劣质煤微油点火燃烧器.pdf

一种劣质煤微油点火燃烧器，该燃烧器由流线型风粉分离环、双向旋流油燃烧器、翼形防磨块、一级浓相煤粉燃烧室、二级淡相煤粉燃烧室、“V”形空腔回流钝体、周界冷却风箱等组成。在设计上采用了气固两相流分离原理、油火焰双向旋流引燃原理、钝体回流高温烟气、能量重复利用原理、煤粉分级引燃能量逐步放大原理，在燃烧器内部形成了“低风速、高浓度、强旋流、强回流”的动力场，创造出了极为有利的煤粉着火条件，可以有效的解决劣质煤不易着火和燃烬率低的问题。该燃烧器用150kg/h的油量，可点燃4～10吨的劣质煤，节油率在80％以上，使用寿命在4年以上，十分利于在相关行业推广应用。

1、  一种劣质煤微油点火燃烧器，其入口段与原有的煤粉管连接，风粉分离环装在入口段与淡相煤粉室之间；一级浓相煤粉引燃室装在淡相煤粉室的内部并用筋板与之连接；两个油燃烧器装在一级浓相煤粉引燃室的两侧并穿出淡相煤粉室；在油燃烧器的来粉方向设有翼形防磨块，与油燃烧器、一级浓相煤粉引燃室、淡相煤粉室的焊接成一体；火检管以平行的方式装在油燃烧器的底座上，并穿出淡相煤粉室；在一级浓相煤粉引燃室的出口安装二级淡相煤粉引燃室；其特征是：在二级淡相煤粉引燃室和易形腔体之间设有“V”形空腔回流钝体，煤粉燃烧器喷口则与易形腔体连接；周界风喷口装在煤粉燃烧器喷口的外围，与周界冷却风箱相连接；钝体冷却风接口安装在“V”形空腔回流钝体的一侧，另一侧则与周界冷却风箱相通；所述的风粉分离环为渐扩流线形，其入口倾角α为145°-155°，出口倾角β为125°-135°，其喉部直径Φ2为煤粉管直径Φ1的3/4-4/5之间，其出口直径Φ3要大于入口直径Φ1，约为喉部直径Φ2的5/4-6/5之间，其喉部段为光滑的流线形过渡结构。

2、  根据权利要求1所述的劣质煤微油点火燃烧器，其特征是：所述的两个油燃烧器的轴心线偏离一级浓相煤粉引燃室的横截面中心，并关于一级浓相煤粉引燃室的横截面中心对称，形成双侧切圆布置。

