專利名稱：一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業(yè)煤粉燃燒器，具體涉及一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器。
背景技術：
煤粉濃淡技術和分級燃燒技術等先進燃燒技術出現(xiàn)后，旋流燃燒器不僅能夠組織良好的爐內(nèi)空氣動力場，產(chǎn)生合理的著火區(qū)煤粉氣流濃度分布以及煤粉顆粒停留時間及著火距離，保證穩(wěn)定燃燒，而且能夠大量降低NOx氣體排放。同時，旋流燃燒器燃燒具有相對的獨立性，布置和調(diào)整都相對靈活，爐膛出口煙氣溫度和蒸汽溫度的偏差較小等優(yōu)點。因此， 旋流燃燒器在大型電站燃煤鍋爐上得到了廣泛的應用。但是目前應用的旋流燃燒器在實際運行中仍存在著火推遲、劣質(zhì)煤著火難、燃燒不穩(wěn)定、低負荷穩(wěn)燃能力差、結渣嚴重以及NOx排放量超標等問題。究其原因，主要是因為我國動力用煤呈現(xiàn)煤種多變、煤質(zhì)較差的特點。尤其在中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯中，和電站鍋爐相比，爐膛空間小，煤粉停留時間短，煤粉燃盡率低，燃燒效率低；同時， 中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯，容量小，水冷度大，燃燒器單個布置，缺乏相互引燃，造成爐膛溫度水平較低，燃燒器的穩(wěn)燃能力和對煤種的適應能力差，很難組織有效而經(jīng)濟的燃燒。為了適應煤質(zhì)多變和日益嚴峻的環(huán)保要求，工業(yè)煤粉鍋爐的煤種適應能力、低負荷穩(wěn)燃能力和低NOx排放要求不斷提高。盡管目前也有一些旋流燃燒器普遍采用加強一次風和二次風的旋流強度，或一次風出口加裝穩(wěn)燃齒或穩(wěn)燃環(huán)，或改變?nèi)紵鞒隹谛螤畹燃夹g改善燃燒狀況。但是，面對中小型煤粉工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐或工業(yè)窯的結構特殊性，現(xiàn)有中小型工業(yè)煤粉鍋爐旋流燃燒器對于煤種的適應性、低負荷穩(wěn)燃能力以及低NOx排放方面的缺陷仍然沒有得到很好地解決。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，通過圍繞點火槍的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置中心風通道、一次風通道、直流天然氣通道、內(nèi)旋流二次風通道以及外旋流二次風通道，該燃燒器可借助天然氣助燃，提高溫度場和強化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻、燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應性廣且低NOx排放的優(yōu)點。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是—種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點火槍嘴的水平柱狀點火槍 1，圍繞點火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置左邊上表面帶有中心風入口 102的水平柱環(huán)狀中心風通道2、左端帶有豎直方向彎折的一次風入口 101的水平柱環(huán)狀一次風通道10、 左端帶有豎直方向的直流天然氣入口 103的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道3、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風入口 104的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風通道11以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風入口 105的水平柱環(huán)狀外旋流二次風通道12，另外點火槍1、中心風通道2、
3一次風通道10、直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風通道11以及外旋流二次風通道12的右端面在豎直方向上相平齊。所述的內(nèi)旋流二次風通道11的右端出口處和外旋流二次風通道12的右端出口處分別設置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺環(huán)狀內(nèi)旋流二次風通道擴口 9和外旋流二次風通道擴口 16。所述的直流天然氣通道出口 106為水平圓錐臺環(huán)，該水平圓錐臺環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。所述的直流天然氣入口 103設置有天然氣速斷閥4。所述的直流天然氣通道出口 106處設置有阻火器7。所述的一次風通道10內(nèi)設置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺環(huán)狀煤粉濃縮裝置5，該煤粉濃縮裝置5的左端面小而右端面大。