專利名稱：外旋流內直流主燃燒器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鍋爐設備的燃燒器領域，適用于煤粉燃燒爐。
背景技術：
鍋爐作為燃燒設備在各行各業(yè)中有著非常廣泛的應用。燃燒器是鍋爐設備取得良好燃燒效果的主要設備，對鍋爐的安全運行和經濟效益起著非常重要的作用，它通過煤粉濃淡技術、分級燃燒技術等合理組織爐內空氣動力場，得到合理的煤粉在著火區(qū)濃度分布、顆粒的停留時間及著火距離，以獲得良好的著火特性、低負荷穩(wěn)燃特性和運行經濟性。在過去幾十年里，科學家和工程技術人員研制成功了不同的燃燒器，煤粉燃燒器大體可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩類。
1.直流燃燒器清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學、西安交通大學以及吉林省電力科學研究院先后研制成功了煤粉船型穩(wěn)燃器、雙通道煤粉燃燒器、水平濃縮煤粉燃燒器、水平濃淡風煤粉燃燒器、徑向濃淡旋流煤粉燃燒器、鈍體及開縫鈍體燃燒器、穩(wěn)燃腔煤粉燃燒器、四通道濃淡分流煤粉燃燒器、新型三功能煤粉鍋爐燃燒器，多通道強穩(wěn)燃濃淡煤粉燃燒器。國外的新型燃燒器有B&W的DS燃燒器，三菱公司的PM燃燒器，CE公司的WR燃燒器，IHI的內部分隔型WR燃燒器，IHI-DF雙調風燃燒器，新型煤粉燃燒低NOx A-PM燃燒器。這些直流燃燒器通過采用分流和繞流的技術，改變煤粉氣流的流動方式，加強煤粉氣流對高溫煙氣的卷吸，強化煤粉氣流著火和燃燒。
2.旋流燃燒器旋流燃燒器合理組織一二次風進入鍋爐爐內的形式和配比，一次風煤粉氣流以直流或者旋流的形式進入爐內，二次風則部分或全部以旋流形式進入爐膛；產生和調節(jié)旋流的裝置有蝸殼、切向可動葉片和軸向可動葉片。利用合理的旋流強度加強卷吸高溫煙氣加熱煤粉氣流，延長部分煤粉顆粒在著火區(qū)的停留時間以強化其著火；利用煤粉濃淡技術讓較濃的煤粉氣流有良好的著火特性、增加燃燒的穩(wěn)定性；利用分級燃燒技術合理組織爐內配風，將二次風沿煤粉氣流行程逐步加入，既能合理提供煤粉燃燒過程中所需的氧氣，同時能夠大量降低NOx排放(秦裕琨等，旋流煤粉燃燒技術的發(fā)展，熱能動力工程，第12卷(4)，1997年7月)。因為以上優(yōu)點，旋流燃燒器得到了廣泛的應用。
旋流燃燒器的分類方法較多，根據(jù)二次風的供入方式及一次風粉氣流煤粉濃度的不同可分為三類普通型、分級燃燒型、濃縮型。
普通型旋流燃燒器是指二次風通過燃燒器集中送入爐內，一次風粉氣流沒有濃縮的旋流燃燒器，具備此特征的有雙蝸殼旋流煤粉燃燒器、單蝸殼-擴錐型燃燒器、切向可動葉片燃燒器、軸向可動葉輪燃燒器、軸向葉輪-蝸殼型燃燒器、旋流預燃室燃燒器、管式旋流煤粉燃燒器。
分級燃燒型旋流燃燒器是指二次風通過燃燒器分兩級(層)或兩級(層)以上送入爐內，一次風粉氣流沒有濃縮的旋流燃燒器。這類旋流燃燒器主要有雙通道外混式旋流燃燒器、雙調風燃燒器、SM型燃燒器、蝸殼-葉片式旋流燃燒器、RSFC型燃燒器。
濃縮型旋流燃燒器是指一次風粉氣流經過濃縮后提高煤粉濃度來改善煤粉的著火及穩(wěn)燃的旋流煤粉燃燒器。又可分為二類一次風粉氣流經過濃縮按煤粉濃度高低一般分成兩股，即濃煤粉氣流和淡煤粉氣流。濃煤粉氣流由燃燒器噴入爐內，淡煤粉氣流在爐膛某一位置單獨送入爐膛的旋流煤粉燃燒器為高濃度型旋流煤粉燃燒器；濃、淡煤粉氣流由燃燒器一次風分風道噴入爐膛的旋流煤粉燃燒器稱為濃淡型旋流煤粉燃燒器。這類燃燒器有前蘇聯(lián)高濃度型旋流燃燒器、PAX燃燒器、NSZ型燃燒器、WR型旋流燃燒器、NSW型燃燒器、徑向濃淡旋流煤粉燃燒器、雙重復合旋流燃燒器。
從上述燃燒器的特點可以看出，人們在設計主燃燒器(煤粉鍋爐中的一次風煤粉氣流噴口)時，首先將主燃燒器分為了兩類直流燃燒器和旋流燃燒器。一次風煤粉氣流全部以直流或者旋流形式送入爐內；二次風全部或部分以旋流形式送入爐內。然后通過改變燃燒器的流動方式來強化高溫煙氣的回流和卷吸以達到強化燃燒和穩(wěn)燃的目的。對于直流燃燒器，為了強化著火通常在直流主燃燒器噴口加裝非流線體來加強回流對高溫煙氣的卷吸，但是這會削弱噴口射流的剛性，減少煤粉氣流在爐內的穿透深度，降低火焰充滿度；對于旋流燃燒器，為了增加煤粉氣流在爐內的穿透深度，增加火焰充滿度通常減小旋流強度，但是這又會減小射流對高溫煙氣的卷吸，不利于煤粉氣流的著火和穩(wěn)定燃燒。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種外旋流內直流主燃燒器裝置，其目的在于使之既具有旋流燃燒器能夠產生回流區(qū)，卷吸高溫煙氣強化著火和穩(wěn)燃的特性；同時也具有直流燃燒器的射流剛性強，煤粉氣流穿透度大的特性，以滿足實際工程的應用。
本發(fā)明的一種外旋流內直流主燃燒器裝置，主一次風煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風煤粉氣流管內套有導管，主一次風煤粉氣流管和導管之間均勻布置導流葉片，導管內徑為主一次風煤粉氣流管直徑的0.5-0.7倍。
本發(fā)明的另一種外旋流內直流主燃燒器裝置，主一次風煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風煤粉氣流管內腔均勻布置導流葉片，導流葉片徑向高度為主一次風煤粉氣流管半徑的0.1-0.5倍。
上述兩種外旋流內直流主燃燒器裝置，其進一步特征在于主一次風煤粉氣流管內導流葉片段的長度L為主一次風煤粉氣流管外徑的1-2倍；導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S為主一次風煤粉氣流管外徑的0-1倍。
上述兩種外旋流內直流主燃燒器裝置，所述導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線之間的相對角度可以為10-75度。
上述兩種外旋流內直流主燃燒器裝置，所述導流葉片的數(shù)量可以為6-36片。
本發(fā)明的主燃燒器裝置通過在燃燒器內加裝導流葉片將一個主燃燒器分為2個區(qū)域，外部區(qū)域為旋流流動，內部區(qū)域為直流流動，利用增強外部主燃燒器一次風煤粉氣流旋流強度，增大一次風煤粉氣流對爐內高溫煙氣的卷吸，提高一次風煤粉氣流的湍流強度，強化一次風煤粉氣流與爐內高溫煙氣間的熱質交換，改善一次風煤粉氣流的著火條件，到達強化燃燒的目的。而內部的直流一次風煤粉氣流能維持射流的剛性，保證燃料在爐內的停留時間。所以通過合理的設計主燃燒器中旋流強度和旋流部分的流量的大小來強化卷吸，同時還能保證主燃燒器一次風煤粉氣流的剛性和爐膛火焰充滿度，最大限度的發(fā)揮燃燒器的效率。
本發(fā)明的主一次風煤粉氣流管采用圓管結構，適用煤粉和燃氣爐，結構簡單，易于制造和安裝；通過改變導流葉片和主一次風煤粉氣流法向出口之間的相對的角度，葉片的數(shù)量，葉片的弧度，葉片的長度和導管的長度(L)，導管的橫截面積或導流葉片的高度來改變旋流強度和旋流量的大小，以適應不同的燃料的燃燒特性。
本發(fā)明通過改變導流葉片和主一次風煤粉氣流法向出口之間的相對的角度，在鍋爐負荷變化時改變射流的旋轉強度和射流的剛性，保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性和經濟性。
本發(fā)明在應用于煤粉燃燒時還可以和不同的送粉形式結合，控制煤粉濃度在燃燒器出口的分布，來到達強化燃燒降低排放的要求。


