未燃尽碳的燃烧，并保证近燃区形成一个稳定的回流区。

四、本发明将主燃的空气分为内二次风和外二次风分级燃烧，同时一次风管和内二次风管之间设置间隔筒，如图12所示，在本发明出口形成一个稳定的中心回流区，同时一次风和二次风之间存在一个低俗区，推迟了一次风与二次风的混合，是因为设置在一次风与内二次风之间存在一个间隔筒，使得本发明的出口端一次风混合物与二次风呈间隔喷入，加大了一次风与外围主流二次风之间的距离，推迟了一次风与旋流二次风的混合，加强中心回流区的还原性气氛，抑制氮氧化物的生成。同时，内二次风和外二次风都经过内旋流器和外旋流器后形成旋流风射入炉膛，速度较大，其作用是在远离本发明出口区域完成未燃尽碳的燃烧，并保证近然区形成一个稳定的回流区。

五、本发明在一次风管出口端的内表面上设置有扰流器，扰流器是由M个梯形板组成并均匀布置在一次风管道的圆周上，M为8-16整数；扰流器的长度是中心风管与一次风管之间的距离的0.1～0.4倍，在其组合作用下，由图12一次风煤粉浓度分布示意图可知，一次风浓煤粉在扰流器的作用下，在圆周方向上呈浓淡相间一股浓煤粉一股淡煤粉的分布方式，提高了一次风出口段局部的煤粉浓度加强煤粉的分级燃烧，特别有利于提高燃烧器稳燃性能和降低氮氧化物的生成。同时由于扰流器的存在，煤粉气流绕流过扰流器时，在其圆周形成小的漩涡圈，附在高温回流区的根部，在小漩涡区内，煤粉易着火强化煤粉着火特性，保证燃烧器的稳燃特性。

六、本发明在中二次风和外二次风设置扩口，强化内旋流和外旋流二次风的旋流强度同时推迟中二次风和外二次风与一次风粉的混合，延长了煤粉在还原性气氛中心回流区内的停留时间，以便在近燃烧器区域形成缺氧环境，有利于NOx还原，降低氮氧化物的生此。

七、本发明的特有的煤粉浓缩装置、扩口结构、特有的风量分配组合作用下，如图10至图14所示，燃烧器出口一次风粉射流区域形成一个稳定的中心回流区，该中心回流区能够将外浓内淡的一次风卷吸到回流区内，将高温烟气带回近燃烧器区，加热一次风粉，促进煤粉点火，保证火焰的稳定性，实现不同负荷的稳定燃烧，带回的高温烟气含氧量低，使得回流区处于缺氧环境，抑制氮氧化物的生成。

八、本发明的煤粉浓缩装置的浓缩率在90％以上，进一步提高NOx的还原和燃烧的稳定性，本发明的特有的煤粉浓缩装置和采用特定的扩口组合结构，能更好地适应不同品种的煤燃烧，使燃烧时的稳定性更好。

附图说明

图1是本发明方案一的整体结构图；

图2是图1的I处局部放大视图，图中箭头方向为煤粉输送方向；

图3是扰流器7的示意图；

图4是图1的II处局部放大视图；

图5是图1中出口处第一种方案的局部示意图；

图6是图1中出口处第二种方案的局部示意图；

图7是本发明方案二的整体结构图；

图8是图7中出口处第一种方案的局部示意图；

图9是图7中出口处第二种方案的局部示意图；

图10是本发明出口冷态流场回流区及扩展角示意图；

图11是本发明出口速度矢量数值模拟分布图；

图12是本发明出口速度分布数值模拟云图；

图13是本发明一次风管内煤粉浓度分布云图；

图14是本发明一次风出口端煤粉浓度分布云图；

图1和图7中一次风管2内的箭头为煤粉输送方向，内二次风管3、中二次风管4和外二次风管5处的箭头为进风方向。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4来说明本实施方式，本实施方式一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器包括中心管1、一次风管2、内二次风管3、中二次风管4、外二次风管5、内旋流器13、外旋流器14、二次风风箱15、扰流器7、煤粉浓缩器6和均流环8；

