專利名稱：一種煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電站燃煤鍋爐和工業(yè)燃燒鍋爐的助燃裝置。
技術(shù)背景全球性的C02大量排放對(duì)全球氣候造成了巨大影響，來(lái)自火電廠的 C02排放是最主要的來(lái)源之一；國(guó)內(nèi)外對(duì)C02的排放和治理進(jìn)行了大量研究，o2和co2循環(huán)燃燒技術(shù)是目前在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上最可行的co2減排技術(shù)，但對(duì)02和C02氣氛下的煤粉燃燒器的研究還非常欠缺。資料調(diào) 査表明，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有工業(yè)規(guī)模的02和C02循環(huán)燃燒電廠，對(duì)這項(xiàng)新的燃燒技術(shù)也在試驗(yàn)研究階段，加拿大CANMET能源技術(shù)中心在其燃 燒系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的02和C02氣氛下燃燒的燃燒器分別從不同的環(huán)形 同軸通道進(jìn)風(fēng)，其中二次風(fēng)采用切向葉片使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，其他各通道 氣流直接通過(guò)垂直側(cè)管進(jìn)入中心套管，這樣設(shè)計(jì)的燃燒器容易使氣流發(fā) 生偏轉(zhuǎn)，而且對(duì)降低NOx的作用不明顯，見(jiàn)E. H. Chui, A. J. Majeski, M. A. Douglas, Y. Tan, K. V. Thambimuthu, Numerical investigation of oxy-coal combustion to evaluate burner and combustor design concepts, Energy Volume 29, Issues 9-10， ， 6th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, July-August 2004， Pages 1285-1296.。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種煤粉燃燒器，解決現(xiàn)有燃燒器氣流容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)，降低NOx作用不明顯的問(wèn)題，以應(yīng)用于02和0)2燃燒技術(shù)，提高燃燒效率， 降低煙氣中的NOx排放量。本發(fā)明的一種煤粉燃燒器，由四層同軸套管構(gòu)成的通道和進(jìn)風(fēng)側(cè)管 組成，所述四層同軸套管由內(nèi)向外依次為油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、 一次風(fēng) 管、外二次風(fēng)管；所述進(jìn)風(fēng)側(cè)管包括與內(nèi)二次風(fēng)管連通的內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管、 與一次風(fēng)管連通的一次風(fēng)側(cè)管和與外二次風(fēng)管連通的外二次風(fēng)側(cè)管；其 特征在于所述通道各層套管出口均為擴(kuò)口；所述內(nèi)二次風(fēng)管和油槍管形成的內(nèi)二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)裝有均勻分布 的軸向直葉片；所述外二次風(fēng)管和一次風(fēng)管形成的外二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi) 裝有均勻分布的軸向直葉片；所述內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管、 一次風(fēng)側(cè)管分布在主管道兩側(cè)同一平面，與主 管道夾角為30° 90° ;內(nèi)二次風(fēng)管與內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管連接處、 一次風(fēng)管 與一次風(fēng)側(cè)管連接處均增大內(nèi)徑；兩根外二次風(fēng)側(cè)管裝設(shè)于主管道兩側(cè)， 與主管道垂直且對(duì)沖布置，空間與內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管和一次風(fēng)側(cè)管正交。所述的煤粉燃燒器，其特征在于-所述內(nèi)二次風(fēng)管的粗細(xì)相連處以及一次風(fēng)管的粗細(xì)相連處都采用錐 角45°連接；所述油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、 一次風(fēng)管、外二次風(fēng)管，各層套管擴(kuò)口 與中心軸線夾角10° 30° ，所述外二次風(fēng)管的擴(kuò)口短于其余各層套管 的擴(kuò)口。所述的煤粉燃燒器，其特征在于所述內(nèi)二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)的軸向直葉片個(gè)數(shù)為4 8個(gè)，外二次風(fēng)環(huán) 形通道內(nèi)的軸向直葉片個(gè)數(shù)為6 12個(gè)；沿中心軸線距出口距離為外二 次風(fēng)管外徑的0.2 1.5倍位置安裝，軸向直葉片與中心軸線夾角為 15° 45。。