CN109000226A - 一种空冷燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空冷燃烧器，其特征在于，该燃烧器主要由点火仓组件(1)、扩散锥组件(2)、内二次风组件(3)、外二次风组件(4)、煤粉管组件(5)和二次风风筒(6)组成；所述点火仓组件(1)、内二次风组件(3)和外二次风组件(4)自左向右顺次连接在一起组成燃烧器本体；所述扩散锥组件(2)和煤粉管组件(5)贯穿在所述燃烧器本体内部，所述二次风风筒(6)设置在所述燃烧器本体的上方。本发明通过合理的结构设计，将二次风分为内二次风和外二次风，仅仅依靠空气就可以冷却燃烧器，不需要布置水循环冷却系统，使得燃烧器的结构更加简单，并且体积减小50％以上，显著降低了生产成本。

Description

一种空冷燃烧器

技术领域

本发明涉及煤粉工业锅炉燃烧器技术领域中的一种燃烧器，具体是关于一种使用空气对燃烧器进行冷却的空冷燃烧器。

背景技术

燃烧器是煤粉工业锅炉的核心设备之一，煤粉在燃烧器内部被引燃，然后被助燃风吹入炉膛内进行充分燃烧，因此，燃烧器起到引燃煤粉并组织煤粉稳定燃烧的作用。煤粉在燃烧器内部进行着剧烈的燃烧，燃烧器内部的温度可达800℃以上，因此，需要冷却系统迅速带走燃烧器的热量，从而保证燃烧器的稳定运行。目前，降低燃烧器温度的方法主要有两种：一种是加大燃烧器的体积，另一种是在燃烧器外部布置水循环冷却系统。但是，这两种方法分别存在以下缺点：(1)加大燃烧器的体积不仅会造成材料浪费，而且容易造成点火困难、火焰不稳定。(2)在燃烧器外部布置水循环冷却系统不仅造成燃烧器的结构复杂，而且对于某些结构的燃烧器，难以布置水循环冷却系统。因此，研发一款体积小、点火迅速、火焰稳定、冷却系统结构简单的燃烧器十分必要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种空冷燃烧器，该燃烧器通过合理的结构设计，不仅能够以较小的体积组织煤粉稳定燃烧，而且不需要外置水循环冷却系统，仅仅使用空气就可以对燃烧器进行冷却。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种空冷燃烧器，其特征在于，该燃烧器主要由点火仓组件(1)、扩散锥组件(2)、内二次风组件(3)、外二次风组件(4)、煤粉管组件(5)和二次风风筒(6)组成；所述点火仓组件(1)、内二次风组件(3)和外二次风组件(4)自左向右顺次连接在一起组成燃烧器本体；所述扩散锥组件(2)和煤粉管组件(5)贯穿在所述燃烧器本体内部，所述二次风风筒(6)设置在所述燃烧器本体的上方；

所述点火仓组件(1)主要由点火仓法兰(11)、点火器(12)、点火油枪(13)、激波吹灰炮(14)、挡风环(15)和点火仓叶片组件(16)组成；所述点火器(12)、点火油枪(13)和激波吹灰炮(14)分别通过接口座安装在所述点火仓法兰(11)上，所述接口座的另一端穿过所述点火仓法兰(11)伸入所述燃烧器本体内部；所述挡风环(15)安装在所述点火仓法兰(11)内侧，所述点火仓叶片组件(16)与所述挡风环(15)连接；

所述扩散锥组件(2)主要由扩散锥前法兰(21)、扩散锥内壁(22)、扩散锥外壁(23)、扩散锥叶片(24)和扩散锥后法兰(25)组成；所述扩散锥前法兰(21)的中间开孔，所述扩散锥内壁(22)固定在所述扩散锥前法兰(21)上；所述扩散锥内壁(22)的左端与所述点火仓叶片组件(16)连接，所述扩散锥内壁(22)的右端外周沿周向安装若干个所述扩散锥叶片(24)；所述扩散锥后法兰(25)的中间开孔，所述扩散锥外壁(23)的左端与所述扩散锥后法兰(25)相连，右端内侧与所述扩散锥叶片(24)的外侧连接；

