燃烧器碹口、燃烧器以及燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种燃烧器碹口、燃烧器以及燃烧系统，涉及燃烧器【技术领域】。解决了现有技术存在碹口角度设计不合理的技术问题。该燃烧器碹口包括气流进入段以及气流流出段，在燃烧器的二次风管的出风方向上，气流进入段以及气流流出段两者各自与二次风管的中心线之间的距离逐渐增大；气流进入段与二次风管的中心线之间的夹角大于气流流出段与二次风管的中心线之间的夹角；或者，气流进入段与气流流出段平滑连接且共同形成凹形曲面结构。该燃烧器包括本实用新型提供的燃烧器碹口。该燃烧系统包括本实用新型提供的燃烧器。本实用新型可以实现在不影响煤粉燃烧器着火初期的空气分级燃烧的前提下，保证燃烧器一次风与二次风的后期混合。
【专利说明】燃烧器碹口、燃烧器以及燃烧系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃烧器【技术领域】，尤其涉及一种燃烧器碹口以及设置该燃烧器碹口的燃烧器、燃烧系统。
【背景技术】
[0002]我国煤电污染严重，预计到2015年和2020年，我国火电装机容量将分别达到10亿千瓦和12亿千瓦。据此测算，按照目前的排放控制水平，到2015年，火电排放的NOxJf达到1116万吨以上，到2020年，将达到1234万吨以上。由此可见，火电大气污染物的排放对生态环境的的影响将越来越严重。
[0003]据中国环保产业协会组织的《中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告》的统计分析，2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨，比2003年的597.3万吨增加了近40.6 %，约占全国氮氧化物排放量的35?40 %。
[0004]随着国家新的环保法规的实施,对NOx的排放要求更加严格。采用低NOx旋流燃烧器是降低墙式对冲燃煤燃烧锅炉氮氧化物排放量的重要手段。低NOx旋流燃烧器通过燃料浓淡分级和空气分级控制煤粉的着火阶段生成的燃料型NOx，从而实现低NOx燃烧。燃烧器内空气分级在燃烧器组织燃烧过程中适当推迟一次风粉气流、二次风混合时机，防止燃料型NOx生成。燃烧器内空气分级燃烧一般通过在喷口处设置碹口和二次风扩口实现，如图1所示。通过二次风扩口，一次风与二次风形成不同射流角度来推迟一次风与二次风混合时机。但不恰当的燃烧器内空气分级燃烧往往会造成一次风二次风射流后期混合较差，炉内火焰中心上移，飞灰可燃物偏高，CO排放量偏大，炉内结焦、锅炉减温水量大，排烟温度高、水冷壁高温腐蚀等一系列问题，对锅炉经济性造成较大影响。
[0005]在墙式对冲锅炉实现旋流燃烧器低NOx燃烧过程中，不恰当的空气分级燃烧，严重影响锅炉经济性指标。
[0006]现有技术中燃烧器碹口角度为固定角度；利用水冷壁弯管或者耐火砖、耐火浇注料制成燃烧器碹口，碹口角度为固定值。
[0007]本 申请人:发现:现有技术至少存在以下技术问题:
[0008]现有技术中碹口角度较大时，用利于实现燃烧器内空气分级燃烧，但大大限制了二次风与一次风气流的后期混合，会造成炉内火焰中心上移，飞灰可燃物偏高，CO排放量偏大，炉内结焦、锅炉减温水量大，排烟温度高、水冷壁高温腐蚀等一系列问题
[0009]现有技术中碹口角度较小时，不利于实现燃烧器内空气分级燃烧，采用较小二次风扩口角度，有效的加强了一次风与二次风后期混合，但限制了煤粉着火初期的空气分离效果，生成大量燃料型NOx，不利于实现低NOx燃烧。
[0010]在保证二次风喷口面积的前提下，碹口采用较小角度大大限制了二次风扩口高度，进而限制了煤粉燃烧器着火初期空气分级燃烧程度，无法实现深度燃烧器内空气分级燃烧。实用新型内容
[0011]本实用新型的其中一个目的是提出一种燃烧器碹口、设置该燃烧器碹口的燃烧器以及燃烧系统，解决了现有技术存在碹口角度设计不合理的技术问题。本实用新型诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0012]为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案:
[0013]本实用新型实施例提供的燃烧器碹口包括气流进入段以及气流流出段，其中:
[0014]经过所述燃烧器碹口的气流经由所述气流流入段进入并经过所述气流流出段流出所述燃烧器碹口；
[0015]在所述燃烧器的二次风管的出风方向上，所述气流进入段以及所述气流流出段两者各自与所述二次风管的中心线之间的距离逐渐增大；
[0016]所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角大于所述气流流出段与所述二次风管的中心线之间的夹角；或者，所述气流进入段与所述气流流出段平滑连接且共同形成凹形曲面结构。
[0017]在优选或可选地实施例中，所述燃烧器碹口还包括气流导流段，所述气流进入段以及所述气流流出段通过所述气流导流段相连，
