一种直流煤粉燃烧器的制作方法

本发明涉及一种直流煤粉燃烧器，特别是用于w火焰锅炉上的直流煤粉燃烧器。

背景技术：

随着我国风电、光电装机容量增加，高峰期电网消纳能力不足，近期弃风、弃光限电严重。为消纳新能源，对火电机组提出了更高的深度调峰能力要求，而深度调峰能力一般取决于机组的最低负荷。对于锅炉燃烧系统而言，关键是提高锅炉低负荷稳燃能力，因此要不断提高锅炉低负荷稳燃能力。

我国“富煤、缺油、少气”的能源资源特征，使得我国相当长的时间内仍以煤为主，也需要更加高效科学的利用煤炭资源。目前煤炭的梯级利用是我国能源转化利用方式的方向，以热解、气化为主，热解后低挥发分“残碳煤”做为高品位洁净燃料燃烧发电。但“残碳煤”燃烧过程存在着火困难、燃尽效率低、nox排放较高等特征。加上随着煤炭和电力的市场化，各种不同煤种供求关系处于波动中，各电厂为降低发电成本，电厂总是不断寻找经济煤种，这就造成多数电厂很难保证长期燃用单一的设计煤种，对燃烧设备的煤种适应能力提出较高的要求。

w火焰锅炉是一种针对低挥发分煤的特殊炉膛结构锅炉，具有较强的稳燃能力。但现有各种应用于w火焰锅炉的直流煤粉燃烧器，或多或少地存在如下一些问题：1）稳燃能力与火焰过早转弯存在炉膛利用不充分的矛盾，火焰过早转弯造成燃烧效率降低和燃尽风下方nox还原空间减小，引起nox排放升高；2）一次风着火与二次风混入时机均与一二次风运行时的速度等有关，难以准确调整控制，二次风混入过早对稳燃和降低nox排放不利，混入过晚不能即时补充燃烧所需空气同样对稳燃和燃尽等不利；3）燃烧器本身的稳燃能力不突出，主要靠锅炉下炉膛维持高温区（敷设较多卫燃带）稳燃，造成炉膛易结焦及nox较高等问题。因煤质及锅炉结构原因w火焰锅炉相比于其它炉型的nox排放浓度值更高，为了满足越来越严格的超低排放要求，许多电厂w火焰锅炉纷纷计划改烧或掺烧烟煤，但为控制燃料成本又常常需要燃烧劣质煤，导致现有燃烧设备的煤种变化适应能力难以满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种直流煤粉燃烧器，它不仅能大幅提高自身稳燃能力、燃烧效率和防结焦能力，解决着火稳燃与火焰下冲能力的矛盾，还可减小nox排放，且着火点可调，具有煤质适应范围广的优点，满足锅炉深度调峰和燃烧劣质煤的需求。

为了达到上述目的，本发明的一种直流煤粉燃烧器，包括外壳、设于外壳内的煤粉浓缩器，其特征在于还包括与煤粉浓缩器的浓煤粉出口相联的浓煤粉一次风管、绕于浓煤粉一次风管部分周向外的淡煤粉一次风管、与外壳相联的二次风管，二次风管与淡煤粉一次风管在周向相对设置并绕于浓煤粉一次风管其余部分周向外，二次风管位于浓煤粉一次风管的背火侧，浓煤粉一次风管喷口端与淡煤粉一次风管喷口端在径向间隔设置，二者之间形成回流腔体，浓煤粉一次风管喷口端和淡煤粉一次风管喷口端在轴向均位于二次风管喷口端的后方；

