技术领域
[0001] 本
发明涉及一种双锥燃烧器，特别涉及一种防止一次风管过热变形的双锥逆喷
煤粉燃烧器。
背景技术
[0002] 双锥燃烧器具有快速启停，低负荷稳燃的特点。在长期的工业化应用中已经证明该燃烧器可以应用在多种场合。一次风管是双锥燃烧器的重要部件，承受的环境
温度超过1000℃以上，操作环境十分恶劣，对一次风管的材质要求严格，造价较高，此外长期工业运行表明，由于操作不当导致一次风管过热变形的现象时有发生，必须停炉更换，对企业的经济效益和生产任务有较大影响。
[0003] 经分析，造成过热变形的原因主要有三：
[0004] 一、低负荷煤粉颗粒在预燃室内的
停留时间比高负荷工况下长，煤粉中含有挥发分和固定
碳，挥发分先燃烧，挥发分与固定碳燃烧发出过多热量使得一次风管局部过热变形。
[0005] 二、一次风管中煤粉分布不均，出现偏斜，导致火焰出现偏斜从而使得一次风管局部过热变形。
[0006] 三、基于深度空气分级技术要求对燃烧器和
炉膛分别配风，通过营造还原性氛围抑制氮
氧化物的生成，与此同时进入燃烧器中的空气量减少引起一次风管过热变形。
[0007] 由此可见，开发一种能够有效防止一次风管过热变形的双锥燃烧器是十分必要的。
发明内容
[0008] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种防止一次风管过热变形的双锥逆喷煤粉燃烧器。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种防止一次风管过热变形的双锥逆喷煤粉燃烧器，其特征在于：包括预燃室和一次风管，所述一次风管出口端设置于所述预燃室内部，所述一次风管的入口端位于所述预燃室外部，且所述一次风管的入口端设置用于为其自身降温的降温系统。
[0010] 进一步地，所述预燃室包括相互连通的前锥和后锥，所述前锥用于稳燃，所述后锥用于
增压加速燃烧，在所述前锥的外端部设置二次风箱，在所述二次风箱内且沿所述前锥的外端部周向分布多个旋流
叶片，且每一所述旋流叶片切向固定在所述前锥的外端部
侧壁上，所述旋流叶片的进口与所述二次风箱连通，所述旋流叶片的出口与所述前锥的内腔连通，所述二次风箱与二次风道连通。
[0011] 进一步地，所述旋流叶片的
角度为45～60°；所述前锥、后锥的锥度随煤种难燃程度增加；所述一次风管的出口端套置回流帽，所述回流帽内壁和一次风管外壁之间形成环形空隙。
[0012] 进一步地，所述一次风管的前段部的管壁中空，在所述前段部的中空管壁内腔的对称两侧分别设置隔板，所述隔板将所述一次风管的所述前段部的中空管壁隔为上空腔和下空腔；所述隔板的长度短于所述前段部的中空管壁长度，在所述前段部的中空管壁末端形成连通所述上空腔和下空腔的联通腔，所述上空腔、下空腔以及联通腔共同构成所述一次风管的冷却腔。
[0013] 进一步地，所述降温系统为
水冷系统，所述水冷系统包括水箱、水管和水
泵；在靠近所述一次风管入口端的所述上空腔设置出口，在靠近所述一次风管入口端的下空腔上设置进口，所述水箱通过所述水管分别与所述上空腔上的出口以及下空腔上的进口连通，所述水泵设置在所述水箱和所述下空腔的进口之间的所述水管上。
[0014] 进一步地，所述一次风管的冷却腔的长度为所述一次风管自身长度的2/3～3/3，所述一次风管的冷却腔内水流速度为1.5～2.5m/s。
[0015] 进一步地，所述降温系统为风冷系统，所述风冷系统为风管，在靠近所述一次风管入口端的所述上空腔设置出口，在靠近所述一次风管入口端的下空腔上设置进口，所述风管一端与所述二次风道连通，另一端与所述一次风管的下空腔的进口连通，所述一次风管的所述上空腔上的出口为排风口；
[0016] 或者，所述风冷系统为气泵，所述气泵通过管路与所述下空腔的进口连接，所述一次风管的所述上空腔上的出口为排风口。
[0017] 进一步地，所述一次风管的冷却腔的长度为所述一次风管自身长度的4/5～5/5，所述一次风管的冷却腔内空气流速为10～20m/s。
[0018] 进一步地，所述一次风管内部设置煤粉均布装置；所述煤粉均布装置为呈环状结构的缩放钝体，所述缩放钝体固定于所述一次风管内壁上，所述缩放钝体的纵截面呈三角形，在靠近所述缩放钝体入口侧的内壁为渐缩锥段，在靠近所述缩放钝体出口侧的内壁为渐扩锥段。