中心管1、一次风管2、内二次风管3、中二次风管4和外二次风管5由内向外依次套装在一起，且相邻两者之间由内向外依次形成一次风通道、内二次风通道、中二次风通道和外二次风通道，一次风管2、内二次风管3、中二次风管4和外二次风管5的出口端一一对应设有一次风扩口9、内二次风扩口10、中二次风扩口11和外二次风扩口12，扰流器7设置在一次风管2的出口端的内壁上，内旋流器13设置在中二次风通道内，外旋流器14设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器6包括支撑板6-1和N个浓缩环6-2，N为2-5的整数；

N个浓缩环6-2的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环6-2之间呈一定距离设置，N个浓缩环6-2通过支撑板6-1固接在一起，支撑板6-1固接在中心管1的外壁上，N个浓缩环6-2邻近中心管1出口的一侧设置；

均流环8设置在一次风管2的内壁上，且均流环8邻近直径较大的浓缩环6-2的一侧设置。

优选地，外旋流器14安装在二次风风箱15内，一次风管2水平段和外二次风管5水平段分别焊接在二次风风箱15上。

煤粉浓缩器6包括支撑板6-1和N个浓缩环6-2，N为2-5的整数；

N个浓缩环6-2的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环6-2之间呈一定距离，N个浓缩环6-2通过支撑板6-1固接在一起，支撑板6-1固接在中心管1的外壁上，N个浓缩环6-2邻近中心管1出口的一侧设置。

优选地，在浓缩环6-2采用不锈钢外套耐磨陶瓷结构，提高浓缩环的耐磨性，提高浓缩环的使用寿命。

内二次风管3、中二次风管4和外二次风管5的入口处均设有调节风门，通过调节各自风门的大小，来调整中心回流区的大小和强度，以适应不同煤种、风量及负荷的要求，增加燃烧器的煤种适应性。

如图13所示本实施方式一次风风粉混合物在煤粉浓缩器6的作用下逐级浓缩，煤粉气流被分成浓淡俩部分，靠近一次风管内壁区域形成浓煤粉区域，靠近中心风管外表面区域形成淡煤粉区域，在径向上呈外浓内淡的煤粉浓度分布，实现煤粉的分级燃烧，增加中间高温回流区的煤粉量，降低煤粉着火热同时延长煤粉在回流区的停留时间，增强中心回流区的还原性气氛，抑制氮氧化物的生成。

本发明将二次风空气分为内二次风、中二次风和外二次风，加大了本发明径向上的空气分级程度，且内二次风为一股直流风，风量较小，同时添加一个内二次风扩口，如图12燃烧器出口速度云图分布示意图所示，由于这股二次风是直流风且风量小风速低，其穿透能力和卷吸能力弱，不会过早的卷吸一次风，加大了一次风与旋流二次风之间的距离，推迟一次风煤粉混合物与外围旋流二次风的混合，加强中心回流区还原性气氛，抑制燃烧初期氮氧化物的生成。

如图10-图14所示，通过燃烧器冷态模化实验和数值模拟计算表明，本发明出口区域形成一个稳定的中心回流区，这个回流区稳定，回流效果好，能够将外浓内淡的一次风卷吸到回流区内，将外侧的高温烟气卷吸回燃烧器出口附近，加热一次风煤粉，促进煤粉着火，保持火焰稳定性，同时由于卷吸的高温烟气含氧量低，使得一次风出口区域的中心回流区处于缺氧状态，形成一个还原性气氛，降低氮氧化物的生成。

具体实施方式二：结合图2来说明本实施方式，本实施方式N个浓缩环6-2均为圆锥环，且N个浓缩环6-2的锥度均相等，每个浓缩环6-2的母线与中心管1的中心线的夹角δ为20°～40°。

其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图5和图6来说明本实施方式，本实施方式所述均流环8设置在一次风扩口9与煤粉浓缩器6之间的一次风管2的内管壁上，所述均流环8邻近一次风扩口9的端部到一次风扩口9的端部的距离Ls是中心管1的外壁到一次风管2的内壁距离S1的4～8倍，所述均流环8的厚度Hs是中心管1的外壁到一次风管2的内壁距离S1的0.04～0.1倍。

