專利名稱：水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流煤粉燃燒器，特別涉及一種在四角切向燃煤鍋爐上水平布置的濃淡型燃燒器，屬于燃燒設(shè)備及技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在煤粉鍋爐上，常采用濃淡燃燒(或稱貧富粉燃燒)技術(shù)，即將入爐的煤粉/空氣(一次風(fēng))氣流進(jìn)行慣性分離，分作濃淡兩股而后分別送進(jìn)爐膛。由于濃股的煤粉濃度比原有的一次風(fēng)的煤粉濃度有顯著的提高，其著火特性得到顯著的改善。水平濃淡燃燒技術(shù)是濃淡燃燒技術(shù)的一種，是將濃淡分離后的兩股氣流在同一水平方向上送入爐膛，其中濃股煤粉氣流送入易于煤粉著火的向火側(cè)高溫區(qū)，所使用的燃燒器稱為水平濃淡型燃燒器。我國現(xiàn)在已有多種水平濃淡型燃燒器。
對于燃燒煙煤電站鍋爐而言，現(xiàn)有的水平濃淡燃燒技術(shù)在理論和實(shí)踐上已被證明是解決電站煤粉鍋爐穩(wěn)定燃燒、實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷斷油調(diào)峰、降低NOx生成、防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣以及提高煤種適應(yīng)性等的一種有效途徑。然而，對于燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤等難燃燃料的電站鍋爐，現(xiàn)有的水平濃淡燃燒技術(shù)不盡能達(dá)到上述的效果，難以滿足生產(chǎn)要求。其原因是對于難燃燃料，即使入爐前一次風(fēng)的濃淡分離效果很好，濃股煤粉氣流在爐膛內(nèi)仍有可能無法被卷吸的熱煙氣加熱到所需的著火溫度，不能很好地實(shí)現(xiàn)煤粉氣流著火和穩(wěn)定燃燒。例如，一種稱為“多重富集型直流煤粉燃燒器”(專利號02100688.1)的水平濃淡型燃燒器中，在濃股煤粉出口處采用鋸齒形多股噴口結(jié)構(gòu)，在多臺鍋爐上燃用揮發(fā)分高的煙煤時，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)燃和低負(fù)荷運(yùn)行性能，并且具有優(yōu)異的低NOx燃燒特性，然而，它在燃用難燃燃料時穩(wěn)燃效果就有所降低，難以滿足嚴(yán)格的低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒要求。
解決上述矛盾的一個有效方法是使用特殊的燃燒器出口結(jié)構(gòu)，更加合理地組織帶粉氣流在噴入爐膛后的流動場，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煤粉顆粒的空間濃縮，大幅度地增強(qiáng)煤粉的空間濃度，使一部分煤粉集中在較小的空間內(nèi)燃燒，釋放熱量，然后把熱量傳遞給濃股中另一部分未著火的顆粒，促使更多的顆粒著火燃燒。富集型燃燒器在一次風(fēng)通道內(nèi)利用氣固分離元件將一次風(fēng)進(jìn)行第一級濃淡分離，并在燃燒器出口布置分離檔塊，將第一級分離后的一股濃股氣流進(jìn)行第二級氣固分離，得到流量不同的兩股濃股氣流，并使得小股煤粉氣流(濃股)在燃燒器出口發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)(急拐彎)，并在其后形成高溫回流區(qū)，煤粉在此高溫回流區(qū)內(nèi)滯止增濃(空間濃度)，快速升溫，釋放揮發(fā)物和著火，形成穩(wěn)定的值班小火焰，再由此值班小火點(diǎn)燃整個一次風(fēng)煤粉火焰。
雖然現(xiàn)有的富集型燃燒器已在數(shù)十臺電站鍋爐上獲得應(yīng)用，并在燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、無煙煤等難燃燃料時表現(xiàn)出十分強(qiáng)的著火穩(wěn)燃能力，但那些鍋爐所對應(yīng)的最大單機(jī)容量僅為200MWe，在向300MWe～600MWe等級的我國現(xiàn)有的主力大機(jī)組鍋爐推廣時遭遇了技術(shù)瓶頸問題。其原因是現(xiàn)有富集型燃燒器是一種上下濃淡型燃燒器，其噴口大，往往需要將兩個一次風(fēng)噴口合并使用，而大機(jī)組鍋爐由于燃燒器調(diào)節(jié)時往往需要整組擺動等原因，將兩個噴口合并或使用過大噴口存在很大的技術(shù)困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，它的噴口與一次風(fēng)的噴口相當(dāng)，這種燃燒器不僅能用于200MWe以下的鍋爐，也可適用于300MWe～600MWe等級的大機(jī)組鍋爐；同時在煤種適應(yīng)性上又比現(xiàn)有的水平濃淡燃燒器更寬，既適用于燃燒煙煤，也適用于燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤等難燃燃料，在生產(chǎn)應(yīng)用上有廣闊的前景。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，含有方圓接頭、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊和分離隔板、由分離隔板分割而成的濃股氣流通道和淡股氣流通道，濃股氣流噴口，淡股氣流噴口，其特征在于在所述的濃股氣流通道的出口處設(shè)有濃股一級分離塊和濃股二級分離塊；所述的濃股一級分離塊將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部氣流為小股，下部氣流為大股，所述的濃股二級分離塊位于下部大股氣流的出口處，又將下部大股氣流分離成上下大小兩股，所述的濃股氣流噴口是由濃股上噴口、濃股中心噴口和濃股下噴口構(gòu)成的富集型噴口。
