專利名稱：燃料雙分級(jí)燃燒的方法及其雙分級(jí)旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火電廠鍋爐燃料燃燒領(lǐng)域，具體涉及一種燃料雙分級(jí)燃燒的方法及其雙分級(jí)旋流燃燒器。
現(xiàn)有旋流燃燒器發(fā)展至今已經(jīng)有近百年歷史，有普通的旋風(fēng)筒燃燒器、蝸殼式燃燒器、雙調(diào)風(fēng)燃燒器，一次風(fēng)熱風(fēng)置換的燃燒器等，以適應(yīng)不同的煤種和鍋爐。目前較為常見的雙調(diào)風(fēng)燃燒器，可以清潔地燃燒揮發(fā)份較高的煙煤，以降低大氣污染物NOx的生成。
舊旋流燃燒器在結(jié)構(gòu)形式上在燃燒器內(nèi)部隔離煤粉氣流(一次風(fēng))和輔助燃燒空氣(二次風(fēng))，即一次風(fēng)和二次風(fēng)有各自獨(dú)立的通道，燃燒器內(nèi)部，一、二次風(fēng)通道是隔離的，各不相干。離開燃燒器出口后才開始混合。舊旋流燃燒器有這樣的局限性1、一次風(fēng)速可調(diào)節(jié)范圍小。受煤粉輸送管道內(nèi)最低風(fēng)速的限制，普通舊燃燒器的一次風(fēng)速度可調(diào)節(jié)范圍較小。
2、煤粉濃度調(diào)節(jié)范圍小。舊燃燒器的煤粉濃度通常采用文丘里、鈍體、扭曲葉片等進(jìn)行煤粉濃縮，以改變一次風(fēng)管截面內(nèi)煤粉濃度分布，上述方法調(diào)節(jié)煤粉濃度范圍較窄；也有的燃燒器(如PAX燃燒器)，一次風(fēng)采用置換方式，或一次風(fēng)使用旋風(fēng)子進(jìn)行煤粉分離，但都在燃燒器外部進(jìn)行濃縮，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占的空間較大。
3、煤種適應(yīng)性范圍窄。舊燃燒器要求煤質(zhì)穩(wěn)定，或只用于燃燒貧煤，或只用于燃燒煙煤，使用過程中如果煤種變動(dòng)太大，就有燃燒不穩(wěn)或著火太近燒噴口的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通并形成一次風(fēng)與二次風(fēng)的分級(jí)輸送，能將一次風(fēng)粉的混合物在一次風(fēng)道的文丘里喉管分成濃相和稀相，濃相風(fēng)粉混合物經(jīng)擴(kuò)容管噴出，稀相風(fēng)粉混合物分流至二次風(fēng)道與二次風(fēng)混合，通過二次風(fēng)道噴出的燃料雙分級(jí)燃燒的方法及其雙分級(jí)旋流燃燒器。
一種燃料雙分級(jí)燃燒的方法，其步驟是由一次風(fēng)攜帶煤粉進(jìn)入燃燒器的一次風(fēng)道，在燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通并且一次風(fēng)與二次風(fēng)分級(jí)輸送，在一次風(fēng)道內(nèi)一次風(fēng)粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風(fēng)粉混合物從一次風(fēng)道噴出燃燒，稀相風(fēng)粉混合物通過燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通處分流至二次風(fēng)道與二次風(fēng)混合，通過二次風(fēng)道噴出燃燒。
一種按照上述的方法制造的雙分級(jí)旋流燃燒器，包括一次風(fēng)粉進(jìn)口1、文丘里管2、二次風(fēng)進(jìn)口6、內(nèi)二次風(fēng)通道7、外二次風(fēng)通道8、內(nèi)二次風(fēng)漩流擋板9、外二次風(fēng)漩流擋板10，其特征在于所述的一次風(fēng)粉進(jìn)口1與文丘里管2連接，濃淡分離管3與一次風(fēng)擴(kuò)容管5連接，文丘里管2的出口與濃淡分離管3的入口安裝在一條中心線上并靠近，形成一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通的結(jié)構(gòu)，在文丘里管2的出口與濃淡分離管3的入口處有一個(gè)一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)4，內(nèi)二次風(fēng)通道7固定在一次風(fēng)擴(kuò)容管5的外面，外二次風(fēng)通道8固定在內(nèi)二次風(fēng)通道7的外面，在二次風(fēng)進(jìn)口6內(nèi)設(shè)有內(nèi)二次風(fēng)漩流擋板9和外二次風(fēng)漩流擋板10。所述的濃淡分離管3為圓臺(tái)形或喇叭形或錐形。所述的一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)4可以沿文丘里管2的軸線移動(dòng)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.煤種適應(yīng)性強(qiáng)。由于一次風(fēng)速和煤粉濃度的調(diào)節(jié)幅度很寬，因此有很強(qiáng)的煤種適應(yīng)性，預(yù)計(jì)可以適用于揮發(fā)分Vdaf＝12％的貧煤到揮發(fā)分高至Vdaf＝37％的煙煤的燃燒。
