设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器的制作方法

本发明属于燃烧器技术领域，涉及一种设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器。

背景技术：

随着国家电力与煤炭市场变化，为了提高企业的经济效益，各电厂均致力于寻找价格相对低廉的煤源，因此出现了实际燃用煤质与设计煤质偏离较大的现象。其中部分燃用烟煤电厂为降低燃料成本，开始大比例掺烧褐煤，因此造成了燃烧器一次风率远高于设计值、出现二次风与一次风的配比失调、燃烧组织不好的现象，导致出现了锅炉飞灰和大渣含碳量升高、省煤器出口nox排放值升高、co排放值升高、燃烧器烧损、结焦等问题。为了解决燃烧器跨煤种适应性的问题，本发明提出一种能够同时兼顾电厂燃用烟煤和褐煤的低氮燃烧器。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器。

为此，本发明提供的技术方案为：

设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，包括：

双调风旋流喷口区，其一端连通至燃烧炉膛，所述双调风旋流喷口区包括由内到外依次套设的中心风通道、一次风通道、内二次风通道和外二次风通道，且所述中心风通道和一次风通道分别设置有各自的风量调节阀门，所述内二次风通道和外二次风通道上分别设置有各自的旋流速度调节阀门；

乏气风通道，其一端也连通至所述燃烧炉膛，并位于所述双调风旋流喷口区的上方，所述乏气风通道也设置有其风量调节阀门；

煤粉浓缩部，其一端设置有煤粉一次风的共同入口，而另一端通过三通管件与燃烧器一次风通道和所述乏气风通道的另一端分别连通。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器中，所述双调风旋流喷口区包括：

煤粉筒体，其一端连通至所述燃烧炉膛，而另一端与所述煤粉浓缩部连通；

中心风筒体，其设置在所述煤粉筒体的内部，所述中心风筒体形成所述中心风通道；

内二次风筒，其套设在所述煤粉筒体的外部且位于靠近其一端的部位；

外二次风筒，其套设于所述内二次风筒的外部；

且，所述中心风筒体的外壁与所述煤粉筒体的内壁之间的容置空间形成所述一次风通道，所述煤粉筒体的外壁与所述内二次风筒的内壁之间的容置空间形成所述内二次风通道，所述内二次风筒体的外壁与所述外二次风筒的内壁之间的容置空间形成所述外二次风通道。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，还包括：

中心风入口通道，其设置在所述中心风筒体的上方，所述中心风入口通道的一端与所述中心风筒体连通，而另一端延伸出所述煤粉筒体外并设置有中心风入口，所述中心风入口与热二次风源连通；

调风套筒，其套设在所述外二次风筒的外侧，所述调风套筒的一端与所述外二次风通道和所述内二次风通道均连通，所述调风套筒的另一端也与所述热二次风源连通。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器中，设置于所述中心风入口通道内的中心风入口调节挡板形成所述中心风通道的风量调节阀门，设置于所述煤粉筒体外壁与所述内二次风筒体内壁上的内二次风轴向可调叶片形成所述内二次风通道的旋流强度调节阀门，设置于所述内二次风筒体外壁与所述外二次风筒的内壁上的外二次风轴向可调叶片形成所述外二次风通道的旋流强度调节阀门。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，还包括：

测风装置，其位于所述内二次风和外二次风通道的入口处，所述测风装置包括一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器中，设置在所述乏气风通道上的乏气风通道翻板门形成所述乏气风通道的风量调节阀门。

优选的是，所述的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器中，所述煤粉浓缩部的一端通过煤粉通道与磨煤机连接。

本发明至少包括以下有益效果：

1)跨煤种适应性好。由于燃烧器煤粉浓缩部浓缩比可调、高速中心风量和旋流二次风量分别可调、内外二次风旋流强度可调，因此能满足和适应煤质变化对风量配比、着火及稳燃的需求，因而增强了燃烧器的跨煤种适应性。同时由于燃烧器一次风率可调，大大提高了燃烧器的跨煤种适应性，电厂可根据煤炭市场的变化调节燃用煤种，降低燃料成本。

2)低氮效果好。由于煤粉气流处于高速中心风和外层旋流二次风之间配风中，煤粉着火后呈现出双层火焰：内层火焰由外到内和外层火焰由内到外，两层火焰“波纹”状的交错作用，提高了煤粉对氧的利用率，与sofa风配合，能大幅降低nox排放浓度，喷氨量减小，可降低运行成本；脱硝催化剂反应总量减少，催化剂寿命延长，整体降低了脱硝的运营成本，实现环境、经济效益双赢。

