W火焰锅炉的制作方法

本实用新型涉及锅炉领域，特别涉及一种w火焰锅炉。

背景技术：

w火焰锅炉是美国福斯特·惠勒公司开发的一种专门用以燃烧低挥发分煤种的锅炉，其下炉膛比上炉膛大80％-120％，下炉膛与上炉膛之间过渡的部分形成炉拱，燃烧器安装于炉拱上，并向下炉膛喷入煤粉，煤粉气流在下炉膛内着火燃烧，且着火后的煤粉气流在向下流动扩展时，受到下部分级风的托起作用，180°转弯向上流动，形成w火焰。

相关技术中，w火焰锅炉的燃烧器，具有沿着由燃烧器内部至外部的方向依次布置的主气喷口、乏气喷口和二次风喷口，利用主气喷口与乏气喷口之间的较大速差以及二次风喷口产生的旋转气流，使回流区卷吸更多的高温热烟气，来加热主煤粉气流。这种情况下，炉拱二次风量集中在煤粉气流周围，易导致煤粉着火热增加，同时隔绝高温烟气对煤粉气流的辐射加热，不利于主煤粉气流的着火和稳燃，影响降氮效果和燃尽效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的一个技术问题为：改善w火焰锅炉的降氮效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种w火焰锅炉，其包括：

炉膛，包括由下至上依次连接的下炉膛、炉拱和上炉膛；

二次风箱，设置于炉膛上，内部容置有二次风；

燃烧器，设置于炉拱上，并具有燃烧器喷口，燃烧器喷口包括主气喷口、环绕于主气喷口外部的乏气喷口和环绕于乏气喷口外部的第一二次风喷口，主气喷口和乏气喷口分别将浓相煤粉和淡相煤粉喷入炉膛内部，第一二次风喷口连通二次风箱与炉膛内部；和

第二二次风喷口，设置于炉拱上，并连通二次风箱与炉膛内部，且第二二次风喷口在水平方向上相对于燃烧器喷口远离炉膛的中心。

在一些实施例中，第二二次风喷口呈圆形或矩形。

在一些实施例中，第二二次风喷口的垂线平行于竖直方向，或者，第二二次风喷口的垂线相对于竖直方向倾斜。

在一些实施例中，第二二次风喷口的垂线相对于竖直方向的倾斜角度为0-30°。

在一些实施例中，第二二次风喷口与燃烧器喷口上下正对布置或错开布置。

在一些实施例中，第二二次风喷口固定设置于炉拱，或者，第二二次风喷口可摆动地设置于炉拱。

在一些实施例中，第二二次风喷口与燃烧器喷口之间被布置为一对一或多对一。

在一些实施例中，第二二次风喷口的风速为30-50m/s。

在一些实施例中，w火焰锅炉还包括以下至少之一：

第三二次风喷口，设置于下炉膛，并连通二次风箱与炉膛内部；

第四二次风喷口，设置于上炉膛，并连通二次风箱与炉膛内部。

在一些实施例中，燃烧器包括主煤粉喷管、乏气喷管、分隔管和旁通管，主气喷口设置于主煤粉喷管的末端，乏气喷管套设于主煤粉喷管外部，乏气喷口设置于乏气喷管的末端，分隔管设置于主煤粉喷管内，旁通管连通分隔管与乏气喷管。

在一些实施例中，旁通管上设有浓度调节装置，浓度调节装置调节流经旁通管的淡相煤粉的浓度。

通过在w火焰锅炉的炉拱处增加第二二次风喷口，能够使二次风量不再过分集中于煤粉气流周围，降低煤粉着火热，减少煤粉初期燃烧氧量，促进着火的同时，进一步抑制nox的生成，有效改善降氮效果。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例进行详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本实用新型一些实施例中w火焰锅炉的局部示意简图。

图2示出本实用新型一些实施例中燃烧器的结构示意简图。

图中：

100、w火焰锅炉；

1、炉膛；11、下炉膛；12炉拱；13、上炉膛；

2、二次风箱；

3、燃烧器；31、主煤粉喷管；311、第一管段；312、第二管段；313、第三管段；314、主气喷口；32、乏气喷管；321、乏气喷口；33、分隔管；34、旁通管；35、第一二次风管；351、第一二次风喷口；36、浓度调节装置；37、浓淡分离装置；371、弯管；3a、燃烧器喷口；

4、第二二次风管；41、第二二次风喷口；

5、第三二次风管；51、第三二次风喷口；

6、第四二次风风管；61、第四二次风喷口。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1-2示例性地示出了本实用新型的w火焰锅炉。

