專利名稱：燃料雙分級燃燒的方法及其雙分級旋流燃燒器的制作方法
技術領域：
本發明屬于火電廠鍋爐燃料燃燒領域，具體涉及一種燃料雙分級燃燒的方法及其雙分級旋流燃燒器。
現有旋流燃燒器發展至今已經有近百年歷史，有普通的旋風筒燃燒器、蝸殼式燃燒器、雙調風燃燒器，一次風熱風置換的燃燒器等，以適應不同的煤種和鍋爐。目前較為常見的雙調風燃燒器，可以清潔地燃燒揮發份較高的煙煤，以降低大氣污染物NOx的生成。
舊旋流燃燒器在結構形式上在燃燒器內部隔離煤粉氣流(一次風)和輔助燃燒空氣(二次風)，即一次風和二次風有各自獨立的通道，燃燒器內部，一、二次風通道是隔離的，各不相干。離開燃燒器出口后才開始混合。舊旋流燃燒器有這樣的局限性1、一次風速可調節范圍小。受煤粉輸送管道內最低風速的限制，普通舊燃燒器的一次風速度可調節范圍較小。
2、煤粉濃度調節范圍小。舊燃燒器的煤粉濃度通常采用文丘里、鈍體、扭曲葉片等進行煤粉濃縮，以改變一次風管截面內煤粉濃度分布，上述方法調節煤粉濃度范圍較窄；也有的燃燒器(如PAX燃燒器)，一次風采用置換方式，或一次風使用旋風子進行煤粉分離，但都在燃燒器外部進行濃縮，因而結構復雜，占的空間較大。
3、煤種適應性范圍窄。舊燃燒器要求煤質穩定，或只用于燃燒貧煤，或只用于燃燒煙煤，使用過程中如果煤種變動太大，就有燃燒不穩或著火太近燒噴口的危險。
發明內容
本發明的目的是提供一種在燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通并形成一次風與二次風的分級輸送，能將一次風粉的混合物在一次風道的文丘里喉管分成濃相和稀相，濃相風粉混合物經擴容管噴出，稀相風粉混合物分流至二次風道與二次風混合，通過二次風道噴出的燃料雙分級燃燒的方法及其雙分級旋流燃燒器。
一種燃料雙分級燃燒的方法，其步驟是由一次風攜帶煤粉進入燃燒器的一次風道，在燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通并且一次風與二次風分級輸送，在一次風道內一次風粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風粉混合物從一次風道噴出燃燒，稀相風粉混合物通過燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通處分流至二次風道與二次風混合，通過二次風道噴出燃燒。
一種按照上述的方法制造的雙分級旋流燃燒器，包括一次風粉進口1、文丘里管2、二次風進口6、內二次風通道7、外二次風通道8、內二次風漩流擋板9、外二次風漩流擋板10，其特征在于所述的一次風粉進口1與文丘里管2連接，濃淡分離管3與一次風擴容管5連接，文丘里管2的出口與濃淡分離管3的入口安裝在一條中心線上并靠近，形成一次風通道與二次風通道相通的結構，在文丘里管2的出口與濃淡分離管3的入口處有一個一次風調節環4，內二次風通道7固定在一次風擴容管5的外面，外二次風通道8固定在內二次風通道7的外面，在二次風進口6內設有內二次風漩流擋板9和外二次風漩流擋板10。所述的濃淡分離管3為圓臺形或喇叭形或錐形。所述的一次風調節環4可以沿文丘里管2的軸線移動。
本發明具有以下優點1.煤種適應性強。由于一次風速和煤粉濃度的調節幅度很寬，因此有很強的煤種適應性，預計可以適用于揮發分Vdaf＝12％的貧煤到揮發分高至Vdaf＝37％的煙煤的燃燒。
2.NOx控制效果佳。由于采取了燃料分級和空氣分級燃燒相結合的清潔燃燒措施，并可以形成很深的空氣分級燃燒，理論上在煙煤鍋爐上比現有的雙調風燃燒器NOx控制效果優越，估計對于燃燒揮發分Vdaf＝25％的煙煤鍋爐，NOx可以控制到400mg/m3以內，對于貧煤鍋爐NOx可控制到600mg/m3以內。
3.燃燒穩定性好，低負荷能力強。由于一次風速可以大幅度調節，煤粉可以高度濃縮，因而理論上燃燒穩定性和低負荷能力明顯優于現有的其它燃燒器。
4.結構簡單，便于制造、安裝和維修，適合新建機組的選用和老機組的改造。結構簡單，便于制造、安裝和維修，由于性能優越，適合于用于新機組上，同時也非常適合于燃燒貧煤和煙煤鍋爐的技術改造，因而市場廣泛，并由于性能優越將可為我國劣質煤的應用和火電機組的NOx減排發揮作用。