2.NOx控制效果佳。由于采取了燃料分級(jí)和空氣分級(jí)燃燒相結(jié)合的清潔燃燒措施，并可以形成很深的空氣分級(jí)燃燒，理論上在煙煤鍋爐上比現(xiàn)有的雙調(diào)風(fēng)燃燒器NOx控制效果優(yōu)越，估計(jì)對(duì)于燃燒揮發(fā)分Vdaf＝25％的煙煤鍋爐，NOx可以控制到400mg/m3以內(nèi)，對(duì)于貧煤鍋爐NOx可控制到600mg/m3以內(nèi)。
3.燃燒穩(wěn)定性好，低負(fù)荷能力強(qiáng)。由于一次風(fēng)速可以大幅度調(diào)節(jié)，煤粉可以高度濃縮，因而理論上燃燒穩(wěn)定性和低負(fù)荷能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有的其它燃燒器。
4.結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝和維修，適合新建機(jī)組的選用和老機(jī)組的改造。結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝和維修，由于性能優(yōu)越，適合于用于新機(jī)組上，同時(shí)也非常適合于燃燒貧煤和煙煤鍋爐的技術(shù)改造，因而市場廣泛，并由于性能優(yōu)越將可為我國劣質(zhì)煤的應(yīng)用和火電機(jī)組的NOx減排發(fā)揮作用。
圖中1——一次風(fēng)粉進(jìn)口 2——文丘里管 3——濃淡分離管4——一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán) 5——一次風(fēng)擴(kuò)容管 6——二次風(fēng)進(jìn)口7——內(nèi)二次風(fēng)通道 8——外二次風(fēng)通道 9——內(nèi)二次風(fēng)漩流擋板10——外二次風(fēng)漩流擋板一次風(fēng)和煤粉氣流進(jìn)入彎頭后，首先通過文丘里管2進(jìn)行煤粉濃縮。當(dāng)煤粉氣流離開文丘里管時(shí)在通道內(nèi)形成中心濃度高、四周濃度低的煤粉氣流，并運(yùn)動(dòng)到濃淡分離管3的入口。由于自身慣性力和內(nèi)二次風(fēng)與一次風(fēng)壓差(此處二次風(fēng)靜壓小于一次風(fēng)靜壓)的作用，處于通道四周的空氣流連同小部分煤粉進(jìn)入內(nèi)二次風(fēng)管，大部份煤粉則由于慣性力的作用進(jìn)入濃淡分離管，隨著圓臺(tái)型濃淡分離管的通流面積的增大；一次風(fēng)速度下降，因?yàn)榭諝馑闹軘U(kuò)散而使得通道中心的煤粉濃度更高。
通過上述的過程，一次風(fēng)煤粉濃縮的程度，一次風(fēng)速下降程度與分離到二次風(fēng)的空氣量和煤粉量有關(guān)系，這里通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)4，改變一、二次風(fēng)連通的面積，即可方便地控制，此外改變內(nèi)二次風(fēng)擋板開度以及一、二次風(fēng)氣流速度，也可以大幅度調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的靜壓差，從而控制分離進(jìn)入二次風(fēng)的一次風(fēng)量。
較濃的一次風(fēng)煤粉有利于煤粉氣流的著火，并可減少NOx的生成，同時(shí)一部分煤粉分離出來與二次風(fēng)預(yù)混，從而形成了燃料分級(jí)的形式，進(jìn)一步降低NOx的生成，而先分離出來的煤粉很細(xì)，包裹在主煤粉氣流的外面，因而促進(jìn)了著火。
燃燒器的一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通，在燃燒器內(nèi)部將部分一次風(fēng)分離到二次風(fēng)內(nèi)。它們之間的間隙可以利用一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于部分一次風(fēng)可以分離到二次風(fēng)內(nèi)部，因而形成一次風(fēng)可以調(diào)節(jié)。
在燃燒器內(nèi)部將煤粉分離，較細(xì)的煤粉被分離到二次風(fēng)內(nèi)部，由于慣性力和一、二次風(fēng)壓差，部分較細(xì)的煤粉被分離到二次風(fēng)內(nèi)部，從而在燃燒器內(nèi)將燃料分成完全隔離的兩股煤粉，一濃一淡，形成了燃料分級(jí)燃燒方式。在燃燒器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了燃料分級(jí)和空氣分級(jí)，因而是一種雙分級(jí)的燃燒方法。
