一种高效低NOx双涡旋流煤粉燃烧器的制作方法

一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器
技术领域
[0001]
本实用新型涉及清洁能源燃烧技术领域。


背景技术：

[0002]
当今，中国一次能源构成中，煤炭比例仍达70％以上，较世界平均水平高出40个百分点，预计到2030年，中国煤炭占一次能源消费总量的比重仍超过50％，消费量将达45 亿吨左右。中国发电及供热平均综合利用效率仅为40％左右，比发达国家低10个百分点，燃煤排放so2占90％、nox占75％、总悬浮颗粒物占60％、co2占75％。中国已探明可开采煤炭储量中，劣质煤达50﹪左右，仅无烟煤和贫煤的比例就接近30﹪，而褐煤提质或低温热解生产的大量焦炭也亟需新型燃烧、气化技术以清洁、高效地利用。煤直接燃烧发电的火电占中国发电总量70％以上，煤炭提供了火电燃料80％，其中，绝大部分火电厂燃用劣质煤。此外，我国动力用煤的煤质不稳定，常常达不到设计用煤标准。煤炭清洁高效利用技术研发在不断增加的co2捕集需求的国际背景下日益迫切。中国火电近期目标：平均供电标准煤耗降到315克/千瓦时，s02排放浓度控制在30mg/nm3，nox排放浓度控制在50mg/nm3，这也是我国新型燃煤技术研发的内在动力。
[0003]
旋流煤粉燃烧技术是煤炭清洁高效利用技术中的关键技术之一，与传统的直流煤粉燃烧技术比较，由于不存在热偏差问题、着火稳燃性能优越、受热面布置方便等优良特性被广泛应用；但也存在煤种适应性差、煤质要求较高、尤其是氮氧化物(nox)排放高的问题，这也是旋流煤粉燃烧技术一段时间内难以列入中国超净排放技术清单的技术原因。尽管国内外研发了各种各样的旋流煤粉燃烧技术，表现在同时实现着火稳燃、高效、低nox、不结渣和低负荷性能优良等的清洁高效煤粉燃烧利用上，依然面临挑战。
[0004]
现有技术提供了一种旋流煤粉燃烧器，采用易燃煤中心给粉、文丘里管式内、外二次风的结构设计，旨在利用易燃煤的着火稳燃实施旋流煤粉燃烧的一次风着火稳燃。该技术既存在因易燃煤供粉量不确定而使内回流区可能过热不利于热力型nox抑制问题、对燃料型nox的抑制没有实施针对性的技术措施又存在二次风的过早混入一次风内不利于一次风着火稳燃之虞，对于劣质煤特别是低挥发分无烟煤、贫煤和焦炭，难以实现高效低nox燃烧；并且，对于难燃煤，文丘里管式内外二次风所造成强外回流区易造成火焰贴近水冷壁；此外，对中心易燃煤的供给方式和供给量没有进行科学地评估。
[0005]
现有技术也提供了一种旋流煤粉燃烧器，一次风经内浓外淡浓缩后中心喷入中心回流区，有利于着火稳燃，但集中火焰难以冷却的固有特点对于抑制热力型nox的发生比较困难。
[0006]
现有技术还提供了一种旋流煤粉燃烧器，一次风经文丘里管外浓内淡浓缩后，浓煤粉气流喷入回流区外边界层内，淡煤粉气流中心喷入，由于火焰会被二次风及时冷却有利于降低nox排放，但对于劣质煤特别是难燃煤，由于浓煤粉气流不能被高温中心回流区直接加热以及文丘里管式的浓缩效果较差，着火稳燃和抑制燃料型nox排放性能具有局限性，煤种适应性较差。
[0007]
综上所述，现有旋流煤粉燃烧器或旋流煤粉燃烧技术因煤种适应性差、抑制nox排放技术不完备难以满足高效低nox煤粉燃烧。因此，以上问题亟需解决。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型是为了解决现有的旋流煤粉燃烧器煤种适应性差，抑制nox排放技术不完备难以实现高效低nox煤粉燃烧的问题，提供一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器。
[0009]
