一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器及锅炉燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及燃烧设备领域，公开了一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器及锅炉燃烧系统，该燃烧器包括一次风管(10)、套设在一次风管外的二次风管(20)以及套设在二次风管外的三次风管(30)，三次风管的进风口(31)能够打开和关闭。本方案可以通过关闭三次风管的进风口而使燃烧器能够顺利地从空气燃烧切换至富氧燃烧，此时富氧燃烧所需的风量全部由一次风管和二次风管提供，以保证火焰的稳定性。通常，空气燃烧和富氧燃烧所需的一次风量相差不多，而所需的二次风量却相差较大，因此在实际应用中三次风管的风量和风速可以按照空气燃烧的参数进行设计。当然，也可以通过打开三次风管的进风口而使燃烧器能够顺利地从富氧燃烧切换至空气燃烧。
【专利说明】
一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器及锅炉燃烧系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃烧设备，具体地，涉及一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器及锅炉燃烧系统。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展，富氧燃烧技术作为一种重要的二氧化碳捕捉技术，受到了越来越多的关注(所谓富氧燃烧技术是在现有燃煤发电技术基础上，用适当比例的氧气和二氧化碳混合物代替空气，同时采用烟气循环调节锅炉的燃烧和传热特性，以获得高浓度的二氧化碳烟气，通过冷凝压缩纯化，实现大规模的二氧化碳富集和存储的一种燃烧技术)。
[0003]目前，由于富氧燃烧时需要利用循环烟气，因此，一般地，锅炉首先要进行空气气氛下的燃烧(即空气燃烧)产生一定的烟气，然后切换到富氧燃烧。当然，在富氧工况下，也可以从邻台锅炉抽取循环烟气。
[0004]然而，由于空气燃烧中，只有21%的氧参与燃烧，其余79%的空气并不参与燃烧，而是以烟气的形式排出，而富氧燃烧中，由于氧气的含量大于21 % ( —般地氧气浓度〉26%)，因此，这样富氧燃烧时所需的总风量比空气燃烧时所需要的总风量少，这样在从空气燃烧切换到富氧燃烧后，主燃区的风量以及风速都会减小，从而会导致燃烧火焰不稳定，火焰形状和辐射传热效果将发生很大的变化，锅炉难以安全稳定运行。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器及锅炉燃烧系统，以能够在富氧燃烧工况和空气燃烧工况之间快捷顺利地切换。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，该燃烧器包括一次风管、套设在所述一次风管外的二次风管以及套设在所述二次风管外的三次风管，所述三次风管的进风口能够打开和关闭。
[0007]优选地，所述三次风管为变径管，且沿着靠近所述燃烧器的喷口的方向，所述三次风管的直径逐渐增大。
[0008]优选地，所述三次风管的进风口的大小为可调节的。
[0009]优选地，所述三次风管的进风口为多个并分别沿所述三次风管的外周壁周向设置。
[0010]优选地，所述二次风管中设置有能够沿该二次风管的中心轴线方向移动的第一叶片旋流器。
[0011 ]优选地，所述三次风管中固定有第二叶片旋流器。
[0012]优选地，所述一次风管内设置有用于装设点火油枪的中心管，所述中心管的外周壁上设置有用于扰动一次风的扰流件。
[0013]优选地，所述一次风管、二次风管、三次风管以及中心管同心设置。
[0014]优选地，所述一次风管和二次风管的靠近所述燃烧器的喷口的部分呈扩口状。
[0015]本实用新型还提供一种锅炉燃烧系统，该锅炉燃烧系统包括锅炉和磨煤机，所述锅炉燃烧系统包括所述兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，所述燃烧器设置于所述锅炉的炉膛入口，所述磨煤机的出口与所述燃烧器的所述一次风管连通。
[0016]在本实用新型中，可以通过关闭三次风管的进风口而使燃烧器能够顺利地从空气燃烧切换至富氧燃烧，此时富氧燃烧所需的风量全部由一次风管和二次风管提供，从而保证了火焰的稳定性。事实上，经过验证，一般地，空气燃烧和富氧燃烧所需的一次风量相差不多，而所需的二次风量却相差比较大(富氧燃烧所需的二次风量比空气燃烧所需的二次风量少很多)，因此在实际应用中三次风管的风量和风速可以按照空气燃烧的参数进行设计。当然，也可以通过打开三次风管的进风口而使燃烧器能够顺利地从富氧燃烧切换至空气燃烧，此时三次风管中的三次风可以作为燃烧器的燃尽风使用。
