多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器的制造方法
【專利摘要】一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器。現有旋流燃燒器技術有待于進一步降低NOx排放。本發明一次風管彎頭（1）與一次風管水平段（2）連接，一次風管水平段中心有中心風管組件（5）和與其相連接的穩燃環（7），入口有煤粉均布器（3）、近出口有文丘里煤粉濃縮器（4），一次風管水平段外部有二次風管（10）、二次風風閘（13）和二次風管擴口（17），二次風管外部有三次風管（11）、三次風風閘（14）和三次風管擴口（18），三次風設有三次風旋流調節機構（15），三次風管外部有四次風管（12），四次風設有四次風旋流調節機構（16），四次風管出口連接水冷壁管屏（19）。本發明用于多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器。
【專利說明】
多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器
[0001 ] 技術領域:
本發明涉及煤的高效清潔燃燒技術領域，具體是提供一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器。
[0002]【背景技術】:
現有的墻式對沖燃燒鍋爐旋流燃燒器技術依煤質不同其NOx排放也不同，對于干燥無灰基揮發分為36-38%的煙煤，現有技術可達到的NOx排放大致為240-280mg/Nm3(6% 02，干煙氣)，對于干燥無灰基揮發分為13%的貧煤，現有技術可達到600-650mg/Nm3(6% 02，干煙氣)，這些濃度大大高于目前低至50mg/Nm3(6% 02，干煙氣)的最新排放規定，因此，很有必要進一步改進燃燒器設計、提高燃燒器性能以最大限度地降低煙氣脫硝費用來滿足最新的排放規定。
[0003]煤燃燒過程中產生的NOx主要由熱力NOx和燃料NOx兩部分組成:熱力NOx是由燃燒空氣中的一少部分氮被氧化生成，占總NOx的20-30%;燃料NOx是由煤中的一部分氮被氧化生成，占總NOx的70-80%，燃煤排放的NOx除了形成酸雨，破壞生態環境外，還會形成光化學煙霧，直接危害人類健康，因此必須得到有效地控制。
[0004]電站燃煤是大氣中NOx排放的主要來源之一，電站燃煤鍋爐NOx排放的控制可由燃燒過程中控制和燃燒后煙氣處理來實現，而燃燒過程中控制主要是通過使用低NOx燃燒器加上爐內分段燃燒技術來完成，隨著對電站燃煤污染物排放控制的日趨嚴格，對燃燒過程中NOx生成的控制也有更高的要求。
[0005]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器。
[0006]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，其組成包括:一次風粉系統、總二次風系統，所述的一次風粉系統包括一次風管彎頭，所述的一次風管彎頭通過法蘭與一次風管水平段連接，所述的一次風管水平段外部安裝有二次風管，所述的二次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的二次風管擴口，此擴口通過焊接方式和加強板與二次風管連接，所述的二次風管外部安裝有三次風管，所述的三次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的三次風管擴口，此擴口通過焊接方式和加強板與三次風管連接，所述的三次風管外部安裝有四次風管，所述的一次風管水平段與二次風管、所述的二次風管與三次風管、所述的三次風管與四次風管之間在前后端均通過特殊設計的頂緊裝置進行支撐，所述的四次風管出口端安裝有水冷壁管屏。
[0007]所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，所述的一次風管水平段入口端上部安裝有一個月牙形煤粉均布器，所述的一次風管水平段近出口端安裝有文丘里煤粉濃縮器，所述的一次風管水平段中心位置安裝有中心風管組件，所述的中心風管組件出口端通過支架與一次風管水平段連接，入口端通過傾面法蘭與所述的一次風管彎頭連接，所述的中心風管組件出口端與穩燃環焊接，所述的中心風管組件中心位置安裝有油槍組件，所述的油槍組件出口端通過葉輪支撐在中心風管組件內，入口端通過法蘭與中心風管組件入口端相連接。