本實(shí)用新型所述的水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，其特征還在于所述的濃股上噴口所噴出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/4～1/3；所述的濃股中心噴口所噴出的氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/6～1/7。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及效益①采用水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器后，使進(jìn)入向火側(cè)的濃(小)股煤粉濃度(輸送濃度)提高了2-3倍，從而減少了著火需要的著火熱，有利于著火燃燒；②采用水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器后，由于濃(小)股煤粉氣流被送入到經(jīng)過精心組織的濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)內(nèi)，噴口尺寸變小，卻保留了著火穩(wěn)燃能力極強(qiáng)的特點(diǎn)，解決了300～600MWe等級的大機(jī)組鍋爐燃燒難燃煤種時低負(fù)荷脫油穩(wěn)燃問題；③采用水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器后，向火側(cè)高溫區(qū)處于還原性氣氛下，并有大量的揮發(fā)物提前釋放出來，揮發(fā)物在高溫還原性氣氛下可將NOx還原成N2，從而降低NOx的排放；④采用水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器后，煤粉濃度在燃燒器出口區(qū)域的分布是，向火側(cè)濃，背火側(cè)淡，從而改善或消除了燃燒器區(qū)域水冷壁附近的還原性氣氛，改善或消除水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕；⑤水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊，有利于燃燒器改造、安裝、及運(yùn)行維護(hù)。


圖1為水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器四角切圓布置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的A-A剖面圖，表示出水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的濃股側(cè)的結(jié)構(gòu)。
圖4為水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的噴口的示意圖。
圖中1-方圓接頭；2-一次風(fēng)通道；3-分離擋塊；4-分離隔板；5-濃股氣流通道；6-淡股氣流通道；7-總濃股氣流噴口；8-淡股氣流噴口；9-濃股煤粉火焰；10-一次風(fēng)煤粉火焰；11-濃股一級分離塊；12-濃股二級分離塊；13-值班小火焰；14-濃股上噴口；15-濃股中心噴口；16-濃股下噴口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理、具體結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說明。本實(shí)用新型提供的水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，主要包括方圓接頭1、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道2、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊3和分離隔板4、由分離隔板分割而成的濃股氣流通道5、淡股氣流通道6以及濃股氣流噴口7和淡股氣流噴口8(如圖2所示)；在濃股氣流通道5的出口處設(shè)有濃股一級分離塊11和濃股二級分離塊12(如圖3所示)；濃股一級分離塊11將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部氣流為小股，下部氣流為大股；濃股二級分離塊12位于下部大股氣流的出口處，又將下部大股氣流分離成上下大小兩股；由濃股一級分離塊分離的上部小股氣流由濃股上噴口14噴出，濃股二級分離塊12將下部大股氣流分成的上下兩股氣流分別由濃股中心噴口15和濃股下噴口16噴出?？倽夤蓺饬鲊娍?則是由濃股上噴口14、濃股中心噴口15和濃股下噴口16構(gòu)成的濃股富集型噴口。在此結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述的濃股上噴口所噴出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/4/～1/3；所述的濃股中心噴口所噴出的氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/7～1/6，濃股煤粉量的1/3。
