环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的制作方法

本发明涉及一种煤粉燃烧设备技术领域，特别是涉及一种环形壁热式逆喷煤粉燃烧器。

背景技术：

随着煤粉加工及燃烧利用技术的不断发展，对于空气携带煤粉的悬浮燃烧方式，由于强化了气固两相间的相互接触及混合，使其相比于层燃燃烧方式，在提高锅炉燃烧效率及热效率方面具有极大优势。相比于大型电站锅炉而言，工业锅炉的炉膛尺寸较小，很大程度上减小了煤粉在炉内的停留时间，而为了延长煤粉在工业锅炉内的停留时间，同时促进煤粉的及时升温着火，工业锅炉常采用预燃室型煤粉燃烧器以强化煤粉的着火及延长煤粉在高温区的停留时间，促进煤粉燃尽。

目前工业煤粉燃烧器的设计多基于特定煤种及满负荷运行工况，而工业锅炉在实际运行过程中常存在煤种差异大及负荷调节范围宽的特点，容易造成在燃用不同煤种及变负荷运行下，常出现煤粉燃尽差、燃烧不稳定及氮氧化物(nox)排放量高等诸多问题。同时，对于传统的煤粉燃烧器而言，结构多较为复杂且包含多组活动结构件，例如伸入到预燃室型燃烧器内部的气流喷管，以及二次风旋流叶片的角度调节机构等，使煤粉燃烧器在实际运行一段时间后，不同程度上存在结构件烧弯、烧损及结构卡死等一系列问题，降低了燃烧器运行的可靠性。

技术实现要素：

基于此，为了提高煤粉燃烧器的运行可靠性，同时保持燃烧器良好的高效燃烧、强稳燃及低nox生成能力，提供一种环形壁热式逆喷煤粉燃烧器。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种环形壁热式逆喷煤粉燃烧器，包括：

预燃结构体，所述预燃结构体具有预热燃烧室以及与所述预热燃烧室连通的中心引射风管；

逆喷组件，包括主煤粉管以及槽型挡环，所述主煤粉管套设于所述预燃结构体的外侧，并围设成主煤粉气流通道，所述槽型挡环连接于所述主煤粉管的端部，并部分位于所述预燃结构体的出口端，所述槽型挡环与所述预燃结构体的端部围设成逆喷通道；以及

二次风组件，包括二次风管以及中空启旋叶片，所述二次风管套设于所述主煤粉管的外侧，并与所述主煤粉管围设成二次风通道，所述中空启旋叶片设置于所述二次风通道的出口端。

在其中一个实施例中，所述预燃结构体内部的入口端具有形成内凹空间的弧形壁面，所述内凹空间与所述预热燃烧室连通，所述弧形壁面用于阻挡以及导向主煤粉气流流动。

在其中一个实施例中，所述二次风组件还包括分隔管，所述分隔管设置于所述二次风通道，用于将所述二次风通道沿径向方向分隔成旋流二次风道以及直流二次风道。

在其中一个实施例中，所述中空启旋叶片具有叶片内部通道以及与所述叶片内部通道连通的直流气流出口，所述直流气流出口处迎着所述中空启旋叶片内气流流动方向的平面与所述预热燃烧室的中心轴线平行设置，所述直流气流出口用于输送直流二次风。

在其中一个实施例中，所述二次风组件还包括二次风支管，所述二次风支管连通所述直流二次风通道与所述叶片内部通道。

在其中一个实施例中，所述中空启旋叶片的数量为多个，多个所述中空启旋叶片沿所述主煤粉管的外壁均匀分布；

所述二次风支管的数量等于所述中空启旋叶片的数量，每一所述二次风支管与对应的所述中空启旋叶片的所述叶片内部通道连通。

在其中一个实施例中，所述环形壁热式逆喷煤粉燃烧器还包括分隔环，所述分隔环设置于所述中心引射风管的出口端外壁，所述分隔环用于推迟中心引射风与反向喷射的煤粉气流间的混合。