[0008]所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，所述的總二次風系統包括風箱，所述的風箱以焊接方式與一次風管水平段和四次風管相連接，所述的風箱外部安裝有總風閘組件，所述的總風閘組件是一個位于風箱外側的同軸圓筒，通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度，所述的三次風管近出口端布置有三次風旋流調節機構，此調節機構是在三次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，所述的四次風管近出口端布置有四次風旋流調節機構，此調節機構是在四次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，也就是三次風和四次風旋流葉片各與一個環板連接，這兩個環板分別通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整葉片與軸向夾角從而調整其旋流強度，所述的二次風管、所述的三次風管入口處分別安裝有錐形的二次風風閘、三次風風閘以控制其風量，這兩個錐形風閘也是通過其滑輪及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度。
[0009]有益效果:
1.本發明低NOx旋流燃燒器經過18MW冷態與熱態試驗、數值模擬計算、試驗燃燒器到實際燃燒器放大設計，已應用于多個電站貧煤工程項目，本發明燃燒器的煤種適應性強，對于干燥無灰基揮發分為13%的貧煤，有望將鍋爐出口NOx排放減少到550mg/Nm3(6% 02)以下，未燃盡碳低位熱損失在0.6%以下。
[0010]本發明燃燒器也有較低的運行阻力，一次風阻力不超過800Pa，總二次風阻力不超過1300Pa，本燃燒器在所有負荷下能保持很好的燃燒穩定性，并不產生噴口結焦。
[0011]本發明低NOx軸向旋流燃燒器具有一次風粉多級濃淡分離、主燃燒空氣深度分級和形成中心回流區等特點，可最大限度地減少NOx的生成。
[0012]本發明燃燒器的一次風攜帶煤粉經過一次風管彎頭進入一次風管水平段，在一次風管水平段入口端上部布置有一個月牙形的煤粉均布器，以調整一次風管彎頭內由于氣流改變了流動方向和顆粒慣性作用而造成的上濃下淡的不均勻煤粉分布，一次風粉經過煤粉均布器后基本上趨于均勻分布，再經過文丘里煤粉濃縮器后，在一次風管出口斷面上產生了內濃外淡的濃度分布，并在此處注入爐膛。
[0013]本發明燃燒器由風箱來的主燃燒空氣分為二次風、三次風和四次風，以加大空氣分級程度，二次風為直流，風量較小，其作用是形成一道空氣隔墻以推遲一次風與外圍主燃燒空氣混合，也就是在近燃燒器區形成缺氧環境，有利于NOx還原，三次風和四次風為旋流，風速較大，分別經過一組沿圓周方向布置的軸向旋流葉片后射入爐膛，其作用是在遠燃燒器區完成未燃盡碳的燃燒，并促使在近燃燒器區形成一個回流區。
[0014]本發明在中心風管出口端設有一個穩燃環，還分別在二次風管和三次風管出口處設有一個與軸向有一定夾角的擴口，以推遲三次風和四次風與一次風粉的混合，以便在近燃燒器區形成缺氧環境，有利于NOx還原。
[0015]本發明低NOx燃燒器特有的噴口結構在近燃燒器區一次風粉射流區域形成一個中心回流區，該中心回流區能夠將內濃外淡的一次風粉卷席到回流區內；將高溫煙氣帶回近燃燒器區，加熱一次風粉，促進了煤粉點火，保持火焰穩定性;帶回的高溫煙氣含氧量低，使回流區處于缺氧環境，有利于NOx還原。
[0016]本發明燃燒器二次風至四次風由里到外逐漸偏離一次風與燃料，從而導致在軸向上分級混合和分級燃燒，這種分級產生兩種效果:第一，在近燃燒器區形成缺氧環境，有利于NOx還原，在遠燃燒器區通過三、四次風來完成未燃盡碳的燃燒;第二，熱量逐步釋放，從而降低火焰溫度，減少熱力NOx生成。
9.本發明具有優化的一至四次風風速、旋流度和風量配比、以及優化的一次風粉多級濃淡分離裝置和穩燃環幾何結構。
[0017]本發明采用了直流一次風和簡單的一次風入口彎管以減少一次風阻力、降低風機能耗，而且簡化了結構、減少造價，本發明的軸向旋流機構具有結構簡單、阻力小、旋流度調整范圍大等優點。
[0018]【附圖說明】:
附圖1是本發明的結構示意圖。
[0019]附圖2是附圖1中的煤粉均布器結構示意圖。
[0020]附圖3是附圖1中的一次風管出口煤粉濃縮飄帶模擬試驗圖。
[0021]附圖4是附圖1中的穩燃環結構示意圖。
[0022]附圖5是多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器流場結構圖。
[0023]【具體實施方式】:
