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CN112325284B - 一种低负荷稳燃燃烧器 - Google Patents

一种低负荷稳燃燃烧器 Download PDF

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CN112325284B CN202011210344.7A CN202011210344A CN112325284B CN 112325284 B CN112325284 B CN 112325284B CN 202011210344 A CN202011210344 A CN 202011210344A CN 112325284 B CN112325284 B CN 112325284B
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贾庚
孙晶
殷亚宁
闫燕飞
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Abstract

本发明涉及一种稳燃燃烧器，属于燃烧设备技术领域。为解决现有直流燃烧器负荷调节范围窄、浓缩能力弱的问题，本发明提供一种低负荷稳燃燃烧器，包括煤粉喷嘴体、淡相煤粉喷口、周界风喷口、浓相煤粉管道、支撑板、文丘里浓缩器、火焰稳燃器和淡相扰流器，煤粉喷嘴体与淡相煤粉喷口连接，周界风喷口、淡相煤粉喷口、浓相煤粉管道和火焰稳燃器从外至内依次嵌套，文丘里浓缩器布置在煤粉喷嘴体的内壁，淡相扰流器环向布置于浓相煤粉管道和淡相煤粉喷口之间。本发明通过文丘里浓缩器对进入燃烧器的煤粉气流进行浓缩，形成中心浓、外围淡的浓淡煤粉气流，从而达到着火和稳燃的效果。

Description

一种低负荷稳燃燃烧器
技术领域
本发明属于燃烧设备技术领域，尤其涉及一种稳燃燃烧器。
背景技术
目前，国内直流燃烧器主要分为浓淡分离燃烧和均匀燃烧两种型式。浓淡分离又分为水平浓淡分离和垂直浓淡分离燃烧两种型式。无论哪种形式的浓淡分离都依赖于高效的浓缩装置得以实现，合理设计煤粉的浓缩比例是燃烧器稳燃、降氮的首要因素。随着国内火电行业对锅炉低氮、深度调峰的需求越来越高，市场主流燃烧器已经越来越无法满足用户的需求。
常规直流浓淡分离装置，如百叶窗等形式，浓缩比基本在1.3以下，浓缩能力较弱，浓淡分离效果差。专利《CN206929768U-一种中心富燃料内焰着火直流燃烧器》提出的2级浓缩结构浓缩能力较强，但一次风通道中布置的2级浓缩装置对1级浓缩的煤粉管道入口弯头转向要求严格，需与垂直布置的弯头配合才能较好的实现喷口处的浓淡分离，且浓缩比过高反而不利于煤粉的着火和稳燃。
发明内容
为解决上述现有直流燃烧器负荷调节范围窄、浓缩能力弱的问题，本发明提供一种低负荷稳燃燃烧器。
本发明的技术方案：
一种低负荷稳燃燃烧器，包括煤粉喷嘴体、淡相煤粉喷口、周界风喷口、浓相煤粉管道、支撑板、文丘里浓缩器、火焰稳燃器和淡相扰流器，所述煤粉喷嘴体与淡相煤粉喷口首尾相接，周界风喷口布置在淡相煤粉喷口外层，所述浓相煤粉管道布置在煤粉喷嘴体和淡相煤粉喷口构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道通过支撑板与煤粉喷嘴体固定连接，所述火焰稳燃器布置在浓相煤粉管道的内部，所述周界风喷口、淡相煤粉喷口、浓相煤粉管道和火焰稳燃器的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器布置在煤粉喷嘴体的内壁，浓相煤粉管道的入口端与所述文丘里浓缩器的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器流入到浓相煤粉管道中，所述淡相扰流器环向布置于浓相煤粉管道和淡相煤粉喷口之间，浓相煤粉管道通过淡相扰流器与淡相煤粉喷口连接。
优选的，还包括方圆过渡头，所述煤粉喷嘴体为圆筒形，所述淡相煤粉喷口为方筒形，所述煤粉喷嘴体通过方圆过渡头与淡相煤粉喷口连接，所述浓相煤粉管道布置在煤粉喷嘴体、方圆过渡头和淡相煤粉喷口构成的整体结构内。
优选的，所述周界风喷口为空心的四棱台壳。
优选的，所述浓相煤粉管道的入口端加工有缩口，所述缩口的长度及角度可调节。
优选的，所述浓相煤粉管道的内部均匀布置有浓相均粉器。
