專利名稱：外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐設(shè)備的燃燒器領(lǐng)域，適用于煤粉燃燒爐。
背景技術(shù)：
鍋爐作為燃燒設(shè)備在各行各業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。燃燒器是鍋爐設(shè)備取得良好燃燒效果的主要設(shè)備，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益起著非常重要的作用，它通過煤粉濃淡技術(shù)、分級(jí)燃燒技術(shù)等合理組織爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，得到合理的煤粉在著火區(qū)濃度分布、顆粒的停留時(shí)間及著火距離，以獲得良好的著火特性、低負(fù)荷穩(wěn)燃特性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在過去幾十年里，科學(xué)家和工程技術(shù)人員研制成功了不同的燃燒器，煤粉燃燒器大體可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩類。
1.直流燃燒器清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)以及吉林省電力科學(xué)研究院先后研制成功了煤粉船型穩(wěn)燃器、雙通道煤粉燃燒器、水平濃縮煤粉燃燒器、水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器、徑向濃淡旋流煤粉燃燒器、鈍體及開縫鈍體燃燒器、穩(wěn)燃腔煤粉燃燒器、四通道濃淡分流煤粉燃燒器、新型三功能煤粉鍋爐燃燒器，多通道強(qiáng)穩(wěn)燃濃淡煤粉燃燒器。國外的新型燃燒器有B&W的DS燃燒器，三菱公司的PM燃燒器，CE公司的WR燃燒器，IHI的內(nèi)部分隔型WR燃燒器，IHI-DF雙調(diào)風(fēng)燃燒器，新型煤粉燃燒低NOx A-PM燃燒器。這些直流燃燒器通過采用分流和繞流的技術(shù)，改變煤粉氣流的流動(dòng)方式，加強(qiáng)煤粉氣流對(duì)高溫?zé)煔獾木砦?，?qiáng)化煤粉氣流著火和燃燒。
2.旋流燃燒器旋流燃燒器合理組織一二次風(fēng)進(jìn)入鍋爐爐內(nèi)的形式和配比，一次風(fēng)煤粉氣流以直流或者旋流的形式進(jìn)入爐內(nèi)，二次風(fēng)則部分或全部以旋流形式進(jìn)入爐膛；產(chǎn)生和調(diào)節(jié)旋流的裝置有蝸殼、切向可動(dòng)葉片和軸向可動(dòng)葉片。利用合理的旋流強(qiáng)度加強(qiáng)卷吸高溫?zé)煔饧訜崦悍蹥饬?，延長部分煤粉顆粒在著火區(qū)的停留時(shí)間以強(qiáng)化其著火；利用煤粉濃淡技術(shù)讓較濃的煤粉氣流有良好的著火特性、增加燃燒的穩(wěn)定性；利用分級(jí)燃燒技術(shù)合理組織爐內(nèi)配風(fēng)，將二次風(fēng)沿煤粉氣流行程逐步加入，既能合理提供煤粉燃燒過程中所需的氧氣，同時(shí)能夠大量降低NOx排放(秦裕琨等，旋流煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展，熱能動(dòng)力工程，第12卷(4)，1997年7月)。因?yàn)橐陨蟽?yōu)點(diǎn)，旋流燃燒器得到了廣泛的應(yīng)用。
旋流燃燒器的分類方法較多，根據(jù)二次風(fēng)的供入方式及一次風(fēng)粉氣流煤粉濃度的不同可分為三類普通型、分級(jí)燃燒型、濃縮型。
普通型旋流燃燒器是指二次風(fēng)通過燃燒器集中送入爐內(nèi)，一次風(fēng)粉氣流沒有濃縮的旋流燃燒器，具備此特征的有雙蝸殼旋流煤粉燃燒器、單蝸殼-擴(kuò)錐型燃燒器、切向可動(dòng)葉片燃燒器、軸向可動(dòng)葉輪燃燒器、軸向葉輪-蝸殼型燃燒器、旋流預(yù)燃室燃燒器、管式旋流煤粉燃燒器。
分級(jí)燃燒型旋流燃燒器是指二次風(fēng)通過燃燒器分兩級(jí)(層)或兩級(jí)(層)以上送入爐內(nèi)，一次風(fēng)粉氣流沒有濃縮的旋流燃燒器。這類旋流燃燒器主要有雙通道外混式旋流燃燒器、雙調(diào)風(fēng)燃燒器、SM型燃燒器、蝸殼-葉片式旋流燃燒器、RSFC型燃燒器。
濃縮型旋流燃燒器是指一次風(fēng)粉氣流經(jīng)過濃縮后提高煤粉濃度來改善煤粉的著火及穩(wěn)燃的旋流煤粉燃燒器。又可分為二類一次風(fēng)粉氣流經(jīng)過濃縮按煤粉濃度高低一般分成兩股，即濃煤粉氣流和淡煤粉氣流。濃煤粉氣流由燃燒器噴入爐內(nèi)，淡煤粉氣流在爐膛某一位置單獨(dú)送入爐膛的旋流煤粉燃燒器為高濃度型旋流煤粉燃燒器；濃、淡煤粉氣流由燃燒器一次風(fēng)分風(fēng)道噴入爐膛的旋流煤粉燃燒器稱為濃淡型旋流煤粉燃燒器。這類燃燒器有前蘇聯(lián)高濃度型旋流燃燒器、PAX燃燒器、NSZ型燃燒器、WR型旋流燃燒器、NSW型燃燒器、徑向濃淡旋流煤粉燃燒器、雙重復(fù)合旋流燃燒器。
從上述燃燒器的特點(diǎn)可以看出，人們?cè)谠O(shè)計(jì)主燃燒器(煤粉鍋爐中的一次風(fēng)煤粉氣流噴口)時(shí)，首先將主燃燒器分為了兩類直流燃燒器和旋流燃燒器。一次風(fēng)煤粉氣流全部以直流或者旋流形式送入爐內(nèi)；二次風(fēng)全部或部分以旋流形式送入爐內(nèi)。然后通過改變?nèi)紵鞯牧鲃?dòng)方式來強(qiáng)化高溫?zé)煔獾幕亓骱途砦赃_(dá)到強(qiáng)化燃燒和穩(wěn)燃的目的。對(duì)于直流燃燒器，為了強(qiáng)化著火通常在直流主燃燒器噴口加裝非流線體來加強(qiáng)回流對(duì)高溫?zé)煔獾木砦?，但是這會(huì)削弱噴口射流的剛性，減少煤粉氣流在爐內(nèi)的穿透深度，降低火焰充滿度；對(duì)于旋流燃燒器，為了增加煤粉氣流在爐內(nèi)的穿透深度，增加火焰充滿度通常減小旋流強(qiáng)度，但是這又會(huì)減小射流對(duì)高溫?zé)煔獾木砦?，不利于煤粉氣流的著火和穩(wěn)定燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其目的在于使之既具有旋流燃燒器能夠產(chǎn)生回流區(qū)，卷吸高溫?zé)煔鈴?qiáng)化著火和穩(wěn)燃的特性；同時(shí)也具有直流燃燒器的射流剛性強(qiáng)，煤粉氣流穿透度大的特性，以滿足實(shí)際工程的應(yīng)用。
本發(fā)明的一種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)套有導(dǎo)管，主一次風(fēng)煤粉氣流管和導(dǎo)管之間均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)管內(nèi)徑為主一次風(fēng)煤粉氣流管直徑的0.5-0.7倍。
本發(fā)明的另一種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)腔均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片徑向高度為主一次風(fēng)煤粉氣流管半徑的0.1-0.5倍。
上述兩種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其進(jìn)一步特征在于主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)導(dǎo)流葉片段的長度L為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的1-2倍；導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的0-1倍。
上述兩種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，所述導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線之間的相對(duì)角度可以為10-75度。
上述兩種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，所述導(dǎo)流葉片的數(shù)量可以為6-36片。
本發(fā)明的主燃燒器裝置通過在燃燒器內(nèi)加裝導(dǎo)流葉片將一個(gè)主燃燒器分為2個(gè)區(qū)域，外部區(qū)域?yàn)樾髁鲃?dòng)，內(nèi)部區(qū)域?yàn)橹绷髁鲃?dòng)，利用增強(qiáng)外部主燃燒器一次風(fēng)煤粉氣流旋流強(qiáng)度，增大一次風(fēng)煤粉氣流對(duì)爐內(nèi)高溫?zé)煔獾木砦?，提高一次風(fēng)煤粉氣流的湍流強(qiáng)度，強(qiáng)化一次風(fēng)煤粉氣流與爐內(nèi)高溫?zé)煔忾g的熱質(zhì)交換，改善一次風(fēng)煤粉氣流的著火條件，到達(dá)強(qiáng)化燃燒的目的。而內(nèi)部的直流一次風(fēng)煤粉氣流能維持射流的剛性，保證燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間。所以通過合理的設(shè)計(jì)主燃燒器中旋流強(qiáng)度和旋流部分的流量的大小來強(qiáng)化卷吸，同時(shí)還能保證主燃燒器一次風(fēng)煤粉氣流的剛性和爐膛火焰充滿度，最大限度的發(fā)揮燃燒器的效率。
本發(fā)明的主一次風(fēng)煤粉氣流管采用圓管結(jié)構(gòu)，適用煤粉和燃?xì)鉅t，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和安裝；通過改變導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流法向出口之間的相對(duì)的角度，葉片的數(shù)量，葉片的弧度，葉片的長度和導(dǎo)管的長度(L)，導(dǎo)管的橫截面積或?qū)Я魅~片的高度來改變旋流強(qiáng)度和旋流量的大小，以適應(yīng)不同的燃料的燃燒特性。
本發(fā)明通過改變導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流法向出口之間的相對(duì)的角度，在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)改變射流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度和射流的剛性，保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明在應(yīng)用于煤粉燃燒時(shí)還可以和不同的送粉形式結(jié)合，控制煤粉濃度在燃燒器出口的分布，來到達(dá)強(qiáng)化燃燒降低排放的要求。


