專利名稱：一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分級(jí)旋流燃燒器，屬于煤粉燃燒設(shè)備和燃燒技術(shù)。
背景技術(shù)：
旋流煤粉燃燒器廣泛應(yīng)用于煤粉燃燒電站鍋爐中，具有爐內(nèi)熱負(fù)荷均勻，熱偏差 小，低NOx排放等優(yōu)點(diǎn)。目前旋流燃燒器中，將煤粉進(jìn)行濃淡分離廣泛采用在一次風(fēng)直管段 加裝導(dǎo)流塊、擋板等裝置的辦法，利用顆粒慣性達(dá)到濃淡分離效果，但燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制 造成本較高；而蝸殼式旋流煤粉燃燒器則調(diào)節(jié)性能較差。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 操作方便，且穩(wěn)燃效果好，保證低NOx排放的旋流燃燒器。由于燃燒器一般具有彎頭結(jié)構(gòu)，顆粒運(yùn)動(dòng)至彎頭處在慣性作用下將保持原有軌 跡，并在燃燒器直管段沿原流動(dòng)方向富集。相關(guān)研究表明，顆粒在彎頭處的慣性富集效果將 一直保持到燃燒器出口處。有效利用煤粉的彎頭富集效果，既可達(dá)到對(duì)煤粉進(jìn)行濃淡分離 目的，亦可減少燃燒器直流段的導(dǎo)流塊、擋板等結(jié)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化燃燒器結(jié)構(gòu)，降低制造成本。 然而利用彎頭對(duì)煤粉進(jìn)行分離時(shí)，煤粉在慣性作用下將集中富集在彎頭頂部，煤粉過(guò)分富 集會(huì)導(dǎo)致局部給氧不足，引起燃燒不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
為有效利用彎頭慣性分離特性，簡(jiǎn)化旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的目的是提出 一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器，包括帶彎頭的一次風(fēng)管，設(shè)置在一次風(fēng)管 內(nèi)的油槍風(fēng)管，設(shè)置在一次風(fēng)管外的內(nèi)二次風(fēng)管，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片，外二次風(fēng)導(dǎo)葉和外二 次風(fēng)管，其特征在于在所述的帶彎頭的一次風(fēng)管內(nèi)加裝開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭和芯筒，芯筒將一 次風(fēng)管水平段分為內(nèi)外兩個(gè)通道；所述的開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭與芯筒的一端相連，且加裝在一 次風(fēng)管彎頭處，并與一次風(fēng)管的彎頭同向布置；并在芯筒外壁和一次風(fēng)管內(nèi)壁之間布置有 一次風(fēng)旋流葉片。本發(fā)明所述的一次風(fēng)旋流葉片的葉片長(zhǎng)度為20 40cm，優(yōu)選為30cm;葉片個(gè)數(shù)為 4 16個(gè)，優(yōu)選為6個(gè)；旋流葉片截面投影與芯桶母線的夾角β的范圍為3° < β <30°， 夾角β優(yōu)選為β = 5;產(chǎn)生旋流數(shù)S的范圍為0.05 < S <0.5。，優(yōu)選為S = 0.08。本發(fā)明所述的開(kāi)放式導(dǎo)流彎 頭的橫截面為開(kāi)放式圓弧形或多邊形。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①利用一次風(fēng)管彎頭處顆粒慣性的作用達(dá)到 分離效果，形成內(nèi)側(cè)淡股和外側(cè)濃股一次風(fēng)煤粉氣流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果明顯。②外一次風(fēng)加 裝旋流葉片，減輕了顆粒在彎頭頂部富集的現(xiàn)象，使?jié)夤擅悍垲w粒在旋流氣流作用下被甩 向一次風(fēng)管壁面，并均勻分布，保證穩(wěn)燃和低氮燃燒效果。③芯筒將一次風(fēng)管道直管段分隔 為內(nèi)、外兩個(gè)腔體，有效防止?jié)夤珊偷蓺饬鞯脑贀交臁?br>