在其中一个实施例中，所述预燃结构体的内壁由耐磨耐高温钢、陶瓷或碳化硅材料制成；

所述预燃结构体中可以设置冷却管，所述冷却管用于冷却所述预燃结构体的内壁。

在其中一个实施例中，所述环形壁热式逆喷煤粉燃烧器还包括煤粉气流入管以及煤粉浓缩器，所述煤粉气流入管连接所述主煤粉管，所述煤粉气流入管与所述预燃结构体的外壁围设成主煤粉气流渐扩段，所述煤粉气流入管连通所述中心引射风管与所述主煤粉气流渐扩段，所述煤粉浓缩器设置于所述煤粉气流入管内。

在其中一个实施例中，所述煤粉气流入管还包括直流二次风渐扩段和所述旋流二次风渐扩段，所述直流二次风渐扩段和所述旋流二次风渐扩段依次套设于所述主煤粉气流渐扩段的外侧；在所述直流二次风渐扩段和旋流二次风渐扩段的上端分别连通所述旋流二次风道与所述直流二次风道，并在所述旋流二次风道与所述直流二次风道的入口通道内设置有风门挡板；所述风门挡板用于调节所述旋流二次风道与所述直流二次风道中的气流风量比。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

1)燃烧器结构简单且可靠性强

本发明所述的预热燃烧室内部不存在其余管路及附属结构，从根本上避免了燃烧器内部结构件的高温变形、磨损及烧损问题。同时，通过调整旋流二次风与直流二次风间的风量比调整燃烧器出口的二次风旋流强度，相对于传统采用连杆结构调整二次风叶片角度来调整二次风旋流强度的方式，解决了传统机构容易出现的叶片卡死及调节困难问题。燃烧器整体结构简单，运行可靠性强，且便于加工及维护。

2)促进不同煤种及负荷下的煤粉及时预热、着火及稳定燃烧

主煤粉气流在燃烧器内部反向流动及旋流二次风的设置，分别在燃烧器内及燃烧器出口处构建了高温烟气内回流区及高温烟气外回流区，有利于实现不同煤种的快速升温、热解及着火，改善析出挥发分数量和质量，特别是对低挥发分煤种，能够确保煤粉气流的及时升温着火，同时增强不同负荷下的煤粉燃烧稳定性。

3)灵活调节燃烧器内高温区分布位置

通过调整中心引射风风量及风速或主煤粉气流与中心引射风间风量比，可对燃烧器内部的高温火焰位置进行灵活调节。同时，可进一步利用热电偶对燃烧器内特定截面的火焰温度进行监测并结合自动控制系统，灵活调节中心引射风风量及风速或主煤粉气流与中心引射风间风量比，从而获得燃烧器内最佳的高温区分布。具体的，在中心区域喷射入预热燃烧室内部的中心引射风，一方面起到对周围反向喷射主煤粉气流的引射聚拢作用，另一方面通过调整中心引射风的风量和风速，可以调整中心引射风对周围反向流动主煤粉气流的引射强度，起到调节燃烧器内回流区的负压大小及高温烟气回流量，从而调节煤粉气流的预热程度，并进一步起到改变煤粉停留时间和调整煤粉着火位置及火焰中心位置的作用。

4)低氮氧化物(nox)生成

通过构建燃烧器内部的高温内回流区及出口处的高温外回流区，有利于形成燃烧器内部及出口处的强还原性燃烧氛围，抑制煤粉燃烧过程中的nox生成。同时，由于在反向喷射的主煤粉气流与中心引射风间存在有分隔环，使中心引射风由中心引射风管喷出一定距离后才与反向流动的主煤粉气流逐渐混合，进一步延长了煤粉气流在强还原性氛围下的燃烧停留时间，抑制nox生成。

附图说明

图1为本发明环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的结构示意图；

图2为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的侧视图；

图3为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器内部的直流二次风道及中空启旋叶片结构布置示意图；