所述的一次風通道10右端出口處設有環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置15，該環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置15為環(huán)狀結構，該環(huán)狀結構內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒19。所述的內(nèi)旋流二次風通道11內(nèi)設有軸向可調(diào)旋流器6。所述的外旋流二次風入口 105由外向內(nèi)依次設有外二次風調(diào)風擋板14和切向可調(diào)旋流器13。通過圍繞點火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置中心風通道2、一次風通道10、 直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風通道11以及外旋流二次風通道12，該結構使得該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場和強化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應性廣且低NOx排放的優(yōu)點。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型的煤粉濃縮裝置的結構剖視圖。圖3是本實用新型的直流天然氣通道出口的結構半剖視圖。圖4是本實用新型的環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更詳細的說明。如圖1所示，天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點火槍嘴的水平柱狀點火槍1，圍繞點火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置左邊上表面帶有中心風入口 102 的水平柱環(huán)狀中心風通道2、左端帶有豎直方向彎折的一次風入口 101的水平柱環(huán)狀一次風通道10、左端帶有豎直方向的直流天然氣入口 103的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道3、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風入口 104的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風通道11以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風入口 105的水平柱環(huán)狀外旋流二次風通道12，另外點火槍1、中心風通道2、一次風通道10、直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風通道11以及外旋流二次風通道 12的右端面在豎直方向上相平齊。所述的內(nèi)旋流二次風通道11的右端出口處和外旋流二次風通道12的右端出口處分別設置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺環(huán)狀內(nèi)旋流
4二次風通道擴口 9和外旋流二次風通道擴口 16，引入直流天然氣通道3導入天然氣，由于天然氣的流量調(diào)節(jié)更加靈活準確，燃燒性能更加優(yōu)越，當鍋爐負荷發(fā)生變化時，可進行煤粉、 天然氣同時調(diào)整，保證燃燒器的穩(wěn)定運行，尤其是低負荷下的穩(wěn)燃。天然氣在燃燒器出口迅速燃燒，消耗一定的氧氣，從而在局部可形成缺氧的還原性區(qū)域，抑制燃料型NOx的產(chǎn)生，已產(chǎn)生的NOx在還原性氣氛下還可還原成N2，可以有效減少燃燒過程中產(chǎn)生的NOx。除此之外， 溫度的提高有利于煤粉揮發(fā)分的析出、燃燒和煤粉細顆粒的燃燒，提高燃燒效率和燃料利用率，加上助燃天然氣通過直流方式通入，使得氣流具有一定剛性，形成一層供氧略低的過渡區(qū)。如圖3所示，所述的直流天然氣通道出口 106為水平圓錐臺環(huán)，該水平圓錐臺環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。所述的直流天然氣入口 103設置有天然氣速斷閥4，天然氣速斷閥4可以迅速切斷助燃天然氣， 保證燃燒器的安全運行。所述的直流天然氣通道出口 106處設置有阻火器7，阻火器7可以起到對天然氣更好的隔離作用，防止二次風過早加入燃燒，使NOx還原區(qū)得到適當延長，更能降低NOx排放。如圖2所示，所述的一次風通道10內(nèi)設置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺環(huán)狀煤粉濃縮裝置5，該煤粉濃縮裝置5的左端面小而右端面大，這樣一次風攜帶煤粉通過該濃縮裝置5時，會分成沿徑向的富粉流和貧粉流，以致靠近助燃天然氣側(cè)的是富粉的高煤粉濃度區(qū)，煤粉的濃縮不僅有利于著火和減少NOx排放，該區(qū)域由于天然氣的助燃，溫度水平較高，從而形成了一個高煤粉濃度高溫度區(qū)域，可有效提高燃燒器的穩(wěn)燃性能。如圖4所示，所述的一次風通道10右端出口處設有環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置15，該環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置15為環(huán)狀結構，該環(huán)狀結構內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒19。