优选的，所述浓相均粉器的数量为6～12个。
优选的，所述煤粉喷嘴体的入口端加工有法兰结构。
优选的，所述淡相扰流器得数量为3～8个。
优选的，所述支撑板的数量为3～8个。
优选的，所述煤粉喷嘴体、方圆过渡头、淡相煤粉喷口、周界风喷口、浓相煤粉管道、支撑板、文丘里浓缩器、火焰稳燃器、缩口、浓相均粉器和淡相扰流器均为耐磨耐热碳化硅部件。
本发明的有益效果：
1、本发明通过其燃烧器喷嘴体内设置的文丘里浓缩器对进入燃烧器的煤粉气流进行浓缩，并形成中心浓、外围淡的浓淡煤粉气流；且燃烧器喷嘴体为圆筒型结构，配合文丘里浓缩形式，无论燃烧器煤粉管道入口为直管道或者弯头哪种形式，均可达到在喷嘴体内煤粉中心浓缩的目的。文丘里浓缩器出口处对应布置浓相煤粉管道，浓相煤粉管道出口设置火焰稳燃器，在喷口处煤粉剧烈扰动，卷吸大量高温烟气，加热煤粉气流，同时外围淡相煤粉气流中大量的空气也被卷吸进来，进一步扩大着火面积，从而达到着火和稳燃的效果。同时，淡相煤粉气流的混入，降低了局部浓煤粉气流的温度峰值，有利于降低NOx的生成。本发明燃烧器煤粉浓缩比可调，针对贫煤、烟煤、褐煤等不同煤质设计相应的煤粉浓缩效果，煤种适应性强，适用于用于电站煤粉锅炉。
2、本发明低负荷稳燃燃烧器的喷口为方形，方圆过渡结构布置与喷口与喷嘴体连接处，使喷嘴体可以设计成圆筒型结构，利于喷嘴体内中心浓缩煤粉结构的设计，同时使喷嘴体免于煤粉管道入口形式的限制，可匹配直管以及任意角度的弯管。
3、本发明的淡相扰流器环向布置于浓相煤粉管道和淡相煤粉喷口之间，作为淡相煤粉的扰流结构，同时兼顾浓相煤粉管道固定。
4、本发明的浓相煤粉管道的入口端为缩口结构，缩口长度及角度可调，用于调整进入浓相煤粉管道的风量。
5、本发明的浓相煤粉管道内设置环向浓相均粉器，可达到煤粉气流均粉和消旋的效果。
6、本发明的煤粉喷嘴体的入口端加工有法兰结构，用于连接煤粉管道。
7、本发明煤粉喷嘴体内的所有结构均由耐磨耐热碳化硅材质制造，增长了使用周期、提高了安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的低负荷稳燃燃烧器的结构示意图；
图2为本发明实施例1所述的低负荷稳燃燃烧器的左视图；
图3为图1的A-A剖面；
图4为本发明实施例1所述的低负荷稳燃燃烧器的装配示意图；
图5为图4的B-B剖面；
图中，1、煤粉喷嘴体；2、方圆过渡头；3、淡相煤粉喷口；4、周界风喷口；5、浓相煤粉管道；6、支撑板；7、文丘里浓缩器；8、火焰稳燃器；9、缩口；10、浓相均粉器；11、淡相扰流器；12、法兰结构；13、低负荷稳燃燃烧器；14、二次风喷口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一一种低负荷稳燃燃烧器13，如图1和图2所示，包括煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2、淡相煤粉喷口3、周界风喷口4、浓相煤粉管道5、支撑板6、文丘里浓缩器7、火焰稳燃器8、浓相均粉器10和淡相扰流器11，所述煤粉喷嘴体1为圆筒形，所述淡相煤粉喷口3为方筒形，所述煤粉喷嘴体1通过方圆过渡头2与淡相煤粉喷口3连接，所述周界风喷口4为空心的四棱台形，周界风喷口4布置在淡相煤粉喷口3外层，所述浓相煤粉管道5布置在煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2和淡相煤粉喷口3构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道5通过支撑板6与煤粉喷嘴体1固定连接，所述支撑板6的数量为四个，火焰稳燃器8布置在浓相煤粉管道5的内部，所述周界风喷口4、淡相煤粉喷口3、浓相煤粉管道5和火焰稳燃器8的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器7布置在煤粉喷嘴体1的内壁，所述浓相煤粉管道5的入口端加工有缩口9，所述缩口9的长度及角度可调节，浓相煤粉管道5的入口端的缩口9与所述文丘里浓缩器7的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器7流入到浓相煤粉管道5中，四个淡相扰流器11环向布置于浓相煤粉管道5和淡相煤粉喷口3之间，浓相煤粉管道5通过淡相扰流器11与淡相煤粉喷口3连接，所述浓相煤粉管道5的内部均匀布置有八个浓相均粉器10，所述煤粉喷嘴体1的入口端加工有法兰结构12。