参照图1，一些实施例中，w火焰锅炉100包括炉膛1、二次风箱2和燃烧器3等。

炉膛1为煤粉燃烧提供场所，并为二次风箱2和燃烧器3等w火焰锅炉100的其他组成部分提供安装基础。参照图1，一些实施例中，炉膛1包括由下至上依次连接的下炉膛11、上炉膛13和炉拱12。下炉膛11用作燃烧室，其容积大于用作燃尽室的上炉膛13的容积，例如，下炉膛11的容积比上炉膛13的容积大80％-120％。其中，下炉膛11顶端的横截面积大于上炉膛13底端的横截面积。炉拱12连接于下炉膛11与上炉膛13之间。由于下炉膛11顶端的横截面积大于上炉膛13底端的横截面积，因此，炉拱12由下至上逐渐收窄，形成缩腰。

二次风箱2设置于炉膛1上，其内部容置有二次风，以为燃烧过程提供所需的二次风。参照图1，一些实施例中，二次风箱2固定于炉拱12上。

燃烧器3用于向炉膛1内部喷入煤粉，并使煤粉与空气混合，进行燃烧。参照图1，一些实施例中，燃烧器3设置于炉拱12上，并具有燃烧器喷口3a。燃烧器喷口3a位于炉拱12侧壁上，并与炉膛1内部连通。其中，参照图1，一些实施例中，燃烧器3相对于竖直方向倾斜地插入二次风箱2中并与炉拱12连接，使得燃烧器喷口3a倾斜朝下。工作时，燃烧器喷口3a向下炉膛11内部喷入煤粉，煤粉气流在下炉膛11内着火燃烧，且着火后的煤粉气流在向下流动扩展时，受到下部气流的托起作用，180°转弯向上流动，形成w火焰。

图2示出了一些实施例中燃烧器3的结构。参照图2，一些实施例中，燃烧器喷口3a包括主气喷口314、环绕于主气喷口314外部的乏气喷口321和环绕于乏气喷口321外部的第一二次风喷口351。主气喷口314和乏气喷口321分别将浓相煤粉和淡相煤粉喷入炉膛1内部。第一二次风喷口351则连通二次风箱2与炉膛1内部，以向炉膛1内部通入二次风。

具体地，参照图2，一些实施例中，燃烧器3包括主煤粉喷管31、乏气喷管32、分隔管33和旁通管34。主气喷口314设置于主煤粉喷管31的末端。乏气喷管32套设于主煤粉喷管31外部。乏气喷口321设置于乏气喷管32的末端。分隔管33设置于主煤粉喷管31内。旁通管34则连通分隔管33与乏气喷管32。

更具体地，参照图2，一些实施例中，主煤粉喷管31包括沿着煤粉流动方向依次连通的第一管段311、第二管段312和第三管段313。第一管段311的入口为主煤粉喷管31的入口，供浓相煤粉气流(也可称为主煤粉气流或主气)进入主煤粉喷管31。第三管段313的出口为主煤粉喷管31的出口，用作前述主气喷口321，用于将浓相煤粉喷入炉膛1内部。一些实施例中，第一管段311和第三管段313的管径均大于第二管段312的管径，使得第二管段312形成颈缩部。

分隔管33设置于第一管段311内部。分隔管33与第一管段311之间的空间形成供浓相煤粉流动的通道。进入主煤粉喷管31内的浓相煤粉经由分隔管33与第一管段311之间的空间流向第二管段312和第三管段313，并最终由位于第三管段313末端的主气喷口314喷出，进入炉膛1内部。并且，分隔管33的入口与第一管段311的入口连通，使得与浓相煤粉气流分离的淡相煤粉气流(也可称为乏气)能够进入分隔管33中。其中，参照图2，一些实施例中，分隔管33的入口与主煤粉喷管31的入口在煤粉流动方向上大致平齐。

乏气喷管32套设于第三管段313外部，其末端与第三管段313末端之间的空间形成乏气喷口321，用于将淡相煤粉喷入炉膛1内部。

旁通管34的第一端经由主煤粉喷管31伸入分隔管33中，并与分隔管33的入口连通，使得淡相煤粉能够进入旁通管34中，并且，旁通管34的第二端与乏气喷管32的侧壁连通，使得进入旁通管34中的淡相煤粉能够进入乏气喷管32中，进而能够经由位于乏气喷管32末端的乏气喷口321喷至炉膛1内部。其中，参照图2，一些实施例中，旁通管34的入口与分隔管32的入口在煤粉流动方向上大致平齐。并且，参照图2，一些实施例中，旁通管34上还设有浓淡调节装置36，该浓淡调节装置36用于调节流经旁通管34的乏气的煤粉浓度，以提高乏气自身的煤粉浓度，改善乏气的着火和稳燃。浓淡调节装置36可以采用调节阀等结构形式。

