一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器

本发明属于锅炉燃烧设备，特别涉及一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器。

背景技术：

1、预燃室燃烧技术是近年来为了实现锅炉在难燃条件下稳定运行而快速发展的稳燃技术之一。预燃室通常采用绝热的耐火材料浇筑制成。传统的预燃室燃烧器通过一次风输送煤粉。为了保证煤粉在预燃室内充分反应，一次风率通常较低。炉膛内的回流烟气对一次风粉进行加热后，煤粉在预燃室内被加热并着火燃烧，较小的空间及绝热的环境使得预燃室内能够维持较高的温度，以保证煤粉的稳定燃烧。

2、对于上述这类传统的预燃室燃烧器而言，通常只考虑煤粉的着火问题，高预燃室温度以及极高的煤粉浓度通常将导致较高的氮氧化物排放。降低氮氧化物排放已然成为了预燃室燃烧器进一步应用的桎梏。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，预燃室燃烧器具备较低的氮氧化物排放。

2、本发明的技术方案是：一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，包括预燃室，以及与预燃室连接的引风装置，引风装置包括：

3、一次风管，具有第一出口端，所述第一出口端与所述预燃室连接；

4、中心引射风组件，沿所述一次风管的管轴设置在一次风管内，中心引射风组件的外侧壁与一次风管的内侧壁构成第一通道，所述第一通道用于向预燃室内输送一次风；中心引射风组件具有第二出口端和第三出口端，第二出口端、第三出口端分别与所述预燃室连接，第二出口端用于向预燃室输送中心风，第三出口端用于向预燃室输送中心引射风；

5、内二次风管，沿一次风管的管长套设在一次风管外侧，且与一次风管同管轴；内二次风管具有第四出口端，所述第四出口端与预燃室连接，内二次风管的内侧壁与一次风管的外侧壁构成第二通道，所述第二通道用于向预燃室内输送二次风；

6、中心引射风为燃料风，其携带煤粉浓度为k1，一次风携带煤粉浓度为k2，3≤k2/k1≤4。

7、进一步地，所述中心引射风组件包括：

8、基管，为柱状结构，沿所述一次风管的管轴设置在一次风管内；

9、中心风道，设置在基管上，且沿基管的管轴分布，中心风道用于向预燃室输送中心风；

10、中心引射风道，有多个，多个所述中心引射风道均设置在基管上，且沿中心风道周向均匀分布；中心引射风道用于向预燃室输送中心引射风。

11、更进一步地，所述中心风道、中心引射风道均为圆柱形结构，且中心风道的中心轴线与中心引射风道的中心轴线平行。

12、更进一步地，所述中心引射风来自于再循环烟气，温度为20～250℃。

13、进一步地，所述第二通道内部设置有旋流器，所述旋流器用于对穿过第二通道内部的内二次风提供稳定的旋流，使其在预燃室内能产生稳定回流区。

14、更进一步地，所述预燃室内部为管状腔室，且管状腔室具有进口与出口，所述进口与第一出口端、第二出口端、第三出口端、第四出口端连接；

15、管状腔室沿进口至出口方向依次包括相互连接的第一段腔室和第二段腔室，第一段腔室的内径、第二段腔室的内径在从进口至出口方向逐渐增大。

16、更进一步地，所述第一段腔室内侧面与第二段腔室内侧面连接处之间构成外扩角α，120°≤α≤150°。

17、更进一步地，所述旋流器包括多个旋流叶片，多个旋流叶片以内二次风管的管轴周向设置在第二通道内。

18、更进一步地，所述旋流器还包括用于对旋流叶片与其旋转轴线之间的偏斜角度进行调节的调节件。

19、进一步地，所述旋流叶片与其旋转轴线之间的偏斜角度范围为30～60°。

20、本发明的工作原理：穿过中心引射风道的中心引射风携带低浓度煤粉由第三出口端排出后穿过预燃室进入炉膛内部，在缺氧条件下发生反应，产生不完全燃烧产物与烟气，并进一步地受穿过第二通道内部的内二次风的旋流作用卷吸回预燃室内，使得其内部形成还原性气氛。穿过第一通道的一次风由第一出口端进入预燃室内部，一次风携带高浓度煤粉进入预燃室内，在还原性气氛中进行充分预热气化反应，形成具有一定潜热的燃料，随后穿过预燃室进入炉膛与外二次风混合后进行充分燃烧。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可利用中心引射风组件对预燃室输送携带低浓度煤粉的中心引射风在缺氧条件下进行非完全燃烧，反应所生成的烟气被卷吸回预燃室，另一边，利用第一通道对预燃室输送携带较高浓度煤粉的一次风，受回流烟气作用，在还原性气氛中燃烧，最大程度地抑制氮氧化物的生成，同时考虑到中心引射风的布置，需要尽可能地保证还原性气氛作用于预燃室内煤粉密集区域，因此特别地将中心引射风组件布置在一次风管的内侧，从而能够最大程度地减小中心引射风对预燃室内稳定流场的干扰，保证卷吸烟气提供的还原性气氛从中心向四周作用，以实现降低氮氧化物排放。

技术特征：

1.一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，包括预燃室(5)，以及与预燃室(5)连接的引风装置，其特征在于，引风装置包括：

2.如权利要求1所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述中心引射风组件(2)包括：

3.如权利要求2所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述中心风道(22)、中心引射风道(23)均为圆柱形结构，且中心风道(22)的中心轴线与中心引射风道(23)的中心轴线平行。

4.如权利要求3所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述中心引射风来自于再循环烟气，温度为20～250℃。

5.如权利要求1所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述第二通道(30)内部设置有旋流器(4)，所述旋流器(4)用于对穿过第二通道(30)内部的内二次风提供稳定的旋流，使其在预燃室(5)内能产生稳定回流区。

6.如权利要求5所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述预燃室(5)内部为管状腔室，且管状腔室具有进口与出口，所述进口与第一出口端(11)、第二出口端(201)、第三出口端(202)、第四出口端(31)连接；

7.如权利要求6所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述第一段腔室(51)内侧面与第二段腔室(52)内侧面连接处之间构成外扩角α，120°≤α≤150°。

8.如权利要求5所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述旋流器(4)包括多个旋流叶片(40)，多个旋流叶片(40)以内二次风管(3)的管轴周向设置在第二通道(30)内。

9.如权利要求8所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述旋流器(4)还包括用于对旋流叶片(40)与其旋转轴线之间的偏斜角度进行调节的调节件。

10.如权利要求9所述的一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，其特征在于，所述旋流叶片(40)与其旋转轴线之间的偏斜角度范围为30～60°。

技术总结本发明属于锅炉燃烧设备技术领域，具体公开了一种实现分级燃烧的预燃室燃烧器，包括预燃室，以及与预燃室连接的引风装置，引风装置包括一次风管，中心引射风组件，沿所述一次风管的管轴设置在一次风管内，中心引射风组件的外侧壁与一次风管的内侧壁构成第一通道，所述第一通道用于向预燃室内输送一次风，中心引射风组件用于向预燃室输送中心风、中心引射风，内二次风管用于向预燃室内输送二次风，中心引射风为燃料风，其携带煤粉浓度为k1，一次风携带煤粉浓度为k2，3≤k2/k1≤4。本发明能够最大程度地减小中心引射风对预燃室内稳定流场的干扰，保证卷吸烟气提供的还原性气氛从中心向四周作用，以实现降低氮氧化物排放。技术研发人员：王学斌,张瀚霖,周旭,谭厚章,郑海国,姚鑫受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18