所述的內(nèi)旋流二次風通道11內(nèi)設有軸向可調(diào)旋流器6。所述的外旋流二次風入口 105由外向內(nèi)依次設有外二次風調(diào)風擋板14和切向可調(diào)旋流器13。本實用新型的工作原理是打開直流天然氣入口 103的天然氣速斷閥4和外旋流二次風入口 105的二次風調(diào)風擋板14，隨后通過一次風通道10的一次風入口 101通入帶有煤粉的氣流，而中心風通道2的中心風入口 102、內(nèi)旋流二次風通道11的內(nèi)旋流二次風入口 104以及外旋流二次風通道12的外旋流二次風入口 105通入空氣氣流，并且通過直流天然氣通道3的直流天然氣入口 103通入天然氣，這樣在各自的出口處形成帶有煤粉的氣流和天然氣組成的混合物，同時點燃點火槍1，點燃該混合物。通過圍繞點火槍1的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置中心風通道2、一次風通道10、 直流天然氣通道3、內(nèi)旋流二次風通道11以及外旋流二次風通道12，該結構使得該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場和強化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應性廣且低NOx排放的優(yōu)點。
權利要求1.一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，包括右端為點火槍嘴的水平柱狀點火槍 (1)，其特征在于圍繞點火槍(1)的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置左邊上表面帶有中心風入口(10 的水平柱環(huán)狀中心風通道O)、左端帶有豎直方向彎折的一次風入口(101)的水平柱環(huán)狀一次風通道(10)、左端帶有豎直方向的直流天然氣入口(10 的水平柱環(huán)狀直流天然氣通道(3)、左端帶有豎直方向的內(nèi)旋流二次風入口(104)的水平柱環(huán)狀內(nèi)旋流二次風通道(11)以及左端帶有豎直方向的外旋流二次風入口(10 的水平柱環(huán)狀外旋流二次風通道(12)，另外點火槍⑴、中心風通道(2)、一次風通道(10)、直流天然氣通道(3)、內(nèi)旋流二次風通道(11)以及外旋流二次風通道(1 的右端面在豎直方向上相平齊。
2.根據(jù)權利要求1所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的內(nèi)旋流二次風通道(11)的右端出口處和外旋流二次風通道(1 的右端出口處分別設置有與其有同一水平中心軸線的水平圓錐臺環(huán)狀內(nèi)旋流二次風通道擴口(9)和外旋流二次風通道擴口(16)。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣通道出口(106)為水平圓錐臺環(huán)，該水平圓錐臺環(huán)的左端面小且右端面大，另外水平圓錐臺環(huán)內(nèi)還帶有從其左端面水平切入的水平圓柱環(huán)。
4.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣入口(103)設置有天然氣速斷閥G)。
5.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的直流天然氣通道出口(106)處設置有阻火器(7)。
6.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風通道(10)內(nèi)設置與其有同一水平中心軸線的水平八字錐臺環(huán)狀煤粉濃縮裝置(5)，該煤粉濃縮裝置(5)的左端面小而右端面大。
7.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風通道(10)右端出口處設有環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置(15)，該環(huán)齒狀結構穩(wěn)燃裝置(15)為環(huán)狀結構，該環(huán)狀結構內(nèi)壁沿周向間隔均勻排列有三個以上的圓弧柱狀煤粉穩(wěn)燃齒(19)。
8.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的內(nèi)旋流二次風通道(11)內(nèi)設有軸向可調(diào)旋流器(6)。
9.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，其特征在于所述的外旋流二次風入口(10 由外向內(nèi)依次設有外二次風調(diào)風擋板(14)和切向可調(diào)旋流器(13)。
專利摘要一種天然氣助燃的工業(yè)煤粉旋流燃燒器，通過圍繞點火槍的外側(cè)面自內(nèi)而外依次重疊設置中心風通道、一次風通道、直流天然氣通道、內(nèi)旋流二次風通道以及外旋流二次風通道；該燃燒器借助天然氣助燃提高溫度場和強化輻射傳熱，具有煤粉濃淡分布均勻燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定性好、煤種適應性廣且低NOX排放的優(yōu)點。
文檔編號F23D17/00GK202040815SQ201120059060
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權日2011年3月9日
發(fā)明者吉用鋒, 周津煒, 成丁南, 王云剛, 趙欽新 申請人:西安交通大學