其他组成和连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图3来说明本实施方式，本实施方式所述扰流器7由M个板面在同一平面的梯形板组成，M为8-16的整数，M个梯形板均匀布置在一次风管2的内壁的出口端，且相邻两个梯形板呈一定间隙设置，每个梯形板的高度S是中心管1的外壁到一次风管2的内壁距离S1的0.1～0.4倍。

如图13所示，通过数值计算的分析表明添加扰流器7，一次风浓煤粉在扰流器7的作用下，在圆周方向上呈浓淡相间一股浓煤粉一股淡煤粉的分布方式，提高了一次风出口段局部的煤粉浓度加强煤粉的分级燃烧，特别有利于提高燃烧器稳燃性能和降低氮氧化物的生成。同时由于扰流器7的存在，煤粉气流绕流过扰流器7时，在其圆周形成小的漩涡圈，附在高温回流区的根部，在小漩涡区内，煤粉易着火强化煤粉着火特性，保证燃烧器的稳燃特性。

其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图5来说明本实施方式，本实施方式一次风扩口9的扩展角度β的范围为15°～25°，中二次风扩口11的扩展角度γ的范围为20°～25°,外二次风扩口12的扩展角度θ的范围为20°～25°，内二次风扩口10的扩展角度υ的范围为20°～25°。

如图10-图12所示，通过数值计算和燃烧器冷态模化实验可知采用以上不同角度的扩口组合均能在燃烧器出口区域形成一个稳定的回流区，本发明可依据不同的煤种，不同的炉膛形式，选择不同的扩口角度组合，以达到最好的燃烧效果，降低氮氧化物的生成，且减少水冷壁的高温腐蚀。如果各个扩口角度过大，会使得气流扩展角增大，形成开放式回流区，导致燃烧不稳定和水冷壁结焦，如果扩口角度过小，则一次风与二次风混合过早，回流区范围过小，不利于煤粉的稳定燃烧。

本实施方式中二次风扩口11和一次风扩口9推迟一次风粉与二次风的混合，延长煤粉在还原性气氛的停留时间，降低氮氧化物的生成。

其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图5来说明本实施方式，本实施方式所述内二次风扩口10的端部、中二次风扩口11的端部和一次风扩口9的端部平齐设置。

其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图5来说明本实施方式，本实施方式所述一次风扩口9的长度L4、内二次风扩口10的长度L3和中二次风扩口11的长度L2相等；一次风扩口9的长度L4是外二次风扩口12的长度L1的0.4～0.7倍。

一次风喷口出来的一次风粉混合物先与中心风气流进行预混，后进入外二次风扩口内与内直流风预混再与中二次风和外二次风气流一起喷入炉膛，通过增加两个预混段，有助于在燃烧器出口区域形成一个稳定的中心回流区，延长一次风煤粉在中心回流区的停留时间，使得煤粉稳定燃烧及有效抑制氮氧化物的生成。

其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图6来说明本实施方式，本实施方式所述内二次风扩口10的长度L3和所述中二次风扩口11的长度L2相等；内二次风扩口10的长度L3是外二次风扩口12的长度L1的0.6～0.8倍；一次风扩口9的长度L4是内二次风扩口10的长度L3的0.5～0.7倍。

本实施方式通过增加三个预混段，进一步延迟一次风粉混合物与二次风的混合，增强二次风的旋流强度，通过三级预混的方式，实现煤粉的分级燃烧，更有助于在燃烧器出口区域形成一个稳定的中心回流区，延长一次风煤粉在中心回流区的停留时间，使得煤粉稳定燃烧及有效抑制氮氧化物的生成，适用于次烟煤、贫煤和无烟煤。

其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：结合图7来说明本实施方式，本实施方式一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器包括中心管1、一次风管2、内二次风管3、外二次风管5、内旋流器13、外旋流器14、二次风风箱15、扰流器7、煤粉浓缩器6、均流环8和间隔筒16；