图4为图3所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的中空启旋叶片结构示意图；

图5为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的直流二次风与旋流二次风流动展开示意图；

图6为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器增加入口气流风道布置的结构示意图；

图7为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器增加一实施方式的煤粉浓缩器后的结构示意图；

图8为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器增加另一实施方式的煤粉浓缩器后的结构示意图；

图9为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器采用主煤粉气流整体环状通道后的a-a剖视图；

图10为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器采用多股主煤粉气流分通道后的a-a剖视图；

图11为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器中布置冷却管的结构示意图；

图12为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的原理图；

图13为图1所示的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器的主要结构尺寸位置。

其中：100、环形壁热式逆喷煤粉燃烧器；110、预燃结构体；111、预热燃烧室；112、中心引射风管；113、弧形壁面；114、分隔环；120、逆喷组件；121、主煤粉管；1211、主煤粉气流通道；122、槽型挡环；1221、逆喷通道；130、二次风组件；131、二次风管；1311、二次风通道；132、中空启旋叶片；1321、叶片内部通道；1322、直流气流出口；133、分隔管；1331、旋流二次风道；1332、直流二次风道；134、二次风支管；140、煤粉气流入管；141、煤粉气流入口；142、主煤粉气流渐扩段；143、风门挡板；144、直流二次风渐扩段；145、旋流二次风渐扩段；151、旋流叶片煤粉浓缩器；152、煤粉浓缩环；160、冷却管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1至图3、图12，本发明提供一种环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100。该环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100应用于工业煤粉锅炉中。本发明的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100可实现煤粉的浓淡分级燃烧、多级高温烟气回流以及空气分级燃烧，有利于不同煤种及不同负荷条件下的煤粉快速升温着火、稳燃与燃尽，并降低煤粉燃烧过程中的nox生成。同时，本发明的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100的整体结构简单，从根本上避免了燃烧器内部结构件的高温变形、磨损及烧损问题，便于加工及维护；还能通过直接调整旋流二次风与直流二次风间的气流风量比来调整二次风旋流强度，解决了传统采用调整叶片角度调整二次风旋流强度的方法容易出现的叶片卡死及调节困难问题，进一步保证了环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100工作的可靠性。

参见图1至图3、图12，在一实施例中，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100包括预燃结构体110、逆喷组件120以及二次风组件130。预燃结构体110具有预热燃烧室111以及与预热燃烧室111连通的中心引射风管112。逆喷组件120包括主煤粉管121以及槽型挡环122，主煤粉管121套设于预燃结构体110的外侧，并围设成主煤粉气流通道1211，槽型挡环122连接于主煤粉管121的端部，并部分位于预燃结构体110的出口端，槽型挡环122与预燃结构体110的端部围设成逆喷通道1221。二次风组件130包括二次风管131以及中空启旋叶片132，二次风管131套设于主煤粉管121的外侧，并与主煤粉管121围设成二次风通道1311，中空启旋叶片132设置于二次风通道1311的出口端。

预燃结构体110为环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100的主体结构，用于实现煤粉气流的预热、着火及稳定燃烧。预燃结构体110为中空结构，其内部空间为预热燃烧室111，煤粉气流在预热燃烧室111中预热燃烧。预燃结构体110包括中心引射风管112，中心引射风管112的一端位于预燃结构体110的外侧，中心引射风管112的另一端穿过预燃结构体110伸入预热燃烧室111中。并且，中心引射风管112位于预燃结构体110的中轴线上，中心引射风管112起导向作用，用于向预热燃烧室111输送中心引射风，将中心引射风喷射至预热燃烧室111内部。可选地，中心引射风也可为少量空气、少量主煤粉气流或淡煤粉气流等。

预热燃烧室111具有入口端及出口端，预热燃烧室111的入口端即为设置中心引射风管112的端部，预热燃烧室111的出口端即为远离中心引射风管112的端部。预热燃烧室111的截面面积从入口端向出口端逐渐增加。可选地，中心引射风管112为圆形或矩形截面的管状结构。

逆喷组件120套设于预燃结构体110的外侧，逆喷组件120可以沿预燃结构体110的外侧输送煤粉气流，并在预燃结构体110的出口端引导煤粉气流进入预热燃烧室111中。具体的，逆喷组件120包括主煤粉管121以及槽型挡环122。主煤粉管121套设在预燃结构体110的外侧，主煤粉管121的内壁与预燃结构体110外壁围设成环形的主煤粉气流通道1211，主煤粉气流通道1211用于输送主煤粉气流。可选地，主煤粉气流也可为浓煤粉气流。