圖1.本發(fā)明帶有導(dǎo)管和導(dǎo)流葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.本發(fā)明帶導(dǎo)流葉片、不帶導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3.導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線之間的角度示意圖；圖4.導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S大于0時(shí)帶有導(dǎo)管的本發(fā)明結(jié)構(gòu)透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的燃燒器導(dǎo)流葉片在導(dǎo)管上的結(jié)構(gòu)，由主一次風(fēng)煤粉氣流管2、導(dǎo)管3和導(dǎo)流葉片1構(gòu)成，導(dǎo)管中葉片的高度H。
圖2為本發(fā)明的燃燒器導(dǎo)流葉片不帶導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)，由主一次風(fēng)煤粉氣流管2和導(dǎo)流葉片1構(gòu)成，導(dǎo)管中葉片的高度H。
圖3為導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線之間的角度示意圖；其中導(dǎo)流葉片1，主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線5，導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線夾角6，出口7。
圖4為導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S大于0時(shí)帶有導(dǎo)管的本發(fā)明結(jié)構(gòu)透視圖；圖中，導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S，導(dǎo)流葉片段的長度L。
根據(jù)現(xiàn)有鍋爐或新建鍋爐和燃料的特性，設(shè)計(jì)、制造和安裝(或改裝)本發(fā)明的主燃燒器裝置，以達(dá)到強(qiáng)化，穩(wěn)定燃燒，提高鍋爐的燃燒效率的目的。以燃燒無煙煤的W型鍋爐為例，當(dāng)主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑為0.3M時(shí)，采用按圖1結(jié)構(gòu)的主燃燒器的設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
表1