所述内二次风组件(3)主要由内二次风小风筒(31)、内二次风大风筒(32)、内二次风阀门(33)和导流锥(34)组成；所述二次风风筒(6)的上端具有一个进风口，下端具有两个出风口，其中一个出风口经内所述二次风阀门(33)与所述内二次风小风筒(31)的上端相连；所述内二次风大风筒(32)的左端固定在所述点火仓法兰(11)上，右端固定在所述扩散锥法兰(21)上；所述内二次风小风筒(31)的下端与所述内二次风大风筒(32)相连，所述导流锥(34)固定在位于外侧的所述内二次风小风筒(31)和所述内二次风大风筒(32)连接位置处；

所述外二次风组件(4)主要由外二次风外筒(41)、外二次风内筒(42)、外二次风小风筒(43)和外二次风阀门(44)组成；所述外二次风外筒(41)和所述外二次风内筒(42)的左端固定在所述扩散锥前法兰(21)上，右端固定在所述扩散锥后法兰(25)上；所述外二次风小风筒(43)的上端通过所述外二次风阀门(44)与所述二次风风筒(6)的另一出风口连接，所述外二次风小风筒(43)的下端贯穿所述外二次风外筒(41)后与所述外二次风内筒(42)相连。

在一个优选的实施例中，所述煤粉管组件(5)主要由接口法兰(51)、煤粉管(52)和反射碗(53)组成；所述煤粉管(52)固定在所述点火仓法兰(11)上，所述煤粉管(52)的左端连接所述接口法兰(51)，右端连接所述反射碗(53)。

在一个优选的实施例中，所述点火仓叶片组件(16)主要由叶片内筒(161)、叶片外筒(162)和轴向叶片(163)组成；所述叶片内筒(161)的左端与所述挡风环(15)连接，所述叶片外筒(162)的右端与所述扩散锥内壁(22)连接，所述轴向叶片(163)沿轴向间隔焊接在所述叶片内筒(161)和所述叶片外筒(162)之间；所述轴向叶片(163)的个数为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻所述轴向叶片(163)之间的角度都是20°。

在一个优选的实施例中，所述点火仓叶片组件(16)主要由叶片左环板(164)、叶片右环板(165)和径向叶片(166)组成；所述叶片左环板(164)的内圈与所述挡风环(15)连接，所述叶片右环板(165)的外圈与所述扩散锥内壁(22)连接，所述径向叶片(166)沿径向间隔焊接在所述叶片左环板(164)和所述叶片右环板(165)之间；所述径向叶片(166)的个数为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻所述径向叶片(166)之间的角度都是20°。

在一个优选的实施例中，在所述外二次风外筒(41)、外二次风内筒(42)、扩散锥前法兰(21)、扩散锥后法兰(25)和外二次风小风筒(43)组成的空间之内浇筑保温层(7)。

在一个优选的实施例中，所述扩散锥内壁(22)和扩散锥外壁(23)均由一个自左向右渐扩的第一锥筒和一个自右向左渐缩的第二锥筒组合而成，且所述第一锥筒的长度大于所述第二锥筒的长度；同时，所述扩散锥内壁(22)的第二锥筒长度与所述扩散锥外壁(23)的第二锥筒长度相同，所述扩散锥内壁(22)的第一锥筒长度大于所述扩散锥外壁(23)的第一锥筒长度。

在一个优选的实施例中，所述扩散锥叶片(23)的个数为12个，并沿周向均匀分布在所述扩散锥内壁(22)和扩散锥外壁(23)的第二锥筒之间。

在一个优选的实施例中，所述激波吹灰炮(14)安装在最下方的所述接口座上，并且所述激波吹灰炮(14)出口的延伸线对准所述扩散锥内壁(22)的第一锥筒和第二锥筒连接位置。

在一个优选的实施例中，所述点火仓法兰(11)上还安装有摄像机(17)、火焰检测器(18)和观火孔(19)。

在一个优选的实施例中，在所述挡风环(15)的周向均匀地开多个风孔。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将二次风分为内二次风和外二次风，仅仅依靠空气就可以冷却燃烧器，不需要布置水循环冷却系统，使得燃烧器的结构更加简单，并且体积减小50％以上，显著降低了生产成本。2、本发明可以通过修改相关零部件的结构和尺寸，从而调整空冷燃烧器内部的流场和温度场，提高空冷燃烧器适应不同工况的能力。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的主要组成零部件示意图；

