CN201233008Y - 煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤粉燃烧器，所述燃烧器包括一个多级点火燃烧室，该多级点火燃烧室的轴向侧壁上设有多个插孔，每个插孔内插设有一个用于点燃通过该多级点火燃烧室内的煤粉的点火装置。本实用新型其点火装置中喷出的高温等离子体同浓粉引导管内的浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80％，着火热降低，火焰传播速度加快，又加上多级点火燃烧室的逐级点燃的特点，使系统的风粉浓度和气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。

Description

煤粉燃烧器

技术领域

本实用新型是有关于一种煤粉燃烧器。

背景技术

中国专利号CN200820013109.X的实用新型专利公开了一种“等离子煤粉燃烧器”，该等离子煤粉燃烧器由一级燃烧室、一级燃烧室喉部、二级燃烧室、二级燃烧室喉部、外套筒和煤粉浓淡分离装置组成，一级燃烧室中设有一支等离子发生器。其中，煤粉的运行过程如下：一次风经过煤粉浓淡分离装置，分为浓相粉风和淡相粉风两股气流，浓相粉风气流进入一级燃烧室，被等离子发生器产生的等离子弧点燃，经过一级燃烧室喉部高速喷入二级燃烧室，二级燃烧室内的煤粉被点燃，火焰经过二级燃烧室喉部喷入炉膛与淡煤粉气流及二次风会合继续燃烧。淡相粉风气流进入一级燃烧室、二级燃烧室与外套筒的环形间隙，冷却燃烧室的壁面并从外套筒的出口喷出参与燃烧。

而上述相关的煤粉燃烧器中，其在一级燃烧室中仅设有一支等离子发生器，使得煤粉与等离子火焰的接触时间过短，接触面积小，也就是说，煤粉在高温等离子火焰下停留的时间过短，而等离子火焰短会造成煤粉加热时间不足的情况。

因此，有必要提供一种新型的煤粉燃烧器，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种煤粉燃烧器，其使煤粉在高温等离子火焰下停留的时间加长，克服了等离子火焰短造成煤粉加热时间不足的缺陷。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种煤粉燃烧器，其包括一个多级点火燃烧室，该多级点火燃烧室的轴向侧壁上设有多个插孔，每个插孔内插设有一个用于点燃通过该多级点火燃烧室内的煤粉的点火装置。

在较佳的实施方式中，所述多级点火燃烧室的前端连接的煤粉入口部的侧壁上设有偏心浓淡分离块。

在较佳的实施方式中，所述多级点火燃烧室的中央轴向设有浓粉引导管，该浓粉引导管与多级点火燃烧室的外壁通过至少一个支撑板连接，上述点火装置的喷嘴位于该浓粉引导管内。

在较佳的实施方式中，所述支撑板呈弧型设置。

在较佳的实施方式中，所述浓粉引导管的内壁在轴向方向上至少一处设有扰流环。

在较佳的实施方式中，所述多极点火燃烧室的煤粉出口端处的侧壁上设有浓淡分离块。

在较佳的实施方式中，所述燃烧器还包括一个混合燃烧室，该混合燃烧室连接于上述多级点火燃烧室的后端。

在较佳的实施方式中，所述混合燃烧室内中央轴向设有浓淡分离管，该浓淡分离管的后端的直径大于上述浓粉引导管的直径，该浓淡分离管与混合燃烧室的外壁通过至少一个筋板连接。

在较佳的实施方式中，所述筋板呈弧型设置。

在较佳的实施方式中，所述燃烧器还包括一个供氧强化燃烧室，该供氧强化燃烧室连接于上述混合燃烧室的尾端。

在较佳的实施方式中，所述供氧强化燃烧室的进口端借助连接板套设在混合燃烧室的尾端的外侧，且二者间形成双层补风口。

本实用新型的特点及优点是：

1、本实用新型其点火装置中喷出的高温等离子体同浓粉引导管内的浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80％，着火热降低，火焰传播速度加快，又加上多级点火燃烧室的逐级点燃的特点，使系统的风粉浓度和气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程；