實施例1:
一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，其組成包括:一次風粉系統、總二次風系統，所述的一次風粉系統包括一次風管彎頭I，所述的一次風管彎頭通過法蘭與一次風管水平段2連接，所述的一次風管水平段外部安裝有二次風管10，所述的二次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的二次風管擴口 17，此擴口通過焊接方式和加強板與二次風管連接，所述的二次風管外部安裝有三次風管U，所述的三次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的三次風管擴口 18，此擴口通過焊接方式和加強板與三次風管連接，所述的三次風管外部安裝有四次風管12，所述的一次風管水平段與二次風管、所述的二次風管與三次風管、所述的三次風管與四次風管之間在前后端均通過特殊設計的頂緊裝置進行支撐，所述的四次風管出口端安裝有水冷壁管屏19。
[0024]實施例2:
根據實施例1所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，所述的一次風管水平段入口端上部安裝有一個月牙形煤粉均布器3，所述的一次風管水平段近出口端安裝有文丘里煤粉濃縮器4，所述的一次風管水平段中心位置安裝有中心風管組件5，所述的中心風管組件出口端通過支架與一次風管水平段連接，入口端通過傾面法蘭與所述的一次風管彎頭連接，所述的中心風管組件出口端與穩燃環7焊接，所述的中心風管組件中心位置安裝有油槍組件6，所述的油槍組件出口端通過葉輪支撐在中心風管組件內，入口端通過法蘭與中心風管組件入口端相連接。
[0025]實施例3:
根據實施例1或2所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，所述的總二次風系統包括風箱8，所述的風箱以焊接方式與一次風管水平段和四次風管相連接，所述的風箱外部安裝有總風閘組件9，所述的總風閘組件是一個位于風箱外側的同軸圓筒，通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度，所述的三次風管近出口端布置有三次風旋流調節機構15，此調節機構是在三次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，所述的四次風管近出口端布置有四次風旋流調節機構16，此調節機構是在四次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，也就是三次風和四次風旋流葉片各與一個環板連接，這兩個環板分別通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整葉片與軸向夾角從而調整其旋流強度，所述的二次風管、所述的三次風管入口處分別安裝有錐形的二次風風閘13、三次風風閘14以控制其風量，這兩個錐形風閘也是通過其滑輪及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度。
[0026] 實施例4:
根據實施例1-3所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器由一次風粉系統和總二次風系統構成，一次風粉系統由一次風管彎頭、一次風管水平段、煤粉均布器、文丘里煤粉濃縮器、穩燃環、中心風管組件、及油槍組件組成，總二次風系統由風箱、二次風管、三次風管和四次風管及其相應的風量調節與旋流調節裝置組成；
在一次風管水平段的中心布置有中心風管，中心風管的中心布置有油槍，油槍起點火、暖爐和為燃燒器在低負荷運行時穩燃的作用，容量一般為燃燒器熱輸入的20-30%，中心風管為油槍提供一部分燃燒空氣，也起到冷卻油槍的作用；
一次風管靠爐膛一段采用耐熱耐磨材質以防止高溫變形和煤粉沖刷，一次風管靠風箱一段、文丘里煤粉濃縮器、煤粉均布器及彎頭均采用耐磨材質以防止煤粉沖刷，即在普通碳鋼內壁嵌上耐磨陶瓷或采用整體耐磨鑄件，中心風管及相連接的文丘里煤粉濃縮器部件采用整體耐磨鑄件，一次風管水平段組件與彎頭組件通過法蘭連接，以便于安裝與拆卸并保證其同軸度，中心風管組件出口端通過支架與一次風管水平段連接，入口端通過傾面法蘭與彎頭連接，以便于安裝與拆卸并保證與一次風管水平段的同軸度，油槍出口端通過葉輪支撐在中心風管內，入口端通過法蘭與中心風管入口端相連接，以便于安裝與拆卸并保證與中心風管的同軸度；
穩燃環為優質耐熱耐磨鑄件，以防止高溫變形和煤粉沖刷，穩燃環與中心風管組件出口端通過焊接方式連接；
