一种快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器及使用方法与流程

本发明涉及一种煤粉燃烧器，特别是关于快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器及其使用方法，属于煤炭高效清洁利用技术领域。

背景技术：

目前，在煤粉工业锅炉领域，出现了诸如钝体燃烧器、旋流燃烧器以及逆喷燃烧器等多种燃烧器，其共同点是利用高温回流区作为点火源，点燃煤粉气流，达到煤粉高效低氮燃烧的目的。但是由于煤粉流动送入燃烧器内部方式单一，燃烧器内部剧烈燃烧过程局限于运行参数小幅度调节，因此存在煤粉工业锅炉负荷调节范围窄且可燃煤种要求高的现象；而且燃烧器内部结构长期被高温燃烧过程环绕，存在明显易损及更换问题

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种具有负荷调节范围宽、煤种适用性好的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器；本发明的另一个目的是提供一种该快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，包括稳燃腔、二次风导风筒、过渡通道外套、过渡通道内套、煤粉逆向供应机构和煤粉正向供应机构；其中，所述稳燃腔和二次风导风筒连接组成燃烧器本体外观、所述过渡通道外套设在二次风导风筒内部、所述煤粉逆向供应机构贯穿在所述燃烧器本体内部中心轴线、所述过渡通道内套设在煤粉逆向供应机构入口端外部；所述二次风导风筒与所述过渡通道外套之间形成二次风通道，所述过渡通道内套与所述过渡通道外套连接构成封闭过渡通道，所述煤粉逆向供应机构同煤粉正向供应机构可相互切换，实现煤粉给入方式快速切换。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，在所述二次风通道内设置旋流器组件，用于使二次风经过所述旋流器组件后形成具有切向速度的旋转气流。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述旋流器组件包括：轴向旋流叶片，沿周向设置在所述二次风通道内且角度固定，所述轴向旋流叶片采用双螺旋线形状且焊接在所述过渡通道外套和所述二次风导风筒上。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述过渡通道外套采用两端大小不一法兰盘接口，用于与所述过渡通道内套连接。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述过渡通道内套采用两端大小不一致法兰盘接口，焊接与所述煤粉逆向供应机构，大小与所述过度通道外套法兰盘保持一致，用于两者连接。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述法兰盘均采用周向均匀分布4孔结构，用于加固所述过渡通道内套和所述过渡通道外套；所述法兰盘大小应保障煤粉逆向供应机构安装拆卸方便；

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述煤粉逆向供应机构包括：一次风粉管，用于煤粉输送；回流帽，与所述一次风粉管通过固定件连接，强迫煤粉逆向进入燃烧器内部；固定件，周向均匀分布所述一次风粉管外部，与所述回流帽连接。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述煤粉正向供应机构为长度与所述过渡通道外套一致的一次风粉管，实现煤粉在所述二次风通道同一截面正向进入所述稳燃腔。

所述的快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器，优选地，所述过渡通道外套与所述过渡通道内套连接后形成过渡通道，所述过渡通道内安装有点火器和/或火焰检测器；所述过渡通道为圆柱形钝体，且所述过渡通道的最宽直径应小于所述二次风导风筒的内径，最窄直径应大于所述点火器和/或火焰检测器的最大直径。

本发明提供的上述快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器使用方法，包括：

1)空气一路全部进入所述燃烧器本体，在二次风通道后形成具有切向速度的旋转内二次风直接进入所述稳燃腔(7)，且二次风通道与所述过渡通道内套(3)和所述过渡通道外套(4)共同作用形成一个嵌套型的高温回流区；

2)与此同时，煤粉气流经过所述风粉管(11)和所述回流帽(12)组成的回流通道进入高温回流区热解，并与二次风在过渡通道内套(3)和过渡通道外套(4)的封闭端混合在一起后形成主火焰，煤粉气流在所述燃烧器本体内回旋焚烧。