一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次同轴设置的中心管、内一次风管、内二次风管、外一次风管和外二次风管，且内一次风管、内二次风管、外一次风管和外二次风管的顶部端口均密封，底部端口均连通；还包括内锥型浓缩器、外锥型浓缩器、径向旋流器和轴向旋流器；
[0010]
中心管顶部端口伸出内一次风管的顶部端口，中心管用于通入空气；
[0011]
在内一次风管、内二次风管、外一次风管和外二次风管的侧壁上分别设有内一次风入口、内二次风入口、外一次风入口和外二次风入口，且内一次风入口和外一次风入口通入的煤粉气流的煤质相同或不同；
[0012]
内二次风入口和外二次风入口均用于通入空气；
[0013]
内锥型浓缩器设置在内一次风管的内壁与中心管的外壁合围的通道内，用于对内一次风管通入的煤粉气流进行浓淡分离；
[0014]
外锥型浓缩器设置在内二次风管的外壁与外一次风管内壁合围成的通道内，用于对外一次风管通入的煤粉气流进行浓淡分离；
[0015]
径向旋流器用于对内二次风管内通入的空气进行径向旋流；
[0016]
轴向旋流器用于对外二次风管内通入的空气进行轴向旋流。
[0017]
优选的是，煤粉燃烧器还包括内适配环，内适配环通过一个扩散环与内一次风管的底部端口连通。
[0018]
优选的是，煤粉燃烧器还包括外适配环，外适配环通过另一个扩散环与外一次风管的底部端口连通。
[0019]
优选的是，内适配环的底部端口伸出内二次风管的底部端口；
[0020]
中心管贯穿内锥型浓缩器，其底部端口伸出内锥型浓缩器。
[0021]
优选的是，内锥型浓缩器和外锥型浓缩器均为由渐缩型锥管或渐扩型锥管实现，内锥型浓缩器和外锥型浓缩器在沿其侧壁的周向方向上垂直地开设有多层均流通道，每层均流通道包含多个均流孔；
[0022]
内锥型浓缩器或外锥型浓缩器上的均流孔的总流通面积至少大于其所在的浓缩器开端的最大流通面积。
[0023]
优选的是，内锥型浓缩器和外锥型浓缩器上相邻两层均流通道上的均流孔错列分布，且相邻两层均流通道上的均流孔的个数呈2倍关系。
[0024]
优选的是，渐缩型锥管的渐缩角a1为渐缩型锥管缩端的延展面与其渐缩型锥管轴线所形成的锐角，且该锐角的取值范围为10
°
至35
°
；
[0025]
渐扩型锥管的渐扩角a2为渐扩型锥管缩端的延展面与其渐扩型锥管轴线所形成的锐角，且该锐角的取值范围为10
°
至35
°
。
[0026]
优选的是，扩散环的扩散角a3的取值为35
°
，扩散环为渐扩的环体，且扩散角a3为渐
扩的环体的缩端的延展面与其轴线的夹角。
[0027]
优选的是，内一次风管的内径为d1，内锥型浓缩器的底部端口与内适配环底部端口间的间距为h1，且h1＝k1d1，k1为系数，k1的取值范围为0.5至1。
[0028]
优选的是，外一次风管的内径为d2，外锥型浓缩器的底部端口与外适配环底部端口间的间距为h2，且h2＝k2d2，k2为系数，k2的取值范围为0.5至1。
[0029]
优选的是，内一次风入口和外一次风入口通入煤粉气流的比例(25～30)％：(75～ 70)％。
[0030]
优选的是，内二次风管和外二次风管通入空气的比例(25～30)％：(75～70)％。
[0031]
优选的是，渐缩型锥管的径向截面呈圆形、矩形或正方形；
[0032]
渐扩型锥管的径向截面呈圆形、矩形或正方形。
[0033]
优选的是，
[0034]
(一)当内锥型浓缩器为渐缩型锥管时，其固定在内一次风管的内壁上，当内锥型浓缩器为渐扩型锥管时，其固定在中心管的外壁上，所述内锥型浓缩器的开端外径小于内一次风管的内径d1；
[0035]
当内锥型浓缩器为渐缩型锥管时，其底部端口作为缩端，顶部端口作为开端；
[0036]
