一種新型富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，包括富氧導(dǎo)管，中心軸線重合的一次風(fēng)管、圓筒形油煤混合燃燒室、二次風(fēng)管、二次風(fēng)箱和預(yù)燃室。二次風(fēng)箱在管壁上設(shè)置有朝周向傾斜的二次風(fēng)進(jìn)口；二次風(fēng)箱沿軸向貫穿有一次風(fēng)管，一次風(fēng)管內(nèi)同軸設(shè)置有油煤混合燃燒室，在油煤混合燃燒室設(shè)有高能微油點(diǎn)火油槍和富氧導(dǎo)管；一次風(fēng)管外同軸套設(shè)裝有旋流葉片的二次風(fēng)管，并在出口端安裝有鈍體；二次風(fēng)箱內(nèi)設(shè)有預(yù)燃室，預(yù)燃室進(jìn)口端設(shè)分級風(fēng)道，并在燃燒器出口安裝若干擾動風(fēng)噴口。本發(fā)明的點(diǎn)火節(jié)油率達(dá)90%以上，具有低負(fù)荷和超低負(fù)荷穩(wěn)燃功能；并且采用了富氧、煤粉濃縮及分級送風(fēng)等技術(shù)，使得該燃燒器還具有煤粉燃盡率高、NOX排放量低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種新型富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃燒器，尤其涉及一種新型富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]2012年，我國進(jìn)口原油約2.85億噸，對進(jìn)口原油的依存度已達(dá)58.7%。一般通行觀點(diǎn)認(rèn)為，一國石油進(jìn)口依存度超過50%，就說明該國已進(jìn)入能源預(yù)警期?？梢娛同F(xiàn)已成為關(guān)系我國經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略物資。
[0003]大型電站鍋爐點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃用油量巨大，一臺200MW鍋爐冷爐升爐一次要消耗50-70噸油，一臺300MW鍋爐約消耗80-100噸油，一臺600MW鍋爐約消耗200-250噸油。有相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國每年鍋爐升爐點(diǎn)火約消耗150-180萬噸燃油，折合人民幣45-54億元。在低負(fù)荷助燃用油方面，隨著電網(wǎng)容量加大，電網(wǎng)峰谷差加劇，在晚上用電低谷時段，許多機(jī)組經(jīng)過燃燒器改造后，能在50-60%負(fù)荷時不投油穩(wěn)燃，但在超低負(fù)荷(30-50%)運(yùn)行時，必須投用助燃用油，助燃用油量巨大?；诖耍瑖野l(fā)改委鼓勵開發(fā)和推廣無油點(diǎn)火技術(shù)和微油點(diǎn)火技術(shù)。
[0004]國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了等離子體無油點(diǎn)火技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在大型電站鍋爐上得到推廣應(yīng)用。該技術(shù)可以實現(xiàn)無油點(diǎn)火，但也存在系統(tǒng)復(fù)雜，成本高等問題。
[0005]微油點(diǎn)火技術(shù)是指將一只出力較小的油槍布置在一次風(fēng)噴口內(nèi)，用少量的油點(diǎn)燃經(jīng)濃淡分離后的部分濃一次風(fēng)粉氣流，通常采用小火點(diǎn)大火逐漸放大的方法，最后點(diǎn)燃整個一次風(fēng)氣流。