所述的使用方法，优选地，所述旋流器产生旋转气流的旋流数应控制在0～2范围内，所述二次风的风速应控制在20～50m/s范围内。

所述的使用方法，优选地，在上述步骤3)中，通过所述过渡通道外套和内套大小法兰盘结合使用，实现煤粉工业锅炉停炉后快速更换所述煤粉逆向供应机构和煤粉供应机构，改变煤粉送入方式。

所述使用方法还可包括：在所述步骤2)之后，对煤粉工业锅炉进行停炉作业，将煤粉逆向供应机构及过渡通道内套进行拆卸，更换为煤粉正向供应机构及过渡通道内套，此时煤粉正向进入过渡通道及旋流形成嵌套回流区内，煤粉呈现内浓外淡的浓度分布，快速升温至1200℃以上形成稳定火焰，随后煤粉随气流在燃烧器本体内旋转前行焚烧。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明设置了过渡通道外套和过渡通道内套，使过渡通道变成由大小不同法兰盘连接的两部分，不仅使一次风粉管在停炉后易于更换，避免对过渡通道进行切割焊接工作，而且过渡通道外套不进行拆卸，避免再次安装后二次风通道出现周向不均匀现象，进而影响稳燃腔内燃烧过程，而且法兰盘采用一大一小设置，避免出现拆卸后“打架”无法取出问题，均大幅缩短现场拆卸安装工期。

2、本发明还可以在更换一次风粉管时选择改变风粉给入方式，使稳燃腔内煤粉剧烈燃烧过程发生大幅变化，进一步拓宽煤粉工业炉的负荷调节范围，而且燃烧过程的改变意味着煤种适应性的进一步扩展，无论高挥发分烟煤或中低挥发分烟煤均可实现应用，明显增加工业应用范围，而且风粉送入方式改变后，煤粉与气流的混合燃烧过程改变，导致剧烈燃烧区域也发生变化，正向时更趋向于稳燃腔内中心轴线附近，与稳燃腔壁面存在明显距离，进一步壁面稳燃腔的高温腐蚀和积灰结渣现象。

3、本发明采用的过渡通道4孔法兰盘连接的设计，不仅可以保持其圆柱形钝体回流作用，提供充足煤粉着火热，强化风粉混合，保障煤粉着火和燃尽过程，而且各孔之间的距离不会影响内置点火油枪和点火器，避免新增点火设备

附图说明

图1为本发明快速切换煤粉送入方向的旋流燃烧器结构示意图；

图2为本发明过渡通道组件的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供的煤粉不同送入方式旋流燃烧器，包括煤粉逆向供应机构1、煤粉正向供应结构2、过渡通道内套3、过渡通道外套4、二次风导风筒5、旋流器6和稳燃腔7。其中，二次风导风筒5和稳燃腔7连接组成燃烧器本体，过渡通道外套4设在二次风导风筒5内部、煤粉逆向供应机构1贯穿在燃烧器本体内部中心轴线、过渡通道内套3设在煤粉逆向供应机构1入口端外部；二次风导风筒5与过渡通道外套4之间形成二次风通道，过渡通道内套3与过渡通道外套4连接构成封闭过渡通道。煤粉逆向供应机构1则是与煤粉正向供应机构更换。

上述实施例中，优选地，如图1所示，在二次风通道内设置旋流器6组件，用于使二次风经过所述旋流器组件后形成具有切向速度的旋转气流。

上述实施例中，优选地，旋流器6组件包括：轴向旋流叶片，沿周向设置在所述二次风通道内且角度固定，所述轴向旋流叶片采用双螺旋线形状且焊接在所述过渡通道外套和所述二次风导风筒上。

上述实施例中，优选地，如图2所示，过渡通道外套4采用大法兰盘接口41、小法兰盘接口42两端大小不一法兰盘，用于与过渡通道内套3连接。

上述实施例中，优选地，如图2所示，过渡通道内套采用小法兰盘接口31、小法兰盘接口32两端大小不一致法兰盘，焊接煤粉逆向供应机构1或煤粉正向供应机构2，其中法兰盘接口31与41相连，32与42相连，采用螺栓螺母固定。