当内锥型浓缩器为渐扩型锥管时，其底部端口作为开端，顶部端口作为缩端；
[0037]
(二)当外锥型浓缩器为渐缩型锥管时，其固定在外一次风管的内壁上，且其外锥型浓缩器的底部端口作为缩端，顶部端口作为开端，其中，缩端的内径大于内二次风管的外径；
[0038]
(三)当外锥型浓缩器为渐扩型锥管时，其固定在内二次风管的外壁上，且其外锥型浓缩器的底部端口作为开端，顶部端口作为缩端，其中，开端的外径小于外一次风管的内径。
[0039]
优选的是，渐缩型锥管的开端内径d
′3与其缩端内径d
″3的比值范围为10：7至10:8；
[0040]
渐扩型锥管的开端内径d
′4与其缩端内径d
″4的比值范围为10：7至10:8。
[0041]
优选的是，当内一次风入口和外一次风入口通入的煤质相同时，二者通入的煤均为易燃煤、优质煤、易燃煤与难燃煤的混煤、易燃煤与劣质煤的混煤、优质煤与难燃煤的混煤或优质煤与劣质煤的混煤；
[0042]
当内一次风入口和外一次风入口通入的煤质不同时，内一次风入口通入的煤为易燃煤或优质煤，外一次风入口通入的煤为难燃煤、劣质煤或难燃煤与劣质煤的混煤。
[0043]
优选的是，煤粉燃烧器可水平、垂直或倾斜地配置在燃烧设备上。
[0044]
本实用新型通过燃料分级、采用最简化结构设计优化浓淡燃烧，并科学地与分级二次风匹配，在保障着火稳燃改善煤种适应性的同时，有效抑制热力型和燃料型nox排放，既实现一种高效低nox双涡旋流煤粉“扩散式”燃烧，又提供一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器。
[0045]
燃料分级,通过同心设置两个一次风管道，将传统一次风煤粉气流分为内、外两个同心的煤质相同或不同的一次风煤粉气流环，实施燃料分级；
[0046]
浓淡分离，利用依据一定原则通壁或部分通壁、垂直或倾斜地开设有均流孔的内、外锥型浓缩器对内、外一次风煤粉气流环分别进行浓淡分离；
[0047]
分级配风，与传统的双调二次风不同，本实用新型利用同心设置的内、外二次风管
道，独立可调的内、外二次风分别直接配置在内、外一次风煤粉气流环的外侧；适配环，为了推迟一、二风混合，稳定着火，内、外一次风煤粉气流出口分别配置内、外适配环；中心风，通过配置的中心管提供中心风。
[0048]
着火稳燃原理：内一次风煤粉气流、内锥型浓缩器、内二次风、内适配环和中心风构成了能独立运行的内涡旋流浓淡煤粉燃烧，也即：内涡旋流煤粉燃烧器；
[0049]
外一次风煤粉气流、外锥型浓缩器、外二次风、外适配环和内涡旋流煤粉燃烧器一起构成了外涡旋流浓淡煤粉燃烧，也即：外涡旋流煤粉燃烧器，通过绝对着火稳燃的内涡旋流煤粉燃烧器的着火稳燃，使外涡旋流煤粉燃烧器着火稳燃，由于内、外一次风煤粉气流的煤粉可以异质，所以，内一次风煤粉气流能独立配备有利于着火稳燃的煤质如易燃煤或优质煤和可控的煤粉量如30％等，使内涡旋流煤粉燃烧器绝对着火稳燃，籍此持续点燃外涡旋流煤粉燃烧器，从而实现双涡旋流煤粉燃烧器的“扩散式”绝对着火稳燃。
[0050]
低nox排放原理：由于燃料分级，集中火焰重构为内、外双重火焰并分别直接匹配可调的二次风，因此，容易组织实施火焰的冷却，并且，着火被设计为优选地发生在涡的外边界层以避免涡心区域过热并富氧，从而能降低热力型nox的生成；内、外双重火焰均进行浓淡燃烧，能减低燃料性nox的排放；对内、外一次风煤粉气流、就浓淡分离所重整的径向多重挥发分及煤粉颗粒燃料环整体而言，任一外环燃料对内环燃料的燃烧均为燃料分级以强化所生成的nox还原、减低nox排放；二次风分级的减低nox原理类同于传统的双调二次风的减低nox原理，所以，通过浓淡燃烧、二次风分级和燃料分级有效减低nox排放。
[0051]