圖1為本發(fā)明提供的弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖。圖2為一次風(fēng)旋流葉片的布置示意圖。1-帶的彎頭一次風(fēng)管；2-油槍風(fēng)管；3-開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭；4-芯桶；5- —次風(fēng)旋流 葉片；6-內(nèi)二次風(fēng)管；7-內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片；8-外二次風(fēng)導(dǎo)葉；9-外二次風(fēng)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)及最佳實(shí)施方式。圖1為弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該燃燒器主要包括帶的彎頭一 次風(fēng)管1，油槍風(fēng)管2，內(nèi)二次風(fēng)管6，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片7，外二次風(fēng)導(dǎo)葉8，外二次風(fēng)管9， 以及加裝于一次風(fēng)管1內(nèi)的開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭3，芯桶4以及固定在芯桶外壁的外一次風(fēng)旋流 葉片5。二次風(fēng)分別由外二次風(fēng)管9和內(nèi)二次風(fēng)管6進(jìn)入旋流燃燒器，外二次風(fēng)導(dǎo)葉8可 調(diào)節(jié)外二次風(fēng)旋流數(shù)，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片7產(chǎn)生強(qiáng)旋流數(shù)的內(nèi)二次風(fēng)流股。送粉一次風(fēng)經(jīng) 帶彎頭的一次風(fēng)管1進(jìn)入旋流燃燒器，在彎頭處，煤粉在慣性和開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭3的引流下 富集在水平一次風(fēng)管外壁面，從而形成一次風(fēng)管內(nèi)粉體外濃內(nèi)淡的分布。為避免煤粉進(jìn)入 芯筒內(nèi)，以及有效利用煤粉在彎頭處的慣性，開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭3布置在一次風(fēng)管彎頭處，且 與一次風(fēng)管彎頭同向布置，開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭的截面為開(kāi)放式圓弧形或多邊形，也可為其他 形式，以保證煤粉在慣性作用下富集在一次風(fēng)管的彎頭頂部以及開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭3外壁面 的底部。芯筒4貫穿于水平一次風(fēng)管內(nèi)，芯桶4的一端與開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭3相連接，將一次 風(fēng)管水平段分為內(nèi)外兩個(gè)通道且，將來(lái)流一次風(fēng)及富集煤粉在物理上分為濃淡兩股，芯筒4 內(nèi)側(cè)為淡股一次風(fēng)，芯筒4外側(cè)為濃股一次風(fēng)。油槍風(fēng)管2為燃燒器點(diǎn)火時(shí)引入油槍風(fēng)，燃 燒器啟動(dòng)后僅弓I入少量二次風(fēng)。由于彎頭慣性作用，濃股氣流中的煤粉將局部富集在外一次風(fēng)通道頂部，這種現(xiàn) 象將一直保持到煤粉進(jìn)入爐膛，由于煤粉過(guò)分富集，容易導(dǎo)致局部供氧不足，造成燃燒不穩(wěn) 定，燃燒效率降低等問(wèn)題。為消除煤粉過(guò)于富集的影響，在芯筒4外壁和帶彎頭的一次風(fēng)管 1內(nèi)壁之間靠近彎頭處布置有一次風(fēng)旋流葉5。當(dāng)帶煤粉兩相流經(jīng)過(guò)旋流葉片5后，煤粉由 于旋流的離心作用被甩向壁面，因而濃股煤粉在壁面得到進(jìn)一步濃縮，而原先煤粉在頂部 過(guò)分富集的現(xiàn)象也因?yàn)槊悍鄣男麟x心運(yùn)動(dòng)而大大減弱。當(dāng)一次風(fēng)為旋流時(shí)，煤粉在燃燒 器出口因離心力作用發(fā)生擴(kuò)散，會(huì)減弱濃淡煤粉燃燒器抑制氮氧化物的作用。為消除這一 副作用，應(yīng)當(dāng)使一次風(fēng)的旋流數(shù)(切向動(dòng)量通量與軸向動(dòng)量通量的比值)控制在一定范圍 之內(nèi)。同時(shí)，旋流數(shù)過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致煤粉對(duì)旋流葉片5的磨損作用過(guò)大?；谝陨显颍?次風(fēng)旋流葉片5的作用是產(chǎn)生較低旋流數(shù)的氣流，同時(shí)要避免發(fā)生磨損。為此，旋流葉片5 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是葉片長(zhǎng)度大，一般為20 40cm，以30cm為佳；葉片個(gè)數(shù)少，一般為4 16個(gè)， 以6個(gè)為佳；旋流葉片5截面投影與芯桶母線的夾角β的范圍為3° 30°，以5°為佳。 