專利名稱：一種富氧燃燒器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃燒器，特別涉及在鍋爐和工業(yè)窯爐煤粉燃燒的一種富氧燃燒穹。
背景技術：
在現(xiàn)行的鍋爐煤粉燃燒發(fā)電技術中，存在著高二氧化碳、氮氧化物排放，對環(huán)境造 成極大污染。燃煤電站鍋爐排放的CO2占我國CO2排放量的70%以上，開發(fā)具有CO2捕集的 新型燃煤發(fā)電技術是實現(xiàn)大規(guī)模減排CO2的根本途徑。在各種減排技術中，氧燃燒技術用高 純度的氧代替助燃空氣，同時采用煙氣循環(huán)調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的介質流量和傳熱特性，可獲得高 體積濃度的富含CO2的煙氣。對于燃煤電站鍋爐而言，由于這種近乎完全脫碳能力的新型 燃燒方式與現(xiàn)有燃燒技術的良好承接性，易于實現(xiàn)N0X、SOx等多種污染物的協(xié)同控制，運行 的經(jīng)濟成本有著相當優(yōu)勢，已經(jīng)毫無疑義地成為本世紀煤燃燒技術的一個最具競爭力的重 要發(fā)展方向。由于氧燃燒技術異于傳統(tǒng)空氣助燃技術，工質特性和流動狀況發(fā)生重大變化， 對煤粉燃燒特性產(chǎn)生重大影響。這些基本特性的變化致使氧燃燒器成了此新型技術的核心 之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種富氧燃燒器，該燃燒器改善燃燒狀況，易于點燃、穩(wěn)燃及 燃料的燃盡，對于NOx的低排放也有良好的促進作用。本發(fā)明提供的一種富氧燃燒器，它包括同軸布置的油槍管、一次風旋流發(fā)生器、內(nèi) 二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器；油槍管位于燃燒器的最內(nèi)層，外二次風旋流發(fā)生器 位于燃燒器的最外層，一次風旋流發(fā)生器和內(nèi)二次風發(fā)生器均位于油槍管和外二次風旋流 發(fā)生器之間，其特征在于，它還包括氧氣注入器，氧氣注入器位于一次風旋流發(fā)生器和內(nèi)二 次風發(fā)生器之間；氧氣注入器包括氧氣腔體、氧氣進氣管和氧氣管，氧氣進氣管位于氧氣腔體的一 端，氧氣管與氧氣腔體的另一端相連；氧氣管繞軸向沿著圓周均勻分布。本發(fā)明的一種富氧燃燒器正是克服了傳統(tǒng)燃燒器設計理念的不足。既能滿足在傳 統(tǒng)空氣助燃的煤粉燃燒也能在氧氣/循環(huán)煙氣助燃的煤粉燃燒的工質環(huán)境中穩(wěn)定運行，還 能通過高速射流的氧氣噴射，產(chǎn)生強煙氣回流，配以合適的送風條件，進行無焰煤粉燃燒。 傳統(tǒng)富氧燃燒器的氧氣體積分數(shù)僅高出常規(guī)空氣燃燒約1_2%，而本發(fā)明的燃燒器助燃氧 氣體積分數(shù)最高達35-40%，最低達到18-21%仍能取得穩(wěn)燃作用。同時本發(fā)明具有良好的技術、經(jīng)濟和環(huán)境效益，特別是對火電站及工業(yè)窯爐的CO2 減排與低NOx排放起到積極作用。該燃燒器具有穩(wěn)定的空氣煤粉燃燒以及氧氣/煙氣循環(huán) 煤粉燃燒，適用的燃料類型有天然氣、柴油及煤粉。


圖1 (a) (b)是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的第一種具體實施方式
結構示意圖；圖2(a) (b)是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的第二種具體實施方式
結構示意圖；圖3(a) (b)是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的第三種具體實施方式
結構示意圖；
圖4(a) (b)是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的第四種具體實施方式
結構示意圖；圖5(a) (b)是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的第五種具體實施方式
結構示意圖；圖6是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的一種切向可動旋流發(fā)生器的具體結構示意圖；圖7是本發(fā)明提供的富氧燃燒器的一種軸向可動旋流發(fā)生器的具體結構示意圖；在圖中1.旋風桶2. —次風進氣管3. —次風管4.氧氣腔體5.氧氣進氣 管6.氧氣管7.內(nèi)二次風腔體8.內(nèi)二次風進氣管9.內(nèi)二次風管10.外二次風腔體 11.外二次風進氣管12.外二次風管13.障礙環(huán)14.三次風腔體15.三次風入口管 16.三次風管17.油槍管18.旋流器19.調(diào)節(jié)箱20.傳動桿21.圓型齒輪22.固 定壓蓋23.轉動壓蓋24.半圓型齒輪25.定子26.動子27.內(nèi)、外環(huán)管28.葉片