评估：理想状况下，经开设有均流孔的锥型浓缩器重整的浓一次风煤粉气流的煤粉浓度至少提高一倍，浓煤粉气流着火前还要经过一段惯性的浓淡分离，所以，浓煤粉气流的煤粉浓度能提高一倍以上，因此，理论上，对挥发分只有8％的劣质煤也能实现高效低nox 煤粉燃烧；通过优化，锥型内、外浓缩器的阻力损失能减小到20mmh2o柱；与传统的燃料分级低nox排放性能要求不同，本实用新型的燃料分级既要求有利于低nox排放，更要求有利于宽范围煤种范围内煤粉燃烧的着火稳燃、低负荷时燃烧性能优良地稳定运行，因此，内、外一次风煤粉气流的比例优选地维持在3:7左右，依此对内、外二次风量进行燃烧性能优良地调节匹配；由于内一次风煤粉气流能够独立配置易燃煤或优质煤，所以本实用新型特别适用于易燃煤与难燃煤或优质煤与劣质煤的“扩散式”掺烧，当然，也适用于“预混掺杂式”掺烧，以及优质煤的燃烧。此外，当内、外二次风为直流时，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器为直流煤粉燃烧器。
[0052]
本实用新型带来的有益效果是，本实用新型提供了一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器，通过创设各自独立的供粉系统将传统的一次风煤粉气流实施燃料分级，分为内、外两股一次风煤粉气流，且内、外一次风煤粉气流既能同质也能异质，内、外一次风煤粉气流分别直接匹配分级配风的内、外二次风，内一次风煤粉气流与内二次风构核心地成内涡旋流煤粉燃烧器，能独立运行，外一次风煤粉气流与外二次风核心地构成外涡旋流燃烧器；内、外一次风煤粉气流分别利用内、外锥型浓缩器进行浓淡分离，实施浓淡燃烧，利用内一次风煤粉气流的着火稳燃(内涡)持续点燃外一次风煤粉气流(外涡)，即：内涡点燃外涡，实现双涡旋流煤粉燃烧，消除集中火焰；内、外两股一次风煤粉气流分别直接匹配内、外两股二次风，与传统双调二次风不同之处在于，本实用新型内、外二次风分别匹配可能不同质的内、外一次风煤粉气流。所以，通过燃料分级、二次风分级、优化的浓缩器设计能有效改善旋
流煤粉燃烧的煤种适应性、高效、低nox性能。
[0053]
内、外锥型浓缩器有4种组合方式，即渐缩渐缩式、渐缩渐扩式、渐扩渐缩式、渐扩渐扩式，用以适应不同煤种的高性能煤粉燃烧要求；正是由于能独立控制的燃料分级(也实现了集中火焰的分裂)、分级配风、浓淡燃烧的科学匹配，使本实用新型的旋流煤粉燃烧器能同时实现高效、低nox排放、防结渣、防高温腐蚀、煤种适应性强、低负荷稳燃能力强。
[0054]
实验及实践表明：所述一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器阻力损失在30mmh2o柱以下，利用现有技术能有效解决磨损问题，对低挥发分贫煤与挥发分19﹪优质煤“扩散式”掺烧，与传统旋流煤粉燃烧器“预混式”掺烧比较，着火稳燃性能、燃烧效率明显改善、未发生结渣和高温腐蚀现象、能在(25～30)％负荷下高性能运行、nox排放减少至少45 ﹪以上。
[0055]
本实用新型为“扩散式”掺烧提供了理论基础，主要用于易燃煤(优质煤)、易燃煤(优质煤)与难燃煤(劣质煤)、预混煤“扩散式”高效低nox煤粉燃烧，由于扩散燃烧是绝对稳燃的，所以，应用本实用新型的关键是创建内涡的绝对稳燃。
附图说明
[0056]
图1为本实用新型所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器的原理图；
[0057]
图2为本实用新型所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器的结构示意图；
[0058]
图3为渐缩型锥管的主剖视图；
[0059]
图4为渐扩型锥管的主剖视图；
[0060]