主煤粉气流通道1211具有入口端及出口端。主煤粉气流通道1211的入口端位于预燃结构体110具有中心引射风管112的一端，主煤粉气流通道1211的出口端与预燃结构体110的出口端同侧设置。主煤粉气流从主煤粉气流通道1211的入口端输入，从出口端输出。槽型挡环122位于主煤粉管121的出口端，并且，槽型挡环122部分位于预燃结构体110的出口端。也就是说，槽型挡环122覆盖主煤粉气流通道1211以及遮挡预热燃烧室111出口端的边缘位置。可选地，主煤粉气流通道1211可为整体环状通道，也可为多个沿着圆周方向均匀布置的主煤粉气流分通道，如图1、图9和图10所示。

参见图1、图6、图7、图8和图12，槽型挡环122与预燃结构体110的边缘围设成逆喷通道1221。主煤粉气流进入主煤粉气流通道1211并与槽型挡环122接触后，主煤粉气流可以沿逆喷通道1221喷出，并沿预热燃烧室111的内壁向预热燃烧室111的内部流动。可选地，槽型挡环122具有内凹槽。内凹槽起导向作用，用于引导主煤粉气流通道1211中的主煤粉气流进入预热燃烧室111。进一步地，槽型挡环122中内凹槽的底部为弧形。预燃结构体110的边缘伸入到槽型挡环122的内凹槽内，从而在槽型挡环122内形成u形通道，对应u形通道的外侧通道与主煤粉气流通道1211连接并连通，对应u形通道的内侧通道与预热燃烧室111连接并连通。u形通道的内侧通道即为逆喷通道1221，以将u形通道内的主煤粉气流导向至预热燃烧室111。

可以理解的，经逆喷通道1221输送至预热燃烧室111的主煤粉气流会与预燃结构体110入口端的内壁相遇，而后受预燃结构体110的弧形壁面113阻隔及导向作用折转方向，使主煤粉气流在靠近预燃结构体110中心区域汇聚，并从预热燃烧室111的出口端喷出。也就是说，主煤粉气流在流动过程中经历了两次反向流动，第一次是受槽型挡环122的作用，在逆喷通道1221中产生反向流动，第二次是主煤粉气流沿着预热燃烧室111的内壁流动，受弧形壁面113的阻隔及导向作用，再次产生反向流动。可选地，弧形壁面113呈圆弧形设置。当然，在本发明的其他实施方式中，弧形壁面113也可包括多段圆弧或由曲线形成。

二次风组件130套设于逆喷组件120的外侧，二次风组件130用于向预燃结构体110的出口端输出二次风，为煤粉燃烧供风并构建燃烧器出口处的高温烟气外回流区。具体的，二次风组件130包括二次风管131以及中空启旋叶片132。二次风管131套设于主煤粉管121的外侧，并与主煤粉管121围设成二次风通道1311。二次风管131的内壁与主煤粉管121的外壁围设成环形的二次风通道1311，该二次风通道1311用于输送二次风。

二次风通道1311具有入口端与出口端。二次风通道1311的入口端位于预燃结构体110具有中心引射风管112的一端，二次风通道1311的出口端与预燃结构体110的出口端同侧设置。二次风从二次风通道1311的入口端输入，从出口端输出。中空启旋叶片132设置于二次风通道1311的出口端，中空启旋叶片132具有启旋作用，用于将二次风导向为旋转流动。二次风通道1311中的二次风经中空启旋叶片132后可以高速旋转喷出，在高速旋转二次风的中心区域将形成低压区，促进燃烧器出口处高温烟气外回流区的形成，起到促进不同负荷及煤种下的煤粉稳燃、实现空气分级燃烧、降低nox生成的目的。可选地，中空启旋叶片132与预燃结构体110的中心轴线存在一定夹角，用于使流经中空启旋叶片132外侧区域的二次风高速旋转。