本產品燃燒器設有單獨風箱和一個總風閘裝置以控制燃燒器的總二次風量，總風閘裝置是一個位于風箱外側的同軸圓筒，通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度，在二次風管和三次風管入口處各設有一個錐形風閘以控制其風量，這兩個錐形風閘也是通過其滑輪及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度，四次風管沒有風閘，其風量取決于二次風和三次風的風量；
在三次風與四次風通道的圓周方向上各設有一組等間距布置的軸向旋流葉片，每組中的每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，也就是三次風和四次風旋流葉片各與一個環板連接，這兩個環板分別通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整葉片與軸向夾角從而調整其旋流強度，本旋流調節機構能實現較大范圍的葉片角度和旋流強度；
一次風管與二次風管、二次風管與三次風管、三次風管與四次風管之間在前后端均通過特殊設計的頂緊裝置進行支撐，頂緊裝置設有調節螺母來保證各風管間的同軸度，這樣安裝方便且精度高，二次風管擴口和三次風管擴口通過焊接方式和加強板分別與二次風管和三次風管連接，提高了連接強度，風箱以焊接方式與一次風管和四次風管相連接，保證了燃燒器整體剛性。
【主權項】
1.一種多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，其組成包括:一次風粉系統、總二次風系統，其特征是:所述的一次風粉系統包括一次風管彎頭，所述的一次風管彎頭通過法蘭與一次風管水平段連接，所述的一次風管水平段外部安裝有二次風管，所述的二次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的二次風管擴口，此擴口通過焊接方式和加強板與二次風管連接，所述的二次風管外部安裝有三次風管，所述的三次風管出口端設有一個與軸向有一定夾角的三次風管擴口，此擴口通過焊接方式和加強板與三次風管連接，所述的三次風管外部安裝有四次風管，所述的一次風管水平段與二次風管、所述的二次風管與三次風管、所述的三次風管與四次風管之間在前后端均通過特殊設計的頂緊裝置進行支撐，所述的四次風管出口端安裝有水冷壁管屏。2.根據權利要求1所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，其特征是:所述的一次風管水平段入口端上部安裝有一個月牙形煤粉均布器，所述的一次風管水平段近出口端安裝有文丘里煤粉濃縮器，所述的一次風管水平段中心位置安裝有中心風管組件，所述的中心風管組件出口端通過支架與一次風管水平段連接，入口端通過傾面法蘭與所述的一次風管彎頭連接，所述的中心風管組件出口端與穩燃環焊接，所述的中心風管組件中心位置安裝有油槍組件，所述的油槍組件出口端通過葉輪支撐在中心風管組件內，入口端通過法蘭與中心風管組件入口端相連接。3.根據權利要求1或2所述的多級分離中心回流式軸向旋流燃燒器，其特征是:所述的總二次風系統包括風箱，所述的風箱以焊接方式與一次風管水平段和四次風管相連接，所述的風箱外部安裝有總風閘組件，所述的總風閘組件是一個位于風箱外側的同軸圓筒，通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度，所述的三次風管近出口端布置有三次風旋流調節機構，此調節機構是在三次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，所述的四次風管近出口端布置有四次風旋流調節機構，此調節機構是在四次風管通道的圓周上安裝一組等間距布置的軸向旋流葉片，每個葉片通過其定位轉軸和驅動連桿與一個安裝在四次風管外側的環板連接，也就是三次風和四次風旋流葉片各與一個環板連接，這兩個環板分別通過其滑輪、導軌及連接拉桿可沿軸向移動以調整葉片與軸向夾角從而調整其旋流強度，所述的二次風管、所述的三次風管入口處分別安裝有錐形的二次風風閘、三次風風閘以控制其風量，這兩個錐形風閘也是通過其滑輪及連接拉桿可沿軸向移動以調整其風門開度。
【文檔編號】F23D1/02GK106051759SQ201610521254
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】吳章發, 張彥軍, 王鳳君, 劉恒宇, 佟力, 沈濤, 朱繪娟
【申請人】哈爾濱鍋爐廠有限責任公司