图5为内锥型浓缩器6和外锥型浓缩器7的4种组合方式示意图，
[0061]
图6为内锥型浓缩器6为渐扩型锥管、外锥型浓缩器7为渐缩型锥管时，多相气流环的分布示意图。
具体实施方式
[0062]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0063]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0064]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
[0065]
本实用新型为了发挥旋流煤粉燃烧的中心回流区对着火稳燃的有效作用，以及近场混合强、无热偏差、尾部受热面布置方便等优点，为了解决现有旋流煤粉燃烧技术煤种适应性差、抑制nox发生技术不完善的问题，从燃烧器自身角度出发，通过燃料分级、采用最简化结构设计优化浓淡燃烧，并科学地与分级二次风匹配，在保障着火稳燃改善煤种适应性的同时，有效抑制热力型和燃料型nox排放，即实现一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧，提供一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器。
[0066]
参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器，包括由内至外依次同轴设置的中心管1、内一次风管2、内二次风管3、外一次风管 4
和外二次风管5，且内一次风管2、内二次风管3、外一次风管4和外二次风管5的顶部端口均密封，底部端口均连通；还包括内锥型浓缩器6、外锥型浓缩器7、径向旋流器8和轴向旋流器9；
[0067]
中心管1顶部端口伸出内一次风管2的顶部端口，中心管1用于通入空气；
[0068]
在内一次风管2、内二次风管3、外一次风管4和外二次风管5的侧壁上分别设有内一次风入口2-1、内二次风入口3-1、外一次风入口4-1和外二次风入口5-1，且内一次风入口2-1和外一次风入口4-1通入的煤粉气流的煤质相同或不同；
[0069]
内二次风入口3-1和外二次风入口5-1均用于通入空气；
[0070]
内锥型浓缩器6设置在内一次风管2的内壁与中心管1的外壁合围的通道内，用于对内一次风管2通入的煤粉气流进行浓淡分离；
[0071]
外锥型浓缩器7设置在内二次风管3的外壁与外一次风管4内壁合围成的通道内，用于对外一次风管4通入的煤粉气流进行浓淡分离；
[0072]
径向旋流器8用于对内二次风管3内通入的空气进行径向旋流；
[0073]
轴向旋流器9用于对外二次风管5内通入的空气进行轴向旋流。
[0074]
本实施方式中，内二次风入口3-1通入的空气用于促进内一次风管2内煤粉的燃尽，外二次风入口5-1通入的空气用于促进外一次风管4内煤粉的燃尽。
[0075]
内一次风管2通入的气流为内一次风煤粉气流，内二次风管3通入的气流为内二次风气流，外一次风管4通入的气流为外一次风煤粉气流，外二次风管5通入的气流为外二次风气流。
[0076]
所述的内、外一次风煤粉气流和内、外二次风空气由于是由相互独立的管道提供，因此，能进行独立调节控制，易于实现煤粉燃烧设备的高性能运行：内、外一次风煤粉气流的比例为(0～100)％：(100～0)％，既可以同质也可以异质，相应地，内、外二次风空气的比例为(0～100)％：(100～0)％。
[0077]
所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器，除了内锥型浓缩器6、外锥型浓缩器7 采用氧化铝铁合金等耐热耐磨材料或陶瓷等制作外，其它部件均可采用耐热耐磨碳钢制作。