通过构建环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100内部及出口处的两处高温内回流区及高温外回流区，有利于形成环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100内部及出口处的强还原性燃烧氛围，抑制煤粉燃烧过程中的nox生成。具体的，主煤粉气流在环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100内部的反向流动及旋流二次风的设置，分别在预燃结构体110内及预燃结构体110的出口端构建了高温烟气内回流区及外回流区，有利于实现不同煤种气流的快速升温、热解及着火，改善析出挥发分数量和质量，特别是对低挥发分煤种，能够确保煤粉气流的及时升温着火，同时稳定不同负荷下的煤粉燃烧，促进不同煤种的及时预热、着火及稳定燃烧。

在环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100的内部，煤粉燃烧产生的高温火焰集中于主煤粉气流反向喷射的预热燃烧室111的中心区域，与此同时，位于中心区域的高温火焰将同时加热与其相邻的预热燃烧室111内壁处刚喷入的主煤粉气流，对主煤粉气流产生预热升温效果，促进后续主煤粉气流的及时着火。同时，根据伯努利原理，在预热燃烧室111内壁处与中心区域形成的高速气流之间将形成低压区，形成的低压区有利于卷吸周围的高温烟气，形成位于燃烧器内部的内回流区，促进不同煤种及负荷下的煤粉着火及稳定燃烧，同时降低nox生成。此外，由于在反向喷射的主煤粉气流与中心引射风间存在有分隔环114，使中心引射风由中心引射风管112喷出一定距离后才与反向流动的主煤粉气流逐渐混合，进一步延长了煤粉气流在强还原性氛围下的燃烧停留时间，抑制nox生成。可选地，中心引射风管112的出口与分隔环114的端部位于同一平面。

上述实施例的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100工作时，中心引射风管112输送中心引射风至预热燃烧室111的内部，主煤粉气流通道1211输送主煤粉气流，在主煤粉气流与出口处的槽形挡环相遇后，经槽型挡环122的导向后，沿着逆喷通道1221喷出，并沿着预热燃烧室111的内壁区域向上流动，与弧形壁面113相遇后，受弧形壁面113的导向作用，进一步折转向下流动，使主煤粉气流在靠近预热燃烧室111中心区域汇聚，并向下由预燃结构体110的出口喷出。同时，二次风流入二次风通道1311内，受中空启旋叶片132的启旋作用，旋流二次风将以一定切向速度由二次风通道1311出口高速旋转喷出，在高速旋转二次风的中心区域将形成低压区，促进不同煤种及负荷下的煤粉着火及稳定燃烧，同时降低nox生成。

上述的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100的预热燃烧室111内部不存在其它管路及附属结构，从根本上避免了燃烧器内部结构件的高温变形、磨损及烧损问题。同时，通过调整旋流二次风与直流二次风间的风量比调整燃烧器出口的二次风旋流强度，相对于传统采用连杆结构调整二次风叶片角度来调整二次风旋流强度的方式，解决了传统机构容易出现的叶片卡死及调节困难问题。燃烧器整体结构简单，运行可靠性强，且便于加工及维护。保证环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100工作的可靠性，并且，燃烧器整体结构简单，便于加工及维护。

可选地，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100还包括气流调节件，气流调节件设置在中心引射风管112和主煤粉管121中，用于调节对应通道中气流的流量。通过调整中心引射风的风量或主煤粉气流与中心引射风间的风量比，可对预燃结构体110内部的高温火焰位置进行灵活调节，同时，可进一步利用热电偶对燃烧器内特定截面的火焰温度进行监测并结合自动控制系统，灵活调节中心引射风风量及风速或主煤粉气流与中心引射风间风量比，从而获得燃烧器内最佳的高温区分布。

在中心区域喷射入预热燃烧室111内部的中心引射风，一方面起到对周围反向喷射主煤粉气流的引射聚拢作用，另一方面通过调整中心引射风的风量和风速，可以调整中心引射风对周围反向流动主煤粉气流的引射强度，起到调节燃烧器内回流区的负压大小及高温烟气回流量，从而调节煤粉气流的预热程度，并进一步起到改变煤粉停留时间和调整煤粉着火位置及火焰中心位置的作用。

