專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃煤鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器。
背景技術(shù)：
我國(guó)電力70%以上主要源于燃煤電廠，目前火電行業(yè)對(duì)我國(guó)氮氧化物排放貢獻(xiàn)率已經(jīng)超過(guò)1/3，因此對(duì)燃煤電廠氮氧化物的控制迫在眉睫。國(guó)家對(duì)火電廠大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改，根據(jù)2012年I月I日開(kāi)始實(shí)施的《火電廠大氣污染物 的排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)。新建機(jī)組從2012年I月I日開(kāi)始、現(xiàn)有機(jī)組從2014年7月I日開(kāi)始執(zhí)行100毫克/立方米的氮氧化物污染物排放限值(部分特殊機(jī)組類(lèi)型執(zhí)行200毫克/立方米)；重點(diǎn)區(qū)域統(tǒng)一執(zhí)行100毫克/立方米的排放限值。而這一標(biāo)準(zhǔn)比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的更加嚴(yán)格。雖然我國(guó)煤炭資源豐富，但是動(dòng)力煤煤種多變，爐膛結(jié)渣情況頻繁發(fā)生，部分機(jī)組被結(jié)渣問(wèn)題所困擾。水冷壁結(jié)渣使鍋爐效率下降，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。目前火電廠鍋爐燃燒方式主要分為四角切圓和旋流對(duì)沖兩種燃燒方式。為了達(dá)到國(guó)家火電的排放NOx標(biāo)準(zhǔn)，必須是爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)和SCR相結(jié)合。空氣分級(jí)是爐內(nèi)廣泛采用的技術(shù)，而空氣分級(jí)大都同時(shí)采用燃燒器的空氣分級(jí)供給和燃盡風(fēng)兩種方式相結(jié)合以求達(dá)到較低的NOx排放，提高初期的煤粉濃度也可以抑制NOx生成。爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)為后續(xù)的SCR減少運(yùn)行成本和增強(qiáng)穩(wěn)定性。對(duì)旋流對(duì)沖鍋爐而言，現(xiàn)有旋流燃燒器基本都采用兩層二次風(fēng)為主，沒(méi)有設(shè)置貼壁風(fēng)來(lái)防止熔融煤灰粘結(jié)水冷壁結(jié)渣。一次風(fēng)安裝的煤粉濃淡分離器都采用規(guī)則的多變形，導(dǎo)致磨損較為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在不足，提供一種低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，該燃燒器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便和阻力小，易于燃燒器改造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供的一種低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，它包括中心直流風(fēng)管、一次風(fēng)管、內(nèi)二次旋流風(fēng)管、中二次旋流風(fēng)管和貼壁外二次直流風(fēng)管，中心直流風(fēng)管設(shè)置于一次風(fēng)管內(nèi)，內(nèi)二次旋流風(fēng)管在一次風(fēng)管外部，中二次旋流風(fēng)管在內(nèi)二次旋流風(fēng)管外部，貼壁外二次直流風(fēng)管在中二次旋流風(fēng)管外部；煤粉濃淡分離器設(shè)置在一次風(fēng)管內(nèi)，且套在中心直流風(fēng)管外，煤粉濃淡分離器沿燃燒器軸向的截面為弓形，一次風(fēng)管的出口處設(shè)有一次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 ；內(nèi)二次旋流風(fēng)管的出口處設(shè)置有內(nèi)二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口，內(nèi)二次旋流風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有內(nèi)二次軸向旋流葉片；中二次旋流風(fēng)管內(nèi)設(shè)置有中二次軸向旋流葉片，中二次旋流風(fēng)管的出口處設(shè)有中二次風(fēng)管混合擴(kuò)口；貼壁外二次直流風(fēng)管的出口處設(shè)有貼壁外二次直流風(fēng)管圓弧形擴(kuò)口，貼壁外二次直流風(fēng)管圓弧形擴(kuò)口與中二次風(fēng)圓臺(tái)擴(kuò)口在爐壁處相連接。