[0078]
为实现一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧技术，本实施方式将一次风煤粉气流分设内、外两股、分别采用内、外锥型浓缩器进行浓淡分离后，各自独立喷入炉膛，内、外两股一次风煤粉气流可以是同质如密度、粒度分布等相同，也可以是异质如易燃煤和难燃煤，通过内一次风煤粉气流的着火稳燃燃烧，来点燃外一次风煤粉气流，实现双涡旋流煤粉燃烧，消除集中火焰；内、外两股一次风煤粉气流分别直接匹配内、外两股二次风，与传统双调二次风不同之处在于，本实用新型内、外二次风分别匹配可能不同质的内、外一次风煤粉气流。所以，通过燃料分级、二次风分级、优化的浓缩器设计能有效改善旋流煤粉燃烧的煤种适应性、高效、低nox性能。
[0079]
本实用新型通过燃料分级，即将传统的一次风煤粉气流分成内、外两股，并通过内锥型浓缩器6对内一次风管2通入的煤粉气流进行浓淡分离，外锥型浓缩器7对外一次风管 4通入的煤粉气流进行浓淡分离；分级配风，即内、外二次风分别与经浓淡分离后的内、外一次风煤粉气流匹配后协同喷入炉内，辅以中心管1提供的中心风，利用内一次风煤粉气流的绝对着火稳燃(内涡)持续点燃外一次风煤粉气流(外涡)，消除集中火焰，实现易燃煤或优
质煤、难燃煤或劣质煤、混煤高效低nox双涡旋流煤粉燃烧。
[0080]
进一步的，具体参见图1和图2，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器还包括内适配环10，内适配环10通过一个扩散环11与内一次风管2的底部端口连通。
[0081]
本优选实施方式中，通过增设内适配环10的方式实现了对内一次风煤粉气流进行束流，同时推迟了内一次风煤粉气流和内二次风的混合，保证了一次风煤粉气流的着火稳燃，即：推迟从内一次风入口2-1通入的煤粉气流和内二次风入口3-1通入空气的混合。
[0082]
更进一步的，具体参见图1和图2，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器，还包括外适配环12，外适配环12通过另一个扩散环11与外一次风管4的底部端口连通。
[0083]
本优选实施方式中，通过增设外适配环12的方式实现了对外一次风煤粉气流进行束流，同时推迟了外一次风煤粉气流和外二次风的混合，保证了二次风煤粉气流的着火稳燃，即：推迟从外一次风入口4-1通入的煤粉气流和外二次风入口5-1通入空气的混合。所以，所述的内、外适配环具有稳燃作用。
[0084]
更进一步的，具体参见图1和图2，内适配环10的底部端口伸出内二次风管3的底部端口；
[0085]
中心管1贯穿内锥型浓缩器6，其底部端口伸出内锥型浓缩器6。更优选地是，中心管 1底部端口与内一次风管2的底部端口平齐或与内适配环10的底部端口平齐。
[0086]
本优选实施方式中，内适配环10的底部端口伸出内二次风管3的底部端口，进一步推迟了内一次风煤粉气流和内二次风的混合，保证了内一次风煤粉气流的着火稳燃；另一方面，中心管1贯穿内锥型浓缩器6，其底部端口伸出内锥型浓缩器6，并且依据煤种，其底部端口也可以处于内一次风管2底部端口和内适配环10底部端口之间。
[0087]
更进一步的，具体参见图3至图5，内锥型浓缩器6和外锥型浓缩器7均为由渐缩型锥管或渐扩型锥管实现，其锥面优选为直面，内锥型浓缩器6和外锥型浓缩器7在沿其侧壁的周向方向上通壁或部分通壁、优选垂直地开设有多层均流通道，每层均流通道包含多个均流孔13，均流孔13可以是任何形式，最优选为圆形孔；
[0088]
内锥型浓缩器6或外锥型浓缩器7上的均流孔13的总流通面积至少大于其所在的浓缩器开端的最大流通面积。
[0089]