本结构可适用于常规使用的直流燃烧器的煤粉炉(四角切圆锅炉、八角切圆锅炉、墙式切圆锅炉)，本实施例以四角切圆锅炉为例，低负荷稳燃燃烧器13的布置方法如图4和图5所示，四个低负荷稳燃燃烧器13布置在四角切圆锅炉的四个角，每个低负荷稳燃燃烧器13两侧分别有一个二次风喷口14。
本发明通过其燃烧器喷嘴体1内设置的文丘里浓缩器7，对进入燃烧器的煤粉气流进行浓缩，并形成中心浓、外围淡的浓淡煤粉气流；煤粉喷嘴体为圆筒型结构，配合文丘里浓缩器7的浓缩形式，无论燃烧器煤粉管道入口为直管道或者弯头哪种形式，均可达到在喷嘴体内煤粉中心浓缩的目的。文丘里浓缩器7的出口处设置浓相煤粉管道5，其入口加工有缩口9，缩口9的长度及角度可调，用于调整进入浓相煤粉管道5的风量和粉量。浓相煤粉管道5内设置环向浓相均粉器10，达到煤粉气流均粉和消旋的效果。浓相煤粉管道5的出口设置有火焰稳燃器8，其在喷口处煤粉剧烈扰动，卷吸大量高温烟气，加热煤粉气流，同时外围淡相煤粉气流中大量的空气也被卷吸进来，进一步扩大着火面积，从而达到着火和稳燃的效果。同时，淡相煤粉气流的混入，降低了局部浓煤粉气流的温度峰值，有利于降低NOx的生成。低负荷稳燃燃烧器13为方形喷口，方圆过渡头2布置于喷口与喷嘴体连接处，使喷嘴体可以设计成圆筒型结构，利于喷嘴体内中心浓缩煤粉结构的设计，同时使喷嘴体免于煤粉管道入口形式的限制，可匹配直管以及任意角度的弯管。
文丘里浓缩器7迎粉面角度α、高度L1、浓相煤粉管道入口缩口角度β、宽度L2四个参数合理匹配，可达到灵活的煤粉浓缩效果，从而实现不同煤质的低负荷稳燃及低NOx排放。通过数值模拟研究表明，该燃烧器较常规低氮直流燃烧器低负荷稳燃能力提高30％以上，同时氮氧化物下降15％左右。
具体实施方式二一种低负荷稳燃燃烧器13，包括煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2、淡相煤粉喷口3、周界风喷口4、浓相煤粉管道5、支撑板6、文丘里浓缩器7、火焰稳燃器8、浓相均粉器10和淡相扰流器11，所述煤粉喷嘴体1为圆筒形，所述淡相煤粉喷口3为方筒形，所述煤粉喷嘴体1通过方圆过渡头2与淡相煤粉喷口3连接，所述周界风喷口4为空心的四棱台形，周界风喷口4布置在淡相煤粉喷口3外层，所述浓相煤粉管道5布置在煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2和淡相煤粉喷口3构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道5通过支撑板6与煤粉喷嘴体1固定连接，所述支撑板6的数量为三个，火焰稳燃器8布置在浓相煤粉管道5的内部，所述周界风喷口4、淡相煤粉喷口3、浓相煤粉管道5和火焰稳燃器8的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器7布置在煤粉喷嘴体1的内壁，浓相煤粉管道5的入口端与所述文丘里浓缩器7的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器7流入到浓相煤粉管道5中，三个淡相扰流器11环向布置于浓相煤粉管道5和淡相煤粉喷口3之间，浓相煤粉管道5通过淡相扰流器11与淡相煤粉喷口3连接，所述浓相煤粉管道5的内部均匀布置有十个浓相均粉器10，所述煤粉喷嘴体1的入口端加工有法兰结构12。
本结构可适用于常规使用的直流燃烧器的煤粉炉(四角切圆锅炉、八角切圆锅炉、墙式切圆锅炉)，本实施例以四角切圆锅炉为例，四个低负荷稳燃燃烧器13布置在四角切圆锅炉的四个角，每个低负荷稳燃燃烧器13两侧分别有一个二次风喷口14。
具体实施方式三
