專利名稱：一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)煤粉燃燒器，具體涉及一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器。
背景技術(shù)：
煤粉濃淡技術(shù)和分級(jí)燃燒技術(shù)等先進(jìn)燃燒技術(shù)出現(xiàn)后，旋流燃燒器不僅能夠組織良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，產(chǎn)生合理的著火區(qū)煤粉氣流濃度分布以及煤粉顆粒停留時(shí)間及著火距離，保證穩(wěn)定燃燒，而且能夠大量降低NOx氣體排放。同時(shí)，旋流燃燒器燃燒具有相對(duì)的獨(dú)立性，布置和調(diào)整都相對(duì)靈活，爐膛出口煙氣溫度和蒸汽溫度的偏差較小等優(yōu)點(diǎn)。因此， 旋流燃燒器在大型電站燃煤鍋爐上得到了廣泛的應(yīng)用。但是目前應(yīng)用的旋流燃燒器在實(shí)際運(yùn)行中仍存在著火推遲、劣質(zhì)煤著火難、燃燒不穩(wěn)定、低負(fù)荷穩(wěn)燃能力差、結(jié)渣嚴(yán)重以及NOx排放量超標(biāo)等問題。究其原因，主要是因?yàn)槲覈?guó)動(dòng)力用煤呈現(xiàn)煤種多變、煤質(zhì)較差的特點(diǎn)。尤其在中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯中，和電站鍋爐相比，爐膛空間小，煤粉停留時(shí)間短，煤粉燃盡率低，燃燒效率低；同時(shí)， 中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯，容量小，水冷度大，燃燒器單個(gè)布置，缺乏相互引燃，造成爐膛溫度水平較低，燃燒器的穩(wěn)燃能力和對(duì)煤種的適應(yīng)能力差，很難組織有效而經(jīng)濟(jì)的燃燒。為了適應(yīng)煤質(zhì)多變和日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，工業(yè)煤粉鍋爐的煤種適應(yīng)能力、低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和低NOx排放要求不斷提高。盡管目前也有一些旋流燃燒器普遍采用加強(qiáng)一次風(fēng)和二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度，或一次風(fēng)出口加裝穩(wěn)燃齒或穩(wěn)燃環(huán)，或改變?nèi)紵鞒隹谛螤畹燃夹g(shù)改善燃燒狀況。但是，面對(duì)中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯的結(jié)構(gòu)特殊性，現(xiàn)有中小型工業(yè)煤粉鍋爐旋流燃燒器對(duì)于煤種的適應(yīng)性、低負(fù)荷穩(wěn)燃能力以及低NOx排放方面的缺陷仍然沒有得到很好地解決。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，通過圍繞點(diǎn)火槍的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置中心風(fēng)通道、一次風(fēng)通道、直流天然氣通道、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道以及外旋流二次風(fēng)通道，該燃燒器可借助天然氣助燃，提高溫度場(chǎng)和強(qiáng)化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻、燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣且低NOx排放的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是—種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點(diǎn)火槍嘴的水平柱狀點(diǎn)火槍 1，圍繞點(diǎn)火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置左邊上表面帶有中心風(fēng)入口 102的水平柱環(huán)狀中心風(fēng)通道2、左端帶有豎直方向彎折的一次風(fēng)入口 101的水平柱環(huán)狀一次風(fēng)通道10、 左端帶有豎直方向的直流天然氣入口 103的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道3、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風(fēng)入口 104的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風(fēng)入口 105的水平柱環(huán)狀外旋流二次風(fēng)通道12，另外點(diǎn)火槍1、中心風(fēng)通道2、
3一次風(fēng)通道10、直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及外旋流二次風(fēng)通道12的右端面在豎直方向上相平齊。所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11的右端出口處和外旋流二次風(fēng)通道12的右端出口處分別設(shè)置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺(tái)環(huán)狀內(nèi)旋流二次風(fēng)通道擴(kuò)口 9和外旋流二次風(fēng)通道擴(kuò)口 16。所述的直流天然氣通道出口 106為水平圓錐臺(tái)環(huán)，該水平圓錐臺(tái)環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺(tái)環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。所述的直流天然氣入口 103設(shè)置有天然氣速斷閥4。所述的直流天然氣通道出口 106處設(shè)置有阻火器7。所述的一次風(fēng)通道10內(nèi)設(shè)置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺(tái)環(huán)狀煤粉濃縮裝置5，該煤粉濃縮裝置5的左端面小而右端面大。所述的一次風(fēng)通道10右端出口處設(shè)有環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置15，該環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置15為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個(gè)以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒19。