使用时，含煤粉的一次风通过煤粉浓缩器后，分别从浓煤粉一次风管与淡煤粉一次风管喷出，二次风经二次风管喷出，在炉膛内混合、燃烧；由于浓一次风喷口位于燃烧器中心，淡一次喷口位于燃烧器最外侧周向上，两股气流之间形成一个扇环形回流空间，浓淡两股一次风煤粉气流在扇形回流腔体中分别贴壁流动，在两股气流中间的环形区域产生较大的负压，可将炉膛中的热烟气因卷吸效果、回流到扇环形回流腔体中对两股气流进行加热并可使其在喷入炉膛前开始着火，加上此时还未与二次风混合，可大幅度提高在低负荷和燃烧劣质煤时的稳燃能力；二次风喷口成扇环形位于浓一次风背火侧，从背火侧逐步向回流腔体出口的已部分着火的煤粉气流逐步补充燃烧空气，不仅不阻碍高温烟气回流到回流腔体内保证稳燃，二次风与一次风一起具有较大的动量，解决w火焰锅炉火焰下冲动量不足的问题，起到提高燃烧器出口整体气流刚性、防止锅炉水冷壁结焦等作用，沿火焰行程逐步混入的二次风形成燃烧器内部的分级配风，还有利于降低nox排放；煤粉气流着火提前及整体气流刚性增强，延长了煤粉气流在炉膛中的燃烧时间，有利于提高燃烧效率；

作为本发明的进一步改进，所述淡煤粉一次风管入口段为渐缩的锥形；可防止经浓淡分离后的淡一次风速偏低，进一步提高淡一次风气流对高温烟气的回流能力和防止燃烧器出口结焦能力；

作为本发明的进一步改进，所述淡煤粉一次风管在周向围绕的角度大于二次风管在周向围绕的角度；可满足一、二次风的配比需要；

作为本发明的进一步改进，在二次风管的入口段内设有风门；可进行风量调节；

作为本发明的进一步改进，所述浓煤粉一次风管喷口端及淡煤粉一次风管喷口端后方的回流腔体与辅助通道相连，辅助通道内设有阀门，在回流腔体内设有孔板；通常情况下阀门处于关闭状态，以保证燃烧器的正常工作；也可通过调节阀门的开度向扇环形回流腔体中按需要的量通入二次风或惰性炉烟或适量的纯氧等助燃剂，用于调节炉膛内高温烟气回流到回流腔体的量的大小，调整回流腔体内的温度，进行着火点的调节，适用于不同的煤质，满足锅炉深度调峰和燃烧劣质煤的需求；孔板可保证二次风或惰性炉烟或纯氧送入的均匀性；

作为本发明的进一步改进，所述淡煤粉一次风管喷口端设有数个在周向上间隔的喷口；为实现更多的热烟气回流到回流腔体中；

作为本发明的进一步改进，所述二次风管喷口端内设有钝体；以适当延长一、二次风的混合；

作为本发明的进一步改进，所述在淡煤粉一次风管对应的外壳的圆周外侧设置有周界风管；通过在周界风管内通入适量的二次风，可保护、冷却燃烧器喷口；

作为本发明的进一步改进，在回流腔体内设有热电偶；通过热电偶测量回流腔体内的温度，并调节阀门开度的大小，可将不同燃烧煤种的温度均控制在适合的范围；

综上所述，本发明不仅能大幅提高自身稳燃能力、燃烧效率和防结焦能力，解决着火稳燃与火焰下冲能力的矛盾，还可减小nox排放，且着火点可调，具有煤质适应范围广的优点，满足锅炉深度调峰和燃烧劣质煤的需求。