3)较高的燃烧效率和较好的稳燃效果。由于中心风的引入，使煤粉气流处于中心风与内二次风之间的圆环中，煤粉气流受到热二次风的加热，由于加热面积大大增加，有利于煤粉中的挥发分更快、更多的析出，燃烧器燃烧迅速而剧烈能快速消耗氧，不但使煤粉的燃尽时间相对延长，有利于降低飞灰含碳量，而且使缺氧燃烧的时间相对加长，与其它燃烧器相比，燃烧效率高、稳燃效果高，可减少锅炉未燃尽碳热损失，提高锅炉工作效率。

4)较好的抗结焦性。煤粉着火迅速而剧烈，同时煤粉颗粒处于内、外二次风的包裹之中，很难挣脱出来甩向水冷壁壁面而引起结焦，因而燃烧器具有较好的抗结焦性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一种技术方案中设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器的结构示意图；

图2为本发明其中一种技术方案中双调风旋流喷口区的结构示意图；

图3为本发明其中一种技术方案中设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2和3所示，本发明提供一种设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，包括：

双调风旋流喷口区，其一端连通至燃烧炉膛，所述双调风旋流喷口区包括由内到外依次套设的中心风通道1、一次风通道3、内二次风通道5和外二次风通道6，且所述中心风通道1和一次风通道3上分别设置有各自的风量调节阀门，所述内二次风通道5和外二次风通道6上分别设置有各自的旋流强度调节阀门；

乏气风通道4，其一端也连通至所述燃烧炉膛，并位于所述双调风旋流喷口区的上方，所述乏气风通道4也设置有其风量调节阀门；

煤粉浓缩部2，其一端设置有煤粉一次风的共同入口，一次风裹挟着煤粉从煤粉浓缩部2中经过，被分离为浓相煤粉和淡相煤粉，浓相煤粉在一次风的作用下通往燃烧炉膛一次风通道，淡相煤粉通往乏气风通道4。而煤粉浓缩部2的另一端通过三通管件与所述一次风通道3和所述乏气风通道4的另一端分别连通。为提高防磨及耐高温性能，在煤粉浓缩部2、一次风管道等煤粉流通空间内衬陶瓷(局部采用耐磨铸钢)，为保证陶瓷粘贴的可靠性，在磨损性较强的区域采用了机械固定与粘结剂粘结相结合的方法。在煤粉喷口(即一次风通道3)、高速中心风通道1喷口采用碳化硅陶瓷制成，内、外二次风套筒由06cr23ni13制成。

本发明在使用时，乏气风通道4上设置的风量调节阀门可调节一次风煤粉气流的浓缩比，中心风通道1的风量调节阀门可调节进入燃烧炉膛的中心风量，使得燃烧器可根据烟煤、褐煤的煤质变化调整燃烧器自身的一次风、二次风、乏气风的风量配比。当燃用水分较高的褐煤时，此时因煤耗量升高以及干燥出力的需求导致进入磨煤机(磨煤机与煤粉浓缩部2的一端连通)的一次风量上升，一次风率达到25％～35％，这时可以将乏气风通道4上设置的风量调节阀门的调节开度开大，使一部分风粉混合物通过乏气送入炉膛，使主燃烧器的一次风率始终维持在17％左右的水平，此时燃烧器只需较少的二次风就能确保主燃烧器的二次风与一次风的配比保持在合理的范围；当燃用水分较低的烟煤时，进入磨煤机的一次风量下降，整个燃烧器的一次风率维持在20％～30％的水平，此时可将乏气风通道4上的风量调节阀门调节关小甚至关至最小开度，以满足达到燃烧器一次风和乏气喷口风速的要求。而当锅炉燃用热值较低的烟煤，出现因煤耗量的上升导致一次风率升高时同样可以通过打开乏气风通道4的风量调节阀门来控制主燃烧器一次风率保持在合理的水平。

