一种一次风带有多通道的旋流燃烧器

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种一次风带有多通道的旋流燃烧器。

背景技术

2021年，国家提出了碳达峰和碳中和的技术路线，大力发展新能源，这要求燃煤电厂要做好深度调峰的工作，因此电厂锅炉在低负荷时要满足稳定燃烧的技术要求。在对冲电站中，通常采用旋流燃烧器，在锅炉负荷降低，为了保证正常输送煤粉，一次风量将保持不变或略有下降，主要是通过降低二次风量的方式进行调整。而二次风通常为旋流风，由于风量下降，旋转能力下降，不利于形成回流区，稳定能力弱。目前电站锅炉最低负荷调节在30％左右。为了进一步提高燃煤电厂的调峰能力，有必要开发一种在超低负荷下仍然能能够形成稳定回流区的旋流的燃烧器，使锅炉在全负荷段均能稳定燃烧。

对于降负荷的情况，主要存在的问题就是二次风量减少，不利于旋流燃烧器出口形成大尺寸的中心回流区，因此不利于稳定燃烧。目前有许多公开的专利解决这一问题。例如发明专利《一种带有中心风管的中心给粉旋流煤粉燃烧器》专利号为CN201110302031.9，专利公开日为2012年06月20日，申请公布号C102506425A，下称“现有技术一”)，在旋流燃烧器一次风管中心设有中心风管道，管内通入低速中心风，便于在燃烧器中心区域负压区。通过改变中心风量风速来调节回流区的尺寸。这种方式虽然可以应对二次风量减小带来的中心回流区减小、煤粉停留时间降低等问题，但是当超低负荷时，由于一次风的下冲动量基本不变，而二次风的动量下降明显，因此二次风可能对一次风的卷携能力降低，不利于中心回流区的形成。

发明专利《一种可调节旋流二次风速的燃烧器》专利号为CN202010841620.3，专利公开日为2020年11月27日，申请公布号CN111998337A，下称“现有技术二”)，在变负荷过程中，调节旋流二次风的流通截面积，使旋流二次风在降负荷的过程中均可以保持较高的风速和旋度，改善炉内燃烧效果。但是此发明只改变了外二次风的流通截面积，一次风与外二次风之间隔有内二次风，在超低负荷下内二次风风量急剧下降的情况下，改变外二次风的流通截面积对一次风的携带效果可能不明显，一次风可能“冲散”中心回流区，使稳燃效果不佳。

综上所述，现有的燃烧器在降负荷的情况下，主要存在二次风量减少，不利于旋流燃烧器出口形成大尺寸的中心回流区，从而导致燃烧稳定性较差的问题。

发明内容

本发明为解决现有的燃烧器在降负荷的情况下，主要存在二次风量减少，不利于旋流燃烧器出口形成大尺寸的中心回流区，从而导致燃烧稳定性较差的问题，而提出一种一次风带有多通道的旋流燃烧器。

本发明的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，其具体结构包括多级一次风通道、内二次风通道、外二次风通道、给粉管道、给粉控制阀和给粉仓；

给粉管道的输出端与多级一次风通道的输入端连接，且多级一次风通道的输出端外表面上套设有内二次风通道，内二次风通道的外表面上套设有外二次风通道，给粉管道的输入端的外表面上设有通孔，且该通孔内壁与给粉仓的输出端连接，且给粉仓的输出端上设有给粉控制阀；

进一步的，所述的多级一次风通道、内二次风通道和外二次风通道同轴设置；

进一步的，所述的多级一次风通道包括一级一次风通道、二级一次风通道、三级一次风通道、四级一次风通道、五级一次风通道、六级一次风通道、七级一次风通道、八级一次风通道、九级一次风通道和十级一次风通道；

一级一次风通道的外表面依次套设有二级一次风通道、三级一次风通道、四级一次风通道、五级一次风通道、六级一次风通道、七级一次风通道、八级一次风通道、九级一次风通道和十级一次风通道，且同轴设置；

进一步的，所述的内二次风通道的内部设有内二次风旋流叶片；

进一步的，所述的外二次风通道的内部设有外二次风旋流叶片；

进一步的，所述的给粉管道包括一级给粉管道、二级给粉管道、三级给粉管道、四级给粉管道、五级给粉管道、六级给粉管道、七级给粉管道、八级给粉管道、九级给粉管道和十级给粉管道；

一级给粉管道的外表面依次套设有、二级给粉管道、三级给粉管道、四级给粉管道、五级给粉管道、六级给粉管道、七级给粉管道、八级给粉管道、九级给粉管道和十级给粉管道，其同轴设置；

进一步的，所述的一级给粉管道、二级给粉管道、三级给粉管道、四级给粉管道、五级给粉管道、六级给粉管道、七级给粉管道、八级给粉管道、九级给粉管道和十级给粉管道的输出端内壁上分别设有一个挡板；