一种低负荷稳燃燃烧器13，包括煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2、淡相煤粉喷口3、周界风喷口4、浓相煤粉管道5、支撑板6、文丘里浓缩器7、火焰稳燃器8、和淡相扰流器11，所述煤粉喷嘴体1为圆筒形，所述淡相煤粉喷口3为方筒形，所述煤粉喷嘴体1通过方圆过渡头2与淡相煤粉喷口3连接，所述周界风喷口4为空心的四棱台形，周界风喷口4布置在淡相煤粉喷口3外层，所述浓相煤粉管道5布置在煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2和淡相煤粉喷口3构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道5通过支撑板6与煤粉喷嘴体1固定连接，所述支撑板6的数量为六个，火焰稳燃器8布置在浓相煤粉管道5的内部，所述周界风喷口4、淡相煤粉喷口3、浓相煤粉管道5和火焰稳燃器8的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器7布置在煤粉喷嘴体1的内壁，所述浓相煤粉管道5的入口端加工有缩口9，所述缩口9的长度及角度可调节，浓相煤粉管道5的入口端的缩口9与所述文丘里浓缩器7的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器7流入到浓相煤粉管道5中，六个淡相扰流器11环向布置于浓相煤粉管道5和淡相煤粉喷口3之间，浓相煤粉管道5通过淡相扰流器11与淡相煤粉喷口3连接，所述煤粉喷嘴体1的入口端加工有法兰结构12。
本结构可适用于常规使用的直流燃烧器的煤粉炉(四角切圆锅炉、八角切圆锅炉、墙式切圆锅炉)，本实施例以四角切圆锅炉为例，四个低负荷稳燃燃烧器13布置在四角切圆锅炉的四个角，每个低负荷稳燃燃烧器13两侧分别有一个二次风喷口14。
具体实施方式四一种低负荷稳燃燃烧器13，包括煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2、淡相煤粉喷口3、周界风喷口4、浓相煤粉管道5、支撑板6、文丘里浓缩器7、火焰稳燃器8、浓相均粉器10和淡相扰流器11，所述煤粉喷嘴体1为圆筒形，所述淡相煤粉喷口3为方筒形，所述煤粉喷嘴体1通过方圆过渡头2与淡相煤粉喷口3连接，所述周界风喷口4为空心的四棱台形，周界风喷口4布置在淡相煤粉喷口3外层，所述浓相煤粉管道5布置在煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2和淡相煤粉喷口3构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道5通过支撑板6与煤粉喷嘴体1固定连接，所述支撑板6的数量为四个，火焰稳燃器8布置在浓相煤粉管道5的内部，所述周界风喷口4、淡相煤粉喷口3、浓相煤粉管道5和火焰稳燃器8的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器7布置在煤粉喷嘴体1的内壁，所述浓相煤粉管道5的入口端加工有缩口9，所述缩口9的长度及角度可调节，浓相煤粉管道5的入口端的缩口9与所述文丘里浓缩器7的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器7流入到浓相煤粉管道5中，四个淡相扰流器11环向布置于浓相煤粉管道5和淡相煤粉喷口3之间，浓相煤粉管道5通过淡相扰流器11与淡相煤粉喷口3连接，所述浓相煤粉管道5的内部均匀布置有十二个浓相均粉器10。
本结构可适用于常规使用的直流燃烧器的煤粉炉(四角切圆锅炉、八角切圆锅炉、墙式切圆锅炉)，本实施例以四角切圆锅炉为例，低负荷稳燃燃烧器13的布置方法如图4和图5所示，四个低负荷稳燃燃烧器13布置在四角切圆锅炉的四个角，每个低负荷稳燃燃烧器13两侧分别有一个二次风喷口14。
具体实施方式五一种低负荷稳燃燃烧器13，包括煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2、淡相煤粉喷口3、周界风喷口4、浓相煤粉管道5、支撑板6、文丘里浓缩器7、火焰稳燃器8、浓相均粉器10和淡相扰流器11，所述煤粉喷嘴体1为圆筒形，所述淡相煤粉喷口3为方筒形，所述煤粉喷嘴体1通过方圆过渡头2与淡相煤粉喷口3连接，所述周界风喷口4为空心的四棱台形，周界风喷口4布置在淡相煤粉喷口3外层，所述浓相煤粉管道5布置在煤粉喷嘴体1、方圆过渡头2和淡相煤粉喷口3构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道5通过支撑板6与煤粉喷嘴体1固定连接，所述支撑板6的数量为八个，火焰稳燃器8布置在浓相煤粉管道5的内部，所述周界风喷口4、淡相煤粉喷