所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11內(nèi)設(shè)有軸向可調(diào)旋流器6。所述的外旋流二次風(fēng)入口 105由外向內(nèi)依次設(shè)有外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)擋板14和切向可調(diào)旋流器13。通過圍繞點(diǎn)火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置中心風(fēng)通道2、一次風(fēng)通道10、 直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及外旋流二次風(fēng)通道12，該結(jié)構(gòu)使得該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場(chǎng)和強(qiáng)化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣且低NOx排放的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的煤粉濃縮裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3是本實(shí)用新型的直流天然氣通道出口的結(jié)構(gòu)半剖視圖。圖4是本實(shí)用新型的環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的說明。如圖1所示，天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點(diǎn)火槍嘴的水平柱狀點(diǎn)火槍1，圍繞點(diǎn)火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置左邊上表面帶有中心風(fēng)入口 102 的水平柱環(huán)狀中心風(fēng)通道2、左端帶有豎直方向彎折的一次風(fēng)入口 101的水平柱環(huán)狀一次風(fēng)通道10、左端帶有豎直方向的直流天然氣入口 103的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道3、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風(fēng)入口 104的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風(fēng)入口 105的水平柱環(huán)狀外旋流二次風(fēng)通道12，另外點(diǎn)火槍1、中心風(fēng)通道2、一次風(fēng)通道10、直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及外旋流二次風(fēng)通道 12的右端面在豎直方向上相平齊。所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11的右端出口處和外旋流二次風(fēng)通道12的右端出口處分別設(shè)置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺(tái)環(huán)狀內(nèi)旋流
4二次風(fēng)通道擴(kuò)口 9和外旋流二次風(fēng)通道擴(kuò)口 16，引入直流天然氣通道3導(dǎo)入天然氣，由于天然氣的流量調(diào)節(jié)更加靈活準(zhǔn)確，燃燒性能更加優(yōu)越，當(dāng)鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，可進(jìn)行煤粉、 天然氣同時(shí)調(diào)整，保證燃燒器的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是低負(fù)荷下的穩(wěn)燃。天然氣在燃燒器出口迅速燃燒，消耗一定的氧氣，從而在局部可形成缺氧的還原性區(qū)域，抑制燃料型NOx的產(chǎn)生，已產(chǎn)生的NOx在還原性氣氛下還可還原成N2，可以有效減少燃燒過程中產(chǎn)生的NOx。除此之外， 溫度的提高有利于煤粉揮發(fā)分的析出、燃燒和煤粉細(xì)顆粒的燃燒，提高燃燒效率和燃料利用率，加上助燃天然氣通過直流方式通入，使得氣流具有一定剛性，形成一層供氧略低的過渡區(qū)。如圖3所示，所述的直流天然氣通道出口 106為水平圓錐臺(tái)環(huán)，該水平圓錐臺(tái)環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺(tái)環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。所述的直流天然氣入口 103設(shè)置有天然氣速斷閥4，天然氣速斷閥4可以迅速切斷助燃天然氣， 保證燃燒器的安全運(yùn)行。所述的直流天然氣通道出口 106處設(shè)置有阻火器7，阻火器7可以起到對(duì)天然氣更好的隔離作用，防止二次風(fēng)過早加入燃燒，使NOx還原區(qū)得到適當(dāng)延長(zhǎng)，更能降低NOx排放。如圖2所示，所述的一次風(fēng)通道10內(nèi)設(shè)置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺(tái)環(huán)狀煤粉濃縮裝置5，該煤粉濃縮裝置5的左端面小而右端面大，這樣一次風(fēng)攜帶煤粉通過該濃縮裝置5時(shí)，會(huì)分成沿徑向的富粉流和貧粉流，以致靠近助燃天然氣側(cè)的是富粉的高煤粉濃度區(qū)，煤粉的濃縮不僅有利于著火和減少NOx排放，該區(qū)域由于天然氣的助燃，溫度水平較高，從而形成了一個(gè)高煤粉濃度高溫度區(qū)域，可有效提高燃燒器的穩(wěn)燃性能。如圖4所示，所述的一次風(fēng)通道10右端出口處設(shè)有環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置15，該環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置15為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個(gè)以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒19。所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11內(nèi)設(shè)有軸向可調(diào)旋流器6。所述的外旋流二次風(fēng)入口 105由外向內(nèi)依次設(shè)有外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)擋板14和切向可調(diào)旋流器13。