参见图1、图6至图8，在一实施例中，预燃结构体110内部的入口端具有形成内凹空间的弧形壁面113，内凹空间与预热燃烧室111连通，弧形壁面113用于阻挡及导向主煤粉气流流动。也就是说，预燃结构体110的内侧具有弧形凹陷，该弧形凹陷的内壁即为弧形壁面113。该弧形壁面113的凸出部分朝向预燃结构体110的入口端，即弧形壁面113的凹陷部分是预热燃烧室111连通的。

这样，由逆喷通道1221喷射的主煤粉气流沿预热燃烧室111的内壁流动后，主煤粉气流会与弧形壁面113相遇，受弧形壁面113的阻隔及导向作用，主煤粉气流会再一次转折方向，使主煤粉气流向预燃结构体110的中部区域汇聚，并从预热燃烧室111的出口端喷出。可选地，弧形壁面113呈圆弧形设置。当然，在本发明的其他实施方式中，弧形壁面113也可包括多段圆弧或由曲线形成。

参见图1、图6至图8，在一实施例中，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100还包括分隔环114，分隔环114设置于预燃结构体110的内壁，并位于中心引射风管112的出口端的外壁。分隔环114用于推迟由中心引射风管112内喷出的高速中心引射风与预热燃烧室111内形成的反向流动主煤粉气流间的混合，深化空气分级燃烧效果。

参见图1、图3、图6、图7和图8，在一实施例中，二次风组件130还包括分隔管133，分隔管133设置于二次风通道1311内部，用于将二次风通道1311沿径向方向分隔成位于内侧的旋流二次风道1331以及位于外侧的直流二次风道1332。旋流二次风道1331用于输送旋流二次风，直流二次风道1332用于输送直流二次风。

旋流二次风沿着旋流二次风道1331流动，在与中空启旋叶的外壁面相遇后，由于中空启旋叶片132与预燃结构体110的中心轴线呈一定夹角布置，受中空启旋叶片132的启旋作用，旋流二次风将以一定切向速度由二次风通道1311出口高速旋转喷出，在高速旋转二次风的中心区域将形成低压区，促进燃烧器出口处高温烟气外回流区的形成，起到进一步促进不同负荷及煤种下的煤粉稳燃、实现空气分级燃烧降低nox生成的目的。同时，直流二次风沿着直流二次风通道1311流入，分别流经二次风支管134和叶片内部通道1321，最终由直流气流出口1322沿着与预热燃烧室111的中心轴线平行的方向喷出，使气流切向速度接近于零，形成直流二次风。

参见图3至图5，在一实施例中，中空启旋叶片132具有叶片内部通道1321以及与叶片内部通道1321连通的直流气流出口1322，叶片内部通道1321还连通直流二次风道1332，所述直流气流出口1322处迎着所述中空启旋叶片132内气流流动方向的平面与所述预热燃烧室111的中心轴线平行设置，所述直流气流出口用于输送直流二次风，直流气流出口1322用于输送直流二次风。通过调整旋流二次风与直流二次风间风量配比，可以调整预燃结构体110出口处的整体二次风旋流强度，从而实现通过配风调整对预燃结构体110出口整体二次风旋流强度的灵活调整。

在一实施例中，二次风组件130还包括二次风支管134，二次风支管134连通直流二次风道1332与叶片内部通道1321。二次风支管134用于将直流二次风道1332中的直流二次风输送入叶片内部通道1321中。直流二次风沿着直流二次风道1332流动，并分别流入与之连通的多个二次风支管134，而后进入中空启旋叶片132内的叶片内部通道1321内部，并沿着叶片内部通道1321流动，最终由直流气流出口1322喷出，受直流气流出口1322的导向作用，可使直流二次风沿着与预热燃烧室111的中心轴线平行方向喷出。