附图说明

图1为本发明实施例的结构简图。

图2为图1的c-c剖视图。

图3为图1的a-a剖视图。

图4为图1的b-b剖视图。

图5为图1的仰视图。

图6为本发明实施例在w火焰锅炉上的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

该实施例的一种直流煤粉燃烧器，包括外壳1、设于外壳1内的煤粉浓缩器2、与煤粉浓缩器2的浓煤粉出口相联的浓煤粉一次风管3、绕于浓煤粉一次风管3部分周向外的淡煤粉一次风管4、与外壳1相联的二次风管5，淡煤粉一次风管4入口段为渐缩的锥形，淡煤粉一次风管4喷口端内通过间隔的凹腔15设有数个在周向上间隔的喷口13，煤粉浓缩器2的淡煤粉出口位于淡煤粉一次风管4与外壳1之间，在淡煤粉一次风管4与外壳1之间形成淡煤粉一次风通道；二次风管5与淡煤粉一次风管4在周向相对设置并绕于浓煤粉一次风管3其余部分周向外，淡煤粉一次风管4在周向围绕的角度约占圆周的2/3，二次风管5在周向围绕的角度约占圆周的1/3，在二次风管5的入口段内设有风门7，二次风管5喷口端内设有钝体11；如图6所示，二次风管5位于浓煤粉一次风管3的背火侧（即远离炉膛16中心的一侧），浓煤粉一次风管3喷口端与淡煤粉一次风管4喷口端在径向间隔设置，二者之间形成回流腔体6，在回流腔体6内设有热电偶12，浓煤粉一次风管3喷口端和淡煤粉一次风管4喷口端在轴向均位于二次风管5喷口端的后方，浓煤粉一次风管3喷口端和淡煤粉一次风管4喷口端在轴向根据具体煤质及浓度条件可平齐或不平齐，具有不同的着火起始时间；二次风管5与外壳1的出口平齐；浓煤粉一次风管3喷口端及淡煤粉一次风管4喷口端后方的回流腔体6与辅助通道8相连，辅助通道8内设有阀门9，在回流腔体6内设有孔板10；在淡煤粉一次风管4对应的外壳1的圆周外侧设置有周界风管14；

使用时，含煤粉的一次风进入外壳1入口端、通过煤粉浓缩器2后，浓煤粉一次风和淡煤粉一次风分别从浓煤粉一次风管3内与淡煤粉一次风管4外侧的淡煤粉一次风通道喷出，大部分二次风经二次风管5喷出，在炉膛内混合、燃烧，少量的二次风经周界风管13喷出；由于浓一次风喷口位于燃烧器中心，淡一次喷口位于燃烧器最外侧周向上，两股气流之间形成一个扇环形回流空间，浓淡两股一次风煤粉气流在扇形回流腔体中分别贴壁流动，对回流腔体6中气流具有非常强的卷吸作用，产生较大的负压，可将炉膛中的热烟气卷吸、回流到扇环形回流腔体中对两股煤粉气流进行加热并可使其在喷入炉膛前开始着火，由于浓煤粉一次风管3喷口端和淡煤粉一次风管4喷口端在轴向均位于二次风管5喷口端的后方，此时还未与二次风混合，可大幅度提高在低负荷和燃烧劣质煤时的着火稳燃能力；二次风喷口成扇环形位于浓一次风背火侧，从背火侧逐步向回流腔体6出口的已部分着火的煤粉气流逐步补充燃烧空气，不仅不阻碍高温烟气回流到回流腔体6内保证稳燃，二次风与一次风一起具有较大的动量，解决w火焰锅炉火焰下冲动量不足的问题，起到提高燃烧器出口整体气流刚性、防止锅炉水冷壁结焦等作用，沿火焰行程逐步混入的二次风形成燃烧器内部的分级配风，还有利于降低nox排放；煤粉气流着火提前及整体气流刚性增强，延长了煤粉气流在炉膛中的燃烧时间，有利于提高燃烧效率；

淡煤粉一次风管4入口段为渐缩的锥形，可防止经浓淡分离后的淡一次风速偏低，进一步提高淡一次风气流对高温烟气的回流能力和防止燃烧器出口结焦能力；通常情况下阀门9处于关闭状态，以保证燃烧器的正常工作；也可通过调节阀门9的开度向扇环形回流腔体6中按需要的量通入少量二次风或惰性炉烟或适量的纯氧等助燃剂，用于调节炉膛内高温烟气回流到回流腔体的量的大小，调整回流腔体6内的温度，进行着火点的调节，或适用于不同的煤质，满足锅炉深度调峰和燃烧劣质煤的需求；孔板10可保证二次风或惰性炉烟或纯氧送入的均匀性；

数个在周向上间隔的喷口13可实现更多的热烟气回流到回流腔体中；钝体11可适当延长一、二次风的混合；通过在周界风管14内通入适量的二次风，可保护、冷却燃烧器喷口；通过热电偶12测量回流腔体6内的温度，并调节阀门9开度的大小，可将不同燃烧煤种的温度均控制在适合的范围。

本燃烧器可设计成圆形、方形等不同形状，燃烧器可分段制作后采用焊接或法兰连接组成整体；浓煤粉一次风喷口与二次风喷口之间的隔板可用单层耐热钢板隔离或双层中间夹空加厚。