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種富氧燃燒器包括同軸布置的油槍管17、一次風旋流發(fā) 生器、氧氣注入器、內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器。油槍管17、一次風旋流發(fā)生器、 氧氣注入器、內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器由內(nèi)至外依次布置。一次風旋流發(fā)生器包括旋風桶1、一次風進氣管2和一次風管3，一次風進氣管2 位于旋風桶1的一端，一次風管3與旋風桶1的另一端相連。氧氣注入器包括氧氣腔體4、氧氣進氣管5和氧氣管6，氧氣進氣管5位于腔體4 的一端，氧氣管6與腔體4的另一端相連。氧氣管6繞軸向沿著圓周均勻分布。氧氣管的 數(shù)量為4-12根時效果較好。內(nèi)二次風發(fā)生器包括內(nèi)二次風腔體7、內(nèi)二次風進氣管8和內(nèi)二次風管9，內(nèi)二次 風進氣管8位于腔體7的一端，內(nèi)二次風管9與腔體7的另一端相連。外二次風旋流發(fā)生器包括外二次風腔體10、外二次風進氣管11和外二次風管12， 外二次風進氣管11位于外二次風腔體10的一端，外二次風管12與外二次風腔體10的另 一端相連，在外二次風腔體10內(nèi)設置有旋流發(fā)生器18。油槍管17通過內(nèi)置油槍烘爐和點火，一次風旋流發(fā)生器用于通入助燃氣體，同時 可將煤粉輸送到爐膛，氧氣注入器可以停用或者通入空氣或高速射流氧氣輔助燃燒，內(nèi)二 次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器的作用是通入助燃氣體。通過氣體流量的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)燃 燒器的動量比可調(diào)。具體說明圖1所述燃燒器的工作過程及作用。圖1所述燃燒器的工作過程油槍管內(nèi)置點火油槍進行烘爐，一次風旋流發(fā)生器、 內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器將助燃氣體送入爐膛，配合油槍進行輔助燃燒。爐 膛溫度升高到一定溫度后，增加一次風的流量，運送煤粉進入爐膛燃燒，煤粉穩(wěn)定燃燒后， 停止油槍送油。在工作過程中，內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器送氣進行輔助燃燒， 氧氣注入器可以停用或者空氣或者高速射流氧氣輔助燃燒。常規(guī)空氣-煤粉燃燒時，一次風、內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器輸送加熱后的空氣。本發(fā)明氧氣/循環(huán)煙氣-煤粉燃燒時，一次風由循環(huán)煙氣送煤粉，內(nèi)二次風由循環(huán)煙氣和部分純氧氣或者循環(huán)煙氣進 行輔助燃燒，外二次風由循環(huán)煙氣或者循環(huán)煙氣和部分純氧氣進行輔助燃燒，氧氣注入器 送高速射流純氧氣輔助燃燒。外二次風旋流發(fā)生器內(nèi)安置的是旋流發(fā)生器18，其作用是調(diào) 節(jié)外二次風旋流數(shù)，本發(fā)明氧氣/循環(huán)煙氣_煤粉燃燒時，配合高速純氧氣射流進行燃燒 器的一二次風動量比調(diào)節(jié)，取到優(yōu)化燃燒器性能的作用，以此達到高燃盡度、火焰?zhèn)鞑ハ嗨?性、火炬類同性、傳熱傳質量級相當、低污染物排放和高C02富集的穩(wěn)燃作用。本發(fā)明還可以采用下述多種方式優(yōu)化燃燒器的結構和性能。在一次風旋流發(fā)生器和油槍管之間安裝三次風發(fā)生器，三次風發(fā)生器包括三次風 腔體14、三次風進氣管15和三次風管16，三次風進氣管15位于三次風腔體14的一端上， 三次風管16與腔體14另一端相連，如圖2(a) (b)所示。優(yōu)化后的燃燒器利用三次風的助 燃作用能有效促進劣質煤的著火穩(wěn)燃及燃盡。在一次風管3和氧氣管6之間的出口段可以安裝障礙環(huán)13，使得煤粉和高速射流 氧氣混合延遲，同時有效保證了煤粉在還原氣氛中的脫揮發(fā)分作用。在圖1所示結構的燃 燒器上安裝障礙環(huán)時，其結構如如圖3(a)、(b)所示，在圖2所示結構的燃燒器上安裝障礙 環(huán)時，其結構如如圖4(a)、(b)所示。本發(fā)明提供的燃燒器中內(nèi)二次風發(fā)生器和一次風旋流發(fā)生器之間的安裝位置互 換。