在一实施例中，中空启旋叶片132的数量为多个，多个中空启旋叶片132沿主煤粉管121的外壁均匀分布。二次风支管134的数量等于中空启旋叶片132的数量，每个二次风支管134与对应的中空启旋叶片132的叶片内部通道1321连通。多个中空启旋叶片132可以保证旋流二次风与直流二次风沿主煤粉管121的出口端均匀分布并高速流出。

在一实施例中，预燃结构体110的内壁由耐磨耐高温钢、陶瓷或碳化硅材料制成。也就是说，预热燃烧室111的壁面可采用耐磨耐高温钢进行加工，也可内衬陶瓷或碳化硅材料，这样可以保证预热燃烧室111内壁的工作可靠性，防止内壁面的磨损及过热问题。

可选地，预燃结构体110中设置冷却管160，冷却管160用于冷却预燃结构体110的内壁。这样可以强化壁面冷却。如图11所示，冷却管160呈环状设置于预燃结构体110内，通过冷却管160冷却预燃结构体110的内壁。可选地，冷却管160中的冷却液为冷却水、冷媒或者其他能够起到冷却的介质。

参见图1和图6，在一实施例中，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100还包括煤粉气流入管140，煤粉气流入管140位于预燃结构体110的上端部，煤粉气流入管140具有煤粉气流入口141，煤粉气流入管140与预燃结构体110的外壁围设成主煤粉气流渐扩段142。煤粉气流入口141与主煤粉气流渐扩段142连接并连通。主煤粉气流渐扩段142的出口与主煤粉气流通道1211的入口连接并连通；煤粉气流入口141与中心引射风管112同轴布置。

在一实施例中，煤粉气流入管140还包括直流二次风渐扩段144和旋流二次风渐扩段145，直流二次风渐扩段144和旋流二次风渐扩段145依次套设于主煤粉气流渐扩段142的外侧。在直流二次风渐扩段和旋流二次风渐扩段的上端分别连通旋流二次风道与直流二次风道，并在旋流二次风道与直流二次风道的入口通道内设置有风门挡板143；风门挡板143用于调节旋流二次风道1331与直流二次风道1332中的气流风量比。

可选地，风门挡板143设置于二次风通道1311内，风门挡板143用于调节二次风通道1311内的旋流二次风道1331与直流二次风道1332中气流间的风量比。通过调整旋流二次风与直流二次风间的风量比可以起到调整预燃结构体110出口端的整体二次风旋流强度的作用，相对于传统采用连杆结构调整二次风叶片角度来调整二次风旋流强度的方式，解决了传统机构容易出现的叶片卡死及调节困难问题。燃烧器整体结构简单，运行可靠性强，且便于加工及维护。

参见图1、图6至图8，在一实施例中，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100还包括煤粉浓缩器，煤粉气流入管140连接主煤粉管121，煤粉气流入管140连通中心引射风管112与主煤粉气流通道1211，煤粉浓缩器设置于主煤粉管121内。可选地，在煤粉气流入口141的入口中心区域设置有煤粉浓缩器。

在环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100运行过程中，主煤粉气流首先由煤粉气流入管140上端的煤粉气流入口141进入，与煤粉浓缩器相遇后，气流中的煤粉颗粒在撞击煤粉浓缩器过程中，受惯性作用，煤粉颗粒容易被反弹至煤粉气流入口141的近壁面区域，从而形成具有高浓度煤粉颗粒的浓煤粉气流，而在煤粉气流入口141的轴心区域将形成具有低浓度煤粉颗粒的淡煤粉气流。相应的，浓煤粉气流依次流入到主煤粉气流渐扩段142及主煤粉气流通道1211内，同时，淡煤粉气流流入中心引射风管112内。

可选地，煤粉浓缩器可为采用惯性分离的煤粉浓缩环152，也可为采用离心分离的旋流叶片煤粉浓缩器151。环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100增加煤粉浓缩器后，可进一步构建煤粉的浓淡燃烧，促进煤粉的着火、稳燃及降低nox生成。具体的，环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100还包括煤粉气流入管140以及煤粉浓缩环152，煤粉气流入管140连通中心引射风管112与主煤粉气流渐扩段，所述煤粉浓缩环设置于所述主煤粉管内。

