[實用新型]一種旋流燃燒器低氮氧化物低負荷穩燃裝置

有效

• 申請號: 201120339568.8
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN202350025U
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 孫保民;肖海平;康志忠;郭永紅;王世昌;曾菊瑛
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F23D1/02
• 分類號: F23D1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本實用新型屬于電廠旋流燃燒器技術領域，特別涉及一種旋流燃燒器低氮氧化物低負荷穩燃裝置。

背景技術

由于國內煤價上漲，大部分電廠改燃發熱量低的劣質煤種，旋流燃燒器的穩燃性能尤其是低負荷穩燃能力變差，煤粉著火困難，燃燒不穩定，甚至發生滅火現象，嚴重危害鍋爐安全經濟運行。目前提高旋流燃燒器穩燃性能的措施主要有：加裝濃縮環、改進中心擴口形狀、加裝穩燃齒或穩燃環等。

濃縮環一般加裝在帶有中心風管的一次風管道內。通過一次風管內的濃縮環，可以實現徑向煤粉濃淡分離，得到內濃外淡的煤粉濃度分布。其原理是利用濃縮構件對煤粉氣流的導向作用，強迫煤粉氣流改變流動方向，通過顆粒慣性遠大于空氣慣性的性質，實現煤粉氣流的濃縮和分流，將一次風粉混合物分成煤粉濃度相差適當的兩股。增大煤粉濃度可以降低煤粉的著火溫度，對穩燃有利。

在一次風管中加裝穩燃齒或穩燃環是許多進口鍋爐用于穩定燃燒的技術。齒形或齒環形穩燃器有裝在一次風粉氣流外緣的，也有裝在內緣的。德國Babcock公司DS燃燒器上的齒環穩燃器裝在一次風粉氣流外側。此外法國Steinmüler公司的SM2IV型燃燒器，美國(加拿大)B&W公司的典型DRB2XCL燃燒器等也均將齒形穩燃器裝在一次風粉氣流外側。穩燃齒或穩燃環由一圈小齒(或再加一圓環)組成。其目的是在齒的背流面形成許多小渦流，以穩定煤粉氣流的著火。附著在一次風粉氣流外側的齒形或齒環形穩燃器形成的回流區，處于一、二次風之間的環形區域，回流區的溫度不高，僅靠這一回流區難于穩定煤粉的著火燃燒，但它有適當阻止一次風與二次風過早混合和阻擋煤粉(特別是粗煤粉)向二次風擴散的趨勢，還可以讓適量煤粉顆粒進入高溫內回流區，對煤粉穩燃有一定作用；附著在一次風內側的齒形或齒環形穩燃器有助于高溫煙氣的回流，對煤粉氣流的著火燃燒有一定作用。

改進中心擴口(錐)形狀就是將普通圓環型中心擴口(錐)更換為齒形或花瓣型結構。中心管擴口(錐)的作用是在燃燒器噴口附近形成較大的中心回流區，加大擴口(錐)角度可加寬回流區，增大回流區與高溫煙氣的接觸面積。哈爾濱工業大學提出把普通圓環形中心擴口(錐)改為齒形結構，使煤粉顆粒體積流量峰值更加靠近燃燒器中心，增加中心回流區中煤粉密度，提高中心回流區邊界附近湍流脈動強度和中心擴口下出口射流的回流強度，從而強化煤粉氣流的燃燒反應。東南大學提出的花瓣穩燃器為一擴錐型結構，出口邊界為花瓣形曲線，增加一次風粉氣流與回流高溫煙氣接觸邊界。該設計除形成中心回流區外，還能在其背面形成徑向和軸向兩種回流區，強烈的回流可以加強煤粉氣流與高溫煙氣的對流混合，對低揮發性煤和低負荷時的燃燒有利。

但以上三種方式各自存在無法避免的缺陷：

濃縮環形成了內濃外淡的煤粉濃度分布，只適合于帶有中心風管的旋流燃燒器。對于不帶中心風管的旋流燃燒器，采用濃縮環反而加劇了燃燒的不穩定性。

旋流燃燒器加裝穩燃齒和穩燃環主要缺點，一是齒太小，其在背流面所形成的小渦流可能不穩定，穩燃效果不顯著；二是不利于降低NO_X生成；三是齒和齒環均非流線形，流動阻力大，容易遭受煤粉氣流的磨損，壽命短；四是容易造成結焦掉焦現象。對于不帶中心風管的旋流燃燒器加裝齒形穩燃器則會引導風粉氣流向軸心方向發展，妨礙中心回流區的形成。

齒形或花瓣型穩燃器的缺點：一是當擴口設計較大時會引導煤粉氣流向外擴散造成煤粉氣流與二次風混合過早，影響煤粉著火和穩燃，二是當煤粉氣流速度較大時煤粉顆粒與穩燃器表面的撞擊幾率增大，從而容易使煤粉顆粒從氣流中分離出來造成不完全燃燒損失。

發明內容

本實用新型提供了一種旋流燃燒器低氮氧化物低負荷穩燃裝置，主要目的是解決不帶中心風管的旋流燃燒器燃用劣質煤種時的著火及穩燃問題，保證鍋爐低負荷運行時煤粉氣流仍然能快速著火穩定燃燒充分燃盡，實現煤粉濃淡燃燒降低NO_X生成量，同時防止燃燒器噴口結焦結渣以及防止燃燒器加裝一般穩燃裝置后的煤粉沉積及結焦。