专利名称：一种天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业煤粉燃烧系统，具体涉及一种天然气助燃的工业煤粉旋流燃 烧系统。
背景技术：
煤粉浓淡技术和分级燃烧技术等先进燃烧技术出现后，旋流燃烧系统不仅能够组 织良好的炉内空气动力场，产生合理的着火区煤粉气流浓度分布以及煤粉颗粒停留时间及 着火距离，保证稳定燃烧，而且能够大量降低NOx气体排放。同时，旋流燃烧系统燃烧具有相 对的独立性，布置和调整都相对灵活，炉膛出口烟气温度和蒸汽温度的偏差较小等优点。因 此，旋流燃烧系统在大型电站燃煤锅炉上得到了广泛的应用。但是目前应用的旋流燃烧系统在实际运行中仍存在着火推迟、劣质煤着火难、燃 烧不稳定、低负荷稳燃能力差、结渣严重以及NOx排放量超标等问题。究其原因，主要是因 为我国动力用煤呈现煤种多变、煤质较差的特点。尤其在中小型煤粉工业锅炉和工业炉或 工业窑中，和电站锅炉相比，炉膛空间小，煤粉停留时间短，煤粉燃尽率低，燃烧效率低；同 时，中小型煤粉工业锅炉和工业炉或工业窑，容量小，水冷度大，燃烧系统单个布置，缺乏相 互引燃，造成炉膛温度水平较低，燃烧系统的稳燃能力和对煤种的适应能力差，很难组织有 效而经济的燃烧。为了适应煤质多变和日益严峻的环保要求，工业煤粉锅炉的煤种适应能 力、低负荷稳燃能力和低NOx排放要求不断提高。尽管目前也有一些旋流燃烧系统普遍采用加强一次风和二次风的旋流强度，或一 次风出口加装稳燃齿或稳燃环，或改变燃烧系统出口形状等技术改善燃烧状况。但是，面对 中小型煤粉工业锅炉和工业炉或工业窑的结构特殊性，现有中小型工业煤粉锅炉旋流燃烧 系统对于煤种的适应性、低负荷稳燃能力以及低NOx排放方面的缺陷仍然没有得到很好地 解决。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种天然气助燃的工 业煤粉旋流燃烧系统，通过围绕点火枪的外侧面自内而外依次重叠设置中心风通道、一次 风通道、直流天然气通道、内旋流二次风通道以及外旋流二次风通道，该燃烧系统可借助天 然气助燃，提高温度场和强化辐射传热，具有煤粉浓淡分布均勻、燃烧效率高、燃烧稳定性 好、煤种适应性广且低NOx排放的优点。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是—种天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，包括右端为点火枪嘴的水平柱状点火 枪1，围绕点火枪1的外侧面自内而外依次重叠设置左边上表面带有中心风入口 102的水平 柱环状中心风通道2、左端带有竖直方向弯折的一次风入口 101的水平柱环状一次风通道 10、左端带有竖直方向的直流天然气入口 103的水平柱环状直流天然气通道3、左端带有竖 直方向的内旋流二次风入口 104的水平柱环状内旋流二次风通道11以及左端带有竖直方向的外旋流二次风入口 105的水平柱环状外旋流二次风通道12，另外点火枪1、中心风通道 2、一次风通道10、直流天然气通道3、内旋流二次风通道11以及外旋流二次风通道12的右 端面在竖直方向上相平齐。所述的内旋流二次风通道11的右端出口处和外旋流二次风通道12的右端出口处 分别设置有与其有同一水平中心轴线的水平圆锥台环状内旋流二次风通道扩口 9和外旋 流二次风通道扩口 16。所述的直流天然气通道出口 106为水平圆锥台环，该水平圆锥台环的左端面小且 右端面大，另外水平圆锥台环内还带有从其左端面水平切入的水平圆柱环。所述的直流天然气入口 103设置有天然气速断阀4。所述的直流天然气通道出口 106处设置有阻火器7。所述的一次风通道10内设置与其有同一水平中心轴线的水平八字锥台环状煤粉 浓缩装置5，该煤粉浓缩装置5的左端面小而右端面大。所述的一次风通道10右端出口处设有环齿状结构稳燃装置15，该环齿状结构稳 燃装置15为环状结构，该环状结构内壁沿周向间隔均勻排列有三个以上的圆弧柱状煤粉 稳燃齿19。所述的内旋流二次风通道11内设有轴向可调旋流器6。所述的外旋流二次风入口 105由外向内依次设有外二次风调风挡板14和切向可 调旋流器13。