3、  根据权利要求1所述的劣质煤微油点火燃烧器，其特征是：所述的翼形防磨块采用机翼形结构，在迎风方向的夹角为γ为30°-50°。

4、  根据权利要求1所述的劣质煤微油点火燃烧器，其特征是：在所述的“V”形空腔回流钝体和所述的易形腔体的迎风面设有氩弧陶瓷防磨层。

劣质煤微油点火燃烧器
技术领域
本本发明涉及电厂锅炉冷态启动和低负荷稳燃装置，尤为劣质燃煤锅炉设计。
背景技术
目前，我国有大量燃用劣质煤的电站锅炉，其点火和低负荷稳燃用油量巨大。一台200MW锅炉每次冷态启动要消耗约50～70吨油，一台300MW锅炉约需消耗60～80吨油，一台600MW锅炉约需消耗100吨油。有统计数据表明，每年锅炉点火用油约需人民币45～54亿元。
针对这一问题，相关行业人员也做了不少技术研究，但也存在不少问题。
如中国专利ZL200520101974.5中公开一种贫煤微油冷态点火和超低负荷稳燃燃烧器。它具有煤粉管道，煤粉管道内设有相连接的一级煤粉燃烧室、二级煤粉燃烧室，在一级煤粉燃烧室前端斜向设有油燃烧室、油燃烧器，二级煤粉燃烧室和煤粉管道一端连接有三级煤粉燃烧室，煤粉管道和三级煤粉燃烧室外设有冷却风进风管，三级煤粉燃烧室与冷却风进风管之间设有多级环缝冷却气膜，煤粉管道另一端内设有煤粉强浓缩器。该燃烧器的煤粉浓缩器不能消除其后的涡流区，大大提高了进入一级煤粉燃烧室的风粉速度，对着火非常不利。又如，中国专利公开号CN101329064A申请号为200810064783.4中所用的分离环不仅在其后会产生回流区，而且其阻塞流通面积较大，增大了燃烧器的阻力损失，不仅会对燃烧器造成严重的磨损，还会影响原设计的锅炉空气动力场，改变锅炉原有性能。
中国专利ZL03255982.8采用的是单侧油枪加热方式，形不成旋转火焰；中国专利CN101135445A公开的专利虽然采用了双侧油枪布置方案，但没有形成切圆旋转燃烧，这样就在其的煤粉燃烧室内造成了“高温区缺氧，低温区氧量过剩”的情况。
中国专利CN 201093529Y虽然也在燃烧器内安装了钝体，但没有冷却措施，使得其在实践中无法正常工作，而且其对燃烧器的流通面积影响较大，势必改变燃烧器的原有性能，并造成严重的磨损。
发明内容
为从根本上解决现有各种家具的上述缺陷，本发明提出一种着火容易、稳定、燃烧充分、使用寿命长的劣质煤微油点火燃烧器。
本发明的技术方案是：一种劣质煤微油点火燃烧器，其入口段与原有的煤粉管连接，风粉分离环装在入口段与淡相煤粉室之间；一级浓相煤粉引燃室装在淡相煤粉室的内部并用筋板与之连接；两个油燃烧器装在一级浓相煤粉引燃室的两侧并穿出淡相煤粉室；在油燃烧器的来粉方向设有翼形防磨块，与油燃烧器、一级浓相煤粉引燃室、淡相煤粉室的焊接成一体；火检管)以平行的方式装在油燃烧器的底座上，并穿出淡相煤粉室；在一级浓相煤粉引燃室的出口安装二级淡相煤粉引燃室；在二级淡相煤粉引燃室和易形腔体之间设有“V”形空腔回流钝体，煤粉燃烧器喷口则与易形腔体连接；周界风喷口装在煤粉燃烧器喷口)的外围，与周界冷却风箱相连接；钝体冷却风接口安装在“V”形空腔回流钝体的一侧，另一侧则与周界冷却风箱相通；所述的风粉分离环为渐扩流线形，其入口倾角α为145°-155°，出口倾角β为125°-135°，其喉部直径Φ2为煤粉管直径Φ1的3/4-4/5之间，其出口直径Φ3要大于入口直径Φ1，约为喉部直径Φ2的5/4-6/5之间，其喉部段为光滑的流线形过渡结构。
所述的两个油燃烧器的轴心线偏离一级浓相煤粉引燃室的横截面中心，并关于一级浓相煤粉引燃室的横截面中心对称，形成双侧切圆布置。
所述的翼形防磨块采用机翼形结构，在迎风方向的夹角为γ为30°-50°。
在所述的“V”形空腔回流钝体和所述的易形腔体的迎风面设有氩弧陶瓷防磨层。
本发明的有益效果
1、着火容易
在燃烧器的入口设计了流线型风粉分离环，通过对其出入口倾角、入口直径(φI)、喉部直径(φII)、出口直径(φIII)配比的优化设计，消除了风粉分离环后的涡流区，使得进入一级浓相煤粉引燃室的浓相风粉气流速度大大降低，基本与淡相煤粉室的风速相同，减小了浓淡比，加长了煤粉在一级浓相煤粉引燃室的停留时间，便于引燃煤粉。
2、燃烧充分
油燃烧器的连接方式采用了双侧切向布置，这样布置的优点是从两侧油枪喷入的油火焰利用自身的高速在一级浓相煤粉引燃室内形成切向旋转力，使得进入一级浓相煤粉引燃室的高浓度风粉气流发生强烈旋转，湍流度加大，加强了氧气和高温火焰区煤粉的混合，使得煤粉能够及时得到着火所需的氧量。
3、使用寿命长
