帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及煤粉燃燒技術領域，公開了一種帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，用于將煤粉和燃燒所需空氣送入煤粉爐的爐膛，包括旋流燃燒器，所述的旋流燃燒器包括帶彎頭的一次風通道，一次風通道的進氣口與上游的煤粉管道連通，出氣口與爐膛連通，還包括乏氣分離裝置，所述的乏氣分離裝置包括旋流分離器和乏氣通道，所述的旋流分離器可拆卸設置在所述的煤粉管道上，所述乏氣通道的兩端分別設有乏氣進氣口和乏氣出氣口，乏氣進氣口設置在旋流分離器后端的煤粉管道內，乏氣出氣口與爐膛連通。本實用新型能對一次風進行濃淡預分離，降低旋流燃燒器送入爐膛的一次風率，改善現有旋流燃燒器燃燒褐煤的安全性和穩定性。
【專利說明】
帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及煤粉燃燒技術領域，尤其涉及一種能對一次風進行濃淡預分離的旋流燃燒裝置。
【背景技術】
[0002]旋流燃燒器是當前電站鍋爐和工業鍋爐上廣泛應用的一種燃燒煤粉的裝置，與傳統旋流燃燒器的特點是:一次風以直流或旋流的方式進入爐膛，二次風從一次風外側旋轉進入爐膛，氣流的強烈旋轉，使得中心部分產生一個低壓區，形成徑向和軸向壓力梯度，軸向壓力梯度使得中心部分的煙氣沿著軸線反向流動，在燃燒器出口附近形成與主氣流流動方向相反的回流，將高溫煙氣卷吸到燃燒器射流的根部對煤粉氣流進行加熱，使之著火。
[0003]對于高水分褐煤而言，雖然從揮發份上看，屬于極易著火穩燃煤質，但褐煤本身也存在熱值低、水分高的特點，往往存在一次風率過大的問題，導致二次風回流時無法帶動一次風燃燒，難以形成穩定燃燒的密相區。另外，在燃盡方面，雖然褐煤為極易燃盡的煤種，但同時也受鍋爐爐內燃燒溫度水平的影響很大，需要煤粉顆粒在爐內有足夠的停留時間，以便煤粉的充分燃盡，同時還必須兼顧結焦問題，燃燒設備設計時必須采取必要的措施來避免結焦，避免鍋爐因為結焦而無法安全穩定運行的情況。
[0004]因此，由于褐煤的特殊性，目前現有的傳統旋流燃燒器對于燃燒褐煤容易出現一次風、二次風不匹配，一次風率較大的問題，影響整個燃燒系統的穩定性和可靠性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，能對一次風進行濃淡預分離，降低旋流燃燒器送入爐膛的一次風率，改善現有旋流燃燒器的安全性和穩定性，尤其是燃燒褐煤時。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，用于將煤粉和燃燒所需空氣送入煤粉爐的爐膛，包括旋流燃燒器，所述的旋流燃燒器包括帶彎頭的一次風通道、設置在一次風通道內的中心風管、設置在一次風通道外的二次風通道以及設置在二次風通道內的二次風旋流發生器，所述一次風通道的進氣口與上游的煤粉管道連通，出氣口與爐膛連通，所述的旋流燃燒裝置還包括乏氣分離裝置，所述的乏氣分離裝置包括旋流分離器和乏氣通道，所述的旋流分離器可拆卸設置在所述的煤粉管道上，所述乏氣通道的兩端分別設有乏氣進氣口和乏氣出氣口，乏氣進氣口設置在旋流分離器后端的煤粉管道內，所述乏氣進氣口的口徑小于煤粉管道的內徑且乏氣進氣口與煤粉管道同軸設置，所述的乏氣出氣口與爐膛連通。運用時，煤粉和空氣混合物經過布置在煤粉管道上的分離器，氣流在分離器的作用下產生較強的旋流，在分離器下游，貼管壁附近是高速旋流區域，而管子中心區域為旋流低速區，煤粉顆粒在離心作用下，濃縮于近管壁區域。因此，有少量的顆粒進入乏氣通道，經過乏氣通道在乏氣出氣口噴射入爐膛，而大部分煤粉顆粒被濃縮于一次風通道內，經過一次風通道噴射入爐膛。通過上述的一次風濃淡預分離，從而達到降低旋流燃燒器送入爐膛的一次風率，極大的改善了現有旋流燃燒器的安全性和穩定性，尤其是燃燒褐煤時。
[0007]進一步的，所述的乏氣通道上設有乏氣調節裝置，可視情況調節進入爐膛的乏氣量，乏氣的分離比率在5%_40%之間可調，調節乏氣分離比率從而降低了進入爐膛的一次風率且可調，改善了現有旋流燃燒器的安全性和穩定性，尤其是燃燒褐煤時。
[0008]進一步的，所述乏氣出氣口的中心與一次風通道出氣口的中心間距為R，Im <R<3m。若乏氣出氣口的中心與一次風通道出氣口的中心間離R太小，會影響主火焰;若乏氣出氣口的中心與一次風通道出氣口的中心間距R太大，則各個旋流燃燒器的乏氣管阻力匹配較困難。