從圖2、圖3和圖4中可以清楚地看到整個燃燒器的著火燃燒過程一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn)入方圓接頭1后，流經(jīng)在一次風(fēng)通道2布置的分離擋塊3和分離檔塊4，被分成濃淡兩股(濃股氣流的煤粉量占一次風(fēng)的3/4，氣流量占一次風(fēng)的1/5～1/3)，濃股經(jīng)濃股氣流通道5進(jìn)入濃股富集型噴口7，淡股經(jīng)淡股氣流通道6進(jìn)入淡股氣流噴口8；在濃股氣流通道5的出口處設(shè)有濃股一級分離塊11和濃股二級分離塊12，濃股一級分離塊11先將整個濃股氣流在垂直方向分離成大(下)小(上)兩股，濃股二級分離塊12進(jìn)一步將大股氣流分離成上下兩股，靠上的為小股。濃股富集型噴口7與濃股一級分離塊11和濃股二級分離塊12構(gòu)成濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)內(nèi)，將濃粉氣流分為上、中、下三股，中間的一股為小股(占濃股氣流量的1/7～1/6，濃股煤粉量的1/3)，與之相鄰的下側(cè)為大股氣流，這兩股氣流合占濃股氣流的2/3左右，另外有一股射流布置在燃燒器的上側(cè)，約占總氣流量的1/3。在向火側(cè)，大股氣流抽吸小股氣流，使其在爐膛內(nèi)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)(急拐彎)，并在其后形成高溫回流區(qū)，慣性大的煤粉進(jìn)入此高溫回流區(qū)，在這里滯止增濃(空間濃度)，快速升溫，釋放揮發(fā)物和著火，形成小火焰(即值班小火焰)，用它來點(diǎn)燃濃股煤粉火焰，再由濃股煤粉火焰去點(diǎn)燃整個一次風(fēng)煤粉火焰。在本燃燒器中煤粉的點(diǎn)火過程分三級完成，即用值班小火焰去點(diǎn)燃濃股煤粉火焰，再由濃股煤粉火焰去點(diǎn)燃整個一次風(fēng)煤粉火焰。燃燒器攜帶煤粉的一次風(fēng)氣流在管道內(nèi)進(jìn)行水平方向上的濃淡分離，分離后的濃股氣流送入向火側(cè)，淡股氣流送入背火側(cè)。所述的濃股氣流的煤粉量約占一次風(fēng)的3/4，氣流量占一次風(fēng)的1/5～1/3。
由于進(jìn)入濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)的煤粉氣流，不是一次風(fēng)煤粉氣量的全部，而是經(jīng)濃淡分流后的濃股煤粉氣流，它僅占一次風(fēng)煤粉氣流量的1/5～1/3，從而大大縮小了濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)尺寸和燃燒器噴口的總尺寸。因而，水平濃淡富集型煤粉直流燃燒器適用于300MWe～600MWe等級的大機(jī)組鍋爐燃燒器及其改造，當(dāng)然，也適用于300MWe機(jī)組以下的鍋爐的燃燒器及其改造。
權(quán)利要求1.一種水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，含有方圓接頭(1)、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道(2)、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊(3)和分離隔板(4)、由分離隔板分割而成的濃股氣流通道(5)和淡股氣流通道(6)，濃股氣流噴口(7)，淡股氣流噴口(8)，其特征在于在所述的濃股氣流通道(5)的出口處設(shè)有濃股一級分離塊(11)和濃股二級分離塊(12)；所述的濃股一級分離塊將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部氣流為小股，下部氣流為大股，所述的濃股二級分離塊(12)位于下部大股氣流的出口處，又將下部大股氣流分離成上下大小兩股，所述的濃股氣流噴口(7)是由濃股上噴口(14)、濃股中心噴口(15)和濃股下噴口(16)構(gòu)成的濃股富集型噴口。
2.按照權(quán)利要求1所述的水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，其特征在于所述的濃股上噴口(14)所噴出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/4/～1/3；所述的濃股中心噴口(15)所噴出的氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/7～1/6。
專利摘要水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，涉及一種四角切向布置的煤粉濃淡燃燒器。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是將一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn)行水平濃淡分離后，在濃股氣流通道的出口處設(shè)有濃股一級分離塊和濃股二級分離塊，將濃粉氣流分為上、中、下三股；噴口結(jié)構(gòu)采用濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)，點(diǎn)火過程分三級完成。本實(shí)用新型不僅減少了著火需要的著火熱，有利于著火燃燒，而且解決了300～600MWe等級的大機(jī)組鍋爐燃燒難燃煤種時低負(fù)荷脫油穩(wěn)燃問題；特別適用于 100、200、300和 600MWe等級鍋爐燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤的燃燒器及其改造，也有利于降低NO
文檔編號F23D1/00GK2929482SQ20062011902
公開日2007年8月1日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者張海, 呂俊復(fù), 徐秀清, 劉青, 岳光溪 申請人:清華大學(xué)