图3是本发明火仓法兰上的设备布置图；

图4是本发明实施例1的空冷燃烧器结构及内部流场示意图；

图5是本发明实施例2的空冷燃烧器结构及内部流场示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的空冷燃烧器主要由点火仓组件1、扩散锥组件2、内二次风组件3、外二次风组件4、煤粉管组件5和二次风风筒6组成。点火仓组件1、内二次风组件3和外二次风组件4自左向右顺次连接在一起组成燃烧器本体。扩散锥组件2和煤粉管组件5贯穿在燃烧器本体内部，二次风风筒6设置在燃烧器本体的上方。

如图2、图3所示，点火仓组件1主要由点火仓法兰11、点火器12、点火油枪13、激波吹灰炮14、挡风环15和点火仓叶片组件16组成。点火器12、点火油枪13和激波吹灰炮14分别通过接口座安装在点火仓法兰11上，接口座的另一端穿过点火仓法兰11伸入燃烧器本体内部。挡风环15安装在点火仓法兰11内侧，点火仓叶片组件16与挡风环15连接。

扩散锥组件2主要由扩散锥前法兰21、扩散锥内壁22、扩散锥外壁23、扩散锥叶片24和扩散锥后法兰25组成。扩散锥前法兰21的中间开孔，扩散锥22固定在扩散锥前法兰21上。扩散锥内壁22的左端与点火仓叶片组件16连接，扩散锥内壁22的右端外周沿周向安装若干个扩散锥叶片24。扩散锥后法兰25的中间开孔，扩散锥外壁23的左端与扩散锥后法兰25相连，右端内侧与扩散锥叶片24的外侧连接。

内二次风组件3主要由内二次风小风筒31、内二次风大风筒32、内二次风阀门33和导流锥34组成。二次风风筒6的上端具有一个进风口，下端具有两个出风口，其中一个出风口经内二次风阀门33与内二次风小风筒31的上端相连。内二次风大风筒32的左端固定在点火仓法兰11上，右端固定在扩散锥前法兰21上。内二次风小风筒31的下端与内二次风大风筒32相连，导流锥34焊接在位于外侧的内二次风小风筒31和内二次风大风筒32连接位置处。

外二次风组件4主要由外二次风外筒41、外二次风内筒42、外二次风小风筒43和外二次风阀门44组成。外二次风外筒41和外二次风内筒42的左端固定在扩散锥前法兰21上，右端固定在扩散锥后法兰25上。外二次风小风筒43的上端通过外二次风阀门44与二次风风筒6的另一出风口连接，外二次风小风筒43的下端贯穿外二次风外筒41后与外二次风内筒42相连。

煤粉管组件5主要由接口法兰51、煤粉管52和反射碗53组成。煤粉管52固定在点火仓法兰11上，煤粉管52的左端连接接口法兰51，右端连接反射碗53。

如图4所示，本发明实施例1提供的点火仓叶片组件16主要由叶片内筒161、叶片外筒162和轴向叶片163(空气流经叶片后沿空冷燃烧器的轴向运动)组成。叶片内筒161的左端与挡风环15连接，叶片外筒162的右端与扩散锥内壁22连接，轴向叶片163沿轴向间隔焊接在叶片内筒161和叶片外筒162之间；优选的，轴向叶片163的个数为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻轴向叶片163之间的角度都是20°。

如图5所示，本发明实施例2提供的点火仓叶片组件16主要由叶片左环板164、叶片右环板165和径向叶片166(空气流经叶片后沿空冷燃烧器的径向运动)组成。叶片左环板164的内圈与挡风环15连接，叶片右环板165的外圈与扩散锥内壁22连接，径向叶片166沿径向间隔焊接在叶片左环板164和叶片右环板165之间；优选的，径向叶片166的个数亦为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻径向叶片166之间的角度都是20°。

在一个优选的实施例中，如图2所示，在外二次风外筒41、外二次风内筒42、扩散锥前法兰21、扩散锥后法兰25和外二次风小风筒43组成的空间之内浇筑保温层7，避免高温烧坏空冷燃烧器设备的同时，减少了热量流失，从而提高空冷燃烧器的热效率。

在一个优选的实施例中，扩散锥内壁22和扩散锥外壁23均由一个自左向右渐扩的第一锥筒和一个自右向左渐缩的第二锥筒组合而成，且第一锥筒的长度大于第二锥筒的长度；同时，扩散锥内壁22与扩散锥外壁23相比，两者第二锥筒的长度相同，但扩散锥内壁22的第一锥筒长度大于扩散锥外壁23的第一锥筒长度。