但現(xiàn)有的微油點(diǎn)火技術(shù)，在煤粉濃度高的地方往往氧濃度較低，而煤粉著火和燃燒需要足夠的氧氣供給，因此煤粉由于得不到充足的氧氣而導(dǎo)致燃燒不完全，使得燃燒器出口煤粉的燃盡率降低；另外，大部分微油點(diǎn)火技術(shù)并沒有很好解決氮氧化物排放量高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對以上存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器包括富氧導(dǎo)管、一次風(fēng)管、圓筒形油煤混合燃燒室、二次風(fēng)管、二次風(fēng)箱和預(yù)燃室，所述一次風(fēng)管、圓筒形油煤混合燃燒室、二次風(fēng)管、二次風(fēng)箱和預(yù)燃室的中心軸線重合，其中，所述二次風(fēng)箱在管壁上設(shè)置有朝周向傾斜的二次風(fēng)進(jìn)口 ；一次風(fēng)管的出口端伸入二次風(fēng)箱內(nèi)，油煤混合燃燒室置于一次風(fēng)管內(nèi)，在油煤混合燃燒室的前端斜向設(shè)有高能微油點(diǎn)火油槍，高能微油點(diǎn)火油槍的出口端置于油煤混合燃燒室內(nèi)，高能微油點(diǎn)火油槍的進(jìn)口端置于一次風(fēng)管外；富氧導(dǎo)管穿過一次風(fēng)管和油煤混合燃燒室的管壁伸入油煤混合燃燒室內(nèi)，且富氧導(dǎo)管的出口端的中心軸線與油煤混合燃燒室的中心軸線重合；所述一次風(fēng)管的出口端外套有所述二次風(fēng)管，二次風(fēng)管置于二次風(fēng)箱內(nèi)，二次風(fēng)管的內(nèi)壁與一次風(fēng)管的出口端的外壁之間安裝有旋流葉片；所述二次風(fēng)箱內(nèi)設(shè)有兩端敞口的所述預(yù)燃室和由二次風(fēng)管擴(kuò)錐延伸形成的錐形筒，錐形筒的大端伸入預(yù)燃室的進(jìn)口端，且在錐形筒和預(yù)燃室之間形成環(huán)形的分級風(fēng)道；在所述預(yù)燃室的外壁與二次風(fēng)箱的內(nèi)壁之間形成環(huán)形通道，該環(huán)形通道的出口處設(shè)有環(huán)形端面，環(huán)形端面上均勻地設(shè)有開孔，在所述開孔處固定安裝有擾動風(fēng)噴口。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一次風(fēng)管的進(jìn)口端內(nèi)設(shè)置有煤粉濃縮器。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一次風(fēng)管的出口端呈擴(kuò)口狀，該擴(kuò)口狀出口端伸入到所述錐形筒內(nèi)，在該擴(kuò)口狀出口端內(nèi)設(shè)有圓錐形的鈍體。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述擾動風(fēng)噴口與預(yù)燃室的軸向夾角為10°?20°、切向夾角為30?45°。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述高能微油點(diǎn)火油槍的中心軸線與油煤混合燃燒室的中心軸線的軸向夾角為30°?45°。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述富氧導(dǎo)管的出口端的壁上開有均勻布置的小孔。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述小孔的數(shù)目為20-30個。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
[0015](I)本發(fā)明的高能微油點(diǎn)火油槍將液體燃料油進(jìn)行機(jī)械霧化，變成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，由此產(chǎn)生溫度很高(1500-2000°C )的火炬點(diǎn)燃經(jīng)濃縮的高濃度煤粉，從而達(dá)到用微量的油點(diǎn)燃大量煤粉的目的。點(diǎn)火節(jié)油率可達(dá)90%以上，并且具有低負(fù)荷穩(wěn)燃功能。
[0016](2)本發(fā)明在煤粉的著火燃燒過程中通入了富氧，及時地提供了煤粉燃燒所需的氧氣，提高了燃燒器出口煤粉的燃盡率。