并且，继续参照图2，一些实施例中，燃烧器3还包括第一二次风管35，第一二次风管35套设于乏气喷管32外部，其末端与乏气喷管32之间形成前述第二一次风喷口351，且入口与风箱2内部连通，使得二次风箱2内的二次风能经由第二一次风喷口351喷至炉膛1内部。

其中，浓相煤粉和淡相煤粉分别为浓度相对较高的煤粉和浓度相对较低的煤粉，一般由浓淡分离装置37分离得到。参照图2，一些实施例中，浓淡分离装置37设置于主煤粉喷管31的入口，用于对煤粉进行浓淡分离。浓淡分离装置37将煤粉分为浓相煤粉和淡相煤粉。其中分离得到的浓相煤粉进入主煤粉喷管31，并最终由位于主煤粉喷管31末端的主气喷口314喷出，进入炉膛1内部。而分离得到的淡相煤粉则经由乏气喷口321喷出，进入炉膛1内部。

浓淡分离装置37可采用离心式浓淡分离装置或撞击式浓淡分离装置等各种结构形式。其中，作为浓淡分离装置37的一种实现方式，参照图2，浓淡分离装置37包括弯管71，该弯管71的出口与主煤粉喷管31的入口连通。

燃烧器3工作时，来自磨煤机的一次风煤粉气流在流经弯管71时，大多数煤粉在离心力的作用下沿着弯管71的外侧内壁流动，形成浓相煤粉，这部分浓相煤粉经由分隔管33与第一管段311之间的空间进入主煤粉喷管31，并最终由位于主煤粉喷管31末端的主气喷口314喷至炉膛1内部，而剩下的小部分煤粉则与浓相煤粉分离，成为淡相煤粉，经由旁通管34进入乏气喷管32，并最终由乏气喷管32末端的乏气喷口321喷至炉膛1内部。

由于乏气喷口321与主气喷口314之间存在着较大速差，使乏气对主煤粉气流具有较强的引射作用，在主气喷口314出口的一段距离内，能产生一个很强的回流区，可卷吸大量高温热烟气来加热一次风煤粉气流，因此，有利于煤粉的着火和稳燃。

同时，乏气喷口321位于主气喷口314与第一二次风喷口351之间，乏气能起到周界风的作用，对由主气喷口314喷出的浓相煤粉气流与由第一二次风喷口351喷出的二次风气流进行分隔，避免浓相煤粉气流过早地与由第一二次风喷口351喷出的二次风气流过早地混合，从而减少nox地生成。

并且，设置旁通管34将淡相煤粉引入乏气喷管32，并在旁通管34上设置浓度调节装置36，对乏气进行煤粉浓度调节，还能使着火更容易，改善主煤粉气流地着火和稳燃。

尽管具有上述诸多优点，但在实践本实用新型的过程中，实用新型人发现，该燃烧器3同时也存在一些仍需改进的地方。例如，该燃烧器3在使用时，二次风箱2内的大部分二次风经由第一二次风喷口351喷入炉膛1内部，二次风量集中在煤粉气流周围，由于这种情况下，二次风会占用较多的热量，并隔绝高温烟气对煤粉气流的辐射加热，因此，容易增加煤粉的着火热，不利于主煤粉气流的着火和稳燃，最终影响降氮效果及燃烧效果。

基于上述发现，本实用新型对w火焰锅炉100的结构进行了进一步改进。参照图1，一些实施例中，w火焰锅炉100上进一步增设了第二二次风喷口41。该第二二次风喷口41设置于炉拱12上，其连通二次风箱2与炉膛1内部，并在水平方向上相对于燃烧器喷口3a远离炉膛1的中心。

具体地，参照图1，一些实施例中，w火焰锅炉100包括第二二次风喷管4，该第二二次风喷管4与第一二次风管35一样，也布置于二次风箱2中，其入口与二次风箱2内部连通，其出口则位于炉拱12的侧壁上，并与炉膛1内部连通，形成第二二次风喷口41，使得第二二次风喷管4连通二次风箱2与炉膛1，二次风箱2内的二次风能经由第二二次风喷口41喷至炉膛1内部。

并且，继续参照图1，第二二次风喷管4设置于炉拱12上，并位于燃烧器3下方。这样，第二二次风喷喷口41位于燃烧器喷口3a下方。由于炉拱2由下至上渐缩，即由下至上横截面减小，因此，第二二次风喷口41相对于位于其上方的燃烧器喷口3a远离炉膛1的中心，或者换句话说，在水平方向上，第二二次风喷口41相对于燃烧器喷口3a远离炉膛1的竖直中心线(图1中竖直虚线所示)。