通过围绕点火枪1的外侧面自内而外依次重叠设置中心风通道2、一次风通道10、 直流天然气通道3、内旋流二次风通道11以及外旋流二次风通道12，该结构使得该燃烧系 统借助天然气助燃提高温度场和强化辐射传热，具有煤粉浓淡分布均勻燃烧效率高、燃烧 稳定性好、煤种适应性广且低NOx排放的优点。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的煤粉浓缩装置的结构剖视图。图3是本发明的直流天然气通道出口的结构半剖视图。图4是本发明的环齿状结构稳燃装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更详细的说明。如图1所示，天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，包括右端为点火枪嘴的水平 柱状点火枪1，围绕点火枪1的外侧面自内而外依次重叠设置左边上表面带有中心风入口 102的水平柱环状中心风通道2、左端带有竖直方向弯折的一次风入口 101的水平柱环状一 次风通道10、左端带有竖直方向的直流天然气入口 103的水平柱环状直流天然气通道3、左 端带有竖直方向的内旋流二次风入口 104的水平柱环状内旋流二次风通道11以及左端带 有竖直方向的外旋流二次风入口 105的水平柱环状外旋流二次风通道12，另外点火枪1、 中心风通道2、一次风通道10、直流天然气通道3、内旋流二次风通道11以及外旋流二次风 通道12的右端面在竖直方向上相平齐。所述的内旋流二次风通道11的右端出口处和外旋
4流二次风通道12的右端出口处分别设置有与其有同一水平中心轴线的水平圆锥台环状内 旋流二次风通道扩口 9和外旋流二次风通道扩口 16，引入直流天然气通道3导入天然气， 由于天然气的流量调节更加灵活准确，燃烧性能更加优越，当锅炉负荷发生变化时，再加上 一次风和二次风之间采用天然气助燃，可进行煤粉、天然气同时调整，保证燃烧系统的稳定 运行，尤其是低负荷下的稳燃。天然气在燃烧系统出口迅速燃烧，消耗一定的氧气，从而在 局部可形成缺氧的还原性区域，抑制燃料型NOx的产生，已产生的NOx在还原性气氛下还可 还原成N2，可以有效减少燃烧过程中产生的N0X。除此之外，温度的提高有利于煤粉挥发分 的析出、燃烧和煤粉细颗粒的燃烧，提高燃烧效率和燃料利用率，加上助燃天然气通过直流 方式通入，使得在该燃烧系统出口处会产生小范围回流，形成一层供氧略低的过渡区。如图 3所示，所述的直流天然气通道出口 106为水平圆锥台环，该水平圆锥台环的左端面小且右 端面大，另外水平圆锥台环内还带有从其左端面水平切入的水平圆柱环。所述的直流天然 气入口 103设置有天然气速断阀4，天然气速断阀4可以迅速切断助燃天然气，保证燃烧系 统的安全运行。所述的直流天然气通道出口 106处设置有阻火器7，阻火器7结合所述的水 平圆锥台环可以起到对天然气更好的隔离作用，防止二次风过早加入燃烧，使NOx还原区得 到适当延长，更能降低NOx排放。如图2所示，所述的一次风通道10内设置与其有同一水 平中心轴线的水平八字锥台环状煤粉浓缩装置5，该煤粉浓缩装置5的左端面小而右端面 大，这样一次风携带煤粉通过该浓缩装置5时，会分成沿径向的富粉流和贫粉流，以致靠近 助燃天然气侧的是富粉的高煤粉浓度区，煤粉的浓缩不仅有利于着火和减少NOx排放，该区 域由于天然气的助燃，温度水平较高，从而形成了一个高煤粉浓度高温度区域，可有效提高 燃烧系统的稳燃性能。如图4所示，所述的一次风通道10右端出口处设有环齿状结构稳燃 装置15，该环齿状结构稳燃装置15为环状结构，该环状结构内壁沿周向间隔均勻排列有三 个以上的圆弧柱状煤粉稳燃齿19。所述的内旋流二次风通道11内设有轴向可调旋流器6。 所述的外旋流二次风入口 105由外向内依次设有外二次风调风挡板14和切向可调旋流器 13。本发明的工作原理是打开直流天然气入口 103的天然气速断阀4和外旋流二次 风入口 105的二次风调风挡板14，随后通过中心风通道2的中心风入口 102、一次风通道 10的一次风入口 101、内旋流二次风通道11的内旋流二次风入口 104以及外旋流二次风通 道12的外旋流二次风入口 105通入带有煤粉的气流，并且通过直流天然气通道3的直流天 然气入口 103通入天然气，这样在各自的出口处形成带有煤粉的气流和天然气组成的混合 物，同时点燃点火枪1，点燃该混合物。通过围绕点火枪1的外侧面自内而外依次重叠设置中心风通道2、一次风通道10、 直流天然气通道3、内旋流二次风通道11以及外旋流二次风通道12，该结构使得该燃烧系 统借助天然气助燃提高温度场和强化辐射传热，具有煤粉浓淡分布均勻燃烧效率高、燃烧 稳定性好、煤种适应性广且低NOx排放的优点。