在一个优选的实施例中，扩散锥叶片23的个数为12个，并沿周向均匀分布在扩散锥内壁22和扩散锥外壁23的第二锥筒之间。

在一个优选的实施例中，当空冷燃烧器工作时，由于扩散锥内壁22的第一锥筒和第二锥筒连接位置(即第一锥筒直径最大位置)的最下端可能结焦，因此激波吹灰炮14安装在最下方的接口座上，并且激波吹灰炮14出口的延伸线要对准结焦的位置。

在一个优选的实施例中，如图3所示，点火仓法兰11上还安装有摄像机17、火焰检测器18和观火孔19，用于观察空冷燃烧器内部火焰的燃烧状况。

如图4所示，当点火仓叶片组件采用轴向叶片组件时，空冷燃烧器的工作过程如下：

点火油枪将柴油喷入扩散锥内壁环绕的内部空间中，点火器将柴油点燃。煤粉管通过接口法兰与空冷燃烧器上游的供粉装置连接，一次风携带煤粉由煤粉管进入空冷燃烧器，经反射碗反射后进入扩散锥内壁环绕的空间中，燃烧的柴油将煤粉点燃。

二次风由二次风风筒进入空冷燃烧器，被分流进入内二次风组件和外二次风组件，进入内、外二次风组件的风量分别由内、外二次风阀门控制。二次风的一部分(即内二次风)通过内二次风小风筒进入内二次风大风筒，绕过导流锥和挡风环后，经过轴向叶片组件进入扩散锥内壁环绕的空间中将燃烧的煤粉吹入炉膛。轴向叶片是不规则的曲面，用于调节内二次风的出口方向。进入内二次风大风筒的绝大多数二次风经过轴向叶片组件进入扩散锥内壁，为了防止挡风环环绕的空间中堆积煤粉，在挡风环的周向均匀地开多个风孔，少部分内二次风穿过挡风环上的风孔进入扩散锥内壁。

二次风的另外一部分(即外二次风)通过外二次风小风筒进入外二次风内筒和扩散锥内壁之间的空间中，沿扩散锥内壁的外侧流动，经过扩散锥内壁和扩散锥外壁之间的扩散锥叶片后进入炉膛中。扩散锥叶片是不规则的曲面，用于调节外二次风的出口方向。内、外二次风在炉膛内混合，外二次风在起冷却作用的同时，协助将空冷燃烧器内燃烧的煤粉吹入炉膛。

如图5所示，当点火仓叶片组件采用径向叶片组件时，其与采用轴向叶片组件的主要不同在于：内二次风流经导流锥后，大部分内二次风经径向叶片组件沿径向进入扩散锥内壁环绕的空间中，少部分内二次风穿过挡风环上的风孔进入扩散锥内壁环绕的空间中，内二次风将燃烧的煤粉吹入炉膛并和外二次风混合，最终进入炉膛燃烧。图4和图5所示的两种实施例，可以通过调整相关零部件的结构和尺寸，改变空冷燃烧器内部的流场和温度场，从而根据实际工况改善空冷燃烧器的运行状况。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种空冷燃烧器，其特征在于，该燃烧器主要由点火仓组件(1)、扩散锥组件(2)、内二次风组件(3)、外二次风组件(4)、煤粉管组件(5)和二次风风筒(6)组成；所述点火仓组件(1)、内二次风组件(3)和外二次风组件(4)自左向右顺次连接在一起组成燃烧器本体；所述扩散锥组件(2)和煤粉管组件(5)贯穿在所述燃烧器本体内部，所述二次风风筒(6)设置在所述燃烧器本体的上方；

所述点火仓组件(1)主要由点火仓法兰(11)、点火器(12)、点火油枪(13)、激波吹灰炮(14)、挡风环(15)和点火仓叶片组件(16)组成；所述点火器(12)、点火油枪(13)和激波吹灰炮(14)分别通过接口座安装在所述点火仓法兰(11)上，所述接口座的另一端穿过所述点火仓法兰(11)伸入所述燃烧器本体内部；所述挡风环(15)安装在所述点火仓法兰(11)内侧，所述点火仓叶片组件(16)与所述挡风环(15)连接；

所述扩散锥组件(2)主要由扩散锥前法兰(21)、扩散锥内壁(22)、扩散锥外壁(23)、扩散锥叶片(24)和扩散锥后法兰(25)组成；所述扩散锥前法兰(21)的中间开孔，所述扩散锥内壁(22)固定在所述扩散锥前法兰(21)上；所述扩散锥内壁(22)的左端与所述点火仓叶片组件(16)连接，所述扩散锥内壁(22)的右端外周沿周向安装若干个所述扩散锥叶片(24)；所述扩散锥后法兰(25)的中间开孔，所述扩散锥外壁(23)的左端与所述扩散锥后法兰(25)相连，右端内侧与所述扩散锥叶片(24)的外侧连接；