[0018]经过所述燃烧器碹口的气流经由所述气流进入段进入并依次经过所述气流导流段、所述气流流出段流出所述燃烧器碹口。
[0019]在优选或可选地实施例中，所述气流导流段与所述二次风管的中心线之间的夹角小于所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角、大于所述气流流出段与所述二次风管的中心线之间的夹角。
[0020]在优选或可选地实施例中，所述曲面为弧面。
[0021]本实用新型实施例提供的燃烧器，包括中心风管、一次风管、二次风管以及本实用新型任一技术方案提供的燃烧器碹口，其中:
[0022]所述二次风管的出风端与所述气流进入段相连，且所述二次风管与所述燃烧器碹口两者与所述一次风管之间形成二次风通道；
[0023]所述一次风管与所述中心风管之间形成一次风通道，由所述二次风通道流出的二次风流出后在所述燃烧器碹口的下游能与由所述一次风通道流出的一次风相混合。
[0024]在优选或可选地实施例中，所述燃烧器为煤粉燃烧器。
[0025]在优选或可选地实施例中，所述一次风管的出风口处连接有扩口部，所述中心风管的出风口处连接有外扩部，所述扩口部与所述外扩部各自与所述中心风管的中心线之间的距离沿出风方向逐渐增大。
[0026]在优选或可选地实施例中，所述扩口部与所述中心风管的中心线之间的夹角的角度值与所述外扩部与所述中心风管的中心线之间的夹角的角度值相一致。
[0027]在优选或可选地实施例中，在所述一次风管的出风方向上，所述气流流出段的至少部分区段凸出所述扩口部。
[0028]在优选或可选地实施例中，所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角小于或等于所述扩口部与所述中心风管的中心线之间的夹角。
[0029]本实用新型实施例提供的燃烧系统，包括炉膛以及位于所述炉膛内的至少两个本实用新型任一技术方案提供的燃烧器，其中:
[0030]靠近所述炉膛的侧墙的燃烧器的燃烧器碹口的气流流出段与该燃烧器的二次风管的中心线之间的夹角小于其余的所述燃烧器各自的燃烧器碹口的气流流出段与该其余的燃烧器各自的二次风管的中心线之间的夹角。
[0031]基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果:
[0032]本实用新型实施例提供的燃烧器碹口中，气流进入段(或称:初始段)采用了较大角度，气流流出段(或称:末端)采用较小角度；或者采用凹形曲面(优选为弧面)结构，这样可以使碹口在气流流出段具有一定导流效果，保证燃烧器二次风射流角度较小，保证二次风后期与一次风混合。同时，通过气流进入段可以一定程度上推迟二次风与一次风混合时机，进而实现燃烧器内空气分级燃烧，所以既能实现煤粉初期着火的空气分级燃烧，又能实现后期一次风、二次风充分混合，解决了现有技术存在碹口角度设计不合理的技术问题。同时，在实现不影响着火初期的燃烧器空气分级燃烧前提下，还可以通过气流流出段控制二次风射流角度，进而控制火焰形状。
[0033]另外，在本实用新型提供的优选的技术方案中，二次风扩口(或称:扩口部)也可同时根据煤质等条件采用不同高度、角度，以进一步推迟二次风与一次风混合时机，进一步确保燃烧器内空气分级燃烧。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0035]图1为现有技术中设置有碹口的燃烧器的出风口处的结构的示意图；
[0036]图2为设置有本实用新型实施例所提供的一种燃烧器碹口的燃烧器的出风口处的结构的示意图；
[0037]图3为设置有本实用新型实施例所提供的又一种燃烧器碹口的燃烧器的出风口处的结构的示意图；
[0038]图4为设置有本实用新型实施例所提供的再一种燃烧器碹口的燃烧器的出风口处的结构的示意图；
[0039]附图标记:1、气流进入段；2、气流流出段；21、气流导流段；12、碹口 ；30、中心风管；301、外扩部；31、一次风管；311、扩口部；32、二次风管；α、夹角；β、夹角；Υ、夹角；h、高度；Θ、夹角；R、半径。
【具体实施方式】
[0040]下面可以参照附图图1?图4以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是:本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓:可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。
[0041]本实用新型实施例提供了一种碹口角度设计合理，不仅不影响煤粉燃烧器着火初期的空气分级燃烧，同时保证燃烧器一次风与二次风的后期混合的燃烧器碹口以及设置该燃烧器碹口的燃烧器。
[0042]下面结合图1?图4对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
[0043]如图1?图4所示，本实用新型实施例所提供的燃烧器碹口包括气流进入段I以及气流流出段2，其中:
[0044]经过燃烧器碹口的气流经由气流流入段进入并经过气流流出段2流出燃烧器碹□。
[0045]在燃烧器的二次风管32的出风方向上，气流进入段I以及气流流出段2两者各自与二次风管32的中心线之间的距离逐渐增大。
[0046]如图2和图3所示，气流进入段I与二次风管32的中心线之间的夹角α (可以为35°?45° )大于气流流出段2与二次风管32的中心线之间的夹角β (可以为5°?15° )。或者，如图4所示，气流进入段I与气流流出段2平滑连接且共同形成凹形曲面(优选为弧面)结构。
[0047]本实用新型实施例提供的燃烧器碹口中，气流进入段I (或称:初始段)采用了较大角度，气流流出段2(或称:末端)采用较小角度；或者采用凹形曲面(优选为弧面)结构，这样可以使碹口在气流流出段2具有一定导流效果，保证燃烧器二次风射流角度较小，保证二次风后期与一次风混合。通过气流进入段I可以一定程度上推迟二次风与一次风混合时机，进而实现燃烧器内空气分级燃烧，所以既能实现煤粉初期着火的空气分级燃烧，又能实现后期一次风、二次风充分混合，同时，在实现了在不影响着火初期的燃烧器空气分级燃烧前提下，气流流出段2还可以控制二次风射流角度，进而控制火焰形状。另外，二次风扩口(或称:二次风扩口部)也可同时根据煤质等条件采用不同高度、角度，以进一步推迟二次风与一次风混合时机，进一步确保燃烧器内空气分级燃烧。
[0048]作为优选或可选地实施方式，燃烧器碹口还包括气流导流段21，气流进入段I以及气流流出段2通过气流导流段21相连，
[0049]经过燃烧器碹口的气流经由气流进入段I进入并依次经过气流导流段21、气流流出段2流出燃烧器碹口。
[0050]气流导流段21对经由气流进入段I流入的气流可以起到一定导向、过渡作用。可以减少气流流动的损失。气流导流段21为可选地结构，可以在气流进入段I与气流流出段2之间设置气流导流段21，也可以省略掉气流导流段21。气流导流段21可以为平面，也可以为曲面(例如弧面)。
[0051]作为优选或可选地实施方式，气流导流段21与二次风管32的中心线之间的夹角Y小于气流进入段I与二次风管32的中心线之间的夹角α、大于气流流出段2与二次风管32的中心线之间的夹角β。该角度可以起到更为理想地过渡作用，进而更为有效地减少气流流动的损失。
[0052]本实用新型实施例提供的燃烧器，优选为煤粉燃烧器，该燃烧器包括中心风管30、一次风管31、二次风管32以及本实用新型任一技术方案提供的燃烧器碹口。二次风管32的出风端与气流进入段I相连，且二次风管32与燃烧器碹口两者与一次风管31之间形成二次风通道，其中:一次风管31与中心风管30之间形成一次风通道，由二次风通道流出的二次风流出后在燃烧器碹口的下游能与由一次风通道流出的一次风相混合。
[0053]本实用新型提供的燃烧器碹口适宜应用于燃烧器以增强二次风射流与一次风风粉混合物的后期混合，且不影响燃烧初期的空气分级，实现“风包粉”理念。这样，既能实现燃烧器内燃烧初期的深度空气分级燃烧，又能保证一次风粉气流、二次风后期混合，一次风与二次风射流后期混合较为充分时，可以使炉内火焰中心下移，降低飞灰可燃物的量以及CO排放浓度，避免燃烧器喷口结焦和水冷壁高温腐蚀等，进而改善了锅炉的安全性、经济性和环保性。
[0054]作为优选或可选地实施方式，一次风管31的出风口处连接有扩口部311。该扩口部311形成二次风扩口。中心风管30的出风口处连接有外扩部301。该外扩部301形成一次风扩口。扩口部311与外扩部301各自与中心风管30的中心线之间的距离(沿出风方向)逐渐增大。扩口部311、外扩部301可以确保燃烧器实现空气分级燃烧。
[0055]作为优选或可选地实施方式，扩口部311与中心风管30的中心线之间的夹角的角度值以及外扩部301与中心风管30的中心线之间的夹角的角度值相一致。上述结构便于加工、制造和安装，同时，可以确保分级燃烧的高效进行。
[0056]作为优选或可选地实施方式，在一次风管31的出风方向和/或轴向方向上，气流流出段2的至少部分区段凸出扩口部311。上述结构可以确保一次风与二次风气流后期充分混合。
[0057]作为优选或可选地实施方式，气流进入段I与二次风管32的中心线之间的夹角小于或等于扩口部311与中心风管30的中心线之间的夹角。
[0058]该结构可以确保一次风与二次风气流初期隔离效果较为理想，同时，气流进入段I对二次风与一次风在后期混合也起到一定的导向作用。
[0059]通过二次风扩口的高度h，及夹角Θ可控制燃烧器初期着火空气分级程度:高度h值越大，一次风与二次风初期隔离效果越好，空气分级程度越高；夹角Θ值越大，二次风在二次风扩口段射流角度越大，一次风与二次风初期隔离效果越好，空气分级程度越高。
[0060]本发明实施例提供的燃烧系统，包括炉膛以及位于炉膛内的至少两个本发明任一技术方案提供的燃烧器，其中:
[0061]靠近炉膛的侧墙的燃烧器碹口的气流流出段与其二次风管的中心线之间的夹角(该夹角也可以称为碹口角度)小于其余的燃烧器碹口的气流流出段与其余的燃烧器的二次风管的中心线之间的夹角。