圖1.本發(fā)明帶有導管和導流葉片的結構示意圖；圖2.本發(fā)明帶導流葉片、不帶導管的結構示意圖；圖3.導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線之間的角度示意圖；圖4.導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S大于0時帶有導管的本發(fā)明結構透視圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的燃燒器導流葉片在導管上的結構，由主一次風煤粉氣流管2、導管3和導流葉片1構成，導管中葉片的高度H。
圖2為本發(fā)明的燃燒器導流葉片不帶導管的結構，由主一次風煤粉氣流管2和導流葉片1構成，導管中葉片的高度H。
圖3為導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線之間的角度示意圖；其中導流葉片1，主一次風煤粉氣流管軸線5，導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線夾角6，出口7。
圖4為導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S大于0時帶有導管的本發(fā)明結構透視圖；圖中，導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S，導流葉片段的長度L。
根據(jù)現(xiàn)有鍋爐或新建鍋爐和燃料的特性，設計、制造和安裝(或改裝)本發(fā)明的主燃燒器裝置，以達到強化，穩(wěn)定燃燒，提高鍋爐的燃燒效率的目的。以燃燒無煙煤的W型鍋爐為例，當主一次風煤粉氣流管外徑為0.3M時，采用按圖1結構的主燃燒器的設計參數(shù)見表1。
表1