[0017]( 3 )本發(fā)明在二次風(fēng)管內(nèi)設(shè)置旋流葉片，使經(jīng)過旋流葉片的氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并在一次風(fēng)管噴口處設(shè)置鈍體，從而形成有利于著火的回流區(qū)，使煤粉更易點(diǎn)燃。
[0018](4)本發(fā)明采用了預(yù)燃室設(shè)計，利用預(yù)燃室高溫筒壁的輻射和反向回流高溫?zé)煔獾膶α鱾鳠?，使煤粉氣流迅速著火燃燒；另一方面，預(yù)燃室的進(jìn)口端設(shè)有高速分級風(fēng)，具有吹灰作用，使預(yù)燃室內(nèi)不積灰，并能有效防止結(jié)渣。
[0019](5)本發(fā)明在燃燒器的出口處噴入了帶有一定切向角度的擾動風(fēng)，加強(qiáng)了氣流的擾動程度，從而促進(jìn)了煤粉的燃燒，提高了煤粉的燃盡率。
[0020](6)本發(fā)明采用二次風(fēng)、分級風(fēng)及擾動風(fēng)的三級配風(fēng)方式，有效地降低了氮氧化物的排放。
[0021](7)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，投資成本低，具有一定的市場競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是圖1的A向視圖；
[0024]圖3是擾動風(fēng)噴口分布示意圖；
[0025]圖4是燃燒器的流場示意圖；
[0026]圖中:1、一次風(fēng)管，2、二次風(fēng)管，3、分級風(fēng)道，4、擾動風(fēng)噴口，5、旋流葉片，6、鈍體，
7、煤粉濃縮器，8、油煤混合燃燒室，9、富氧導(dǎo)管，10、二次風(fēng)進(jìn)口，11、二次風(fēng)箱，12、預(yù)燃室，13、環(huán)形端面，14、環(huán)形通道，15、高能微油點(diǎn)火油槍?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明包括一次風(fēng)管1、油煤混合燃燒室8、富氧導(dǎo)管9、二次風(fēng)管2、二次風(fēng)箱11和預(yù)燃室12，一次風(fēng)管1、圓筒形油煤混合燃燒室8、二次風(fēng)管2、二次風(fēng)箱11和預(yù)燃室12的中心軸線重合。
[0029]二次風(fēng)箱11在管壁上設(shè)置有朝周向傾斜的二次風(fēng)進(jìn)口 10 (如圖2所示)。根據(jù)流體力學(xué)原理可知，氣流采用這種方式進(jìn)入風(fēng)箱，使得風(fēng)箱內(nèi)的氣流更為均勻，從而提高了燃燒器出口界面處氣流的均勻度。一次風(fēng)管I的進(jìn)口端內(nèi)設(shè)置有煤粉濃縮器7，煤粉氣流撞擊煤粉濃縮器7后，形成了中心濃、兩邊淡的兩股煤粉氣流，這有利于煤粉氣流的著火和穩(wěn)燃。一次風(fēng)管I內(nèi)設(shè)置有圓筒形的油煤混合燃燒室8，在油煤混合燃燒室8的前端安裝有高能微油點(diǎn)火油槍15，高能微油點(diǎn)火油槍15向油煤混合燃燒室8的進(jìn)口方向偏斜一定角度^^為高能微油點(diǎn)火油槍15的中心軸線與油煤混合燃燒室8的中心軸線的軸向夾角，優(yōu)選30° <45°。高能微油點(diǎn)火油槍15將液體燃料油進(jìn)行機(jī)械霧化，變成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，由此產(chǎn)生溫度很高(1500-2000°C )的火炬點(diǎn)燃中心經(jīng)濃縮的高濃度煤粉，從而達(dá)到用微量的油點(diǎn)燃大量煤粉的目的。油煤混合燃燒室8內(nèi)還安裝有富氧導(dǎo)管9，在富氧導(dǎo)管9的出口端的一段壁上開有均勻布置的小孔，小孔的數(shù)量可為20-30個，氧氣從這些小孔中噴出然后與煤粉氣流混合，使得在該處形成高溫、高煤粉濃度和適當(dāng)高的氧濃度的所謂“三高區(qū)”，保證了煤粉的著火和穩(wěn)定燃燒。