[0017]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是本实用新型的【具体实施方式】提供的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器的结构示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]10:—次风管；20: 二次风管；
[0022]30:三次风管；31:进风口；
[0023]40:中心管；50:第二叶片旋流器；
[0024]60:第一叶片旋流器；70:扰流件。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0026]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0027]在锅炉燃烧系统中，由于富氧燃烧和空气燃烧所需的总风量不同，从而致使现有技术中的燃烧器不能够在富氧燃烧和空气燃烧之间顺利地切换，有鉴于此，本实用新型提供一种能够在富氧燃烧和空气燃烧之间顺利地切换的燃烧器，下文将参考附图对本实用新型提供的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器进行详细的说明。
[0028]如图1所示，本实用新型提供的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器包括一次风管10、套设在一次风管10外的二次风管20以及套设在二次风管20外的三次风管30，所述三次风管30的进风口31能够打开和关闭，例如，可以在进风口31附近设置阀门，从而实现进风口31的打开和关闭。而进风口 31的中心轴线可以是垂直于三次风管30的中心轴线，当然也可以相对于三次风管30的中心轴线倾斜设置。
[0029]在本实用新型中，可以通过关闭三次风管30的进风口31而使燃烧器能够顺利地从空气燃烧切换至富氧燃烧，此时富氧燃烧所需的风量全部由一次风管10和二次风管20提供，从而保证了火焰的稳定性。事实上，经过验证，一般地，空气燃烧和富氧燃烧所需的一次风量相差不多，而所需的二次风量却相差比较大(富氧燃烧所需的二次风量比空气燃烧所需的二次风量少很多)，因此在实际应用中三次风管30的风量和风速可以按照空气燃烧的参数进行设计。当然，也可以通过打开三次风管30的进风口 31而使燃烧器能够顺利地从富氧燃烧切换至空气燃烧，此时三次风管30中的三次风可以作为燃烧器的燃尽风使用。
[0030]其中，所述三次风管30为变径管，且沿着靠近燃烧器的喷口的方向，所述三次风管30的直径逐渐增大。具体地，由于三次风管30作用是在空气燃烧的模式下使用，因此三次风管30的尺寸可以按照空气燃烧时的风量和风速等参数进行设计。
[0031]为了使所述燃烧器能够适应不同的情况，所述三次风管30的进风口31的大小为可调节的。当空气燃烧工况需要的二次风量较多时，该进风口 31可以调节的相应大些，当空气燃烧工况需要的二次风量较少时，可以相应的将进风口 31调小，以保证炉膛内燃烧火焰稳定。
[0032]当然，所述三次风管30的进风口31可以为多个，该多个进风口 31分别沿三次风管30的外周壁周向设置，优选地，多个进风口 31均匀地设置在三次风管30的外周壁上。在实际应用中，可以根据实际情况，使多个进风口31中的一部分打开，另一部分关闭，从而可以调节进风量，当然，也可以使多个进风口 31都打开，通过控制设置在进风口 31附近的阀门的开度，从而调节进风量。另外，为了简化结构，降低成本，三次风管3优选地设置于燃烧器的喷口附近。
[0033]进一步地，所述二次风管20中设置有能够沿该二次风管20的中心轴线方向移动的第一叶片旋流器60，从而能够在二次风管20中产生旋流二次风，同时在火焰中心产生回流区，以加强煤粉的燃烧和补充氧量。当然，也可以通过改变上述第一叶片旋流器60的移动方向，从而改变第一叶片旋流器60的叶片的旋流强度，具体地，当需要旋流强度较小时，使第一叶片旋流器60向远离燃烧器喷口的方向移动；当需要旋流强度较大时，使第一叶片旋流器60向靠近燃烧器喷口的方向移动。当然，也可以在三次风管30中固定第二叶片旋流器50，从而能够在三次风管30中产生旋流。
[0034]为了加速一次风管10中气体的扰动，所述一次风管10内设置有用于装设点火油枪的中心管40，所述中心管40的外周壁上设置有扰流件70，从而能够使一次风管10中的煤粉形成“外浓内淡”的分布形式。具体地，当一次风携带煤粉进入一次风管10后遇到扰流件70时，会改变一部分一次风的流动方向，即，使这部分一次风绕过扰流件70后再继续向燃烧器的喷口流动，从而使一次风管10中的靠近扰流件70的位置的煤粉浓度小于远离扰流件70位置的浓度。