所述内二次风组件(3)主要由内二次风小风筒(31)、内二次风大风筒(32)、内二次风阀门(33)和导流锥(34)组成；所述二次风风筒(6)的上端具有一个进风口，下端具有两个出风口，其中一个出风口经内所述二次风阀门(33)与所述内二次风小风筒(31)的上端相连；所述内二次风大风筒(32)的左端固定在所述点火仓法兰(11)上，右端固定在所述扩散锥法兰(21)上；所述内二次风小风筒(31)的下端与所述内二次风大风筒(32)相连，所述导流锥(34)固定在位于外侧的所述内二次风小风筒(31)和所述内二次风大风筒(32)连接位置处；

所述外二次风组件(4)主要由外二次风外筒(41)、外二次风内筒(42)、外二次风小风筒(43)和外二次风阀门(44)组成；所述外二次风外筒(41)和所述外二次风内筒(42)的左端固定在所述扩散锥前法兰(21)上，右端固定在所述扩散锥后法兰(25)上；所述外二次风小风筒(43)的上端通过所述外二次风阀门(44)与所述二次风风筒(6)的另一出风口连接，所述外二次风小风筒(43)的下端贯穿所述外二次风外筒(41)后与所述外二次风内筒(42)相连。

2.如权利要求1所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述煤粉管组件(5)主要由接口法兰(51)、煤粉管(52)和反射碗(53)组成；所述煤粉管(52)固定在所述点火仓法兰(11)上，所述煤粉管(52)的左端连接所述接口法兰(51)，右端连接所述反射碗(53)。

3.如权利要求1所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述点火仓叶片组件(16)主要由叶片内筒(161)、叶片外筒(162)和轴向叶片(163)组成；所述叶片内筒(161)的左端与所述挡风环(15)连接，所述叶片外筒(162)的右端与所述扩散锥内壁(22)连接，所述轴向叶片(163)沿轴向间隔焊接在所述叶片内筒(161)和所述叶片外筒(162)之间；所述轴向叶片(163)的个数为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻所述轴向叶片(163)之间的角度都是20°。

4.如权利要求1所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述点火仓叶片组件(16)主要由叶片左环板(164)、叶片右环板(165)和径向叶片(166)组成；所述叶片左环板(164)的内圈与所述挡风环(15)连接，所述叶片右环板(165)的外圈与所述扩散锥内壁(22)连接，所述径向叶片(166)沿径向间隔焊接在所述叶片左环板(164)和所述叶片右环板(165)之间；所述径向叶片(166)的个数为18个，并沿周向均匀分布，两个相邻所述径向叶片(166)之间的角度都是20°。

5.如权利要求1到4任一项所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，在所述外二次风外筒(41)、外二次风内筒(42)、扩散锥前法兰(21)、扩散锥后法兰(25)和外二次风小风筒(43)组成的空间之内浇筑保温层(7)。

6.如权利要求1到4任一项所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述扩散锥内壁(22)和扩散锥外壁(23)均由一个自左向右渐扩的第一锥筒和一个自右向左渐缩的第二锥筒组合而成，且所述第一锥筒的长度大于所述第二锥筒的长度；同时，所述扩散锥内壁(22)的第二锥筒长度与所述扩散锥外壁(23)的第二锥筒长度相同，所述扩散锥内壁(22)的第一锥筒长度大于所述扩散锥外壁(23)的第一锥筒长度。

7.如权利要求6述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述扩散锥叶片(23)的个数为12个，并沿周向均匀分布在所述扩散锥内壁(22)和扩散锥外壁(23)的第二锥筒之间。

8.如权利要求6所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述激波吹灰炮(14)安装在最下方的所述接口座上，并且所述激波吹灰炮(14)出口的延伸线对准所述扩散锥内壁(22)的第一锥筒和第二锥筒连接位置。

9.如权利要求1到4任一项所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，所述点火仓法兰(11)上还安装有摄像机(17)、火焰检测器(18)和观火孔(19)。

10.如权利要求1到4任一项所述的一种空冷燃烧器，其特征在于，在所述挡风环(15)的周向均匀地开多个风孔。