[0062]在全炉膛内的燃烧器碹口布置方式中，靠近侧墙的燃烧器碹口采用较小碹口角度(例如10°?15° )，其余燃烧器碹口角度略大(例如25°?45° )，这样可以有效的防止侧墙水冷壁发生高温腐蚀。
[0063]上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解:优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
[0064]如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓:“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明夕卜，上述词语并没有特殊的含义。
[0065]同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为:能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为:不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0066]另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0067]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种燃烧器碹口，其特征在于，包括气流进入段以及气流流出段，其中: 经过所述燃烧器碹口的气流经由所述气流流入段进入并经过所述气流流出段流出所述燃烧器碹口； 在所述燃烧器的二次风管的出风方向上，所述气流进入段以及所述气流流出段两者各自与所述二次风管的中心线之间的距离逐渐增大； 所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角大于所述气流流出段与所述二次风管的中心线之间的夹角；或者，所述气流进入段与所述气流流出段平滑连接且共同形成凹形曲面结构。
2.根据权利要求1所述的燃烧器碹口，其特征在于，所述燃烧器碹口还包括气流导流段，所述气流进入段以及所述气流流出段通过所述气流导流段相连； 经过所述燃烧器碹口的气流经由所述气流进入段进入并依次经过所述气流导流段、所述气流流出段流出所述燃烧器碹口。
3.根据权利要求2所述的燃烧器碹口，其特征在于，所述气流导流段与所述二次风管的中心线之间的夹角小于所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角、大于所述气流流出段与所述二次风管的中心线之间的夹角。
4.根据权利要求1所述的燃烧器碹口，其特征在于，所述曲面为弧面。
5.一种燃烧器，其特征在于，包括中心风管、一次风管、二次风管以及权利要求1 一 4任一所述的燃烧器殖口，其中: 所述二次风管的出风端与所述气流进入段相连，且所述二次风管与所述燃烧器碹口两者与所述一次风管之间形成二次风通道； 所述一次风管与所述中心风管之间形成一次风通道，由所述二次风通道流出的二次风流出后在所述燃烧器碹口的下游能与由所述一次风通道流出的一次风相混合。
6.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器为煤粉燃烧器。
7.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述一次风管的出风口处连接有扩口部，所述中心风管的出风口处连接有外扩部，所述扩口部与所述外扩部各自与所述中心风管的中心线之间的距离沿出风方向逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述扩口部与所述中心风管的中心线之间的夹角的角度值与所述外扩部与所述中心风管的中心线之间的夹角的角度值相一致。
9.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，在所述一次风管的出风方向上，所述气流流出段的至少部分区段凸出所述扩口部。
10.根据权利要求7— 9任一所述的燃烧器，其特征在于，所述气流进入段与所述二次风管的中心线之间的夹角小于或等于所述扩口部与所述中心风管的中心线之间的夹角。
11.一种燃烧系统，其特征在于，包括炉膛以及位于所述炉膛内的至少两个权利要求5-10任一所述的燃烧器，其中: 靠近所述炉膛的侧墙的燃烧器的燃烧器碹口的气流流出段与该燃烧器的二次风管的中心线之间的夹角小于其余的所述燃烧器各自的燃烧器碹口的气流流出段与该其余的燃烧器各自的二次风管的中心线之间的夹角。
【文档编号】F23D1/00GK204153769SQ201420610281
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】王志远, 崔星源, 姬亚, 张涛, 葛茂杰, 程中杰, 王光轩, 单国锋 申请人:烟台龙源电力技术股份有限公司