2、本实用新型的点火装置为交流等离子发射枪时，其和直流等离子点火相比，其点火投资低、回报周期短；系统简单，操作方便，检修维护量小；便于生产管理；运行稳定可靠、燃烧稳定、火焰明亮；对煤粉浓度和一次风速的适应性强，有益于锅炉启动过程中热负荷调节；与控制系统的兼容性强、安全可靠；设备和系统可靠；

3、投入交流等离子枪助燃时，静电除尘器不需解列，由于没有油参入燃烧，保证静电除尘器电极板不污染，可以提前透于电除尘。由于环保指标的进一部提高，目前电厂正在应用袋式除尘器，交流等离子点火的应用对袋式除尘器的使用更为有利。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1A是本实用新型的煤粉燃烧器的主视示意图；

图1B是本实用新型的煤粉燃烧器的主视剖面示意图；

图1C是本实用新型的煤粉燃烧器的俯视剖面示意图；

图2A是本实用新型的多级点火燃烧室的前端的煤粉入口部的主视剖面示意图；

图2B是沿图2A的A-A线剖面示意图；

图3A是本实用新型的多级点火燃烧室的主视剖面示意图；

图3B是沿图3A的B-B线剖面示意图；

图3C是沿图3A的C-C线剖面示意图；

图4A是本实用新型的混合燃烧室和供氧强化燃烧室结合状态的剖面示意图；

图4B是沿图4A的D-D线剖面示意图；

图4C是沿图4A的E-E线剖面示意图；

图5是本实用新型的交流等离子发射枪的立体示意图；

图6是本实用新型的交流等离子发射枪的主视示意图；

图7是沿图6中的F-F线的剖面示意图；

图8是本实用新型的前电极与哈伏件套筒的分解状态示意图；

图9是本实用新型的旋流进气环的主视剖面示意图；

图10是本实用新型的旋流进气环的侧视示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

实施方式1

如图1A-1C所示，本实用新型提供一种煤粉燃烧器，其包括一个多级点火燃烧室1，该多级点火燃烧室1的侧壁上设有多个插孔11，每个插孔11内插设有一个点火装置，用于点燃通过该多级点火燃烧室1内的煤粉；在本实施方式中，多级点火燃烧室1为三级点火燃烧室，其侧壁上设有三个插孔11。

本实用新型通过多级点火燃烧室1中的点火装置逐级点燃其内的煤粉，也就是说，多个点火装置对煤粉气流分别起到预热初级点燃，稳定燃烧火炬，强化燃烧三个阶段，使煤粉在高温等离子火焰下停留的时间加长，接触的面积加大，克服了等离子火焰短造成煤粉加热时间不足的缺陷。

在较佳的实施方式中，如图2A-2B所示，在多级点火燃烧室1的前端连接的煤粉入口部2的侧壁上设有偏心浓淡分离块21，以使从弯管(图中未示)过来的煤粉通过偏心浓淡分离块21的碰击导向引入管道中区域。

如图3A-3C所示，在多级点火燃烧室1中央轴向设有浓粉引导管13，该浓粉引导管13与多级点火燃烧室1的外壁通过至少一个支撑板14连接。从弯管过来的煤粉通过偏心浓淡分离块21后，浓粉引导管13将煤粉分成浓煤粉和淡煤粉两股气流，浓煤粉进入浓粉引导管13内部并参与燃烧；淡煤粉则进入浓粉引导管13与多级点火燃烧室1外壁之间的空间，且不参与燃烧，而能用于冷却浓粉引导管13以避免管壁过热和挂焦；其中，支撑板14较佳是呈弧型，这是因为当多级点火燃烧室内高温火焰使浓粉引导管13会受到横向和纵向的受热膨胀，此时弧型设置的支撑板14可利用自身的变形消除应力作用。点火装置的喷嘴位于浓粉引导管13内，用于点燃浓粉引导管13内的浓煤粉。