本發(fā)明為了增大氣流實(shí)際旋流強(qiáng)度和擴(kuò)展角、改善回流區(qū)和氣流混 合及分布，油槍管、內(nèi)外二次風(fēng)管及一次風(fēng)管均增設(shè)普通擴(kuò)口，擴(kuò)口均 外二次風(fēng)管的擴(kuò)口較其余擴(kuò)口要短，以產(chǎn)生更大的擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)氣流。本發(fā)明能夠應(yīng)用于02和C02循環(huán)燃燒技術(shù)，通過(guò)多通道的配風(fēng)技術(shù) 可以方便的調(diào)節(jié)燃燒器出口處的煤粉富集區(qū)區(qū)域和富集程度，形成既能 促進(jìn)燃燒又能抑制NOx生成的氧氣濃度和煤粉濃度。旋流葉片和擴(kuò)口的 設(shè)計(jì)可以改善火焰形狀、射程及火焰沖刷爐壁等情況；能夠改善回流區(qū)， 使火焰著火和燃燒穩(wěn)定；能夠增大氣流混合，對(duì)傳熱、傳質(zhì)、燃盡率也 能增強(qiáng)。本發(fā)明能在02和C02氣氛下獲得高效率和低污染的燃燒條件， 達(dá)到高效燃燒和低NOx排放的效果。
圖1為本發(fā)明的主視圖； 圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖； 圖3為本發(fā)明的俯視圖。圖中l(wèi).油槍管入口 1、內(nèi)二次風(fēng)管入口 2、 一次風(fēng)管入口 3、外二次 風(fēng)管入口 4、油槍管出口 5、內(nèi)二次風(fēng)管出口 6、 一次風(fēng)管出口 7、外二 次風(fēng)管出口8、內(nèi)二次風(fēng)管軸向直葉片9、外二次風(fēng)管軸向直葉片10。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明包括四層同軸的套管，由內(nèi)向外分別是油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、外二次風(fēng)管。油槍管入口 1、油槍管及油槍管出口 5構(gòu)成最 內(nèi)側(cè)的一個(gè)通道，用于伸入油槍點(diǎn)火或助燃。內(nèi)二次風(fēng)管入口2、內(nèi)二次 風(fēng)管及內(nèi)二次風(fēng)管出口 6構(gòu)成第二層通道，在02和C02循環(huán)燃燒中用于 通入純02直接參與燃燒。 一次風(fēng)管入口 3、 一次風(fēng)管及一次風(fēng)管出口 7 構(gòu)成第三層通道，在02和C02循環(huán)燃燒中用于通入C02作為一次風(fēng)輸送 煤粉。外二次風(fēng)管入口 4、外二次風(fēng)管及外二次風(fēng)管出口 8構(gòu)成第四層通 道，在02和(:02循環(huán)燃燒中用于通入(:02或循環(huán)煙氣稀釋后的02，這 樣既有利于保護(hù)擴(kuò)口免于高溫?zé)龎?，又有利于調(diào)節(jié)不同02和C02濃度配 比燃燒。為了增大氣流實(shí)際旋流強(qiáng)度和擴(kuò)展角、改善回流區(qū)和氣流混合及分 布，油槍管出口5、內(nèi)二次風(fēng)管出口6、 一次風(fēng)出口 7和外二次風(fēng)管出口 8均設(shè)計(jì)成擴(kuò)口，擴(kuò)口與中心軸線夾角e選取15°，外二次風(fēng)管出口8的 擴(kuò)口較其余擴(kuò)口要短，以產(chǎn)生更大的擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)氣流。如圖1所示，內(nèi)二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)安裝了 6個(gè)內(nèi)二次風(fēng)管軸向直葉 片9，外二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)安裝了 9個(gè)外二次風(fēng)管軸向直葉片10，以使 氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。安裝位置沿中心軸線距離出口為外二次風(fēng)管外徑的0.5 倍，采用均布安裝方式，軸向葉片與中心軸線的夾角為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。。如圖l、圖2、圖3所示，內(nèi)二次風(fēng)管入口 2所在的內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管和 一次風(fēng)管入口 3所在的一次風(fēng)側(cè)管均采用與主管道夾角a為45。且分別布 置在主管的兩側(cè)的連接方式，主要是為了削減側(cè)管與主管相連轉(zhuǎn)折處的 阻力，有利于旋轉(zhuǎn)氣流沿軸中心向前運(yùn)動(dòng)。外二次風(fēng)入口 4所在的外二 次風(fēng)側(cè)管采用對(duì)沖布置的方式，空間與內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管和一次風(fēng)側(cè)管正交； 從圖2給出的側(cè)視圖可以看出四個(gè)側(cè)管的布置圖。內(nèi)二次風(fēng)、 一次風(fēng)、 外二次風(fēng)側(cè)管與各自相連的主管內(nèi)徑有適度變化，相連進(jìn)氣部分的管道內(nèi)徑適度增大，主要是調(diào)節(jié)其氣流的流動(dòng)狀況、減少內(nèi)部的局部阻力損失和摩擦阻力損失，同時(shí)在主管道的內(nèi)徑擴(kuò)大段和內(nèi)徑不變段采用45° 錐角的連接方式進(jìn)行連接。各個(gè)通道中的配風(fēng)決定了煤粉的富集程度和02的富集程度，通過(guò)調(diào) 整葉片的高度、傾斜角度和安裝位置，以及擴(kuò)口的角度P，可以調(diào)整回 流區(qū)大小和旋流條件，使得煤粉在燃燒器出口合適的區(qū)域進(jìn)行富集，形 成合理的富燃區(qū)，既有利于煤粉的著火和穩(wěn)定燃燒，又可以抑制煤中氮 元素向NOx轉(zhuǎn)化，加之02和C02循環(huán)燃燒沒(méi)有N2的參與，因而可以大 大減少NOx的生成，從而達(dá)到高效清潔燃燒。