[0030]從圖1中還可以看出，一次風(fēng)管I的出口端外同軸套設(shè)有二次風(fēng)管2，二次風(fēng)管2置于二次風(fēng)箱11內(nèi)，在二次風(fēng)管2的內(nèi)壁與一次風(fēng)管I的出口端的外壁之間安裝有旋流葉片5。二次風(fēng)管2擴(kuò)錐延伸形成錐形筒，錐形筒位于二次風(fēng)箱11內(nèi)。如圖1所示，一次風(fēng)管I的出口端呈擴(kuò)口狀，該擴(kuò)口狀出口端伸入到所述錐形筒內(nèi)，在該擴(kuò)口狀出口端內(nèi)設(shè)有圓錐形的鈍體6。在二次風(fēng)管2內(nèi)的旋流葉片5和鈍體6的共同作用下，二次風(fēng)管2內(nèi)的氣流流出二次風(fēng)管2后在中心(即鈍體6的尾部)形成了有利于煤粉著火穩(wěn)燃的高溫回流區(qū)，如圖3所示。另外，本發(fā)明還采用了預(yù)燃室12的結(jié)構(gòu)，預(yù)燃室12的內(nèi)壁為保溫絕熱材料制成，所以預(yù)燃室12的壁溫能很快升高并保持在一個比較高的溫度。二次風(fēng)管2擴(kuò)錐延伸形成的錐形筒的大端伸入預(yù)燃室12的進(jìn)口端，并且在錐形筒的外壁和預(yù)燃室12的內(nèi)壁之間形成環(huán)形的分級風(fēng)道3 ;預(yù)燃室12的外壁與二次風(fēng)箱11的內(nèi)壁之間形成環(huán)形通道14，該環(huán)形通道14的出口處設(shè)有環(huán)形端面13，環(huán)形端面13上均勻地設(shè)有開孔，在所述開孔處固定安裝有擾動風(fēng)噴口 4。煤粉氣流在高溫筒壁的輻射和反向回流高溫?zé)煔獾膶α鱾鳠醿烧吖餐饔孟?，迅速著火燃燒。預(yù)燃室12的根部(即進(jìn)口端)由于設(shè)置了分級風(fēng)道3，分級風(fēng)可通過分級風(fēng)道3緊貼著預(yù)燃室12的壁面噴入，不僅可以有效地防止預(yù)燃室12的結(jié)渣，還可對本發(fā)明燃燒器出口起到很好的保護(hù)作用。
[0031]如圖1、2所示，本發(fā)明在燃燒器出口四周設(shè)置有若干擾動風(fēng)噴口 4，該擾動風(fēng)噴口沿預(yù)燃室12的軸向和切向皆擺動一定角度，其中，軸向夾角a優(yōu)選10° < a <20° (參見圖1和圖4)，切向夾角Y優(yōu)選30° < Y < 45° (參見圖3)。軸向夾角a指的是擾動風(fēng)噴口 4的中心軸線與預(yù)燃室12的中心軸線的夾角，切向夾角Y指的是擾動風(fēng)噴口 4的中心軸線與預(yù)燃室12的圓周切線的夾角。[0032]本發(fā)明將煤粉后期燃燒所需的空氣分成三部分送入，即分別通過二次風(fēng)管2、分級風(fēng)道3、擾動風(fēng)噴口 4送入燃燒器的錐形筒、預(yù)燃室12的進(jìn)口端和出口端，使燃料在燃燒器的油煤混合燃燒室8及預(yù)燃室12內(nèi)都處于缺氧燃燒狀態(tài)，從而大幅度地降低了氮氧化物的生成。
[0033]參見圖4，本發(fā)明的工作過程如下:
[0034]本發(fā)明在啟動點(diǎn)火時，首先點(diǎn)燃小功率高能微油點(diǎn)火油槍15，由此產(chǎn)生溫度很高的火炬進(jìn)入油煤混合燃燒室8，從而點(diǎn)燃油煤混合燃燒室8中心的濃煤粉氣流，達(dá)到微量油點(diǎn)燃大量煤粉的目的。同時打開二次風(fēng)進(jìn)口 10，此時二次風(fēng)、分級風(fēng)、擾動風(fēng)分別通過二次風(fēng)管2、分級風(fēng)道3、擾動風(fēng)噴口 4進(jìn)入燃燒器的錐形筒、預(yù)燃室12的進(jìn)口端和燃燒器的出口，實現(xiàn)空氣的分級供給，能有效降低NOx的排放。其中，二次風(fēng)管2的氣流通過旋流葉片5后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并在流出二次風(fēng)管2的噴口(即二次風(fēng)管的出口)后在錐形筒的中心(即在鈍體6尾部)形成回流區(qū)，卷吸鍋爐爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔?，加熱并點(diǎn)燃煤粉。擾動風(fēng)噴口 4的氣流旋轉(zhuǎn)沖刷煤粉氣流，產(chǎn)生良好的擾動效果，從而促進(jìn)煤粉的燃燒，提高煤粉的燃盡率。
