一种具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器

本发明属于煤粉燃烧设备领域，具体涉及一种具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器。

背景技术：

1、近年来，随着风、光、热、水等波动性可再生能源发电比例的不断提高，“多能互补”的能源结构开始逐渐形成，有效缓解了非可再生能源发电所面临的压力。在我国的能源结构中，火力发电仍然扮演着极其重要的作用，而煤电作为基础调节能源，是负荷调节的关键，这就对燃煤锅炉机组提出了更高的调峰需求，要求部分锅炉实现更低负荷下的稳定运行。

2、燃煤锅炉低负荷运行下的稳燃问题是机组实现灵活调峰的核心问题，而煤粉燃烧器作为锅炉的关键组成部分，决定着锅炉稳燃能力及污染物生成。在低负荷运行及变负荷过程中，煤粉浓度的变化直接影响了煤粉的燃烧特性，煤粉浓度的降低增加了煤粉气流着火所需的着火热，使得着火位置推迟，火焰稳定性变差。同时，一次风气流和二次风气流的风量随着负荷的降低而减少，导致一次风和二次风射流之间形成的环形回流区缩小，卷吸高温烟气能力减弱，不利于形成促进煤粉气流快速升温的稳定高温区，降低了着火稳定性。

3、对于现有的煤粉燃烧器技术而言，其在低负荷工况下伴随着煤粉着火推迟及燃烧失稳的问题，严重时将导致锅炉停机等非停事故，影响燃煤锅炉低负荷运行的可靠性和经济性，制约着燃煤锅炉调峰能力的提升。如何在不影响可靠性和经济性的前提下，更好地实现低负荷下煤粉稳定燃烧，进而实现低负荷及变负荷下燃煤锅炉的稳定运行，是当前本领域技术人员面临的一个难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，能够提升煤粉燃烧的稳燃效果，保证锅炉在低负荷运行或者煤质特性较差时运行的稳定性和可靠性，满足煤粉燃烧锅炉的深度调峰需求。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其包括：

3、预热解室，其由耐火隔热材料制成，并具有内径渐扩的预热稳燃腔；所述预热稳燃腔可在该预热解室设置于锅炉炉壁时与炉壁上的连通孔连通；

4、一次风组件，其包括具有一次风输送段和一次风出风段的一次风管；所述一次风出风段呈突缩渐扩的喇叭形结构，其包括内径逐渐变小的突缩段和内径逐渐变大的渐扩段；所述突缩段的大径端与所述一次风输送段连接，其另一端与所述渐扩段的小径端连接；所述渐扩段的开口侧伸入所述预热稳燃腔的首端，其在单位长度内的内径变化量大于所述突缩段；

5、中心稳燃组件，其设置在所述渐扩段背离突缩段的端部中心，包括稳燃管和稳燃钝体；所述稳燃管包括呈圆形管状结构的平直导流段和与之同轴连接的扩锥结构段；所述平直导流段的内外径在长度方向上保持恒定；所述扩锥结构段的内外侧分别呈锥形结构，其小径端连接所述平直导流段，大径端朝向所述一次风管的开口；所述稳燃钝体同轴设置在所述稳燃管内，其呈锥形结构，且其锥部指向所述突缩段一侧，并在所述稳燃钝体与稳燃管之间形成环状的中心稳燃腔；

6、二次风组件，其设置在所述一次风管端部的外周，并连接在所述预热解室上，用于向所述预热稳燃腔中通入二次风。

7、作为本发明的进一步改进，还包括调节组件；

8、所述调节组件对应所述稳燃钝体设置，其包括推杆和调节电机；所述推杆的一端与调节电机的输出轴连接，其另一端伸入一次风管中并与所述稳燃钝体的锥部同轴连接，使得所述稳燃钝体可在调节电机的作用下沿轴向往复运动。