上述实施例中，优选地，如图2所示，法兰盘31、32、41、42均采用周向均匀分布4孔结构，用于加固过渡通道内套3和过渡通道外套4；所述法兰盘31外径应小于42内径，应保障煤粉供应机构拆卸后抽取方便；

上述实施例中，优选地，煤粉逆向供应机构1包括：一次风粉管，用于煤粉输送；回流帽，与一次风粉管通过固定件连接，强迫煤粉逆向进入燃烧器内部；固定件，周向均匀分布所述一次风粉管外部，与回流帽连接。

上述实施例中，优选地，煤粉正向供应机构2为与过渡通道外套4长度一致的一次风粉管，实现煤粉在所述二次风通道同一截面正向进入所述稳燃腔。

上述实施例中，优选地，如图2所示，过渡通道外套4与过渡通道内套3连接后形成过渡通道，所述过渡通道内安装有点火器和/或火焰检测器；所述过渡通道为圆柱形钝体，且所述过渡通道的最宽直径应小于所述二次风导风筒的内径，最窄直径应大于所述点火器和/或火焰检测器的最大直径。

上述实施例中，优选地，可以在稳燃腔7上开设若干通孔(图中未示出)，以避免由于意外因素导致稳燃腔7过热而引起变形。

基于上述实施例提供的煤粉不同给入方式旋流燃烧器，本发明还提供了一种快速切换煤粉给入方式的旋流燃烧器使用方法，包括以下步骤：

1)空气一路全部进入二次风通道，经过旋流器6后形成具有切向速度的旋转二次风直接进入稳燃腔7，且过渡通道外套小法兰盘42和过渡通道内套大法兰盘32的钝体作用与旋流二次风下游回流共同作用形成一个嵌套型的高温回流区；

2)与此同时，采用煤粉逆向供应机构1，煤粉气流经过风粉管和回流帽组成的逆向回流通道进入高温回流区，煤粉呈现外浓内淡的浓度分布，煤粉经过高温回流区预热到900～1000℃，煤粉在低氧、炙热的高温回流区内热解，并与二次风在过渡通道内套32的封闭端混合在一起后形成主火焰，煤粉气流在燃烧器本体内回旋焚烧；；

3)对煤粉工业锅炉进行停炉作业，将煤粉逆向供应机构1及过渡通道内套3进行拆卸，更换为煤粉正向供应机构2及过渡通道内套3，此时煤粉正向进入过渡通道及旋流形成嵌套回流区内，煤粉呈现内浓外淡的浓度分布，快速升温至1200℃以上形成稳定火焰，随后煤粉随气流在燃烧器本体内旋转前行焚烧。。

所述的使用方法，优选地，旋流器6产生旋转气流的旋流数应控制在0～2范围内，所述二次风的风速应控制在20～50m/s范围内。

所述的使用方法，优选地，通过过渡通道外套4和内套3大小法兰盘结合使用，实现煤粉工业锅炉停炉后快速更换所述煤粉供应机构1和煤粉供应机构2，改变煤粉送入方式，稳燃腔内煤粉剧烈燃烧过程发生大幅变化，进一步拓宽煤粉工业炉的负荷调节范围和煤种适用性。

所述的使用方法，优选地，过渡通道外套4不进行拆卸，避免再次安装后二次风通道出现周向不均匀现象，

所述的使用方法，优选地，过渡通道外套4和内套3采用4孔法兰盘连接的设计，不仅可以保持其圆柱形钝体回流作用，提供充足煤粉着火热，强化风粉混合，保障煤粉着火和燃尽过程，而且各孔之间的距离不会影响内置点火油枪和点火器，避免新增点火设备。

上述实施例中，优选地，二次风的风速应控制在20～50m/s范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二””等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。