一种含预热解室的稳燃燃烧器 |
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| 申请号 | CN202311742128.0 | 申请日 | 2023-12-18 | 公开(公告)号 | CN117948591A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 西安交通大学; | 发明人 | 王学斌; 张瀚霖; 谭厚章; 郑海国; 舒逸翔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种含预 热解 室的稳燃 燃烧器 ，包括：预热解室、内二次 风 管、壁风管、导流件等，在内二次风管将 煤 粉 与气体进行混合吹入预热解室进行预热解的过程中，贴壁风管同时运作，将另外的气体送入预热解室，由于导流件的存在，导流件能够引导贴壁风管的气流吹向预热解室的内壁，形成贴壁风，从而吹散预热解室的内壁上的 煤粉 ，同时考虑到内二次风管的设置，将贴壁风管与中心风管同轴布置，且贴壁风管设于内二次风管的外侧，从而能够使贴壁风保持在煤粉混合气体的外周，最大程度地减小煤粉在预热解室内壁上的沾染现象，减轻了结渣/结焦问题，以实现有益效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种含预热解室的稳燃燃烧器，包括预热解室(11)以及内二次风管(12)，内二次风管(12)与预热解室(11)相连通，预热解室(11)与外部的燃烧室(13)相连通，其特征在于，还包括： |
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| 说明书全文 | 一种含预热解室的稳燃燃烧器技术领域背景技术[0002] 目前的燃煤电厂中，旋流燃烧器是目前最为广泛应用的稳燃技术之一，常见的旋流燃烧器包括：中心风管、一次风管、内二次风管、预热解室以及燃烧室，其中心风管、一次风管、内二次风管以及预燃室风管为同轴布置，中心风管位于一次风管内部，一次分管风管则位于内二次风管的内部，外部设备(通常是磨煤机)送来的煤粉混合气体输入一次风管并输送进入预热解室内部，中心风管则将其他所需气体例如空气输入预热解室，内二次风管吹出的旋流内二次风混合上述气体与煤粉进入预热解室内部，并进行预热气化热分解，继而被送入燃烧室进行燃烧。 [0003] 对于上述这类带预热解室的旋流煤粉燃烧器而言，经过长期使用后，预热解室的结渣及烧损问题严峻，将难以保证在低负荷下的稳定燃烧，预燃室结焦问题已然成为了预燃室旋流燃烧器进一步应用于低负荷稳燃等调峰需求的桎梏。 发明内容[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供了一种能够解决预燃室结焦问题的含预热解室的稳燃燃烧器。 [0005] 本发明提供了一种含预热解室的稳燃燃烧器，包括： [0006] 预热解室以及内二次风管，内二次风管与预热解室相连通，预热解室与外部的燃烧室相连通； [0007] 贴壁风管，与预热解室相连接，贴壁风管设于内二次风管的外侧，贴壁风管与内二次风管同轴布置，贴壁风管用于将气流送入预热解室； [0008] 导流件，连接于内二次风管和/或贴壁风管位于预热解室内的端部，导流件以引导贴壁风管的气流吹向预热解室的内壁。 [0009] 进一步地，贴壁风管连接于燃烧室与预热解室之间，且贴壁风管设有风机，以使燃烧室内的高温烟气通过贴壁风管吹入预热解室，从而在吹散预热解室内壁上煤粉的同时控制预热解室内部的温度在大于等于400摄氏度且小于等于800摄氏度的范围内。 [0010] 进一步地，导流件包括扩口环，扩口环连接于内二次风管位于预热解室内一端的外侧边缘处，扩口环用于引导贴壁风管的气流吹向预热解室的内壁，且还用于引导扩散内二次风管吹出的气流范围。 [0011] 进一步地，预热解室的内部为管状腔室，且管状腔室的两端具有进口与出口； [0012] 管状腔室在从进口指向出口的方向上分为第一管腔与第二管腔，进口位于第一管腔的端部，出口位于第二管腔的端部，第一管腔与第二管腔的内侧面均为斜锥面，第一管腔与第二管腔的内径在从入口指向出口的方向上逐渐增大，且呈线性增长规律。 [0013] 进一步地，第一管腔的内侧面与第二管腔的内侧面之间存在大于120度小于150度的外扩角度α，外扩角度α的设置用于增强进入预热解室的烟气的卷吸效果。 [0014] 进一步地，出口的直径为D，第二管腔在管状腔室的长度方向上的长度为L，L/D的值大于等于3且小于等于4。 [0016] 进一步地，旋流器还包括调节件，调节件设于内二次风管上，调节件用于调整旋流叶片与其旋转轴线之间的偏斜角度，以增强或减弱卷吸烟气的效果。 [0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：在内二次风管将煤粉与气体进行混合吹入预热解室进行预热解的过程中，贴壁风管同时运作，将另外的气体送入预热解室，由于导流件的存在，导流件能够引导贴壁风管的气流吹向预热解室的内壁，形成贴壁风，从而吹散预热解室的内壁上的煤粉，同时考虑到内二次风管的设置，需要尽可能地让贴壁风吹及煤粉最可能到达的区域，因此特别地，将贴壁风管与中心风管同轴布置，且贴壁风管设于内二次风管的外侧，从而能够使贴壁风保持在煤粉混合气体的外周，最大程度地减小煤粉在预热解室内壁上的沾染现象，减轻了结渣/结焦问题，以实现有益效果。附图说明 [0018] 图1为其中一种实施例的主要结构主视剖面图； [0019] 图2为其中一种实施例的整体结构示意图； [0020] 图3为预热解室尺寸与煤粉燃烧温度的相关关系数据图。 [0021] 附图标记说明： [0022] 11、预热解室；111、第一管腔；112、第二管腔；12、内二次风管；13、燃烧室；2、贴壁风管；3、导流件；4、风机；5、旋流器。 具体实施方式[0023] 下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0024] 本发明提供的一种含预热解室的稳燃燃烧器，包括： [0025] 预热解室11以及内二次风管12，内二次风管12与预热解室11相连通，预热解室11与外部的燃烧室13相连通；壁风管2，与预热解室11相连接，贴壁风管2与中心风管同轴布置，贴壁风管2设于内二次风管12的外侧，贴壁风管2用于将气流送入预热解室11；导流件3，连接于内二次风管12的外侧，且导流件3位于预热解室11的内部，导流件3以引导贴壁风管2的气流吹向预热解室11的内壁，从而能够吹散预热解室11的内壁上的煤粉。 [0026] 在本实施例中，还包括中心风管、一次风管等燃烧器以及预热解室所需要的现有技术，其中中心风管、一次风管以及内二次风管12三者进行同轴布置，所述一次风管位于中心风管外侧，所述内二次风管12位于一次风管的外侧，外部设备(通常是磨煤机)送来的煤粉混合气体输入一次风管并输送进入预热解室内部，中心风管则将其他所需气体例如空气输入预热解室，内二次风管吹出的旋流内二次风混合上述气体与煤粉进入预热解室内部，并进行预热气化热分解，在这过程中会有大量煤粉沾染至预热解室11的内壁上，在常规的设备中，这些沾染的煤粉会在预热解过程中受高温影响产生结渣/结焦问题，从而难以保证低负荷下的稳燃。 [0027] 具体地，请参考图1与图2，在内二次风管12将煤粉与气体进行混合吹入预热解室进行预热解的过程中，贴壁风管2同时运作，将另外的气体送入预热解室，由于导流件3的存在，导流件3能够引导贴壁风管2的气流吹向预热解室11的内壁，形成贴壁风，从而吹散预热解室11的内壁上的煤粉，同时考虑到内二次风管12的设置，需要尽可能地让贴壁风吹及煤粉最可能到达的区域，因此特别地，将贴壁风管2与中心风管同轴布置，且贴壁风管2设于内二次风管12的外侧，从而能够使贴壁风保持在煤粉混合气体的外周，最大程度地减小煤粉在预热解室内壁上的沾染现象，减轻了结渣/结焦问题，以实现有益效果。 [0028] 考虑到在常规手段中，为了使得预热解室内能够进行充分热解，其内部温度一般需要控制在400～1000℃之间，但过高的温度会使得壁面具有很高的结焦风险。因此，为了进一步减轻结渣/结焦问题，在配合上述以物理吹散方式减少煤粉沾染现象的前提下，同步地，从温度控制方面进行配合，尽可能减小依然会残留在预热解室内壁上的小部分煤粉的结渣/结焦问题。 [0029] 因此，特别的，贴壁风管2连接于燃烧室13与预热解室11之间，且贴壁风管2设有风机4，以使燃烧室13内的高温烟气通过贴壁风管2吹入预热解室11，从而在吹散预热解室11内壁上煤粉的同时控制预热解室11内部的温度在大于等于400摄氏度且小于等于800摄氏度的范围内。 [0030] 上述设置中，贴壁风管2引入的贴壁风为燃烧室13内的高温烟气，进入预热解室后可视为再循环烟气，温度一般为250～20℃，引入再循环烟气仅作为贴壁风，可以在尽可能减小对预热解室内部整体温度的影响的前提下，控制壁面附近温度不会过高，使得温度范围控制在400～800℃之间，在本实施例中，预热解室内平均温度约600℃。 [0031] 进一步地，导流件3包括扩口环，扩口环连接于内二次风管12位于预热解室11内一端的外侧边缘处，扩口环用于引导贴壁风管2的气流吹向预热解室11的内壁，且还用于引导扩散内二次风管12吹出的气流范围。 [0032] 上述扩口环的设置能够更加良好地引导贴壁风管2中吹出的气流作为贴壁风，且引导扩散了内二次风管12吹出的气流范围，使其获得更为良好的吸卷效果，避免了上述温控以及贴壁风引入而导致的对预热解室内部稳燃的影响。 [0033] 进一步地，预热解室11的内部为管状腔室，且管状腔室的两端具有进口与出口；管状腔室在从进口指向出口的方向上分为第一管腔111与第二管腔112，进口位于第一管腔111的端部，出口位于第二管腔112的端部，第一管腔111与第二管腔112的内侧面均为斜锥面，第一管腔111与第二管腔112的内径在从入口指向出口的方向上逐渐增大，且呈线性增长规律。 [0034] 进一步地，第一管腔111的内侧面与第二管腔112的内侧面之间存在大于120度小于150度的外扩角度α，外扩角度α的设置用于增强进入预热解室11的烟气的卷吸效果。 [0035] 进一步地，出口的直径为D，第二管腔112在管状腔室的长度方向上的长度为L，L/D的值大于等于3且小于等于4。 [0036] 为了从温控角度配合贴壁风，来进一步减少煤粉的结渣/结焦问题，预热解室分为了第一管腔111与第二管腔112，且配合了对第二管腔112的尺寸设置。 [0037] 具体来说，L/D的值大于等于3且小于等于4，请参考图3，该设置下的第二管腔112的深度能够影响煤粉在预热解室的停留时间，使得预热解室内的体积热负荷有所降低，且足够长的L保证了煤粉在预热解室内可以进行充分的预热气化热分解，形成具有一定潜热的燃料，从而进入燃烧室13时实现稳定的无焰燃烧，从而还能够在减小预热解室的结渣/结焦问题的前提下，减小了燃烧室13的结渣/结焦问题。 [0038] 延长长度后，虽然能够解决预热解室11与燃烧室13内部的结渣问题，但是会导致热量不集中，从而降低了整体的燃烧效率与质量，为了补足上述避免结渣的设计所带来的负面效果，适当扩大D增加出口的横截面积，从而有利于烟气回流效果，进而保证预热解室具备充足的热量进行预热气化热分解，对整体的燃烧效率与质量进行了一定程度的补足。 [0039] 同样，第一管腔111与第二管腔112的内侧面均为斜锥面，第一管腔111的内侧面与第二管腔112的内侧面之间存在大于120度小于150度的外扩角度α。该设置能够进一步补足为了减小结渣问题所带来的整体的燃烧效率与质量降低。具体来说，上述外扩角度α的设置能够增强进入预热解室11的烟气的卷吸效果，为预热解室内提供更多热量。 [0040] 而根据一些研究表明，在上述设置中，第一管腔111与第二管腔112的内径在从入口指向出口的方向上逐渐增大，且呈线性增长规律，即为渐扩式直筒结构，上述结构有利于形成较大面积的回流区，从而以此来进一步补足整体的燃烧效率与质量。 [0041] 进一步地，还包括旋流器5，旋流器5包括旋流叶片，旋流叶片设于内二次风管内，所述旋流叶片的旋转轴线与二次风管的轴线重合，所述旋流叶片与其旋转轴线之间的偏斜角度大于等于30度且小于等于45度。 [0042] 进一步地，旋流器5还包括调节件，调节件设于内二次风管上，调节件用于调整旋流叶片与其旋转轴线之间的偏斜角度，以增强或减弱卷吸烟气的效果。 [0043] 上述对旋流器5、旋流叶片以及调节件的设置，能够使得人员根据需求以及原料类型来调整预热解室内部的烟气卷吸效果，从而使其更具有适应性与可调整性。 |
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