旋流葉片5的這些特點(diǎn)可最大程度上降低煤粉對(duì)旋流葉片的磨損，并產(chǎn)生較低的旋流數(shù)S， 其范圍在0. 05 0. 5。當(dāng)濃股煤粉經(jīng)過(guò)旋流葉片5后，將產(chǎn)生弱旋氣流，在弱旋氣流離心力 作用下，煤粉被甩向壁面，并且均勻分布于一次風(fēng)管壁面。為進(jìn)一步降低弱旋一次風(fēng)對(duì)燃燒 器出口流場(chǎng)的影響，旋流葉片5需要安裝在芯筒靠近彎頭側(cè)。弱旋濃股一次風(fēng)離開(kāi)旋流葉 片5后，由于耗散作用旋流數(shù)逐漸減弱，至出口處時(shí)，弱旋濃股一次風(fēng)對(duì)強(qiáng)旋二次風(fēng)的影響可忽略不計(jì)。均 布的濃股煤粉將被卷吸入高溫強(qiáng)旋二次風(fēng)中，同回流高溫氣體混合，煤粉燃 燒穩(wěn)定，并達(dá)到低NOx排放的目標(biāo)。
權(quán)利要求
一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器，包括帶彎頭的一次風(fēng)管(1)，設(shè)置在一次風(fēng)管內(nèi)的油槍風(fēng)管(2)，設(shè)置在一次風(fēng)管外的內(nèi)二次風(fēng)管(6)，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片(7)，外二次風(fēng)導(dǎo)葉(8)和外二次風(fēng)管(9)，其特征在于在所述的帶彎頭的一次風(fēng)管(1)內(nèi)加裝開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭(3)和芯筒(4)，芯筒(4)將一次風(fēng)管(1)水平段分為內(nèi)外兩個(gè)通道，所述的開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭與芯筒的一端相連，且加裝在一次風(fēng)管(1)彎頭處，并與一次風(fēng)管(1)的彎頭同向布置；并在芯筒(4)外壁和一次風(fēng)管(1)內(nèi)壁之間靠近彎頭處布置有一次風(fēng)旋流葉片(5)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器，其特征在于所述的一 次風(fēng)旋流葉片(5)的葉片長(zhǎng)度為20 40cm，葉片個(gè)數(shù)為4 16個(gè)；旋流葉片(5)截面投 影與芯桶(4)母線的夾角β的范圍為3° < β <30°，產(chǎn)生旋流數(shù)S的范圍為0.05 < S < 0. 5。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述一次風(fēng)旋流葉片(5)，其特征在于旋流葉片個(gè)數(shù)為6片，葉片長(zhǎng) 度為30cm，旋流葉片(5)截面投影與芯桶(4)的母線的夾角β = 5°，產(chǎn)生旋流數(shù)為S = 0. 08。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器，其特征在于開(kāi)放式導(dǎo) 流彎頭的橫截面為開(kāi)放式圓弧形或多邊形。
全文摘要
一種弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器，屬于煤粉燃燒設(shè)備和燃燒技術(shù)。本發(fā)明的特征是在帶彎頭一次風(fēng)管內(nèi)加裝開(kāi)放式導(dǎo)流彎頭和芯筒，芯筒將一次風(fēng)管水平段分為內(nèi)外兩個(gè)通道，芯桶一端與導(dǎo)流彎頭相連。導(dǎo)流彎頭加裝在一次風(fēng)管彎頭處，并與一次風(fēng)管的彎頭同向布置；同時(shí)在芯筒外壁和一次風(fēng)管內(nèi)壁之間布置有一次風(fēng)旋流葉片，使?jié)夤擅悍郛a(chǎn)生低旋流數(shù)氣流。該弱旋一次風(fēng)多級(jí)分離旋流燃燒器利用彎頭對(duì)煤粉進(jìn)行慣性分離，并利用弱旋一次風(fēng)將濃股煤粉在一次風(fēng)管靠近壁面處均布。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，濃淡分離效果好，濃股煤粉分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，從而保證旋流燃燒器的穩(wěn)定燃燒以及低N0x排放特性，尤其適用于燃用貧煤。
文檔編號(hào)F23D1/02GK101865462SQ20101020084
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者劉青, 呂俊復(fù), 吳玉新, 張海, 楊海瑞, 鄭平安 申請(qǐng)人:清華大學(xué)