對于燃燒劣質煙煤的安裝了旋流燃燒器的鍋爐，當主燃燒器風管外徑為0.4M時，采用圖1結構的主燃燒器的設計參數(shù)見表2。
表2

以燃燒無煙煤的W型鍋爐為例，當主一次風煤粉氣流管外徑為0.3M時，采用按圖2結構的主燃燒器的設計參數(shù)見表3。
表3

對于燃燒劣質煙煤的安裝了旋流燃燒器的鍋爐，當主燃燒器風管外徑為0.4M時，采用按圖2結構的主燃燒器的設計參數(shù)見表4。
表4

權利要求
1.一種外旋流內直流主燃燒器裝置，主一次風煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風煤粉氣流管內套有導管，主一次風煤粉氣流管和導管之間均勻布置導流葉片，導管內徑為主一次風煤粉氣流管直徑的0.5-0.7倍。
2.如權利要求1所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于主一次風煤粉氣流管內導流葉片段的長度L為主一次風煤粉氣流管外徑的1-2倍；導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S為主一次風煤粉氣流管外徑的0-1倍。
3.如權利要求1或2所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線之間的相對角度為10-75度。
4.如權利要求3所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導流葉片的數(shù)量為6-36片。
5.一種外旋流內直流主燃燒器裝置，主一次風煤粉氣流管為圓管，其特征在于所述主一次風煤粉氣流管內腔均勻布置導流葉片，導流葉片徑向高度為主一次風煤粉氣流管半徑的0.1-0.5倍。
6.如權利要求5所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于主一次風煤粉氣流管內導流葉片段的長度L為主一次風煤粉氣流管外徑的1-2倍；導流葉片至主一次風煤粉氣流管出口距離S為主一次風煤粉氣流管外徑的0-1倍。
7.如權利要求5或6所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導流葉片和主一次風煤粉氣流管軸線之間的相對角度為10-75度。
8.如權利要求7所述的外旋流內直流主燃燒器裝置，其特征在于所述導流葉片的數(shù)量為6-36片。
全文摘要
本發(fā)明的外旋流內直流主燃燒器裝置，屬于鍋爐設備的燃燒器領域；其目的在于既具有能產生回流區(qū)，卷吸高溫煙氣強化著火和穩(wěn)燃的特性；也具有射流剛性強，煤粉氣流穿透度大的特性。本發(fā)明的一種裝置，主一次風煤粉氣流管和導管之間均勻布置導流葉片，導管內徑為主一次風煤粉氣流管直徑的0.5－0.7倍。本發(fā)明的另一種裝置，主一次風煤粉氣流管內腔均勻布置導流葉片，導流葉片徑向高度為主一次風煤粉氣流管半徑的0.1－0.5倍。本發(fā)明通過改變導流葉片的相對角度、數(shù)量、長度或高度和導管長度、橫截面積來改變旋流強度和旋流量大小，以適應不同燃料的燃燒特性，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定性和經濟性；結構簡單，易于制造和安裝，適用于煤粉和燃氣燃燒爐。
文檔編號F23D1/00GK1687640SQ20051001843
公開日2005年10月26日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權日2005年3月24日
發(fā)明者張志國, 周懷春, 方慶艷 申請人:華中科技大學