圖中1——一次風粉進口 2——文丘里管 3——濃淡分離管4——一次風調節環 5——一次風擴容管 6——二次風進口7——內二次風通道 8——外二次風通道 9——內二次風漩流擋板10——外二次風漩流擋板一次風和煤粉氣流進入彎頭后，首先通過文丘里管2進行煤粉濃縮。當煤粉氣流離開文丘里管時在通道內形成中心濃度高、四周濃度低的煤粉氣流，并運動到濃淡分離管3的入口。由于自身慣性力和內二次風與一次風壓差(此處二次風靜壓小于一次風靜壓)的作用，處于通道四周的空氣流連同小部分煤粉進入內二次風管，大部份煤粉則由于慣性力的作用進入濃淡分離管，隨著圓臺型濃淡分離管的通流面積的增大；一次風速度下降，因為空氣四周擴散而使得通道中心的煤粉濃度更高。
通過上述的過程，一次風煤粉濃縮的程度，一次風速下降程度與分離到二次風的空氣量和煤粉量有關系，這里通過調節一次風調節環4，改變一、二次風連通的面積，即可方便地控制，此外改變內二次風擋板開度以及一、二次風氣流速度，也可以大幅度調節一、二次風的靜壓差，從而控制分離進入二次風的一次風量。
較濃的一次風煤粉有利于煤粉氣流的著火，并可減少NOx的生成，同時一部分煤粉分離出來與二次風預混，從而形成了燃料分級的形式，進一步降低NOx的生成，而先分離出來的煤粉很細，包裹在主煤粉氣流的外面，因而促進了著火。
燃燒器的一次風通道與二次風通道相通，在燃燒器內部將部分一次風分離到二次風內。它們之間的間隙可以利用一次風調節環進行調節。由于部分一次風可以分離到二次風內部，因而形成一次風可以調節。
在燃燒器內部將煤粉分離，較細的煤粉被分離到二次風內部，由于慣性力和一、二次風壓差，部分較細的煤粉被分離到二次風內部，從而在燃燒器內將燃料分成完全隔離的兩股煤粉，一濃一淡，形成了燃料分級燃燒方式。在燃燒器內部實現了燃料分級和空氣分級，因而是一種雙分級的燃燒方法。
燃燒器通過濃淡分離管和一次風調節環的配合使用，可以大輻度的調節一次風速和煤粉濃度，以及分離到二次風的煤粉量，原則上一次風速可以調節小到30％以上，也可以不減小，燃燒器一次風煤粉濃度和分離到二次風的煤粉量的調節范圍相當大，視具體結構設計而定。
權利要求
1.燃料雙分級燃燒的方法，其步驟是由一次風攜帶煤粉進入燃燒器的一次風道，在燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通并且一次風與二次風分級輸送，在一次風道內一次風粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風粉混合物從一次風道噴出燃燒，稀相風粉混合物通過燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通處分流至二次風道與二次風混合，通過二次風道噴出燃燒。
2.一種按照權利要求1所述的方法制造的雙分級旋流燃燒器，包括一次風粉進口(1)、文丘里管(2)、二次風進口(6)、內二次風通道(7)、外二次風通道(8)、內二次風漩流擋板(9)、外二次風漩流擋板(10)，其特征在于所述的一次風粉進口(1)與文丘里管(2)連接，濃淡分離管(3)與一次風擴容管(5)連接，文丘里管(2)的出口與濃淡分離管(3)的入口安裝在一條中心線上并靠近，形成一次風通道與二次風通道相通的結構，在文丘里管(2)的出口與濃淡分離管(3)的入口處有一個一次風調節環(4)，內二次風通道(7)固定在一次風擴容管(5)的外面，外二次風通道(8)固定在內二次風通道(7)的外面，在二次風進口(6)內設有內二次風漩流擋板(9)和外二次風漩流擋板(10)。
3.根據權利要求2所述的雙分級旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為圓臺形。
4.根據權利要求2所述的雙分級旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為喇叭形。
5.根據權利要求2所述的雙分級旋流燃燒器，其特征在于所述的濃淡分離管(3)為錐形。
6.根據權利要求2或3或4或5所述的雙分級旋流燃燒器，其特征在于所述的一次風調節環(4)可以沿文丘里管(2)的軸線移動。
全文摘要
燃料雙分級燃燒的方法及其雙分級旋流燃燒器，是由一次風攜帶煤粉進入燃燒器的一次風道，在一次風道內一次風粉的混合物通過文丘里管分成濃相和稀相，濃相風粉混合物從一次風道噴出，稀相風粉混合物通過燃燒器內部一次風通道與二次風通道相通處分流至二次風道與二次風混合，通過二次風道噴出。該方法適應性強，NOx控制效果佳，燃燒穩定性好，低負荷能力強；燃燒器結構簡單，便于制造、安裝和維修，適合新建機組。
文檔編號F23D1/02GK1400420SQ0212939
公開日2003年3月5日 申請日期2002年9月9日 優先權日2002年9月9日
發明者周虹光, 梁法光, 徐黨旗, 馬筠, 陳國輝, 朱曉昕 申請人:國電熱工研究院