一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低挥发分煤粉燃烧技术领域，特别涉及一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器。
【背景技术】
[0002]我国一次能源主要以煤炭为主，并且我国是世界上煤炭储量最丰富的国家之一。我国一次性能源量的一大特点就是贫油、少气、富煤炭，在这样的能源结构背景下，大力发展煤炭在工业中的应用技术便成了时代的趋势，煤炭资源也将在现在以及未来的很长一段时间内占据我国工业使用能源的主导地位。由于我国的煤炭资源与其它种类的能源相比，相对较为丰富，而国家目前又正处于经济高速发展的时期，能源需求持续增长，有关专家对我国能源进行长期预测认为，在未来很长一段时期内，我国煤炭在一次能源的消费中所占比例不会低于60%。
[0003]我国贫煤、无烟煤等低挥发分煤广泛分布于湖北、河南、山西、福建、山东等地，资源极其丰富，约占我国煤炭资源的16%以上。这些煤种由于挥发分释放速率低，着火温度高，可燃性能差，极不易着火与燃尽，调峰运行更是十分困难。与其他煤种相比，无烟煤属于埋藏年代久煤种。典型的无烟煤具有含碳量高、发热量高、灰熔点高和低挥发分、低灰分、低含硫量的特点，即所谓的“三高三低”。
[0004]导致低挥发分煤着火困难、燃烧不稳定的主要原因之一是其挥发分含量低，在煤粉着火和燃烧初期不能提供足够的热量。因此，设计出一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器，通过补入天然气的方法替代煤粉着火时析出的挥发分，变相增加低挥发分煤的挥发分含量。天然气在中心风管中与空气预混喷入预燃室及时与一次风中的煤粉混合，一次风管扩口设计的缩口可以浓缩一次风中的煤粉，保证预燃室内中心回流区具有较高的煤粉浓度，并能够与预混着火的天然气充分混合，使天然气能起到更好的煤粉析出的挥发分的效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于设计一种利用天然气助燃煤粉的带天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器，实现低挥发分煤粉及时着火、稳定燃烧和高效燃尽。
[0006]本发明的上述目的是通过下列技术方案来实现的:
一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器，包括双蜗壳燃烧器、天然气喷管、中心风管扩口、一次风管扩口、天然气-空气喷嘴、预燃室和后二次风筒，所述双蜗壳燃烧器包括一次风蜗壳、二次风蜗壳、前二次风管、前二次风旋流叶片、一次风管和中心风管，前二次旋流叶片设置在前二次风管出口处；所述天然气喷管设置在双蜗壳燃烧器中心风管内；所述天然气-空气喷嘴设置在中心风管出口处；所述中心风管扩口设置在中心风管出口处；所述一次风扩口设置在一次风管出口处；所述预燃室与双蜗壳燃烧器的前二次风管出口相连接；所述后二次风筒包在预燃室外侧，其出口与炉膛相连接，出口处设置后二次风旋流叶片。
[0007]采用双蜗壳旋流式燃烧器进行改造，前二次风紧贴在一次风外侧，与以往带有预燃室的燃烧器相比，结构简单，改造方便；前旋流二次风与煤粉一次风分开，一次风设置较小的旋流强度，并通过减小前二次风管直径增大前二次风速，既能保证预燃室形成稳定、足够大的高温回流区，又能保证煤粉与预燃室内壁被二次风隔开，避免煤粉冲刷预燃室内壁造成结渣；风速较高的前二次风还能够吹扫预燃室内壁，避免预燃室积粉；这种结构充分发挥了预燃室的作用，又避免了预燃室的缺点；纯净天然气从天然气喷管喷出，在天然气-空气预混段与空气预混，既保证天然气燃烧的安全性又保证天然气及时着火。
[0008]所述天然气喷管设置在中心风管内，天然气喷管与天然气-空气喷嘴有SOO-1OOOmm的天然气-空气预混段，既保证天然气燃烧的安全性又保证天然气及时着火；所述天然气-空气喷嘴结构为锥形圆台，其侧壁开有数个相同尺寸的通气孔并与中心风管扩口以一定的角度配合，既能保证天然气与煤粉充分混合，又能保证天然气不会将煤粉吹散。
[0009]所述天然气-空气喷嘴侧壁与中心风管扩口夹角α为60° ~100° (优选夹角α为72~75° );中心风管扩口与轴线夹角β O和一次风扩口与轴线夹角β I选择30° ~70°
(其中，β O优选40°，β I优选45° )，一次风扩口带有环形缩口，其缩口与轴线夹角Θ0大于或等于0°，优选夹角0^2° ~15°，这样既能保证煤粉集中在预燃室高温回流区内，又不至于过分减小煤粉与回流区高温烟气的接触周界；所述预燃室入口与轴线夹角β 2为35° -90° (优选β2为50° ~55° )，预燃室筒壁与轴线夹角Θ3为大于或等于0° (优选夹角Θ3为5° )，预燃室出口处带有缩口，其缩口与轴线有适当夹角Θ I ;所述的后二次风筒出口与轴线的夹角Θ2大于或等于预燃室出口处缩口侧壁与轴向的夹角Θ1 (优选后二次风筒7出口与轴线夹角Θ2比Θ1大5° )，预燃室出口带有缩口，既有利于预燃室内形成稳定的高温回流区又能保证燃烧的煤粉进入炉膛内的回流区而不被后二次风吹散。后二次风出口在预燃室出口外侧，其倾斜角度与预燃室缩口角度有适当的角度差，使炉膛内回流区更稳定，并有利于从预燃室出来的煤粉不被吹散。
[0010]所述天然气-空气喷嘴、中心风管扩口和一次风管扩口的向火侧覆盖耐火材料。
[0011]所述预燃室由耐热钢卷制而成，内衬耐火材料。
[0012]采用上述技术方案后，本发明的有益效果是:能够利用天然气变相增加煤粉燃烧所需要的挥发分量，并通过预燃室和其他装置，实现低挥发分煤的及时着火、稳定燃烧和高效燃尽；改造简单，适合安装在小型工业锅炉上燃用低挥发分煤粉。
【附图说明】
[0013]图1是带有天然气喷口和预燃室的双蜗壳旋流燃烧器结构示意图；
图2是双蜗壳燃烧器结构示意图；
图3是天然气-空气喷嘴结构示意图；
图4是燃烧器角度参数示意图；
主要构件符号说明
1、双蜗壳燃烧器101、一次风蜗壳
102、二次风蜗壳103、一次风管 104、前二次风管105、中心风管
106、前二次风旋流叶片2、天然气喷管
3、中心风管扩口4、一次风管扩口
5、天然气-空气喷嘴501、通气孔
6、预燃室7、后二次风筒
8、炉膛壁9、天然气-空气预混段。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0015]实施例:一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器，如图所示，包括双蜗壳燃烧器1、天然气喷管2、中心风管扩口 3、一次风管扩口 4、天然气-空气喷嘴5、预燃室6和后二次风筒7。双蜗壳燃烧器I包括一次风蜗壳101、二次风蜗壳102、前二次风管104、前二次风旋流叶片106、一次风管103和中心风管105，前二次旋流叶片106设置在前二次风管104出口处。天然气喷管2设置在双蜗壳燃烧器I中心风管105内。天然气-空气喷嘴5设置在中心风管105出口处；所述中心风管扩口 3设置在中心风管105出口处。一次风扩口 4设置在一次风管103出口处