权利要求
1.一种天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，包括右端为点火枪嘴的水平柱状点火枪 (1)，其特征在于围绕点火枪(1)的外侧面自内而外依次重叠设置左边上表面带有中心风 入口(10 的水平柱环状中心风通道O)、左端带有竖直方向弯折的一次风入口(101)的水 平柱环状一次风通道(10)、左端带有竖直方向的直流天然气入口(10 的水平柱环状直流 天然气通道(3)、左端带有竖直方向的内旋流二次风入口(104)的水平柱环状内旋流二次 风通道(11)以及左端带有竖直方向的外旋流二次风入口(10 的水平柱环状外旋流二次 风通道(12)，另外点火枪⑴、中心风通道(2)、一次风通道(10)、直流天然气通道(3)、内旋 流二次风通道(11)以及外旋流二次风通道(1 的右端面在竖直方向上相平齐。
2.根据权利要求1所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征在于所述的 内旋流二次风通道(11)的右端出口处和外旋流二次风通道(1 的右端出口处分别设置有 与其有同一水平中心轴线的水平圆锥台环状内旋流二次风通道扩口(9)和外旋流二次风 通道扩口(16)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的直流天然气通道出口(106)为水平圆锥台环，该水平圆锥台环的左端面小且 右端面大，另外水平圆锥台环内还带有从其左端面水平切入的水平圆柱环。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的直流天然气入口(103)设置有天然气速断阀G)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的直流天然气通道出口(106)处设置有阻火器(7)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的一次风通道(10)内设置与其有同一水平中心轴线的水平八字锥台环状煤粉 浓缩装置(5)，该煤粉浓缩装置(5)的左端面小而右端面大。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的一次风通道(10)右端出口处设有环齿状结构稳燃装置(15)，该环齿状结构稳 燃装置(15)为环状结构，该环状结构内壁沿周向间隔均勻排列有三个以上的圆弧柱状煤 粉稳燃齿(19)。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的内旋流二次风通道(11)内设有轴向可调旋流器(6)。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，其特征 在于所述的外旋流二次风入口(10 由外向内依次设有外二次风调风挡板(14)和切向可 调旋流器(13)。
全文摘要
一种天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统，通过围绕点火枪的外侧面自内而外依次重叠设置中心风通道、一次风通道、直流天然气通道、内旋流二次风通道以及外旋流二次风通道；该燃烧系统借助天然气助燃提高温度场和强化辐射传热，具有煤粉浓淡分布均匀燃烧效率高、燃烧稳定性好、煤种适应性广且低NOX排放的优点。
文档编号F23D1/02GK102116480SQ20111005498
公开日2011年7月6日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者吉用锋, 周津炜, 成丁南, 王云刚, 赵钦新 申请人:西安交通大学