另外，可通过调整燃烧器上的调风套筒7和中心风通道1的风量调节阀门来调节进入燃烧器的二次风量，从而得到合理的一、二次风配比，使主燃烧器的一次风率始终维持在较低的水平，从而使主燃烧器的二次风与一次风的配比保持在合理的范围内，能确保主燃烧器安全、稳定、高效地燃烧；由于主燃烧器的一次风率降低，参与煤粉前期燃烧的风量较少，乏气从主燃烧器的附近送入，进一步强化了空气分级，达到降低nox的目的。

因此，本发明具有如下效果：1)由于燃烧器一次风率可调，大大提高了燃烧器的跨煤种适应性，电厂可根据煤炭市场的变化调节燃用煤种，降低燃料成本。2)由于新型燃烧器设有高速的中心风，提高了煤粉对氧的利用率，与sofa风配合，能大幅降低nox排放浓度，喷氨量减小，可降低运行成本；脱硝催化剂反应总量减少，催化剂寿命延长，整体降低了脱硝的运营成本，实现环境、经济效益双赢。3)由于煤粉气流处于高速中心风和旋流二次风之间中，煤粉中的挥发分更快、更多的析出，使燃烧迅速而剧烈，燃烧效率高、稳燃效果高，可减少锅炉未燃尽碳热损失，提高锅炉效率。

在上述方案中，作为优选，所述双调风旋流喷口区包括：

煤粉筒体，其一端连通至所述燃烧炉膛，而另一端通过所述三通组件与所述煤粉浓缩部2连通；

中心风筒体，其设置在所述煤粉筒体的内部，所述中心风筒体形成所述中心风通道1；

内二次风筒，其套设在所述煤粉筒体的外部且位于靠近其一端的部位；

外二次风筒，其套设于所述内二次风筒的外部；

且，所述中心风筒体的外壁与所述煤粉筒体的内壁之间的容置空间形成所述一次风通道3，所述煤粉筒体的外壁与所述内二次风筒的内壁之间的容置空间形成所述内二次风通道5，所述内二次风筒体的外壁与所述外二次风筒的内壁之间的容置空间形成所述外二次风通道6。各个风通道均连通至燃烧炉膛。作为优选，煤粉筒体、中心风筒体、内二次风筒和外二次风筒可同轴设置，结构更加稳固。

在上述方案中，作为优选，还包括：

中心风入口通道，其设置在所述中心风筒体的上方，所述中心风入口通道的一端与所述中心风筒体连通，而另一端延伸出所述煤粉筒体外并设置有中心风入口111，所述中心风入口111与热二次风源连通；通过风箱等结构与热二次风源连通。

调风套筒7，其套设在所述外二次风筒的外侧，所述调风套筒7的一端与所述外二次风通道和所述内二次风通道均连通，所述内二次风通道与所述外二次风通道并联设置，从调风套筒7向外二次风通道内进风时，内二次风也同时进风。所述调风套筒7的另一端也与所述热二次风源连通。到燃烧炉膛的二次风一部分通过中心风入口通道流入，另一部分的二次风通过调风套筒7后经内二次风通道5、外二次风通道6进入。

在上述方案中，作为优选，设置于所述中心风入口通道内的中心风入口调节挡板112形成所述中心风通道1的风量调节阀门，设置于所述煤粉筒体外壁与所述内二次风筒体内壁上的内二次风轴向可调叶片511形成所述内二次风通道5的旋流强度调节阀门，设置于所述内二次风筒体外壁与所述外二次风筒的内壁上的外二次风轴向可调叶片611形成所述外二次风通道6的旋流强度调节阀门。到燃烧炉膛的二次风一部分通过中心风入口调节挡板112进入，调节挡板112控制直流中心风量。另一部分的二次风通过调风套筒7后经内二次风通道5、外二次风通道6进入。少量的内层二次风作引燃煤粉用；而大量的外层二次风用来补充已燃烧煤粉燃尽所需的空气，并使之充分燃烧。内、外层二次风具有相同的旋转方向。内、外二次风通道6内设有的调节叶片，使二次风的旋流强度可以改变，其旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，使煤粉得到点燃和稳定燃烧。

在上述方案中，作为优选，还包括：

测风装置8，其位于所述内二次风和外二次风通道6的入口处，所述测风装置8包括一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成。该装置在调试期间可用于调平各燃烧炉膛间的内、外二次风流量。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，设置在所述乏气风通道4上的乏气风通道4翻板门411形成所述乏气风通道4的风量调节阀门。使得燃烧器可根据烟煤、褐煤的煤质变化调整燃烧器自身的一次风、乏气风的风量配比。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述煤粉浓缩部2的一端通过煤粉通道与磨煤机连接。来自磨煤机的一次风煤粉气流先通过一段偏心异径管加速，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动，在气流作用下进入煤粉浓缩部2。