中心管1、一次风管2、间隔筒16、内二次风管3和外二次风管5由内向外依次套装在一起，中心管1与一次风管2之间形成一次风通道，间隔筒16、内二次风管3和外二次风管5相邻两者由内向外依次形成内二次风通道和外二次风通道，间隔筒16的两端分别通过环形板与一次风管2固接形成封闭空间，一次风管2、内二次风管3和外二次风管5的出口端一一对应设有一次风扩口9、内二次风扩口10和外二次风扩口12，扰流器7设置在一次风管2的出口端的内壁上，内旋流器13设置在内二次风通道内，外旋流器14设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器6包括支撑板6-1和N个浓缩环6-2，N为2-5的整数；

N个浓缩环6-2的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环6-2之间呈一定距离设置，N个浓缩环6-2通过支撑板6-1固接在一起，支撑板6-1固接在中心管1的外壁上，N个浓缩环6-2邻近中心管1出口的一侧设置；

均流环8设置在一次风管2的内壁上，且均流环8邻近直径较大的浓缩环6-2的一侧设置。

优选地，外旋流器14安装在二次风风箱15内，一次风管2水平段和外二次风管5水平段分别焊接在二次风风箱15上。

其它组成和连接关系与具体实施方式二、三或四相同。

具体实施方式十：结合图7来说明本实施方式，本实施方式所述间隔筒16的厚度是中心管1的外壁到一次风管2的内壁距离S1的0.05-0.4倍。

其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

具体实施方式十一：结合图7来说明本实施方式，本实施方式一次风扩口9的扩展角度β的范围为10°～20°,外二次风扩口12的扩展角度θ的范围为20°～25°，内二次风扩口10的扩展角度υ的范围为20°～25°。

其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

具体实施方式十二：结合图8来说明本实施方式，本实施方式所述内二次风扩口10的端部和一次风扩口9的端部平齐设置。

其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

具体实施方式十三：结合图8来说明本实施方式，本实施方式所述一次风扩口9的长度L4和内二次风扩口10的长度L3相等；一次风扩口9的长度L4是外二次风扩口12的长度L1的0.4～0.7倍。

其它组成和连接关系与具体实施方式十二相同。

具体实施方式十四：结合图9来说明本实施方式，本实施方式内二次风扩口10的长度L3是外二次风扩口12的长度L1的0.6～0.8倍；一次风扩口9的长度L4是内二次风扩口10的长度L3的0.5～0.7倍。

其它组成和连接关系与具体实施方式九、十或十一相同。

将本发明两种形式的燃烧器应用到HG-1913/25.4-PM8型锅炉：采用燃用煤种时，氮氧化物化物排放量如下：

1、燃用烟煤时，Vdaf＝26.35％，Aar＝22.65％，Mt＝10.23％，Qnet,ar＝21.18Mj/kg(其中Vdaf为干燥无灰基挥发分，Aar为收到基灰分参数，Mt为全水份参数，Qnet,ar为收到基低位发热量)，24只燃烧器全部采用本发明的新型燃烧器后锅炉尾部氮氧化物的排放量210mg/m³以下。

2、燃用贫煤50％与烟煤50％的混煤时：其中贫煤的化学分析如下：Vdaf＝19.9％，Aar＝32.65％，Mt＝7.2％，Qnet,ar＝19.13Mj/kg，其中烟煤的化学分析如下：Vdaf＝26.35％，Aar＝22.65％，Mt＝10.23％，Qnet,ar＝21.18Mj/kg，24只燃烧器全部采用本发明的新型燃烧器后锅炉尾部氮氧化物的排放量为270mg/m3以下。

