一种弱旋一次风多级分离旋流燃烧器.pdf

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的原理、具体结构及最佳实施方式。

图1为弱旋一次风多级分离旋流燃烧器结构简图。该燃烧器主要包括带的弯头一次风管1，油枪风管2，内二次风管6，内二次风旋流叶片7，外二次风导叶8，外二次风管9，以及加装于一次风管1内的开放式导流弯头3，芯桶4以及固定在芯桶外壁的外一次风旋流叶片5。二次风分别由外二次风管9和内二次风管6进入旋流燃烧器，外二次风导叶8可调节外二次风旋流数，内二次风旋流叶片7产生强旋流数的内二次风流股。送粉一次风经带弯头的一次风管1进入旋流燃烧器，在弯头处，煤粉在惯性和开放式导流弯头3的引流下富集在水平一次风管外壁面，从而形成一次风管内粉体外浓内淡的分布。为避免煤粉进入芯筒内，以及有效利用煤粉在弯头处的惯性，开放式导流弯头3布置在一次风管弯头处，且与一次风管弯头同向布置，开放式导流弯头的截面为开放式圆弧形或多边形，也可为其他形式，以保证煤粉在惯性作用下富集在一次风管的弯头顶部以及开放式导流弯头3外壁面的底部。芯筒4贯穿于水平一次风管内，芯桶4的一端与开放式导流弯头3相连接，将一次风管水平段分为内外两个通道且，将来流一次风及富集煤粉在物理上分为浓淡两股，芯筒4内侧为淡股一次风，芯筒4外侧为浓股一次风。油枪风管2为燃烧器点火时引入油枪风，燃烧器启动后仅引入少量二次风。

由于弯头惯性作用，浓股气流中的煤粉将局部富集在外一次风通道顶部，这种现象将一直保持到煤粉进入炉膛，由于煤粉过分富集，容易导致局部供氧不足，造成燃烧不稳定，燃烧效率降低等问题。为消除煤粉过于富集的影响，在芯筒4外壁和带弯头的一次风管1内壁之间靠近弯头处布置有一次风旋流叶5。当带煤粉两相流经过旋流叶片5后，煤粉由于旋流的离心作用被甩向壁面，因而浓股煤粉在壁面得到进一步浓缩，而原先煤粉在顶部过分富集的现象也因为煤粉的旋流离心运动而大大减弱。当一次风为旋流时，煤粉在燃烧器出口因离心力作用发生扩散，会减弱浓淡煤粉燃烧器抑制氮氧化物的作用。为消除这一副作用，应当使一次风的旋流数(切向动量通量与轴向动量通量的比值)控制在一定范围之内。同时，旋流数过大，也会导致煤粉对旋流叶片5的磨损作用过大。基于以上原因，一次风旋流叶片5的作用是产生较低旋流数的气流，同时要避免发生磨损。为此，旋流叶片5的结构特点是叶片长度大，一般为20～40cm，以30cm为佳；叶片个数少，一般为4～16个，以6个为佳；旋流叶片5截面投影与芯桶母线的夹角β的范围为3°～30°，以5°为佳。旋流叶片5的这些特点可最大程度上降低煤粉对旋流叶片的磨损，并产生较低的旋流数S，其范围在0.05～0.5。当浓股煤粉经过旋流叶片5后，将产生弱旋气流，在弱旋气流离心力作用下，煤粉被甩向壁面，并且均匀分布于一次风管壁面。为进一步降低弱旋一次风对燃烧器出口流场的影响，旋流叶片5需要安装在芯筒靠近弯头侧。弱旋浓股一次风离开旋流叶片5后，由于耗散作用旋流数逐渐减弱，至出口处时，弱旋浓股一次风对强旋二次风的影响可忽略不计。均布的浓股煤粉将被卷吸入高温强旋二次风中，同回流高温气体混合，煤粉燃烧稳定，并达到低NO_x排放的目标。