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

本发明燃烧器包含高速中心风通道1、高速中心风入口111、高速中心风入口调节挡板112112、煤粉浓缩部2、一次风通道3、乏气风通道4、乏气风通道翻板门411、内二次风通道5、内二次风轴向可调叶片511、外二次风通道6、外二次风轴向可调叶片611、二次风调风套筒7、测风装置8。

设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，包括：

双调风旋流喷口区，其一端连通至燃烧炉膛，所述双调风旋流喷口区包括：煤粉筒体，其一端连通至燃烧炉膛，而另一端通过三通组件与煤粉浓缩部2连通；中心风筒体，其设置在煤粉筒体的内部，中心风筒体形成中心风通道1；内二次风筒，其套设在煤粉筒体的外部且位于靠近其一端的部位；外二次风筒，其套设于内二次风筒的外部；且，中心风筒体的外壁与煤粉筒体的内壁之间的容置空间形成一次风通道3，煤粉筒体的外壁与内二次风筒的内壁之间的容置空间形成内二次风通道5，内二次风筒体的外壁与外二次风筒的内壁之间的容置空间形成外二次风通道6。所述双调风旋流喷口区具有由内到外依次套设的中心风通道1、一次风通道3、内二次风通道5和外二次风通道6，且所述中心风通道1和一次风通道3分别设置有各自的风量调节阀门，内二次风通道5外二次风通道6上分别设置有各自的旋流强度调节阀门；设置于所述中心风入口通道内的中心风入口调节挡板112形成所述中心风通道1的风量调节阀门，设置于所述煤粉筒体外壁与所述内二次风筒体内壁上的内二次风轴向可调叶片511形成所述内二次风通道5的旋流强度调节阀门，设置于所述内二次风筒体外壁与所述外二次风筒的内壁上的外二次风轴向可调叶片611形成所述外二次风通道6的旋流强度调节阀门。

乏气风通道4，其一端也连通至所述燃烧炉膛，所述乏气风通道4呈环形，并位于所述双调风旋流喷口区的上方，所述乏气风通道4也设置有其风量调节阀门；设置在所述乏气风通道4上的乏气风通道翻板门411形成所述乏气风通道4的风量调节阀门。

煤粉浓缩部2，其一端设置有煤粉一次风的共同入口，所述煤粉浓缩部2的一端通过煤粉通道与磨煤机连接，而另一端通过三通管件与所述一次风通道3和所述乏气风通道4的另一端分别连通。所述煤粉浓缩部2、煤粉通道与磨煤机等共同构成煤粉浓缩装置。

中心风入口通道，其设置在所述中心风筒体的上方，所述中心风入口通道的一端与所述中心风筒体连通，而另一端延伸出所述煤粉筒体外并设置有中心风入口111，所述中心风入口111与热二次风源连通。

调风套筒7，其套设在所述外二次风筒的外侧，所述调风套筒7的一端与所述外二次风通道和所述内二次通道均连通，所述调风套筒7的另一端也与所述热二次风源连通。

测风装置8，其位于所述内二次风通道5和外二次风通道6的入口处，所述测风装置8包括一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成。

乏气通道上设置的翻板门411可调节一次风煤粉气流的浓缩比，高速中心风入口调节挡板112可调节进入燃烧炉膛的中心风量，使得燃烧器可根据烟煤、褐煤的煤质变化调整燃烧器自身的一次风、二次风、乏气风的风量配比。当燃用水分较高的褐煤时，此时因煤耗量升高以及干燥出力的需求导致进入磨煤机的一次风量上升，一次风率达到25％～35％，这时可以将乏气调节门开度开大，使一部分风粉混合物通过乏气送入炉膛，使主燃烧器的一次风率始终维持在17％左右的水平，此时燃烧器只需较少的二次风就能确保主燃烧器的二次风与一次风的配比保持在合理的范围；当燃用水分较低的烟煤时，进入磨煤机的一次风量下降，整个燃烧器的一次风率维持在20％～30％的水平，此时可将乏气调节门关小甚至关至最小开度，以满足达到燃烧器一次风和乏气喷口风速的要求。而当锅炉燃用热值较低的烟煤，出现因煤耗量的上升导致一次风率升高时同样可以通过开大乏气调节门来控制主燃烧器一次风率保持在合理的水平。