本优选实施方式中，开设的均流孔13的直径为φ＝10mm至60mm，均流孔13用于减阻均流，以减低磨损、有效均流。
[0090]
内锥型浓缩器6和外锥型浓缩器7的具体匹配结构有4种组合关系，由内到外分别为，渐缩渐缩式、渐缩渐扩式、渐扩渐缩式、渐扩渐扩式，也即：第一种：内锥型浓缩器6为渐缩型锥管，外锥型浓缩器7为渐缩型锥管；第二种：内锥型浓缩器6为渐缩型锥管，外锥型浓缩器7为渐扩型锥管；第三种：内锥型浓缩器6为渐扩型锥管，外锥型浓缩器7为渐缩型锥管，此时，径向气固多相流气流环的分布，具体参见图6；第四种：内锥型浓缩器6为渐扩型锥管，外锥型浓缩器7为渐扩型锥管。
[0091]
所以，本实用新型能利用内锥型浓缩器6、外锥型浓缩器7之间的4种组合依不同煤质针对性实施；对于易燃煤或优质煤，内锥型浓缩器6优选为渐扩式；对于难燃煤或劣质煤，内锥型浓缩器6优选为渐缩式；为防止水冷壁结渣及火焰贴壁，外锥型浓缩器7优选为渐缩式，通过有效措施能防止水冷壁结渣情况下，渐扩式的外锥型浓缩器7更有利于高效燃烧。
[0092]
当外一次风煤粉气流的煤粉挥发分大于14％时，着火稳燃性能好、低nox排放是主
要问题，外锥型浓缩器7优选为渐扩型锥管；
[0093]
当外一次风煤粉气流的煤粉挥发分小于14％时，着火稳燃是主要问题，外锥型浓缩器7 优选为渐缩型锥管；
[0094]
外锥型浓缩器7同轴对称地装设在内二次风管3与外一次风管4所构成的出口通向炉内的环形通道内，当外锥型浓缩器7为渐扩型锥管时，将外一次风煤粉气流浓缩分离成内淡外浓两个煤粉气流环后喷入炉膛实施浓淡燃烧，而当外锥型浓缩器7为渐缩型锥管时，将外一次风煤粉气流浓缩分离成内浓外淡两个煤粉气流环后喷入炉膛实施浓淡燃烧。
[0095]
更进一步的，具体参见图3至图5，内锥型浓缩器6和外锥型浓缩器7上相邻两层均流通道上的均流孔13错列分布，且相邻两层均流通道上的均流孔13的个数呈2倍关系。
[0096]
本优选实施方式中，相邻两层均流通道上的均流孔13的孔径相同或不同。
[0097]
更进一步的，具体参见图3和图4，所述渐缩型锥管的渐缩角a1为渐缩型锥管缩端的延展面与其渐缩型锥管轴线所形成的锐角，且该锐角的取值范围为10
°
至35
°
，最优选为 30
°
；
[0098]
渐扩型锥管的渐扩角a2为渐扩型锥管缩端的延展面与其渐扩型锥管轴线所形成的锐角，且该锐角的取值范围为10
°
至35
°
，最优选为30
°
。
[0099]
本优选实施方式中，渐缩角a1的优选角度为30
°
，渐扩角a2的优选角度为30
°
；实践表明，在优选的条件下，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器的阻力损失小于 30mmh2o柱，由于内、外锥型浓缩器的锥角小于2
×
30
°
且在锥面上充分开设了均流孔13，局部一次风速不可能有显著增加，所以，锥型浓缩器磨损问题可利用现有技术有效地解决。
[0100]
更进一步的，具体参见图2，扩散环11的扩散角a3的取值为35
°
，扩散环11为渐扩的环体，且扩散角a3为渐扩的环体的缩端的延展面与其轴线的夹角。
[0101]
本优选实施方式中，扩散角a3的优选角度为30
°
。
[0102]
更进一步的，具体参见图2，所述内一次风管2的内径为d1，内锥型浓缩器6的底部端口与内适配环10底部端口间的间距为h1，且h1＝k1d1，k1为系数，k1的取值范围为0.5 至1。
[0103]
本优选实施方式中，所述的内一次风浓煤粉气流环需经过一段距离以利用气固惯性差异继续实施惯性分离、强化浓淡燃烧的着火稳燃和低nox排放性能，同时，也是为了防止浓缩器可能发生的高温腐蚀或烧蚀，这段距离为内锥型浓缩器6的底部端口与内适配环10 底部端口间的间距h1。
[0104]