燃燒器通過濃淡分離管和一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)的配合使用，可以大輻度的調(diào)節(jié)一次風(fēng)速和煤粉濃度，以及分離到二次風(fēng)的煤粉量，原則上一次風(fēng)速可以調(diào)節(jié)小到30％以上，也可以不減小，燃燒器一次風(fēng)煤粉濃度和分離到二次風(fēng)的煤粉量的調(diào)節(jié)范圍相當(dāng)大，視具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。
權(quán)利要求
1.燃料雙分級(jí)燃燒的方法，其步驟是由一次風(fēng)攜帶煤粉進(jìn)入燃燒器的一次風(fēng)道，在燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通并且一次風(fēng)與二次風(fēng)分級(jí)輸送，在一次風(fēng)道內(nèi)一次風(fēng)粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風(fēng)粉混合物從一次風(fēng)道噴出燃燒，稀相風(fēng)粉混合物通過燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通處分流至二次風(fēng)道與二次風(fēng)混合，通過二次風(fēng)道噴出燃燒。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的方法制造的雙分級(jí)旋流燃燒器，包括一次風(fēng)粉進(jìn)口(1)、文丘里管(2)、二次風(fēng)進(jìn)口(6)、內(nèi)二次風(fēng)通道(7)、外二次風(fēng)通道(8)、內(nèi)二次風(fēng)漩流擋板(9)、外二次風(fēng)漩流擋板(10)，其特征在于所述的一次風(fēng)粉進(jìn)口(1)與文丘里管(2)連接，濃淡分離管(3)與一次風(fēng)擴(kuò)容管(5)連接，文丘里管(2)的出口與濃淡分離管(3)的入口安裝在一條中心線上并靠近，形成一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通的結(jié)構(gòu)，在文丘里管(2)的出口與濃淡分離管(3)的入口處有一個(gè)一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)(4)，內(nèi)二次風(fēng)通道(7)固定在一次風(fēng)擴(kuò)容管(5)的外面，外二次風(fēng)通道(8)固定在內(nèi)二次風(fēng)通道(7)的外面，在二次風(fēng)進(jìn)口(6)內(nèi)設(shè)有內(nèi)二次風(fēng)漩流擋板(9)和外二次風(fēng)漩流擋板(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙分級(jí)旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為圓臺(tái)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙分級(jí)旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為喇叭形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙分級(jí)旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為錐形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的雙分級(jí)旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風(fēng)調(diào)節(jié)環(huán)(4)可以沿文丘里管(2)的軸線移動(dòng)。
全文摘要
燃料雙分級(jí)燃燒的方法及其雙分級(jí)旋流燃燒器，是由一次風(fēng)攜帶煤粉進(jìn)入燃燒器的一次風(fēng)道，在一次風(fēng)道內(nèi)一次風(fēng)粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風(fēng)粉混合物從一次風(fēng)道噴出，稀相風(fēng)粉混合物通過燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)通道與二次風(fēng)通道相通處分流至二次風(fēng)道與二次風(fēng)混合，通過二次風(fēng)道噴出。該方法適應(yīng)性強(qiáng)，NOx控制效果佳，燃燒穩(wěn)定性好，低負(fù)荷能力強(qiáng)；燃燒器結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、安裝和維修，適合新建機(jī)組。
文檔編號(hào)F23D1/02GK1400420SQ0212939
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者周虹光, 梁法光, 徐黨旗, 馬筠, 陳國輝, 朱曉昕 申請(qǐng)人:國電熱工研究院