[0019] 进一步地，所述渐缩锥段的锥度范围为45°～65°，所述渐扩锥段的角度范围为15°～30°，所述渐缩锥段和渐扩锥段的连接处形成所述缩放钝体的最小横截面，所述最小截面积占所述一次风管的横截面积的45％～60％。
[0020] 本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本发明在一次风管受热高温区即一次风管靠近高温火焰的前部设置降温系统，有效降低一次风管温度，解决一次风管易于过热变形的
缺陷。2、本发明设置煤粉均布装置，通过先收缩后放开的缩放钝体产生均流作用，解决现有双锥燃烧器因煤粉长距离输送在一次风管内浓度分布不均导致的一次风管过热变形的问题，提高双锥燃烧器一次风管的使用寿命。3、本发明的降温系统可以采用水冷，也可以采用风冷，扩展了双锥燃烧器的工况范围，提高了一次风管的作业环境的耐受温度，从而提高一次风管的使用寿命，保证工作效率。4、本发明的预燃室分为带有锥度的前锥和后锥，通过增加后锥锥度，可以达到稳燃、增压的效果，提高煤粉燃烧速度。
附图说明
[0021] 图1是本发明的整体结构示意图；
[0022] 图2是本发明一次风管的结构示意图；
[0023] 图3是图1的A-A视图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和
实施例对本发明进行详细的描述。
[0025] 如图1所示，本发明提供一种防止一次风管过热变形的双锥逆喷煤粉燃烧器，包括预燃室和一次风管12，一次风管12用于输送煤粉；一次风管12出口端设置于预燃室内部，一次风管12的入口端位于预燃室外部，且一次风管12的入口端设置用于为其自身降温的降温系统。降温系统为水冷系统或风冷系统。
[0026] 进一步地，预燃室包括相互连通的前锥10和后锥11，前锥10用于稳燃，后锥11用于增压加速燃烧；前锥10、后锥11的锥度随煤种难燃程度增加，后锥11的锥度变化可以改变前锥10内部的烟气回流量；在前锥10的外端部设置二次风箱8，在二次风箱8内且沿前锥10的外端部周向分布多个旋流叶片7，且每一旋流叶片7切向固定在前锥10的外端部侧壁上，旋流叶片7的进口与二次风箱8连通，旋流叶片7的出口与前锥10的内腔连通，二次风箱8与二次风道9连通。
[0027] 更进一步地，旋流叶片7的角度为45～60°。
[0028] 进一步地，如图2、图3所示，一次风管12的前段部121的管壁中空，在前段部121的中空管壁内腔的对称两侧分别设置隔板18，将一次风管12的前段部121的中空管壁隔为上空腔15和下空腔16，隔板18的长度短于前段部121的中空管壁长度，故在前段部121的中空管壁末端形成连通上空腔15和下空腔16的联通腔17，上空腔15、下空腔16以及联通腔17共同构成一次风管12的冷却腔。管壁中空腔体的厚度占据一次风管12壁厚的1/3～2/3，当采用水冷方式，腔体厚度小于风冷时腔体厚度。
[0029] 进一步地，水冷系统包括水箱1、出水管2、进水管3和水泵4，水箱1用作储存循环
冷却水，出水管2将水箱1的出水口与一次风管12的下空腔16上的进口6连通，进水管3将水箱1的进水口与一次风管12的上空腔15上的出口5连通，水泵4设置在出水管2上；为防止下空腔16水冷
结垢，冷却水采用
软化水。
[0030] 进一步地，风冷系统为风管(图中未示出)，风管的一端与二次风道9连通，另一端与一次风管12上的下空腔16的进口6连通，风管上可设置
阀门以控制一次风管12内的风速，一次风管12上的上空腔15上的出口5为排风口；使用时，二次风经过旋流叶片7进入到预燃室内，在预燃室的前锥10内进行助燃，在预燃室的后锥11内增压稳燃，部分二次风经风管进入一次风管12内的冷却腔，对一次风管12进行风冷。也可直接利用气泵向一次风管12的冷却腔内泵入冷风，对其进行风冷，具体地，气泵通过管路与一次风管12的下空腔16的进口6连通，一次风管12的上空腔15上的出口5为排风口，气泵可单独设置在气泵间内，也可设置在
锅炉房内。