使用本發(fā)明能使煤粉在02和C02循環(huán)燃燒條件下穩(wěn)定著火和燃燒， 并且能夠?qū)⒚悍廴紵械臒煔釴Ox排放明顯減少，鍋爐排放煙氣中的NOx 達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。若在應(yīng)用本發(fā)明的同時(shí)結(jié)合燃盡風(fēng)(OFA)技術(shù)， 并且對(duì)葉片的高度、傾斜角度和安裝位置，以及擴(kuò)口的角度e進(jìn)行合理 調(diào)整，則煤粉鍋爐在02和C02循環(huán)燃燒條件下的NOx排放還將進(jìn)一步降 低。
權(quán)利要求
1.一種煤粉燃燒器，由四層同軸套管構(gòu)成的通道和進(jìn)風(fēng)側(cè)管組成，所述四層同軸套管由內(nèi)向外依次為油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、一次風(fēng)管、外二次風(fēng)管；所述進(jìn)風(fēng)側(cè)管包括與內(nèi)二次風(fēng)管連通的內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管、與一次風(fēng)管連通的一次風(fēng)側(cè)管和與外二次風(fēng)管連通的外二次風(fēng)側(cè)管；其特征在于所述通道各層套管出口均為擴(kuò)口；所述內(nèi)二次風(fēng)管和油槍管形成的內(nèi)二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)裝有均勻分布的軸向直葉片；所述外二次風(fēng)管和一次風(fēng)管形成的外二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)裝有均勻分布的軸向直葉片；所述內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管、一次風(fēng)側(cè)管分布在主管道兩側(cè)同一平面，與主管道夾角為30°～90°；內(nèi)二次風(fēng)管與內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管連接處、一次風(fēng)管與一次風(fēng)側(cè)管連接處均增大內(nèi)徑；兩根外二次風(fēng)側(cè)管裝設(shè)于主管道兩側(cè)，與主管道垂直且對(duì)沖布置，空間與內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管和一次風(fēng)側(cè)管正交。
2. 如權(quán)利要求1所述的煤粉燃燒器，其特征在于 所述內(nèi)二次風(fēng)管的粗細(xì)相連處以及一次風(fēng)管的粗細(xì)相連處都采用錐角45°連接；所述油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、 一次風(fēng)管、外二次風(fēng)管，各層套管擴(kuò)口 與中心軸線夾角10° 30° ，所述外二次風(fēng)管的擴(kuò)口短于其余各層套管 的擴(kuò)口。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的煤粉燃燒器，其特征在于 所述內(nèi)二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)的軸向直葉片個(gè)數(shù)為4 8個(gè)，外二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)的軸向直葉片個(gè)數(shù)為6 12個(gè)；沿中心軸線距出口距離為外二次風(fēng)管外徑的0.2 1.5倍位置安裝，軸向直葉片與管軸夾角為15° 45° 。
全文摘要
一種煤粉燃燒器，屬于電站燃煤鍋爐和工業(yè)燃燒鍋爐的助燃裝置，解決現(xiàn)有燃燒器氣流容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)，降低NO<sub>x</sub>作用不明顯的問(wèn)題。本發(fā)明由四層同軸套管構(gòu)成的通道和進(jìn)風(fēng)側(cè)管組成，通道由內(nèi)向外依次為油槍管、內(nèi)二次風(fēng)管、一次風(fēng)管、外二次風(fēng)管，各層套管出口均為擴(kuò)口，內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)環(huán)形通道內(nèi)裝有軸向直葉片；內(nèi)二次風(fēng)側(cè)管、一次風(fēng)側(cè)管分布在主管道兩側(cè)同一平面，與主管道夾角為30°～90°；兩根外二次風(fēng)側(cè)管裝設(shè)于主管道兩側(cè)，與主管道垂直且對(duì)沖布置。本發(fā)明采用多通道配風(fēng)和旋流來(lái)調(diào)整燃燒器噴口處的煤粉富集區(qū)區(qū)域和富集程度，形成在O<sub>2</sub>和CO<sub>2</sub>循環(huán)燃燒條件下既能促進(jìn)燃燒又能抑制NO<sub>x</sub>生成的氧氣濃度和煤粉濃度，達(dá)到高效燃燒和低NO<sub>x</sub>排放的功效。
文檔編號(hào)F23D1/02GK101329063SQ20081004793
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者丘紀(jì)華, 劉敬璋, 春 鄒, 鄭楚光, 黃志軍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)