通过增设在水平方向上相对于燃烧器喷口3a远离炉膛1中心的第二二次风喷口41，使得拱部二次风量不再全部由第一二次风喷口351喷出，而是一部分被第二二次风喷口41分担，经由第二二次风喷口41喷至距离煤粉气流相对较远的地方，因此，相对于拱部二次风量全部由第一二次风喷口351喷出时，拱部二次风量集中于煤粉气流周围的情况，所设置的第二二次风喷口41能够分散炉拱二次风量，减少由第一二次风喷口351喷出的二次风量，减轻炉拱二次风在煤粉气流周围的集中，从而有效降低煤粉着火热，减少煤粉初期燃烧氧量，促进着火的同时，进一步控制nox的生成，实现深度降氮，改善降氮效果。

同时，经由所增设的第二二次风喷口41喷出的二次风高速气流，还能对燃烧气流起到引射作用，加强下炉膛1区域的火焰充满度，增加煤粉燃烧时间，提高煤粉燃尽率。

并且，第二二次风喷口41的布置位置靠近下炉膛1的水冷壁，还有利于提高下炉膛1水冷壁近壁面氧气浓度，有效防止结渣。

可见，通过增设第二二次风喷口41，能够有效解决w火焰锅炉nox排放量较大，排放高燃烧稳定性差，难燃尽及易结渣等问题，使得w火焰锅炉具有较好的着火、稳燃、燃烬、深度降氮和防结渣特性。

其中，第二二次风喷口41的形状不做限制，例如可以呈圆形或矩形等各种形状。而第二二次风喷口41的风速可以为30-50m/s，以更充分地发挥经由第二二次风喷口41喷出的二次风高速气流对燃烧气流的引射作用。第二二次风喷管4上可以设置阀门等风速调节装置，以灵活调节第二二次风喷口41的风速。

另外，在布置第二二次风口41时，也可以有多种方式。

例如，一些实施例中，第二二次风喷口41的垂线平行于竖直方向。而作为变型，另一些实施例中，第二二次风喷口41的垂线相对于竖直方向倾斜。例如，一些实施例中，第二二次风喷口41的垂线相对于竖直方向的倾斜角度为0-30°。

再例如，一些实施例中，第二二次风喷口41与燃烧器喷口3a上下正对布置或错开布置，即，第二二次风喷口41在炉拱2侧壁上的投影与燃烧器喷口3a在炉拱侧壁上的投影，或者上下正对，或者在水平方向上彼此错开。此时，也可称为，第二二次风喷口41与燃烧器喷口3a顺列布置或错列布置。

又例如，一些实施例中，第二二次风喷口41固定设置于炉拱12，或者，第二二次风喷口41可摆动地设置于炉拱12，以增强使用灵活性。

再例如，一些实施例中，第二二次风喷口41与燃烧器喷口3a之间被布置为一对一或多对一，即，一个燃烧器喷口3a(或者一个燃烧器3)可以对应设置一个第二二次风喷口41，或者，一个燃烧器喷口3a(或者一个燃烧器3)可以对应设置多个第二二次风喷口41。

此外，参照图1，一些实施例中，w火焰锅炉100还包括第三二次风喷口51和第四二次风喷口61中的至少之一。

其中，第三二次风喷口51设置于下炉膛11，并连通二次风箱2与炉膛1内部。具体地，第三二次风喷口51设置于第三二次风喷管5的末端。第三二次风喷管5设置于下炉膛11上，其入口与二次风箱2内部连通，其出口则形成第三二次风喷口51，位于下炉膛11的侧壁上，并与下炉膛11内部连通。

利用第三二次风喷口51连通二次风箱2与下炉膛11，向下炉膛11中喷入二次风，能够对下炉膛11起到冷却作用，进一步减少结渣。

第四二次风喷口61设置于上炉膛13，并连通二次风箱2与炉膛1内部。具体地，第四二次风喷口61设置于第四二次风喷管6的末端。第四二次风喷管6设置于上炉膛13上，其入口与二次风箱2内部连通，其出口则形成第四二次风喷口61，位于上炉膛13的侧壁上，并与上炉膛13内部连通。

利用第四二次风喷口61连通二次风箱2与上炉膛13，向上炉膛13中喷入二次风，能够使进入上炉膛13的煤粉进一步燃烧，从而进一步提高燃尽率。

可见，通过在燃烧器3和第二二次风喷口41的基础上，进一步设置第三二次风喷口51和第四二次风喷口61，有利于进一步提高燃尽率及减少结渣。

以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，参数均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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