[0031] 更进一步地，进口6的口径小于出口5的口径；一次风管12采用水冷系统降温时，一次风管12的冷却腔的长度占据一次风管12自身长度的2/3～3/3，一次风管12的冷却腔内水流速度为1.5～2.5m/s；采用风冷系统时，一次风管12的的冷却腔的长度占据一次风管12自身长度的4/5～5/5，一次风管12的冷却腔内空气流速为10～20m/s。
[0032] 进一步地，一次风管内部设置煤粉均布装置，用于均布一次风管12内部的煤粉，防止局部过热弯曲、提高燃烧效率，缩短一次风管12受热时间。具体地，煤粉均布装置为缩放钝体13，缩放钝体13内嵌或者
焊接固定于一次风管12内壁上，缩放钝体13呈环状结构，其纵截面呈三角形，从而在缩放钝体13的内壁形成靠近其入口侧的渐缩锥段131以及靠近出口侧的渐扩锥段132。
[0033] 更进一步地，渐缩锥段131的锥度范围为45°～65°，渐扩锥段132的角度范围为15°～30°，渐缩锥段131和渐扩锥段132的连接处形成缩放钝体13最小横截面，最小截面积占一次风管12的横截面积的45％～60％。
[0034] 进一步地，一次风管12的出口端套置回流帽14，回流帽14内壁和一次风管12外壁之间形成环形间隙，使用时，一次风管12的煤粉经回流帽14和一次风管12之间的环形空隙流出，并沿一次风管的外壁发生逆流，与二次风相遇，很短时间内逆流煤粉被加热到火温度，被点燃后的煤粉随二次风向预燃室的后锥11的出口运动，由于预燃室的后锥11的出口与
燃烧室相邻，则着火后的煤粉经预燃室进入燃烧室。
[0035] 本发明的使用过程如下：
[0036] 当煤粉燃烧器运行时候，一次风管12输送煤粉的速度为25～30m/s，煤粉经过缩放钝体13时，由于缩放钝体13的缩放作用，有效调节煤粉浓度均布，经过缩放钝体13的最小横截面时煤粉速度约为42～67m/s，之后煤粉经回流帽14与一次风管12出口端的环形间隙流出一次风管12内，并沿一次风管12的外壁发生逆流，其速度约为20～25m/s；二次风道9内空气以20～45m/s的速度进入到二次风箱8中，二次风箱8内风压维持在2～5kPa；当煤粉逆流至旋流叶片7附近时，与经旋流叶片7的旋流作用进入前锥10内腔的二次风相遇，在很短时间内，煤粉被加热到点燃温度，此处为预燃室的点火
位置，着火后的煤粉经过前锥10的稳燃和后锥11的增压稳燃，进入燃烧室充分燃烧。其中，后锥11可以改变前锥10内部的烟气回流量；
[0037] 在运行过程中，当高负荷下采用空气分级燃烧技术需要降低二次风时，或者燃烧器处于小于70％的低负荷运行时(即燃烧器的供粉量低于额定供粉量的70％)，一次风管12承受
辐射热和
对流换热增大，靠近旋流叶片7的一次风管12局部区域温度超过800℃，此时启用风冷系统或水冷系统对一次风管12进行降温；
[0038] 采用水冷系统时，驱动水泵4，水箱1内预装的软化水从下空腔16的进口进入一次风管12的冷却腔内，软化水依次流经下空腔16、联通腔17、上空腔15对一次风管12进行水冷，最后经上空腔15的出口5、进水管3回流至水箱1内，从而形成对一次风管12进行水冷的
水循环，保证一次风管12的持续水冷，防止一次风管12的过热变形；水泵4可采用工频泵，也可采用变频泵，以控制水流在冷却腔内的速度为1.5～2.5m/s；
[0039] 采用风冷系统时，二次风道9内的冷风不断经风管进入一次风管12的下空腔16内，并流经联通腔17和上空腔15，换热升温后经上空腔15的出口5排出，不断对一次风管12进行风冷降温，防止一次风管12过热变形，改变风管上阀门的
开关量可调节冷却腔内的冷风流速；
[0040] 也可采用气泵对一次风管12进行风冷，气泵直接与一次风管12的下空腔16的进口6连通，不断向一次风管12内通入冷风，冷风换热升温后经上空腔15上的出口5排出，气泵可采用压缩空气泵，控制冷却腔内的空气速度在10～20m/s。
[0041] 本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的
基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