[0009]進一步的，所述的乏氣進氣口與旋流分離器的間距為L，0.5m < L < 4m，由于旋流的作用效果會隨氣流的流動前行而發生變化，此間距是根據氣流旋流的動態變化而確定的，是乏氣分離的最佳間距。
[0010]進一步的，所述一次風通道進氣口的軸線與豎直方向的夾角為a，0°Sa < 360°，可根據現場具體情況選擇一次風通道進氣口的角度。
[0011]進一步的，所述的旋流分離器包括柱狀的擋塊和葉片，所述擋塊的兩端呈錐形，所述葉片呈斜向固定在擋塊上。
[0012]進一步的，所述的葉片與豎直方向的夾角為β，0°< β < 60°，所述葉片的數量為3至12片，葉片的角度和數量可根據具體的要求或效果進行選擇。
[0013]進一步的，所述擋塊的直徑為Φ，擋塊迎風錐面的錐角為δ，擋塊背風錐面的錐角為 γ，擋塊柱狀面的高度為B，其中 100mm< Φ < 300mm,20° < δ < 60°，60° < γ < 180°，0mm<B < 300mm，上述參數可根據具體要求或效果進行設置。
[0014]進一步的，所述的二次風通道包括內二次風通道和外二次風通道，所述的二次風旋流發生器包括分別設置在內二次風通道、外二次風通道內的內二次風旋流發生器和外二次風旋流發生器。當燃燒褐煤一次風率大于32 %時，首選雙二次風通道。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過旋流分離器和乏氣通道，對進入一次風通道前的煤粉進行濃淡預分離，降低了旋流燃燒器送入爐膛的一次風率，改善了現有旋流燃燒器的安全性和穩定性，尤其是燃燒褐煤時。可應用于新建鍋爐項目或對現有鍋爐旋流燃燒器進行低氮改造的項目。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0017]圖2是是圖1的左視圖；
[0018]圖3是旋流分離器的結構示意圖；
[0019]圖4是旋流分離器的擋塊的示意圖；
[0020]圖中標記為:1-一次風通道，2-中心風管，3-爐膛，4-煤粉管道，5-旋流分離器，6_乏氣通道，7-乏氣進氣口，8-乏氣出氣口，9-乏氣調節裝置，10-擋塊，11-葉片，12-內二次風通道，13-外二次風通道，14-內二次風旋流發生器，15-外二次風旋流發生器。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本實用新型進行進一步詳細介紹，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0022]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，用于將煤粉和燃燒所需空氣送入煤粉爐的爐膛3，包括旋流燃燒器和乏氣分離裝置。
[0023]所述的旋流燃燒器包括帶彎頭的一次風通道1、設置在一次風通道I內的中心風管
2、設置在一次風通道I外的內二次風通道12和外二次風通道13、分別設置在內二次風通道12、外二次風通道13內的內二次風旋流發生器14和外二次風旋流發生器15。所述一次風通道I的進氣口與上游的煤粉管道4連通，出氣口與爐膛3連通。
[0024]所述的乏氣分離裝置包括旋流分離器5和乏氣通道6，所述的旋流分離器5包括柱狀的擋塊10和葉片11，所述擋塊10的兩端呈錐形，所述葉片11呈斜向固定在擋塊10上，所述的旋流分離器5可拆卸設置在所述的煤粉管道4上，所述乏氣通道6的兩端分別設有乏氣進氣口 7和乏氣出氣口 8，乏氣進氣口 7設置在旋流分離器5后端的煤粉管道4內，所述乏氣進氣口 7的口徑小于煤粉管道4的內徑且乏氣進氣口 7與煤粉管道4同軸設置，所述的乏氣出氣口8與爐膛3連通，所述的乏氣通道6上設有乏氣調節裝置9。
[0025]所述乏氣出氣口8的中心與一次風通道I出氣口的中心間距為R，R大致為1700mm。所述的乏氣進氣口 7與旋流分離器5的間距為L，L大致為800mm。所述一次風通道I進氣口的軸線與豎直方向的夾角為α，α大致為45°。所述的葉片11與豎直方向的夾角為β，β大致為20°，所述葉片11的數量為3片。所述擋塊10的直徑為Φ，擋塊10迎風錐面的錐角為δ，擋塊10背風錐面的錐角為γ，擋塊10柱狀面的高度為B，其中Φ大致為200ηιηι，δ大致為50°，γ大致為110°，Β大致為170mm。