9、作为本发明的进一步改进，对应所述推杆在所述一次风管和/或稳燃管中设置有支撑杆，由所述支撑杆实现所述推杆的径向限位。

10、作为本发明的进一步改进，在所述突缩段与所述渐扩段之间还设置有一定长度且内径恒定的直送段。

11、作为本发明的进一步改进，所述直送段的长度不大于所述突缩段的长度；

12、和/或

13、所述渐扩段的内径最大值等于所述渐扩段的内径最大值，且所述渐扩段的长度为所述突缩段长度的2~5倍。

14、作为本发明的进一步改进，在所述渐扩段的端部还设置有扩流结构段；

15、所述扩流结构段的内径逐渐增大，且其内径变大率大于所述渐扩段的内径变大率。

16、作为本发明的进一步改进，所述扩流结构段位于所述扩锥结构段的外周，两者之间形成环形出口区域；

17、和/或

18、所述扩锥结构段的内外锥度不同，并使得其管壁厚度自靠近所述平直导流段一端向另一端依次增大。

19、作为本发明的进一步改进，所述稳燃钝体的外径最大值不大于所述平直导流段的内径；

20、和/或

21、所述预热解室由耐火砖堆砌制作而成。

22、作为本发明的进一步改进，所述二次风组件包括内二次风旋流通道和外二次风直流通道；

23、所述内二次风旋流通道设置在所述一次风出风段的外周，其出口连通所述预热解室的首端，并对应其设置有内二次风风箱和内二次风旋流叶片；所述外二次风直流通道设置在所述预热解室上，并对应其设置有外二次风风箱，且所述外二次风直流通道的出口连通所述预热解室的尾端。

24、上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

25、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

26、（1）本发明的具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其通过在一次风管的端部内设置中心稳燃腔以及在一次风管的端部外设置预热稳燃腔，配合呈突缩渐扩喇叭形的一次风出风段的设置，可以有效提升一次风管中心区域的煤粉浓度，使得浓度提升后的中心煤粉可在中心稳燃腔中优先着火燃烧，且位于外侧的剩余煤粉可在预热稳燃腔中热解燃烧，保证燃烧器中煤粉燃烧的稳定性，解决低负荷运行下高温烟气卷吸能力减弱、煤粉低浓度着火困难、燃烧失稳的问题。

27、（2）本发明的具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其通过优选设置由推杆、调节电机组成的调节组件，由推杆与稳燃钝体的锥部连接，进而通过调节电机可实现稳燃钝体的轴向往复调节，从而改变中心稳燃腔的工作状态，从而调整锥形钝体后中心回流区的强度与中心位置，达到调节煤粉预燃区稳燃效果的目的，合理地解决因煤质不同带来的燃烧器烧损问题

28、（3）本发明的具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其通过优选设置二次风组件的结构形式，利用预热解室上内二次风旋流通道和外二次风直流通道的组合设置，能够在一次风管的出风口外周形成旋流二次风卷吸回流区，使得一次风管周向上的剩余煤粉可通过一次风管与稳燃管之间的环形出口区域送入旋流二次风卷吸回流区中，并配合外二次风的通入完成分级燃烧，保证燃烧器喷口处内外煤粉燃烧的稳定性，提升燃烧器的稳燃效果。

29、（4）本发明的燃煤锅炉，其炉壁上设置有具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其利用炉壁上预热解室以及一次风组件、二次风组件、中心稳燃组件等结构的对应设置，使得锅炉燃烧的煤粉能够进行双级稳燃，充分保证锅炉煤粉燃烧的稳定性，有效提升燃煤锅炉在低负荷或者煤质特性较差情况下的燃烧稳定性，实现锅炉的深度调峰，满足不同负荷工况下的煤粉燃烧需求，提升燃煤锅炉的使用可靠性。

30、（5）本发明的具有双级稳燃腔的旋流煤粉燃烧器，其结构简单，设置与控制便捷，能够有效解决现有旋流燃烧器在（超）低负荷或者煤质特性较差情况下的煤粉着火不稳定问题，实现燃烧器中心区域与外周区域煤粉的分级燃烧，保证各区域煤粉燃烧的稳定性，实现煤粉燃烧锅炉的深度调峰，并充分满足不同负荷工况下的煤粉燃烧需求，避免不同负荷下锅炉运行时对燃烧设备的破坏，延长煤粉燃烧锅炉的使用寿命，降低燃煤锅炉的使用成本和维护成本，具有较好的经济效益和实用价值。