本实用新型其点火装置中喷出的高温等离子体同浓粉引导管13内的浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80％，着火热降低，火焰传播速度加快，又加上多级点火燃烧室1的逐级点燃的特点，使系统的风粉浓度和气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程，也就是说，在多级点火燃烧室1将经过浓缩的煤粉垂直送入点火装置的火炬中心区，以使煤粉原挥发份的含量大大提高；另外，其淡对浓对流气膜冷却技术避免了煤粉的贴壁流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。

在较佳的实施方式中，浓粉引导管13的内壁在轴向方向上至少一处设有扰流环15，在本实施方式中是两处设有扰流环15。该扰流环15能对迎面过来的气流起强扰动作用，增强了气流的横向流动速度，在单位长度上起到充分混合强化燃烧的作用。其中，位于多级点火燃烧室1的末端的扰流环15’与多级点火燃烧室1的端面呈垂直过渡为佳，如此具有卷吸煤粉的作用，以将多级燃烧室1末端附近的煤粉卷吸入多级燃烧室1内再次燃烧。

在较佳的实施方式中，在多极点火燃烧室1的后端处的侧壁上设有浓淡分离块16，通过该浓淡分离块16使得多级点火燃烧室1内的煤粉向中央靠拢。

对于本实施方式中的三级点燃燃烧室，其出力根据煤粉特性不同可设计成500-1200kg/h，喷口温度不低于1200℃。

实施方式2

在本实施方式中，结合图4A-4C所示，所述燃烧器除了上述多级点火燃烧室1外，还包括一个混合燃烧室3，混合燃烧室3连接于多级点火燃烧室1的煤粉出口端(后端)。该混合燃烧室3内中央轴向设有浓淡分离管31，该浓淡分离管31的后端的直径大于浓粉引导管13的直径，该浓淡分离管31与混合燃烧室3的外壁通过至少一个筋板32连接。从浓粉引导管13中出来的煤粉喷入混合燃烧室3的浓淡分离管31内，浓淡分离管31内的煤粉被点燃，同时，浓粉引导管13与多级点火燃烧室1外壁之间的淡煤粉也有一部分进入浓淡分离管31，另一部分则从浓淡分离管31与混合燃烧室3外壁之间的空隙贴壁流入下一级，如此，既有利于混合段的点火，又冷却了混合段的壁面。其中，上述筋板32也可呈弧型设置，并具有同上述支撑板14相同的作用。

另外，由于在多极点火燃烧室1的煤粉出口端处的侧壁上设有浓淡分离块15，其能使得浓粉引导管13与多级点火燃烧室1外壁之间的淡煤粉大部分进入浓淡分离管31参与燃烧，只有极少部分从浓淡分离管31外部的空隙贴壁流入下一级。

本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式1的相同，在此不再赘述。

实施方式3

结合图4A-4C所示，该燃烧器还可包括一个供氧强化燃烧室4，其连接在混合燃烧室3的尾端，以使混合燃烧室3内的煤粉全部进入供氧强化燃烧室4。在该供氧强化燃烧室4内的高温火焰与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的全部燃烧。在前两个燃烧室1、3内的挥发分基本燃尽，为提高疏松炭的燃尽率而采用了提前补氧强化燃烧措施，提前补氧及时满足了煤粉燃烧所需要的氧量，又增加了该供氧强化燃烧室4的热焓，进而提高喷管的初速，达到加大火焰长度、提高燃尽度的目的。

具体而言，供氧强化燃烧室4的进口端借助连接板41套设在混合燃烧室3的尾端的外侧，且二者间形成补风口，由于经过多级点火燃烧室1和混合燃烧室3两个阶段的燃烧，管内氧量已基本燃尽，风从补风口的及时补入强化了煤粉的后续燃烧。

在较佳的实施方式中，供氧强化燃烧室4中的补风口为双层补风口42，燃烧器喷口内有高温火焰，外有炉膛内高温火焰的热辐射，二次风(双层风)通过双层补风口42进入供氧强化燃烧室4中，对内层和外壁都起到冷却作用，并且有及时补氧强化燃烧作用；也就是说，所采用的周界冷却二次风技术能及时补充燃烧所用氧量，又避免了高温火焰烧坏喷燃器和壁面结焦的问题。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。