本發(fā)明采用弓形煤粉濃淡分離器，實(shí)現(xiàn)了煤粉濃淡分離的同時(shí)減少了煤粉對(duì)濃淡分離器的局部磨損，由于弓形煤粉濃淡分離器外表面為圓弧形狀，與內(nèi)二次旋流風(fēng)管相鄰的一次風(fēng)管壁面越近，分離器越平滑，減少了煤粉濃縮過(guò)程中因濃淡分離器使煤粉速度與燃燒器軸向不一致而對(duì)相鄰內(nèi)二次旋流風(fēng)管的一次風(fēng)管壁面的沖刷和磨損。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便和阻力小，易于燃燒器改造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，風(fēng)管阻力小，使用方便等特點(diǎn)，尤其是在弓形煤粉濃淡分離器、貼壁外二次直流風(fēng)和貼壁外二次風(fēng)管的圓弧擴(kuò)口。弓形煤粉濃淡分離器使一次風(fēng)粉沿弓形煤粉濃淡分離器底部至頂部受到的阻力逐漸減小，減少了煤粉在經(jīng)過(guò)濃淡分離器后與燃燒器軸向之間的夾角而降低了對(duì)靠近內(nèi)二次旋流風(fēng)管側(cè)的一次風(fēng)管壁面的沖刷和磨損。貼近中心直流風(fēng)管側(cè)的弓形煤粉濃淡分離器受到的煤粉沖刷最強(qiáng)烈，但是作為實(shí)體的弓形煤粉濃淡分離器受沖刷磨損厲害的底部位置結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。傾斜的貼壁外二次直流風(fēng)管與圓弧形擴(kuò)口結(jié)合比使用水平直流風(fēng)管和大角度圓臺(tái)擴(kuò)口的阻力更小，貼壁外二次直流風(fēng)管的圓弧擴(kuò)口段流向漸變，降低阻力的同時(shí)也能保證出口的外二次直流風(fēng)貼壁?？拷卸物L(fēng)側(cè)的貼壁外二次風(fēng)圓弧擴(kuò)口與中二次風(fēng)擴(kuò)口相 接，有效的避免高溫回流煙氣對(duì)擴(kuò)口的燒損，使擴(kuò)口的使用壽命得到有效的保障。


圖I為本發(fā)明實(shí)例提供的煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)例提供的弓形濃度分離器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)例提供的旋流葉片與燃燒器軸向葉片夾角示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)例提供的圓弧擴(kuò)口結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)例提供的圓弧擴(kuò)口與爐壁相接處的切向方向與燃燒器軸向夾角示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)例提供的燃燒器出口流場(chǎng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)例提供的燃燒器包括中心直流風(fēng)管I、一次風(fēng)管2、內(nèi)二次旋流風(fēng)管3、中二次旋流風(fēng)管4和貼壁外二次直流風(fēng)管7，中心直流風(fēng)管I設(shè)置于一次風(fēng)管2內(nèi)，內(nèi)二次旋流風(fēng)管3在一次風(fēng)管2外部，中二次旋流風(fēng)管4在內(nèi)二次旋流風(fēng)管3外部，貼壁外二次直流風(fēng)管7在中二次旋流風(fēng)管4外部。如圖2所示，煤粉濃淡分離器9設(shè)置在一次風(fēng)管2內(nèi)，且套在中心直流風(fēng)管I外，煤粉濃淡分離器9沿燃燒器軸向的截面為弓形，弓形高度h為一次直流風(fēng)管2與中心直流風(fēng)管I之間的距離r的1/3 3/5。為了進(jìn)一步提高煤粉濃淡的分離效果，煤粉濃淡分離器9的起點(diǎn)距一次風(fēng)管出口的距離L'與一次風(fēng)管長(zhǎng)度L的比值最好為1/3 1/2，且煤粉濃淡分離器9起點(diǎn)的切線與燃燒器軸向的夾角Θ <45°，以保證一次風(fēng)管阻力小且煤粉不在弓形煤粉濃淡分離器前部堆積。一次風(fēng)管2的出口處設(shè)有一次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 10。