以圖1所示結構為例，當二次風發(fā)生器和一次風旋流發(fā)生器位置互換后的結構如圖 5(a) (b)所示。這種結構的燃燒器使得低揮發(fā)分煤易于著火燃燒，同時對氮氧化物生成進行 內(nèi)外圍循環(huán)煙氣的還原作用，氧氣射流速度不易過高。上述結構的燃燒器是依據(jù)理論分析和試驗優(yōu)化，使送入的氧氣體積濃度可以在寬 范圍變化，并且能夠實現(xiàn)送入氧氣方式多樣化，對二次風的動量進行有效補給，同時一次風 和二次風的動量都可以通過選擇不同的旋流發(fā)生器進行調(diào)節(jié)，易于保證富氧燃燒和空氣燃 燒的一二次風動量比一致。這對實現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定是一個關鍵的因素。本發(fā)明提供的燃燒器中，一次風管3、內(nèi)二次風管9、外二次風管12和三次風管16 的管末端均可以安裝擴口也可以不安裝擴口。擴口安裝在二次風管的一端，起到穩(wěn)定氣流 和改善燃燒的作用。擴口的類型可以是直型外擴口或者曲型外擴口。內(nèi)二次風發(fā)生器和三 次風發(fā)生器可以安裝旋流發(fā)生器也可以不安裝旋流發(fā)生器。旋流發(fā)生器18類型可以是切 向可動葉片式、軸向可動葉片式、切向槽道可動式和蝸殼式。采用的葉片可以是直葉片或曲 葉片或扭曲葉片。旋流器的調(diào)節(jié)實現(xiàn)燃燒器的旋流數(shù)可調(diào)。一次風道內(nèi)接近出口可以安裝 直型導流板，也可以安裝濃淡分離器，導流板均勻圓周分布，濃淡分離器可以是環(huán)狀。在燃燒器主體不變的情況下，本發(fā)明提供的燃燒器的出口部分結構在具體實施方 式能進行優(yōu)化，提高燃燒器性能，得到最佳的燃燒效果包證燃燒器組織合理的燃燒動力場、 易于點燃及穩(wěn)燃和高效率的燃燼度。實例1對于本發(fā)明燃燒器的一種切向可動旋流發(fā)生器示意圖如圖6所示，下面對外二次 風旋流發(fā)生器中的這種旋流器的連接方式、工作過程和作用予以敘述調(diào)節(jié)箱19安裝在外 二次風腔體10 —端，傳動桿20 —端與調(diào)節(jié)箱19相連，另一端連接圓型齒輪21且齒合轉動 壓蓋23上相連的半圓型齒輪24，轉動壓蓋23下端連接著同軸圓周均勻分布的動子26，與下端連接的定子25成對齒合，轉動壓蓋23上端同軸連接著固定壓蓋22。旋流器的運行方 式是轉動調(diào)節(jié)箱19閥門，傳動桿20轉動相連接的動子26，配合定子25形成切向的槽道間 隙。從外二次風進氣管11進來的氣流沿著圓周進入槽道間隙并形成旋轉氣流，從外二次風 管12流出。由調(diào)節(jié)后的槽道間隙改變氣流旋轉速度，使得旋流數(shù)改變，從而達到旋流數(shù)可 調(diào)，燃燒器優(yōu)化燃燒的效果。實例2對于本發(fā)明燃燒器的一種軸向可動旋流發(fā)生器示意圖如圖7所示，下面對外二次風旋流發(fā)生器中的這種旋流器的連接方式和工作過程和作用予以敘述調(diào)節(jié)箱19安裝在 外二次風腔體10 —端，傳動桿20 —端與調(diào)節(jié)箱19相連，另一端與葉片28相連，葉片28均 勻圓周安裝在內(nèi)外環(huán)管27之間，兩環(huán)管27起到固定葉片28的作用，葉片的底部都固定在 內(nèi)環(huán)管的外表面，葉片的頂部都固定在外環(huán)管的內(nèi)表面。旋流器的運行方式是轉動調(diào)節(jié)箱 19閥門，傳動桿20提升或下降，葉片28及相連件就會一起上升或下降，外二次風進氣管11 進來的二次風一部分氣流從葉片28之間流通，另一部分氣流繞過葉片28直接進入外二次 風管12。由軸向移動葉片連接機構，使得部分氣流旋流和部分氣流直流，兩者不同比例的混 合使得綜合旋轉速度可調(diào)、旋流數(shù)改變，從而達到旋流數(shù)可調(diào)，燃燒器優(yōu)化燃燒的效果。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi) 容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設計結構和思 路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
一種富氧燃燒器，它包括同軸布置的油槍管(17)、一次風旋流發(fā)生器、內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器；油槍管(17)位于燃燒器的最內(nèi)層，外二次風旋流發(fā)生器位于燃燒器的最外層，一次風旋流發(fā)生器和內(nèi)二次風發(fā)生器均位于油槍管(17)和外二次風旋流發(fā)生器之間，其特征在于，它還包括氧氣注入器，氧氣注入器位于一次風旋流發(fā)生器和內(nèi)二次風發(fā)生器之間；氧氣注入器包括氧氣腔體(4)、氧氣進氣管(5)和氧氣管(6)，氧氣進氣管(5)位于氧氣腔體(4)的一端，氧氣管(6)與氧氣腔體(4)的另一端相連；氧氣管(6)繞軸向沿著圓周均勻分布。