通过以上实验数据表明，本发明在燃用不同的煤质时，均能保证氮氧化物达标，燃烧后的氮氧化物的排放量符合相关规定标准,可以适用更多的煤种燃烧。

本发明方案一的工作原理是：一次风粉混合物经由送粉管道进入一次风管2，在燃烧器的一次风管内设置有煤粉浓缩器6，煤粉浓缩器6的浓缩环6-2的直径沿一次风流动方向依次增大，一次风粉混合物经过煤粉浓缩器6后被分成两部分，靠近一次风管2内壁区域形成浓煤粉区域，靠近中心风管1外表面区域形成淡煤粉区域，同时由于均流环8的存在，降低了一次风管2内壁区域的风速，有效降低了一次风煤粉混合物对一次风管2的冲刷，延长设备使用寿命，同时由于均流环和扰流器7的存在，一次风煤粉在一次风管2出口端在周向上呈一股浓一股淡间隔分布。实现煤粉燃料的在径向和周向上的分级燃烧，增加中心回流区的燃料量，降低氮氧化物的生成，提高燃烧器的稳燃能力同时在扰流器周围形成小的漩涡圈，附在高温回流区的根部，在小漩涡区内，煤粉易着火强化煤粉着火特性，保证本发明的稳燃特性。二次风通过二次风风箱15分别进入内二次风管3、中二次风管4和外二次风管5，中二次风是一股直流风，风量少，风速低，其穿透能力和卷吸一次风能力弱，不会过早的卷吸一次风，加大了一次风与外围主流二次风的距离，推迟了一次风与二次风的混合，中二次风管4内设置有内旋流器13，外二次风管5内设置有外旋流器14，使得中、外二次风产生旋转，其旋转方向一致，经过中、外二次风喷口喷入炉膛，在燃烧器区域形成一个合适的中心回流区使得煤粉稳定燃烧，降低氮氧化物的生成。

本发明方案二的工作原理是：一次风粉混合物经由送粉管进入一次风管2，一次风管2内设有煤粉浓缩器6，煤粉浓缩器6的浓缩环6-2的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，一次风煤粉混合物经过煤粉浓缩器6后被分成两部分，靠近一次风管2的内壁区域形成煤粉区域，靠近中心管1外表面的区域形成淡煤粉区域，由于扰流器7的作用，一次风煤粉在一次风管2的出口端的周向上呈一股浓一股淡间隔分布，实现煤粉燃料在径向和周向上的分级燃烧，增加中心回流区的燃料量，降低氮氧化物的生成，提高本发明的稳燃能力。同时在扰流器7的周围形成小的漩涡圈，附在高温回流区的根部，在小漩涡区内，煤粉易着火强化煤粉着火特性，保证本发明的稳燃特性。二次风通过二次风风箱15分别进入内二次风管3和外二次风管5中，且在一次风管2与内二次风管3之间设置有间隔筒16，使得本发明出口端一次风煤粉混合物和二次风呈间隔喷入，加大了一次风与外围主流二次风的距离，推迟了一次风和二次风的混合，内旋流器13设置在内二次风通道内，外旋流器14设置在外二次风通道内，使得内、外二次风产生旋转，其旋转方向一致，经过内、外二次风喷口喷入炉膛，在本发明形成一个合适的中心回流区使得煤粉稳定燃烧，降低氮氧化物的生成。

Claims (10)

1.一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：它包括中心管(1)、一次风管(2)、内二次风管(3)、中二次风管(4)、外二次风管(5)、内旋流器(13)、外旋流器(14)、二次风风箱(15)、扰流器(7)、煤粉浓缩器(6)和均流环(8)；

中心管(1)、一次风管(2)、内二次风管(3)、中二次风管(4)和外二次风管(5)由内向外依次套装在一起，且相邻两者之间由内向外依次形成一次风通道、内二次风通道、中二次风通道和外二次风通道，一次风管(2)、内二次风管(3)、中二次风管(4)和外二次风管(5)的出口端一一对应设有一次风扩口(9)、内二次风扩口(10)、中二次风扩口(11)和外二次风扩口(12)，扰流器(7)设置在一次风管(2)的出口端的内壁上，内旋流器(13)设置在中二次风通道内，外旋流器(14)设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器(6)包括支撑板(6-1)和N个浓缩环(6-2)，N为2-5的整数；

N个浓缩环(6-2)的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环(6-2)之间呈一定距离设置，N个浓缩环(6-2)通过支撑板(6-1)固接在一起，支撑板(6-1)固接在中心管(1)的外壁上，N个浓缩环(6-2)邻近中心管(1)出口的一侧设置；