实验证明运用上述结构及原理使单个燃烧器的出力可以从2t/h扩达到12t/h。

本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式1的相同，在此不再赘述。

实施方式4

上述点火装置可为直流等离子发射枪，油枪，而在本实施方式中，其点火装置为交流等离子发射枪G。

如图5-8所示，所述交流等离子发射枪G能直接利用380V交流电中的单相电源产生等离子体。该发射枪包括前电极5和后电极6。该前电极5可为中空圆柱形电极，并与电源的零线相连，该前电极5的出口端(即远离后电极6的一端)设有喷嘴51。该后电极6可为中空圆柱形电极，并与电源的火线相连，该后电极6远离前电极5的一端封闭。该前、后电极的端面之间具有间隙52，该间隙52较佳为1～4mm，并设有旋流进气环53，该旋流进气环53的进气口位于该间隙52的外侧，使得压缩空气通过该旋流进气环53后形成超音速旋转气流，该旋转气流通过该前、后电极5、6之间的间隙52时，被前、后电极5、6之间的电弧电离后形成旋转等离子体，并旋转进入前电极5的管内，由喷嘴51喷出。该前、后电极5、6之间连接有绝缘环92，使两电极之间绝缘。其中，前、后电极5、6，旋流进气环53均由金属制成。

由于本实用新型采用交流电做电源，前、后电极5、6间的电压在实时变化，使得采用交流等离子点火技术所形成的电弧易受扰动熄灭，火焰的稳定性较差，因此，在较佳的实施方式中，该后电极6是通过高频引弧装置(图中未示)与电源的火线相连，高频引弧装置为以升压变压器为主构成的一个高频振荡器，用以将其输入端的低频信号转换为高频高压信号，也就是说，通过高频引弧装置产生高频电火花跟踪点燃熄灭的电弧，保持电弧稳燃。由于该高频引弧装置结构被本领域技术人员所熟知，故不再详细描述。

在较佳的实施方式中，如图9、10所示，该旋流进气环53呈圆环形，其周壁上沿切向方向设有多个进气口531，以使从发射枪的进气管532进入的压缩空气通过该进气口531后能形成旋转气流，从而能充分拉长气流经电离所形成的电弧长度，而由于电弧电压随弧长的增大而增大，因此在同等功率下，该发射枪可以以较低的电流进行工作，进而大大减轻了电极的烧损。

如图7所示，所述前、后电极5、6相对的端面面积均大于电极本身的截面，前、后电极5、6相对的端面均具有一定的锥度，即，前、后电极5、6的端面的内侧相对于外侧凸出，使得其内侧之间的间隙小于外侧之间的间隙，当压缩空气从旋流进气环53进入后，由外侧较大的间隙引入到内侧较小的间隙，从而能在方便气流在其间流动的同时，还可使超音带旋转气流更容易被前、后电极5、6之间的电弧电离。

前电极5的外侧设有前水冷系统，具体而言，本实用新型还包括一个由金属制成的前套筒71，前水冷系统包括在该前套筒71与前电极5之间形成的流道72、进水管73和出水管74，该进水管73和出水管74分别与该流道72连通。在本实施方式中，前电极5的两端设有突台54，前套筒71设置在前电极5的外侧，且前套筒71的两端分别与前电极5两端的突台54密封固定连接，从而在前电极5与前套筒71之间形成流道72；在前套筒71的径向上的上、下方均设有安装孔，进水管73和出水管74分别密封安装在上、下方的安装孔内，并分别与流道72相连通，冷却水从进水管73进入流道72，将前电极5冷却后从出水管74流出，如此循环可使冷却水带走电弧加给电极的高热能，以使前电极5能很好地被冷却，降低电极因高温烧损的可能。