另外可通过调整燃烧器上的调风套筒7和高速中心风调节挡板112来调节进入燃烧器的二次风量，从而得到合理的一、二次风配比，使主燃烧器的一次风率始终维持在较低的水平，从而使主燃烧器的二次风与一次风的配比保持在合理的范围内，能确保主燃烧器安全、稳定、高效地燃烧；同时燃烧器设有测风装置8，位于内、外二次风通道6的入口处，它是一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成，该装置在调试期间可用于调平各燃烧器间的内、外二次风流量；由于主燃烧器的一次风率降低，参与煤粉前期燃烧的风量较少，乏气从主燃烧器的附近送入，进一步强化了空气分级，达到降低nox的目的。

某600mw锅炉燃烧器采用前后墙对称布置，对冲式燃烧。前后墙上各布置3层燃烧器，每层各有5只，共30只。锅炉原设计煤质为神华烟煤，目前运行主要以印尼褐煤为主，掺烧少量的烟煤。燃用褐煤造成的主要问题包括：燃烧器喷口烧损变形问题较严重，喷口周围存在不同程度的结焦；煤粉气流存在一定的燃烧滞后性，高再出口烟温偏高，高再超温，再热器喷水量大等问题。

将原有燃烧器更换为带有高速中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器，完全燃用褐煤时，来自磨煤机的一次风煤粉气流先通过一段偏心异径管加速，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动，在气流进入一次风煤粉浓缩部2之后，使50％的一次风和10％～15％煤粉分离出来，经乏气管引至乏气喷口直接喷入炉膛燃烧，其余的50％一次风和85％～90％的煤粉由燃烧器一次风喷口喷入炉内燃烧。乏气风通道4设置电动翻板门411，根据掺烧烟煤比例的不同，可调整翻板门411开度，调节浓缩比，使二次风与一次风处于最佳比例，燃烧器处于最佳运行工况。

到燃烧器的二次风一部分通过调节挡板112进入，调节挡板112控制直流中心风量；另一部分的二次风通过调风套筒7后经内二次风通道5、外二次风通道6进入。内二次风通道5由煤粉通道和内二次风筒形成；外二次风通道6由内二次风筒和外二次风筒形成。少量的内层二次风作引燃煤粉用；而大量的外层二次风用来补充已燃烧煤粉燃尽所需的空气，并使之充分燃烧。内、外层二次风具有相同的旋转方向。内、外二次风通道6内设有调节叶片，二次风的旋流强度可以改变，其旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，使煤粉得到点燃和稳定燃烧。

本发明带有高速中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器的结构设计在防磨及耐高温方面给予了充分的考虑。燃烧器煤粉浓缩部2、一次风通道3等煤粉流通空间内衬陶瓷(局部采用耐磨铸钢)，为保证陶瓷粘贴的可靠性，在磨损性较强的区域采用了机械固定与粘结剂粘结相结合的方法。煤粉喷口、高速中心风喷口采用碳化硅陶瓷制成，内、外二次风套筒由o6cr23ni13制成。

本发明的关键点：

1)燃烧器同时设有煤粉浓缩部2、乏气风通道4和高速中心风通道1；

2)燃烧器一次风浓缩比可调；

3)燃烧器高速中心风量可调。

采用本发明带有高速中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器具有如下有益效果：

1)由于燃烧器一次风率可调，大大提高了燃烧器的跨煤种适应性，电厂可根据煤炭市场的变化调节燃用煤种，降低燃料成本。

2)这种新型燃烧器设有高速中心风，提高了煤粉对氧的利用率，与sofa风配合，能大幅降低nox排放浓度，喷氨量减小，可降低运行成本；脱硝催化剂反应总量减少，催化剂寿命延长，整体降低了脱硝的运营成本，实现环境、经济效益双赢。

3)由于煤粉气流处于高速中心风和旋流二次风之间中，煤粉中的挥发分更快、更多的析出，使燃烧迅速而剧烈，燃烧效率高、稳燃效果高，可减少锅炉未燃尽碳热损失，提高锅炉效率。

这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的设置有中心风的浓缩型双调风旋流低氮燃烧器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。