2.根據(jù)權利要求1所述的富氧燃燒器，其特征在于，一次風旋流發(fā)生器包括旋風桶(1)、一次風進氣管(2)和一次風管(3)，一次風進氣管 (2)位于旋風桶(1)的一端，一次風管(3)與旋風桶(1)的另一端相連；內(nèi)二次風發(fā)生器包括內(nèi)二次風腔體(7)、內(nèi)二次風進氣管(8)和內(nèi)二次風管(9)，內(nèi)二 次風進氣管(8)位于腔體(7)的一端，內(nèi)二次風管(9)與腔體(7)的另一端相連；外二次風旋流發(fā)生器包括外二次風腔體(10)、外二次風進氣管(11)和外二次風管 (12)，外二次風進氣管(11)位于外二次風腔體(10)的一端，外二次風管(12)與外二次風 腔體(10)的另一端相連，在外二次風腔體(10)內(nèi)設置有旋流發(fā)生器(18)。
3.根據(jù)權利要求2所述的富氧燃燒器，其特征在于，氧氣管的數(shù)量為4-12根。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，在一次風旋流發(fā)生器和油槍 管之間還安裝有三次風發(fā)生器，三次風發(fā)生器包括三次風腔體(14)、三次風進氣管(15)和 三次風管(16)，三次風進氣管(15)位于三次風腔體(14)的一端上，三次風管(16)與三次 風腔體(14)另一端相連。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，在一次風管(3)和氧氣管 (6)之間的出口段之間安裝有障礙環(huán)(13)。
6.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，內(nèi)二次風發(fā)生器和/或三次 風發(fā)生器內(nèi)安裝有旋流發(fā)生器。
7.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，一次風管(3)內(nèi)接近出口的 位置安裝有直型導流板或濃淡分離器。
8.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，旋流器(18)包括調(diào)節(jié)箱 (19)、傳動桿(20)、固定壓蓋(22)、轉動壓蓋(23)、定子(25)和動子(26)；調(diào)節(jié)箱(19)安裝在外二次風腔體(10) —端，傳動桿(20) —端與調(diào)節(jié)箱(19)相連，另 一端連接圓型齒輪(21)且齒合轉動壓蓋(23)上相連的半圓型齒輪(24)，轉動壓蓋(23)下 端連接著同軸圓周均勻分布的動子(26)，與下端連接的定子(25)成對齒合，轉動壓蓋(23) 上端同軸連接著固定壓蓋(22)。
9.根據(jù)權利要求1、2或3所述的富氧燃燒器，其特征在于，旋流器(18)包括調(diào)節(jié)箱 (19)、傳動桿(20)、內(nèi)、外環(huán)管(27)和葉片(28)；調(diào)節(jié)箱(19)安裝在外二次風腔體(10) 一 端，傳動桿(20) —端與調(diào)節(jié)箱(19)相連，另一端與葉片(28)相連，葉片(28)均勻圓周安 裝在內(nèi)、外環(huán)管(27)之間，內(nèi)、外環(huán)管(27)起到固定葉片(28)的作用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富氧燃燒器，它包括同軸布置的油槍管、一次風旋流發(fā)生器、內(nèi)二次風發(fā)生器和外二次風旋流發(fā)生器；氧氣注入器位于一次風旋流發(fā)生器和內(nèi)二次風發(fā)生器之間；氧氣注入器包括氧氣腔體、氧氣進氣管和氧氣管，氧氣進氣管位于氧氣腔體的一端，氧氣管與氧氣腔體的另一端相連；氧氣管繞軸向沿著圓周均勻分布?？諝饣蛘哐h(huán)煙氣作為一次風來輸送煤粉，氧氣注入器輸送空氣或者純氧氣，內(nèi)外二次風主要是空氣或者純氧氣/循環(huán)煙氣，外二次風旋流發(fā)生器的旋流數(shù)可調(diào)節(jié)性、高速氧氣射流的作用和氧氣混入方式使得一二次風動量比可調(diào)，有利于充分燃燒、低污染排放及傳熱傳質。
文檔編號F23D1/02GK101825278SQ201010185480
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者劉敬樟, 孔紅兵, 張?zhí)?, 彭科, 柳朝暉, 王林, 鄭楚光, 陳 勝, 黃曉宏 申請人:華中科技大學