进一步的，所述的一级给粉管道的输出端与一级一次风通道的输入端连接，二级给粉管道的输出端与二级一次风通道的输入端连接，三级给粉管道的输出端与三级一次风通道的输入端连接，四级给粉管道的输出端与四级一次风通道的输入端连接，五级给粉管道的输出端与五级一次风通道的输入端连接，六级给粉管道的输出端与六级一次风通道的输入端连接，七级给粉管道的输出端与七级一次风通道的输入端连接，八级给粉管道的输出端与八级一次风通道的输入端连接，九级给粉管道的输出端与九级一次风通道的输入端连接，十级给粉管道的输出端与十级一次风通道的输入端连接；

进一步的，所述的多级一次风通道中每两级一次风通风管道外壁之间的截面面积均相同；

进一步的，所述的给粉管道中每两级给粉管道外壁之间的截面面积均相同；

进一步的，在锅炉满负荷运行时，多级一次风通道中通道全部开启，此时，旋流二次风的风速高，旋流强度大，能够保证燃烧器出口形成中心回流区。在锅炉降负荷时，给粉量降低，通过调节与每级一次风通道输出端内壁上的挡板，从燃烧器中心沿径向向外依次关闭一级一次风通道、二级一次风通道、三级一次风通道、四级一次风通道、五级一次风通道、六级一次风通道、七级一次风通道、八级一次风通道、九级一次风通道和十级一次风通道；

本发明中最低负荷为10％满负荷，此时，只开启十级一次风通道。另外，在调节阀门的过程中，均需保证十级一次风通道内和十级给粉管道内的风速与设计值不变，因此不会使给粉管道和一次风通道堵粉；此外，本发明中不限制多级一次风通道内布置的通道个数大于三即可，可以根据锅炉实际所需的情况，调整多级通道的个数。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明与现有的技术一相对比，在锅炉降负旋流二次风量减少的情况下，从燃烧器中心沿径向向外逐级关闭一次风中各级通道，减小一次风流通截面积，在一次风速不变的情况下，一次风风量减少，因此一次风的动量降低，更易被旋流二次风所携带，更容易形成稳定回流区。此外，已经关闭的部分一次风通道不再通风，在旋流燃烧燃烧器出口中心位置起到了“钝体”的作用。负荷越低，关闭的通道越多，燃烧器出口中心“钝体”的尺寸就越大，从而增大中心区域的负压区，使中心形成大尺寸的中心回流区，抵消因二次风量减少对中心回流区的影响，使炉内大量的高温烟气被卷吸到燃烧器出口加热煤粉气流，提高锅炉的稳燃性能。由于本发明保证了低负荷时所开启的一次风通道以及给粉管道内风速基本保持不变，所以这种方式可以避免在管道内出现堵粉的现象；

现有技术二在锅炉降负荷的过程中，送至燃烧器的总风量逐渐减小，相应旋流二次风风量也逐渐降低，此发明通过齿轮等传动机构改变外二次风管和内二次风管之间的螺纹配合位置调整旋流外二次风的截面积，使外二次风具有较高的风速和旋度，这有利于回流区的形成，从而改善炉内混合效果和燃烧效果。由于在燃烧器运行时，旋流内二次风距离一次风更近，一次风先与旋流内二次风混合，然后再与旋流外二次风混合，因此在燃烧器出口流动发展初期，相较于旋流外二次风，旋流内二次风对一次风的影响程度更大，而在流动后期旋流外二次风对一次风的影响较大。一次风被旋流二次风卷携向外扩散程度越大，越有利于中心回流区的形成。在超低负荷时，旋流的内二次风和外二次风量急剧下降。在流动初期，内二次风对一次风的卷携能力急剧下降，此时通过调整外二次风的风速可能对燃烧器出口流动初期的回流区影响较小；

而本发明与现有的技术二相比，在二次风量减少时，逐渐关闭一次风中各级通道的过程中，一次风射入炉膛的位置逐渐从中心沿径向向二次风靠近，从而更容易被旋流二次风所卷携沿径向向外扩散流动，促进燃烧器出口中心区域回流区的形成，有利于提高锅炉超低负荷运行时的稳燃性。

附图说明

图1是本发明所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器的主剖视图；

图2是图1所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器的A部的局部放大图；

图3是图1所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器的B-B的侧剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，其具体结构包括多级一次风通道1、内二次风通道2、外二次风通道3、给粉管道4、给粉控制阀5和给粉仓6；

给粉管道4的输出端与多级一次风通道1的输入端连接，且多级一次风通道1的输出端外表面上套设有内二次风通道2，内二次风通道2的外表面上套设有外二次风通道3，给粉管道4的输入端的外表面上设有通孔，且该通孔内壁与给粉仓6的输出端连接，且给粉仓6的输出端上设有给粉控制阀5；

本具体实施方式，在锅炉满负荷运行时，多级一次风通道1中通道全部开启，此时，旋流二次风的风速高，旋流强度大，能够保证燃烧器出口形成中心回流区。在锅炉降负荷时，给粉量降低，通过调节与每级一次风通道输出端内壁上的挡板4-11，从燃烧器中心沿径向向外依次关闭多级一次风通道1内部的多个风道；