更进一步的，具体参见图2，所述外一次风管4的内径为d2，外锥型浓缩器7的底部端口与外适配环12底部端口间的间距为h2，且h2＝k2d2，k2为系数，k2的取值范围为 0.5至1。
[0105]
本优选实施方式中，所述的外一次风浓煤粉气流环需经过一段距离以利用气固惯性差异继续实施惯性分离、强化浓淡燃烧的着火稳燃和低nox排放性能，同时，也是为了防止浓缩器可能发生的高温腐蚀或烧蚀，这段距离为外锥型浓缩器7的底部端口与外适配环12 底部端口间的间距h2。
[0106]
更进一步的，具体参见图1和图2，内一次风入口2-1和外一次风入口4-1通入煤粉气流的优选比例(25～30)％：(75～70)％；内二次风管3和外二次风管5通入空气的优选比例(25～30)％：(75～70)％。
[0107]
更进一步的，具体参见图2，当内一次风入口2-1和外一次风入口4-1通入的煤质相同时，二者通入的煤均为易燃煤、优质煤、易燃煤与难燃煤的混煤、易燃煤与劣质煤的混煤、
优质煤与难燃煤的混煤或优质煤与劣质煤的混煤；
[0108]
当内一次风入口2-1和外一次风入口4-1通入的煤质不同时，内一次风入口2-1通入的煤为易燃煤或优质煤，外一次风入口4-1通入的煤为难燃煤、劣质煤或难燃煤与劣质煤的混煤。
[0109]
在内一次风煤粉气流为易燃煤或优质煤，外一次风煤粉气流为难燃煤或劣质煤的情况下，能高性能地实施“扩散式”掺烧，由于内一次风煤粉气流和内二次风空气能独立构成高效低nox旋流燃烧器(内涡)，因此，25～30％负荷下能安全地实施易燃煤或优质煤的低负荷高性能运行，这时，理论上只需关停外一次风煤粉气流和外二次风空气的提供就能安全地实施低负荷运行；通常，内涡的旋流强度要大于外涡的旋流强度，外涡的轴向速度大于内涡的轴向速度，据此，通过调节内、外二次风，相对于外涡，内涡便相当于一个多相流的流体钝体，有利于改善稳燃性能。
[0110]
更进一步的，具体参见图3和图4，渐缩型锥管的径向截面呈圆形、矩形或正方形；渐扩型锥管的径向截面呈圆形、矩形或正方形。
[0111]
更进一步的，具体参见图2至图4，
[0112]
(一)当内锥型浓缩器6为渐缩型锥管时，其固定在内一次风管2的内壁上，当内锥型浓缩器6为渐扩型锥管时，其固定在中心管1的外壁上，所述内锥型浓缩器6的开端外径小于内一次风管2的内径d1；
[0113]
当内锥型浓缩器6为渐缩型锥管时，其底部端口作为缩端，顶部端口作为开端；
[0114]
当内锥型浓缩器6为渐扩型锥管时，其底部端口作为开端，顶部端口作为缩端；
[0115]
(二)当外锥型浓缩器7为渐缩型锥管时，其固定在外一次风管4的内壁上，且其外锥型浓缩器7的底部端口作为缩端，顶部端口作为开端，其中，缩端的内径大于内二次风管3的外径；
[0116]
(三)当外锥型浓缩器7为渐扩型锥管时，其固定在内二次风管3的外壁上，且其外锥型浓缩器7的底部端口作为开端，顶部端口作为缩端，其中，开端的外径小于外一次风管4的内径。
[0117]
更进一步的，具体参见图3至图4，渐缩型锥管的开端内径d
′3与其缩端内径d
″3的比值范围为10：7至10:8；
[0118]
渐扩型锥管的开端内径d
′4与其缩端内径d
″4的比值范围为10：7至10:8。
[0119]
更进一步的，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器可水平、垂直或倾斜地配置在燃烧设备上。当内、外二次风为直流时，所述的一种高效低nox双涡旋流煤粉燃烧器为直流煤粉燃烧器。
[0120]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

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