【權(quán)利要求】
1.一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，包括富氧導(dǎo)管(9)、一次風(fēng)管(I)、圓筒形油煤混合燃燒室(8)、二次風(fēng)管(2)、二次風(fēng)箱(11)和預(yù)燃室(12)，所述一次風(fēng)管(I)、圓筒形油煤混合燃燒室(8)、二次風(fēng)管(2)、二次風(fēng)箱(11)和預(yù)燃室(12)的中心軸線重合，其特征在于:所述二次風(fēng)箱(11)在管壁上設(shè)置有朝周向傾斜的二次風(fēng)進(jìn)口(10); —次風(fēng)管(I)的出口端伸入二次風(fēng)箱(11)內(nèi)，油煤混合燃燒室(8 )置于一次風(fēng)管(I)內(nèi)，在油煤混合燃燒室(8 )的前端斜向設(shè)有高能微油點(diǎn)火油槍(15 )，高能微油點(diǎn)火油槍(15 )的出口端置于油煤混合燃燒室(8)內(nèi)，高能微油點(diǎn)火油槍(15)的進(jìn)口端置于一次風(fēng)管(I)外；富氧導(dǎo)管(9)穿過一次風(fēng)管(I)和油煤混合燃燒室(8)的管壁伸入油煤混合燃燒室(8)內(nèi)，且富氧導(dǎo)管(9)的出口端的中心軸線與油煤混合燃燒室(8)的中心軸線重合；所述一次風(fēng)管(I)的出口端外套有所述二次風(fēng)管(2 )，二次風(fēng)管(2 )置于二次風(fēng)箱(11)內(nèi)，二次風(fēng)管(2 )的內(nèi)壁與一次風(fēng)管(I)的出口端的外壁之間安裝有旋流葉片(5);所述二次風(fēng)箱(11)內(nèi)設(shè)有兩端敞口的所述預(yù)燃室(12)和由二次風(fēng)管(2)擴(kuò)錐延伸形成的錐形筒，錐形筒的大端伸入預(yù)燃室(12)的進(jìn)口端，且在錐形筒和預(yù)燃室(12)之間形成環(huán)形的分級風(fēng)道(3);在所述預(yù)燃室(12)的外壁與二次風(fēng)箱(11)的內(nèi)壁之間形成環(huán)形通道(14)，該環(huán)形通道(14)的出口處設(shè)有環(huán)形端面(13)，環(huán)形端面(13)上均勻地設(shè)有開孔，在所述開孔處固定安裝有擾動風(fēng)噴口(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述一次風(fēng)管(I)的進(jìn)口端內(nèi)設(shè)置有煤粉濃縮器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述一次風(fēng)管(I)的出口端呈擴(kuò)口狀，該擴(kuò)口狀出口端伸入到所述錐形筒內(nèi)，在該擴(kuò)口狀出口端內(nèi)設(shè)有圓錐形的鈍體(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述擾動風(fēng)噴口(4)與預(yù)燃室(12)的軸向夾角為10°?20°、切向夾角為30?45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述高能微油點(diǎn)火油槍(15)的中心軸線與油煤混合燃燒室(8)的中心軸線的軸向夾角為30。?45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述富氧導(dǎo)管(9)的出口端的壁上開有均勻布置的小孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種富氧微油點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，其特征在于:所述小孔的數(shù)目為20-30個。
【文檔編號】F23D1/00GK103615717SQ201310506650
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】王進(jìn)卿, 池作和, 張光學(xué), 韓子墨 申請人:中國計量學(xué)院