對(duì)于燃燒劣質(zhì)煙煤的安裝了旋流燃燒器的鍋爐，當(dāng)主燃燒器風(fēng)管外徑為0.4M時(shí)，采用圖1結(jié)構(gòu)的主燃燒器的設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。
表2

以燃燒無煙煤的W型鍋爐為例，當(dāng)主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑為0.3M時(shí)，采用按圖2結(jié)構(gòu)的主燃燒器的設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。
表3

對(duì)于燃燒劣質(zhì)煙煤的安裝了旋流燃燒器的鍋爐，當(dāng)主燃燒器風(fēng)管外徑為0.4M時(shí)，采用按圖2結(jié)構(gòu)的主燃燒器的設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。
表4

權(quán)利要求
1.一種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)套有導(dǎo)管，主一次風(fēng)煤粉氣流管和導(dǎo)管之間均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)管內(nèi)徑為主一次風(fēng)煤粉氣流管直徑的0.5-0.7倍。
2.如權(quán)利要求1所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)導(dǎo)流葉片段的長度L為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的1-2倍；導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的0-1倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線之間的相對(duì)角度為10-75度。
4.如權(quán)利要求3所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片的數(shù)量為6-36片。
5.一種外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)腔均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片徑向高度為主一次風(fēng)煤粉氣流管半徑的0.1-0.5倍。
6.如權(quán)利要求5所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)導(dǎo)流葉片段的長度L為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的1-2倍；導(dǎo)流葉片至主一次風(fēng)煤粉氣流管出口距離S為主一次風(fēng)煤粉氣流管外徑的0-1倍。
7.如權(quán)利要求5或6所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片和主一次風(fēng)煤粉氣流管軸線之間的相對(duì)角度為10-75度。
8.如權(quán)利要求7所述的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片的數(shù)量為6-36片。
全文摘要
本發(fā)明的外旋流內(nèi)直流主燃燒器裝置，屬于鍋爐設(shè)備的燃燒器領(lǐng)域；其目的在于既具有能產(chǎn)生回流區(qū)，卷吸高溫?zé)煔鈴?qiáng)化著火和穩(wěn)燃的特性；也具有射流剛性強(qiáng)，煤粉氣流穿透度大的特性。本發(fā)明的一種裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管和導(dǎo)管之間均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)管內(nèi)徑為主一次風(fēng)煤粉氣流管直徑的0.5－0.7倍。本發(fā)明的另一種裝置，主一次風(fēng)煤粉氣流管內(nèi)腔均勻布置導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片徑向高度為主一次風(fēng)煤粉氣流管半徑的0.1－0.5倍。本發(fā)明通過改變導(dǎo)流葉片的相對(duì)角度、數(shù)量、長度或高度和導(dǎo)管長度、橫截面積來改變旋流強(qiáng)度和旋流量大小，以適應(yīng)不同燃料的燃燒特性，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性；結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和安裝，適用于煤粉和燃?xì)馊紵隣t。
文檔編號(hào)F23D1/00GK1687640SQ20051001843
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者張志國, 周懷春, 方慶艷 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)