翼形防磨块采用机翼形结构，通过对迎风角度的合理设计，避开了磨损严重的角度范围，大大延长了燃烧器的使用寿命；同样在所述的“V”形空腔回流钝体和所述的易形腔体的迎风面设有氩弧陶瓷防磨层，也是为了提高耐磨性，延长使用寿命。
4、在燃烧器内安装了“V”形空腔钝体(11)和易形腔体(12)，并在该钝体的空腔中通入了高压风进行冷却，解决了燃烧器内钝体易烧损和阻力大的问题，充分利用了高温烟气的回流热量，达到了能量重得利用的目的。
5、用微量的油(150kg/h)，通过煤粉逐级点燃、能量逐级放大的原理，点燃大量的劣质煤粉(4～10吨)，达到锅炉冷态微油点火的目的，节油率可达80％以上。
6、点火所用燃油全部在着火后才进入燃烧器，燃烬率高，可以在低负荷下长期投入电除尘设备，环保效果好。
附图说明
图1为该劣质煤微油点火燃烧器的结构示意图
图2为图1的A-A面结构示意图
图3为图1的B-B面结构示意图
图4为图1的C-C面结构示意图
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4，图中  1、燃烧器入口连接段  2、风粉分离环  3、翼形防磨块  4、油燃烧器  5、火检套管  6、淡相煤粉室  7、一级浓相煤粉引燃室  8、连接筋板  9、周界冷却风箱  10、二级淡相煤粉引燃室  11、”V”形空腔回流钝体  12、易形腔体  13、煤粉燃烧器喷口  14、周界风喷口  15、钝体冷却风接口
实施例：图中的劣质煤微油点火燃烧器，其入口段(1)与原有的煤粉管连接，风粉分离环(2)装在入口段(1)与淡相煤粉室(6)之间；一级浓相煤粉引燃室(7)装在淡相煤粉室(6)的内部并用筋板(8)与之连接；两个油燃烧器(4)装在一级浓相煤粉引燃室(7)的两侧并穿出淡相煤粉室(6)；在油燃烧器(4)的来粉方向设有翼形防磨块(3)，与油燃烧器(4)、一级浓相煤粉引燃室(7)、淡相煤粉室(6)的焊接成一体；火检管(5)以平行的方式装在油燃烧器(4)的底座上，并穿出淡相煤粉室(6)；在一级浓相煤粉引燃室(7)的出口安装二级淡相煤粉引燃室(10)；在二级淡相煤粉引燃室(10)和易形腔体(12)之间设有“V”形空腔回流钝体(11)，煤粉燃烧器喷口(13)则与易形腔体(12)连接；周界风喷口(14)装在煤粉燃烧器喷口(13)的外围，与周界冷却风箱(9)相连接；钝体冷却风接口(15)安装在“V”形空腔回流钝体(11)的一侧，另一侧则与周界冷却风箱(9)相通；所述的风粉分离环(2)为渐扩流线形，其入口倾角α为145°-155°，优选150°，出口倾角β为125°-135°，优选130°，其喉部直径Φ2为煤粉管直径Φ1的3/4-4/5之间，其出口直径Φ3要大于入口直径Φ1，约为喉部直径Φ2的5/4-6/5之间，其喉部段为光滑的流线形过渡结构。所述的两个油燃烧器(4)的轴心线偏离一级浓相煤粉引燃室(7)的横截面中心，并关于一级浓相煤粉引燃室(7)的横截面中心对称，形成双侧切圆布置。所述的翼形防磨块(3)采用机翼形结构，在迎风方向的夹角为γ为30°-50°，优选40°。所述的“V”形空腔回流钝体(11)和所述的易形腔体(12)的迎风面设有氩弧陶瓷防磨层(16)。
其工作过程是：燃油通过油枪喷嘴雾化后进入油燃烧器(4)进行燃烧，产生的火焰和高温烟气沿着油燃烧器(4)切向旋转进入一级浓相煤粉引燃室(7)；一次风粉混合物通过燃烧器入口段(1)进入燃烧器，首先经过风粉分离环(2)进行浓淡分离，浓相煤粉聚集在燃烧器中心部位进入一级浓相煤粉引燃室(7)，在油燃烧器(4)进来的油火焰切向力作用下发生旋转混合燃烧，而淡相煤粉则沿着淡相煤粉室(6)流动，在二级淡相煤粉燃烧室(10)与一级浓相煤粉引燃室(7)出来的煤粉火焰混合发生二次点燃；然后火焰经过“V”形空腔回流钝体时，发生回流，高温烟气在易形腔体(12)里形成回流区，利用回流过来的热量来进一步强化燃烧；钝体冷却风从钝体冷却风接口(15)进入钝体的内部，对其进行冷却，然后从钝体的另一侧进行周界冷却风箱(9)；周界冷却风在二次淡相煤粉引燃室(10)的前沿引入周界冷却风箱(9)，沿二次淡相煤粉引燃室(10)流动，首先起到保护二级淡相煤粉引燃室(10)、煤粉燃烧器喷口(13)的壁温不超温的作用，接着与煤粉燃烧器喷口(13)出来的煤粉火焰混合，起到补充燃烧所需氧量的作用。
该劣质煤微油点火燃烧器综合运用了气固两相流分离原理、油火焰双向旋流引燃原理、钝体回流高温烟气能量重复利用原理、煤粉分级引燃能量逐步放大原理，在燃烧器内部形成了“低风速、高浓度、强旋流、强回流”的空气动力场，创造出了非常有利的着火条件，可用来点燃质煤、无烟煤等不易着火的煤种。