均流环(8)设置在一次风管(2)的内壁上，且均流环(8)邻近直径较大的浓缩环(6-2)的一侧设置。

2.根据权利要求1所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：

N个浓缩环(6-2)均为圆锥环，且N个浓缩环(6-2)的锥度均相等，每个浓缩环(6-2)的母线与中心管(1)的中心线的夹角(δ)为20°～40°。

3.根据权利要求1所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：所述均流环(8)设置在一次风扩口(9)与煤粉浓缩器(6)之间的一次风管(2)的内管壁上，所述均流环(8)邻近一次风扩口(9)的端部到一次风扩口(9)的端部的距离(Ls)是中心管(1)的外壁到一次风管(2)的内壁距离(S1)的4～8倍，所述均流环(8)的厚度(Hs)是中心管(1)的外壁到一次风管(2)的内壁距离(S1)的0.04～0.1倍。

4.根据权利要求1所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：所述扰流器(7)由M个板面在同一平面的梯形板组成，M为8-16的整数，M个梯形板均匀布置在一次风管(2)的内壁的出口端，且相邻两个梯形板呈一定间隙设置，每个梯形板的高度(S)是中心管(1)的外壁到一次风管(2)的内壁距离(S1)的0.1～0.4倍。

5.根据权利要求1所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：一次风扩口(9)的扩展角度(β)的范围为15°～25°，中二次风扩口(11)的扩展角度(γ)的范围为20°～25°,外二次风扩口(12)的扩展角度(θ)的范围为20°～25°，内二次风扩口(10)的扩展角度(υ)的范围为20°～25°。

6.根据权利要求1所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：所述内二次风扩口(10)的端部、中二次风扩口(11)的端部和一次风扩口(9)的端部平齐设置。

7.根据权利要求6所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：所述一次风扩口(9)的长度(L4)、内二次风扩口(10)的长度(L3)和中二次风扩口(11)的长度(L2)均相等；一次风扩口(9)的长度(L4)是外二次风扩口(12)的长度(L1)的0.4～0.7倍。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：所述内二次风扩口(10)的长度(L3)和所述中二次风扩口(11)的长度(L2)相等；内二次风扩口(10)的长度(L3)是外二次风扩口(12)的长度(L1)的0.6～0.8倍；一次风扩口(9)的长度(L4)是内二次风扩口(10)的长度(L3)的0.5～0.7倍。

9.一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：它包括中心管(1)、一次风管(2)、内二次风管(3)、外二次风管(5)、内旋流器(13)、外旋流器(14)、二次风风箱(15)、扰流器(7)、煤粉浓缩器(6)、均流环(8)和间隔筒(16)；

中心管(1)、一次风管(2)、间隔筒(16)、内二次风管(3)和外二次风管(5)由内向外依次套装在一起，中心管(1)与一次风管(2)之间形成一次风通道，间隔筒(16)、内二次风管(3)和外二次风管(5)相邻两者由内向外依次形成内二次风通道和外二次风通道，间隔筒(16)的两端分别通过环形板与一次风管(2)固接形成封闭空间，一次风管(2)、内二次风管(3)和外二次风管(5)的出口端一一对应设有一次风扩口(9)、内二次风扩口(10)和外二次风扩口(12)，扰流器(7)设置在一次风管(2)的出口端的内壁上，内旋流器(13)设置在内二次风通道内，外旋流器(14)设置在外二次风通道内；

煤粉浓缩器(6)包括支撑板(6-1)和N个浓缩环(6-2)，N为2-5的整数；

N个浓缩环(6-2)的直径沿着一次风煤粉流动方向依次增大，相邻两个浓缩环(6-2)之间呈一定距离设置，N个浓缩环(6-2)通过支撑板(6-1)固接在一起，支撑板(6-1)固接在中心管(1)的外壁上，N个浓缩环(6-2)邻近中心管(1)出口的一侧设置；

均流环(8)设置在一次风管(2)的内壁上，且均流环(8)邻近直径较大的浓缩环(6-2)的一侧设置。

10.根据权利要求9所述的一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器，其特征在于：N个浓缩环(6-2)均为圆锥环，且N个浓缩环(6-2)的锥度均相等，每个浓缩环(6-2)的母线与中心管(1)的中心线的夹角(δ)为20°～40°。