內(nèi)二次旋流風(fēng)管3的出口處設(shè)置有內(nèi)二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 11。內(nèi)二次旋流風(fēng)管3內(nèi)設(shè)置有內(nèi)二次軸向旋流葉片5，內(nèi)二次軸向旋流葉片5的起點(diǎn)與內(nèi)二次旋流風(fēng)管出口的之間的距離與內(nèi)二次旋流風(fēng)管長(zhǎng)度的比值最好為1/3 1/2，如圖3所示，軸向旋流葉片方向D與燃燒器軸向方向C的夾角P的優(yōu)選值為25°到35°。根據(jù)設(shè)計(jì)煤種確定旋流葉片角度之后旋流葉片固定不變，產(chǎn)生弱旋流內(nèi)二次風(fēng)。中二次旋流風(fēng)管4內(nèi)設(shè)置有中二次軸向旋流葉片6，中二次軸向旋流葉片6的起點(diǎn)與中二次旋流風(fēng)管出口的之間的距離與中二次旋流風(fēng)管長(zhǎng)度的比值最好為1/3 1/2，中二次軸向旋流葉片6方向與燃燒器軸向方向的夾角可調(diào)，并且可以在靠近中二次旋流風(fēng)管4入口的位置設(shè)置擋風(fēng)板，以調(diào)節(jié)中二次風(fēng)風(fēng)量，可滿(mǎn)足適應(yīng)不同煤種的燃燒特性。如圖4所示，中二次旋流風(fēng)管4的出口處設(shè)有中二次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 12。貼壁外二次直流風(fēng)管7與燃燒器軸向的擴(kuò)角為0° 10°，貼壁外二次直流風(fēng)管7的出口處設(shè)有貼壁外二次直流風(fēng)管圓弧形擴(kuò)口 8，圓弧形擴(kuò)口是為了減小貼壁外二次風(fēng)在風(fēng)管及擴(kuò)口流動(dòng)過(guò)程中的阻力。從如圖4、圖5所示，圓弧形擴(kuò)口 8由內(nèi)通孤形擴(kuò)口壁面13 和外圓弧形擴(kuò)口壁面14組成，靠近中二次風(fēng)管側(cè)的內(nèi)圓弧壁面13與中二次風(fēng)圓臺(tái)擴(kuò)口 12在爐壁15相連接，兩部分相連接能有效的防止高溫回流煙氣進(jìn)入中二次旋流風(fēng)管擴(kuò)口 12與貼壁外二次直流風(fēng)管擴(kuò)口 8之間的空隙而燒損擴(kuò)口。見(jiàn)圖5所示，內(nèi)圓弧形擴(kuò)口壁面13與爐壁15相接位置的切線方向與燃燒器軸向夾角α在60° 75°范圍內(nèi)，外圓弧形擴(kuò)口壁面14與爐壁15相接位置的切線方向與燃燒器軸向夾角β也在60° 75°范圍內(nèi)，以保證外二次風(fēng)出燃燒器后沿鍋爐壁運(yùn)動(dòng)。而阻止高溫熔融灰飛與水冷壁接觸并降低灰飛溫度，有效的防止了水冷壁結(jié)渣。燃燒器的一次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 10、內(nèi)二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口 11和中二次旋流風(fēng)管混合擴(kuò)口 12圓臺(tái)擴(kuò)口方向與燃燒器軸向成20°到45°。貼壁外二次直流風(fēng)與相鄰燃燒器的貼壁外二次直流風(fēng)會(huì)在燃燒器之間中間位置相遇后垂直進(jìn)入爐膛，形成燃燒區(qū)域中的空氣分級(jí)燃燒，使燃燒器區(qū)域的溫度分布更加均勻，進(jìn)一步降低NOx的形成。燃燒器出口流場(chǎng)示意圖6，在設(shè)計(jì)初，根據(jù)設(shè)計(jì)煤種，一次風(fēng)、內(nèi)二次風(fēng)和中二次風(fēng)之間形成的回流區(qū)A大小可通過(guò)燃燒器擴(kuò)口 10、11、12進(jìn)行調(diào)節(jié)，而鍋爐運(yùn)行過(guò)程可通過(guò)調(diào)節(jié)中二次風(fēng)旋流葉片角度來(lái)選擇合適的回流區(qū)A大小，因此該燃燒器對(duì)煤種的適應(yīng)性廣。綜上所述，該燃燒器通過(guò)弓形煤粉濃淡分離器和貼壁外二次風(fēng)的發(fā)明，使該燃燒器能保證煤粉的低NOx燃燒，并能有效的防止煤粉的結(jié)渣產(chǎn)生，因此能滿(mǎn)足當(dāng)前國(guó)內(nèi)形勢(shì)的需求。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，它包括中心直流風(fēng)管(I)、一次風(fēng)管(2)、內(nèi)二次旋流風(fēng)管(3)、中二次旋流風(fēng)管(4)和貼壁外二次直流風(fēng)管(7)，中心直流風(fēng)管(I)設(shè)置于一次風(fēng)管(2)內(nèi)，內(nèi)二次旋流風(fēng)管(3)在一次風(fēng)管(2)外部，中二次旋流風(fēng)管(4)在內(nèi)二次旋流風(fēng)管(3)外部，貼壁外二次直流風(fēng)管(7)在中二次旋流風(fēng)管(4)外部； 煤粉濃淡分離器(9)設(shè)置在一次風(fēng)管(2)內(nèi)，且套在中心直流風(fēng)管(I)外，煤粉濃淡分離器(9)沿燃燒器軸向的截面為弓形，一次風(fēng)管(2)的出口處設(shè)有一次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口(10)； 內(nèi)二次旋流風(fēng)管(3)的出口處設(shè)置有內(nèi)二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口(11)，內(nèi)二次旋流風(fēng)管(3)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)二次軸向旋流葉片(5)； 