[0026]本實用新型通過旋流分離器和乏氣通道，對進入一次風通道前的煤粉進行濃淡預分離，降低了旋流燃燒器送入爐膛的一次風率，可應用于新建鍋爐項目或對現有鍋爐旋流燃燒器進行低氮改造的項目。以某臺660MW超超臨界燃煤發電機組為例，改造前其設計煤質:Vdaf = 44.26；Mt = 30；Mad= 10.69 ； Qnet，ar= 13.816MJ/Kg;按照常規計算一次風率約35% ;校核煤質:￥(^€ = 47.81;]\^ = 30.6;]\&1(1=10.93;01^^，31=13.615111/1^;按照常規計算一次風率約37%。而經本實用新型的乏氣分離裝置改造后，能使設計煤質濃煤粉氣流的一次風率降低到大約26%，校核煤質濃煤粉氣流的一次風率降低到大約30%。
【主權項】
1.帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，用于將煤粉和燃燒所需空氣送入煤粉爐的爐膛(3)，包括旋流燃燒器，所述的旋流燃燒器包括帶彎頭的一次風通道(1)、設置在一次風通道(I)內的中心風管(2)、設置在一次風通道(I)外的二次風通道以及設置在二次風通道內的二次風旋流發生器，所述一次風通道(I)的進氣口與上游的煤粉管道(4)連通，出氣口與爐膛(3)連通，其特征在于:還包括乏氣分離裝置，所述的乏氣分離裝置包括旋流分離器(5)和乏氣通道(6)，所述的旋流分離器(5)可拆卸設置在所述的煤粉管道(4)上，所述乏氣通道(6)的兩端分別設有乏氣進氣口(7)和乏氣出氣口(8)，乏氣進氣口(7)設置在旋流分離器(5)后端的煤粉管道(4)內，所述乏氣進氣口(7)的口徑小于煤粉管道(4)的內徑且乏氣進氣口(7)與煤粉管道(4)同軸設置，所述的乏氣出氣口(8)與爐膛(3)連通。2.根據權利要求1所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述的乏氣通道(6)上設有乏氣調節裝置(9)。3.根據權利要求1所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述乏氣出氣口( 8)的中心與一次風通道(I)出氣口的中心間距為R，Im < R < 3m。4.根據權利要求1所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述的乏氣進氣口(7)與旋流分離器(5)的間距為1^，0.511^1^4111。5.根據權利要求1所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述一次風通道(I)進氣口的軸線與豎直方向的夾角為α，0° <α< 360°。6.根據權利要求1所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述的旋流分離器(5)包括柱狀的擋塊(10)和葉片(11)，所述擋塊(10)的兩端呈錐形，所述葉片(11)呈斜向固定在擋塊(10)上。7.根據權利要求6所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述的葉片(II)與豎直方向的夾角為β，0°< β < 60°，所述葉片(11)的數量為3至12片。8.根據權利要求6所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述擋塊(10)的直徑為Φ，擋塊(10)迎風錐面的錐角為δ，擋塊(10)背風錐面的錐角為γ，擋塊(10)柱狀面的高度為B，其中10mm < Φ < 300mm，20° < δ < 60°，60° < γ < 180°，0mm < B < 300mm。9.根據權利要求1-8中任意一項所述的帶外置式分離裝置的旋流燃燒裝置，其特征在于:所述的二次風通道包括內二次風通道(12)和外二次風通道(13)，所述的二次風旋流發生器包括分別設置在內二次風通道(12)、外二次風通道(13)內的內二次風旋流發生器(14)和外二次風旋流發生器(15)。
【文檔編號】F23D1/02GK205535781SQ201620286263
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】張山鷹, 陳建梅, 謝佳, 但家瑜, 張定海, 李家全, 冉燊銘
【申請人】東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司