口3、浓相煤粉管道5和火焰稳燃器8的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器7布置在煤粉喷嘴体1的内壁，所述浓相煤粉管道5的入口端加工有缩口9，所述缩口9的长度及角度可调节，浓相煤粉管道5的入口端的缩口9与所述文丘里浓缩器7的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器7流入到浓相煤粉管道5中，八个淡相扰流器11环向布置于浓相煤粉管道5和淡相煤粉喷口3之间，浓相煤粉管道5通过淡相扰流器11与淡相煤粉喷口3连接，所述浓相煤粉管道5的内部均匀布置有六个浓相均粉器10，所述煤粉喷嘴体1的入口端加工有法兰结构12。
本结构可适用于常规使用的直流燃烧器的煤粉炉(四角切圆锅炉、八角切圆锅炉、墙式切圆锅炉)，本实施例以四角切圆锅炉为例，四个低负荷稳燃燃烧器13布置在四角切圆锅炉的四个角，每个低负荷稳燃燃烧器13两侧分别有一个二次风喷口14。

Claims (8)

1.一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，包括煤粉喷嘴体(1)、淡相煤粉喷口(3)、周界风喷口(4)、浓相煤粉管道(5)、支撑板(6)、文丘里浓缩器(7)、火焰稳燃器(8)和淡相扰流器(11)，所述煤粉喷嘴体(1)与淡相煤粉喷口(3)首尾相接，周界风喷口(4)布置在淡相煤粉喷口(3)外层，所述浓相煤粉管道(5)布置在煤粉喷嘴体(1)和淡相煤粉喷口(3)构成的整体结构内，所述浓相煤粉管道(5)通过支撑板(6)与煤粉喷嘴体(1)固定连接，所述火焰稳燃器(8)布置在浓相煤粉管道(5)的内部，所述周界风喷口(4)、淡相煤粉喷口(3)、浓相煤粉管道(5)和火焰稳燃器(8)的出口端在同一平面上，所述文丘里浓缩器(7)布置在煤粉喷嘴体(1)的内壁，浓相煤粉管道(5)的入口端与所述文丘里浓缩器(7)的出口端对应布置，气体经由文丘里浓缩器(7)流入到浓相煤粉管道(5)中，所述淡相扰流器(11)环向布置于浓相煤粉管道(5)和淡相煤粉喷口(3)之间，浓相煤粉管道(5)通过淡相扰流器(11)与淡相煤粉喷口(3)连接；
还包括方圆过渡头(2)，所述煤粉喷嘴体(1)为圆筒形，所述淡相煤粉喷口(3)为方筒形，所述煤粉喷嘴体(1)通过方圆过渡头(2)与淡相煤粉喷口(3)连接，所述浓相煤粉管道(5)布置在煤粉喷嘴体(1)、方圆过渡头(2)和淡相煤粉喷口(3)构成的整体结构内；
所述浓相煤粉管道(5)的入口端加工有缩口(9)，所述缩口(9)的长度及角度可调节。
2.根据权利要求1所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述周界风喷口(4)为空心的四棱台形。
3.根据权利要求1或2所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述浓相煤粉管道(5)的内部均匀布置有浓相均粉器(10)。
4.根据权利要求3所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述浓相均粉器(10)的数量为6～12个。
5.根据权利要求4所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述煤粉喷嘴体(1)的入口端加工有法兰结构(12)。
6.根据权利要求1所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述淡相扰流器(11)得数量为3～8个。
7.根据权利要求1所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述支撑板(6)的数量为3～8个。
8.根据权利要求3所述一种低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述煤粉喷嘴体(1)、方圆过渡头(2)、淡相煤粉喷口(3)、周界风喷口(4)、浓相煤粉管道(5)、支撑板(6)、文丘里浓缩器(7)、火焰稳燃器(8)、缩口(9)、浓相均粉器(10)和淡相扰流器(11)均为耐磨耐热碳化硅部件。
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