中二次旋流風(fēng)管(4)內(nèi)設(shè)置有中二次軸向旋流葉片(6)，中二次旋流風(fēng)管(4)的出口處設(shè)有中二次風(fēng)管混合擴(kuò)口(12)； 貼壁外二次直流風(fēng)管(7)的出口處設(shè)有貼壁外二次直流風(fēng)管圓弧形擴(kuò)口(8)，貼壁外二次直流風(fēng)管圓弧形擴(kuò)口(8)與中二次風(fēng)圓臺(tái)擴(kuò)口(12)在爐壁(15)處相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述弓形高度h為一次直流風(fēng)管2與中心直流風(fēng)管(I)之間距離r的1/3 3/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述煤粉濃淡分離器(9)的起點(diǎn)距一次風(fēng)管出口的距離L'與一次風(fēng)管長(zhǎng)度L的比值為1/3 1/2，且煤粉濃淡分離器(9)起點(diǎn)的切線與燃燒器軸向的夾角Θ <45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，圓弧形擴(kuò)口(8)由內(nèi)圓弧形擴(kuò)口壁面(13)和外圓弧形擴(kuò)口壁面(14)組成，內(nèi)圓弧形擴(kuò)口壁面(13)與爐壁(15)相接位置的切線方向與燃燒器軸向夾角α在60° 75°范圍內(nèi)，外圓弧形擴(kuò)口壁面(14)與爐壁(15)相接位置的切線方向與燃燒器軸向夾角β也在60° 75°范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，內(nèi)二次軸向旋流葉片(5)的起點(diǎn)與內(nèi)二次旋流風(fēng)管出口的之間的距離與內(nèi)二次旋流風(fēng)管長(zhǎng)度的比值為1/3 1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，內(nèi)二次軸向旋流葉片(5)的葉片方向D與燃燒器軸向方向的夾角>為25°到35°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，中二次軸向旋流葉片(6)的起點(diǎn)與中二次旋流風(fēng)管出口的之間的距離與中二次旋流風(fēng)管長(zhǎng)度的比值為1/3 1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，中二次軸向旋流葉片(6)方向與燃燒器軸向方向的夾角可調(diào)，并且在靠近中二次旋流風(fēng)管(4)入口的位置設(shè)置擋風(fēng)板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，貼壁外二次直流風(fēng)管(7)與燃燒器軸向的夾角為0° 10°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的低NOx防結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，燃燒器的一次風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口(10)、內(nèi)二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口(11)和中二次旋流風(fēng)管圓臺(tái)擴(kuò)口(12)圓臺(tái)擴(kuò)口方向與燃燒器軸向成20°到45°。
全文摘要
本發(fā)明為電站鍋爐技術(shù)領(lǐng)域的低NOx防止結(jié)渣的旋流煤粉燃燒器，包括中心直流風(fēng)管、一次風(fēng)管、內(nèi)二次旋流風(fēng)管、中二次旋流風(fēng)管、貼壁外二次直流風(fēng)管、弓形煤粉濃度分離器及風(fēng)管擴(kuò)口。其中中心直流風(fēng)管設(shè)置于一次風(fēng)管內(nèi)部的中心位置，內(nèi)二次旋流風(fēng)管在一次風(fēng)管外部，中二次旋流風(fēng)管在內(nèi)二次旋流風(fēng)外部，貼壁外二次直流風(fēng)管在中二次旋流風(fēng)管外部。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一次風(fēng)管內(nèi)煤粉的濃淡分離，配合合理的空氣分布實(shí)現(xiàn)了空氣分級(jí)低NOx穩(wěn)定燃燒的同時(shí)并能有效的防止高溫熔融灰分與爐壁接觸而結(jié)渣。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力低，防止磨損，應(yīng)用方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F23D1/02GK102878553SQ20121034660
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者孫路石, 謝德勇, 向軍, 蘇勝, 胡松, 李敏, 帥超, 王小龍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)