进一步而言，为了避免冷却水从进水管73进入流道72后，并在没有充分冷却前电极5情况下迅速地从出水管74流出，在前水冷系统中设置有一个哈伏件套筒75，该哈伏件套筒75位于前套筒71内，并包覆在前电极5的外侧，且与前电极5之间具有一间距76，哈伏件套筒75在径向上设置有一圈的突部77，而进水管73和出水管74在轴向上错开设置，突部77恰好设置在进水管73和出水管74于轴向方向之间的位置上，如图7、8所示，当冷却水从进水管73进入流道72后，被突部77阻挡而从前电极5的前端进入间距76，直至从前电极5的后端的间距76流出，以充分冷却前电极5，接着进入哈伏件套筒75与前套筒71之间的流道72内，再从出水管74流出。其中，哈伏件套筒75可为分体式，以方便包覆在前电极5的外侧。

后电极6的外侧也可设有后水冷系统，其中，该后水冷系统可与前水冷系统的结构类似，在后电极6的外侧环绕设置有一个由金属制成的后套筒，后水冷系统包括在该后套筒与后电极6之间形成的流体通道81、进水口82和出水口83，该进水口82和出水口83分别与流体通道81相连通。在本实施方式中，该后套筒包括密封连接的第一后套筒84和第二后套筒85，上述进水口82、出水口83分别安装在第一后套筒84的上、下方，第二后套筒85则是一端与第一后套筒84密封连接，另一端与后电极6的突出部61密封连接，从而在后电极6与后套筒之间形成流体通道81，冷却水从该进水口82进入流体通道81，冷却后电极6后从该出水口83流出，如此循环可使冷却水带走电弧加给电极的高热能，以使后电极6能很好地被冷却，降低电极因高温烧损的可能。

上述绝缘环92连接于前、后电极5、6，在本实施方式中，绝缘环92固定设置在第二后套筒85的外侧，并与旋流进气环53相连接，从而使前、后电极5、6之间保持绝缘。具体而言，一个由金属制成的连接套筒91通过固定件将前套筒71、旋流进气环53和绝缘环92固定连接在一起。

实施方式5

在上述实施方式4的基础上，所述后电极6封闭的一端连接有一个接线柱62，该接线柱62的轴向上设有连接压缩空气的通孔(图中未示)，压缩空气从该通孔进入后电极6的内壁，在冷却后电极6的同时，还能具有将电弧往前推移的作用。

本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式4的相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1、一种煤粉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器包括一个多级点火燃烧室，该多级点火燃烧室的轴向侧壁上设有多个插孔，每个插孔内插设有一个用于点燃通过该多级点火燃烧室内的煤粉的点火装置。

2、如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述多级点火燃烧室的前端连接的煤粉入口部的侧壁上设有偏心浓淡分离块。

3、如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述多级点火燃烧室的中央轴向设有浓粉引导管，该浓粉引导管与多级点火燃烧室的外壁通过至少一个支撑板连接，上述点火装置的喷嘴位于该浓粉引导管内。

4、如权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述支撑板呈弧型设置。

5、如权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述浓粉引导管的内壁在轴向方向上至少一处设有扰流环。

6、如权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述多极点火燃烧室的煤粉出口端处的侧壁上设有浓淡分离块。

7、如权利要求1-6任一项所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器还包括一个混合燃烧室，该混合燃烧室连接于上述多级点火燃烧室的后端。

8、如权利要求7所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述混合燃烧室内中央轴向设有浓淡分离管，该浓淡分离管的后端的直径大于上述浓粉引导管的直径，该浓淡分离管与混合燃烧室的外壁通过至少一个筋板连接。

9、如权利要求8所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述筋板呈弧型设置。

10、如权利要求7所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述燃烧器还包括一个供氧强化燃烧室，该供氧强化燃烧室连接于上述混合燃烧室的尾端。

11、如权利要求10所述的煤粉燃烧器，其特征在于：所述供氧强化燃烧室的进口端借助连接板套设在混合燃烧室的尾端的外侧，且二者间形成双层补风口。

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