本发明中最低负荷为10％满负荷，此时，只开启十级一次风通道1-10。另外，在调节阀门的过程中，均需保证十级一次风通道1-10内和十级给粉管道4-10内的风速与设计值不变，因此不会使给粉管道和一次风通道堵粉；此外，本发明中不限制多级一次风通道内布置的通道个数大于3即可，可以根据锅炉实际所需的情况，调整多级通道的个数。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的多级一次风通道1、内二次风通道2和外二次风通道3同轴设置。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的多级一次风通道1包括一级一次风通道1-1、二级一次风通道1-2、三级一次风通道1-3、四级一次风通道1-4、五级一次风通道1-5、六级一次风通道1-6、七级一次风通道1-7、八级一次风通道1-8、九级一次风通道1-9和十级一次风通道1-10；

一级一次风通道1-1的外表面依次套设有二级一次风通道1-2、三级一次风通道1-3、四级一次风通道1-4、五级一次风通道1-5、六级一次风通道1-6、七级一次风通道1-7、八级一次风通道1-8、九级一次风通道1-9和十级一次风通道1-10，且同轴设置；

本具体实施方式，采用多级一次风通道1的内部设有十级风道，在二次风量减少时，逐渐关闭多级一次风风道中各级通道的过程中，一次风射入炉膛的位置逐渐从中心沿径向向二次风靠近，从而更容易被旋流二次风所卷携沿径向向外扩散流动，促进燃烧器出口中心区域回流区的形成，有利于提高锅炉超低负荷运行时稳燃性能。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的内二次风通道2的内部设有内二次风旋流叶片2-1。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的外二次风通道3的内部设有外二次风旋流叶片3-1。

具体实施方式六：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的给粉管道4包括一级给粉管道4-1、二级给粉管道4-2、三级给粉管道4-3、四级给粉管道4-4、五级给粉管道4-5、六级给粉管道4-6、七级给粉管道4-7、八级给粉管道4-8、九级给粉管道4-9和十级给粉管道4-10；

一级给粉管道4-1的外表面依次套设有、二级给粉管道4-2、三级给粉管道4-3、四级给粉管道4-4、五级给粉管道4-5、六级给粉管道4-6、七级给粉管道4-7、八级给粉管道4-8、九级给粉管道4-9和十级给粉管道4-10，其同轴设置。

具体实施方式七：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的一级给粉管道4-1、二级给粉管道4-2、三级给粉管道4-3、四级给粉管道4-4、五级给粉管道4-5、六级给粉管道4-6、七级给粉管道4-7、八级给粉管道4-8、九级给粉管道4-9和十级给粉管道4-10的输出端内壁上分别设有一个挡板4-11；

本具体实施方式，采用此种结构设置，在锅炉降负荷时，通过调节与每级一次风通道输出端内壁上的挡板4-11降低给粉量。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六或三所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的一级给粉管道4-1的输出端与一级一次风通道1-1的输入端连接，二级给粉管道4-2的输出端与二级一次风通道1-2的输入端连接，三级给粉管道4-3的输出端与三级一次风通道1-3的输入端连接，四级给粉管道4-4的输出端与四级一次风通道1-4的输入端连接，五级给粉管道4-5的输出端与五级一次风通道1-5的输入端连接，六级给粉管道4-6的输出端与六级一次风通道1-6的输入端连接，七级给粉管道4-7的输出端与七级一次风通道1-7的输入端连接，八级给粉管道4-8的输出端与八级一次风通道1-8的输入端连接，九级给粉管道4-9的输出端与九级一次风通道1-9的输入端连接，十级给粉管道4-10的输出端与十级一次风通道1-10的输入端连接。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的多级一次风通道1中每两级一次风通风管道外壁之间的截面面积均相同。

具体实施方式十：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的旋流燃烧器的进一步的限定，本实施方式所述的一种一次风带有多通道的旋流燃烧器，所述的给粉管道4中每两级给粉管道外壁之间的截面面积均相同。

工作原理

在锅炉满负荷运行时，多级一次风通道1中通道全部开启，此时，旋流二次风的风速高，旋流强度大，能够保证燃烧器出口形成中心回流区。在锅炉降负荷时，给粉量降低，通过调节与每级一次风通道输出端内壁上的挡板4-11，从燃烧器中心沿径向向外依次关闭一级一次风通道1-1、二级一次风通道1-2、三级一次风通道1-3、四级一次风通道1-4、五级一次风通道1-5、六级一次风通道1-6、七级一次风通道1-7、八级一次风通道1-8、九级一次风通道1-9和十级一次风通道1-10；

本发明中最低负荷为10％满负荷，此时，只开启十级一次风通道1-10。另外，在调节阀门的过程中，均需保证十级一次风通道1-10内和十级给粉管道4-10内的风速与设计值不变，因此不会使给粉管道和一次风通道堵粉；此外，本发明中不限制多级一次风通道内布置的通道个数大于三即可，可以根据锅炉实际所需的情况，调整多级通道的个数。