[0035]其中，所述一次风管10、二次风管20、三次风管30以及中心管40可以同心设置。另夕卜，可以通过将一次风管10和二次风管20的靠近燃烧器的喷口的部分设置为扩口状，从而控制火焰的形状。
[0036]根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种锅炉燃烧系统，该锅炉燃烧系统包括锅炉和磨煤机，其中，所述锅炉燃烧系统包括上述兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，所述燃烧器设置于所述锅炉的炉膛入口，所述磨煤机的出口与所述燃烧器的一次风管10连通，从而使一次风管I中的一次风能够携带着煤粉进入到炉膛内。可以理解地是，一次风管10、二次风管20和三次风管30都与锅炉的炉膛连通，以能够将一次风管10中的一次风、二次风管20中的二次风以及三次风管30中的三次风送入炉膛内。
[0037]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0038]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0039]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括一次风管(10)、套设在所述一次风管(10)外的二次风管(20)以及套设在所述二次风管(20)外的三次风管(30),所述三次风管(30)的进风口(31)能够打开和关闭； 所述一次风管(10)内设置有用于装设点火油枪的中心管(40)，所述中心管(40)的外周壁上设置有用于扰动一次风的扰流件(70)。2.根据权利要求1所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述三次风管(30)为变径管，且沿着靠近所述燃烧器的喷口的方向，所述三次风管(30)的直径逐渐增大。3.根据权利要求1所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述三次风管(30)的进风口(31)的大小为可调节的。4.根据权利要求1所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述三次风管(30)的进风口(31)为多个并分别沿所述三次风管(30)的外周壁周向设置。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述二次风管(20)中设置有能够沿该二次风管(20)的中心轴线方向移动的第一叶片旋流器(60)。6.根据权利要求5所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述三次风管(30)中固定有第二叶片旋流器(50)。7.根据权利要求5所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述一次风管(10)、二次风管(20)、三次风管(30)以及中心管(40)同心设置。8.根据权利要求5所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，其特征在于，所述一次风管(10)和二次风管(20)的靠近所述燃烧器的喷口的部分呈扩口状。9.一种锅炉燃烧系统，该锅炉燃烧系统包括锅炉和磨煤机，其特征在于，所述锅炉燃烧系统包括权利要求1-8中任意一项所述的兼顾富氧燃烧和空气燃烧的燃烧器，所述燃烧器设置于所述锅炉的炉膛入口，所述磨煤机的出口与所述燃烧器的所述一次风管(10)连通。
【文档编号】F23D1/02GK205678667SQ201620223205
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年3月22日 公开号201620223205.0, CN 201620223205, CN 205678667 U, CN 205678667U, CN-U-205678667, CN201620223205, CN201620223205.0, CN205678667 U, CN205678667U
【发明人】陈寅彪, 孔红兵, 王鹏, 陈灿, 毛宇, 王军伟, 张山鹰, 谢佳, 李曼丽, 胡修奎
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司, 东方电气集团东方锅炉股份有限公司