本實(shí)用新型的工作原理是打開直流天然氣入口 103的天然氣速斷閥4和外旋流二次風(fēng)入口 105的二次風(fēng)調(diào)風(fēng)擋板14，隨后通過一次風(fēng)通道10的一次風(fēng)入口 101通入帶有煤粉的氣流，而中心風(fēng)通道2的中心風(fēng)入口 102、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11的內(nèi)旋流二次風(fēng)入口 104以及外旋流二次風(fēng)通道12的外旋流二次風(fēng)入口 105通入空氣氣流，并且通過直流天然氣通道3的直流天然氣入口 103通入天然氣，這樣在各自的出口處形成帶有煤粉的氣流和天然氣組成的混合物，同時(shí)點(diǎn)燃點(diǎn)火槍1，點(diǎn)燃該混合物。通過圍繞點(diǎn)火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置中心風(fēng)通道2、一次風(fēng)通道10、 直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道11以及外旋流二次風(fēng)通道12，該結(jié)構(gòu)使得該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場(chǎng)和強(qiáng)化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣且低NOx排放的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點(diǎn)火槍嘴的水平柱狀點(diǎn)火槍 (1)，其特征在于圍繞點(diǎn)火槍(1)的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置左邊上表面帶有中心風(fēng)入口(10 的水平柱環(huán)狀中心風(fēng)通道O)、左端帶有豎直方向彎折的一次風(fēng)入口(101)的水平柱環(huán)狀一次風(fēng)通道(10)、左端帶有豎直方向的直流天然氣入口(10 的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道(3)、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風(fēng)入口(104)的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風(fēng)通道(11)以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風(fēng)入口(10 的水平柱環(huán)狀外旋流二次風(fēng)通道(12)，另外點(diǎn)火槍⑴、中心風(fēng)通道(2)、一次風(fēng)通道(10)、直流天然氣通道(3)、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道(11)以及外旋流二次風(fēng)通道(1 的右端面在豎直方向上相平齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道(11)的右端出口處和外旋流二次風(fēng)通道(1 的右端出口處分別設(shè)置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺(tái)環(huán)狀內(nèi)旋流二次風(fēng)通道擴(kuò)口(9)和外旋流二次風(fēng)通道擴(kuò)口(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣通道出口(106)為水平圓錐臺(tái)環(huán)，該水平圓錐臺(tái)環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺(tái)環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣入口(103)設(shè)置有天然氣速斷閥G)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣通道出口(106)處設(shè)置有阻火器(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風(fēng)通道(10)內(nèi)設(shè)置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺(tái)環(huán)狀煤粉濃縮裝置(5)，該煤粉濃縮裝置(5)的左端面小而右端面大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風(fēng)通道(10)右端出口處設(shè)有環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置(15)，該環(huán)齒狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)燃裝置(15)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個(gè)以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的內(nèi)旋流二次風(fēng)通道(11)內(nèi)設(shè)有軸向可調(diào)旋流器(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的外旋流二次風(fēng)入口(10 由外向內(nèi)依次設(shè)有外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)擋板(14)和切向可調(diào)旋流器(13)。
專利摘要一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，通過圍繞點(diǎn)火槍的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設(shè)置中心風(fēng)通道、一次風(fēng)通道、直流天然氣通道、內(nèi)旋流二次風(fēng)通道以及外旋流二次風(fēng)通道；該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場(chǎng)和強(qiáng)化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應(yīng)性廣且低NOX排放的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F23D17/00GK202040815SQ201120059060
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者吉用鋒, 周津煒, 成丁南, 王云剛, 趙欽新 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)