在其中一个实施例中，所述环形壁热式逆喷煤粉燃烧器还包括煤粉气流入管以及旋流叶片煤粉浓缩器，所述煤粉气流入管连通所述中心引射风管与所述主煤粉气流渐扩段，所述旋流叶片煤粉浓缩器设置于所述主煤粉管内。

示例性地，介绍一实施例中环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100的尺寸示意图，如图13所示，预热燃烧室111的小尺寸端内径为d；中心引射风管112的内径为a；分隔环114的外径为d；预热燃烧室111的轴向尺寸为h；逆喷通道1221的出口处与弧形壁面113的内部凹面间最大距离为h。其中：d＝0.2d～0.5d；a＝0.02d～0.2d；h＝1.0d～3.0d；h＝0.3h～0.9h。

参见图1和图12，本发明的环形壁热式逆喷煤粉燃烧器100在运行过程中，中心引射风由中心引射风管112流入，并受中心引射风管112的导向作用，由中心喷入到预热燃烧室111的内部。与此同时，主煤粉气流由位于主煤粉气流通道1211上端的入口端流入，在与主煤粉气流通道1211出口处的槽形挡环相遇后，受槽形挡环的导向作用，沿着与初始流动的反方向由逆喷通道1221喷出，并沿着预热燃烧室111的内壁区域向上流动，而后与位于预燃结构体110相遇，受预燃结构体110的弧形壁面113阻隔及导向作用，再一次折转方向，使主煤粉气流在靠近预燃结构体110中心区域汇聚，并向下由预燃结构体110出口喷出。在主煤粉气流开始汇聚到预燃结构体110中心区域至喷出预燃结构体110过程中，由于在反向喷射的主煤粉气流与中心引射风间存在有分隔环114，使中心引射风由中心引射风管112喷出一定距离后才与反向流动的主煤粉气流逐渐混合。中心引射风引射反向流动的主煤粉气流并与主煤粉气流逐渐混合，最终由燃烧器的出口喷出。

在预燃结构体110内部，煤粉燃烧产生的高温火焰集中于主煤粉气流反向喷射的预燃结构体110中心区域，与此同时，位于中心区域的高温火焰将同时加热与其相邻的预热燃烧室111侧壁处刚喷入的主煤粉气流，对主煤粉气流产生预热升温效果，促进后续主煤粉气流的及时着火。同时，根据伯努利原理，在煤粉预热燃烧室111侧壁与中心区域形成的高速气流之间将形成低压区，形成的低压区有利于卷吸周围的高温烟气，形成位于燃烧器内部的内回流区，促进不同燃烧负荷下的煤粉着火及稳定燃烧，同时降低nox生成。

与此同时，在套设于主煤粉气流通道1211外侧的二次风通道1311中，二次风首先由二次风通道1311上端的入口流入二次风通道1311内，并分别流入旋流二次风道1331和直流二次风道1332，其中进入旋流二次风道1331的气流为旋流二次风，而进入直流二次风道1332的气流为直流二次风。进一步的，旋流二次风沿着旋流二次风道1331流动，在与中空启旋叶片132的外壁面相遇后，由于中空启旋叶片132与预燃结构体110的中心轴线呈一定夹角布置，受中空启旋叶片132的启旋作用，旋流二次风将以一定切向速度由二次风通道1311出口高速旋转喷出，在高速旋转二次风的中心区域将形成低压区，促进燃烧器出口处高温烟气外回流区的形成，有利于促进不同煤种及不同负荷下的煤粉稳定燃烧。

同时，直流二次风沿着直流二次风道1332流动，并分别流入与之连通的多个二次风支管134，而后进入中空启旋叶片132内的叶片内部通道1321内部，并沿着叶片内部通道1321流动，最终由直流气流出口1322喷出。由于所述直流气流出口处迎着中空启旋叶片内气流流动方向的平面与预热燃烧室的中心轴线平行设置，使气流由直流气流出口1322喷出过程中，受直流气流出口1322的出口端面导向作用，将喷出的气流导向为与预燃结构体110的中心轴线相同的流动方向，使气流切向速度接近于零，形成直流二次风高速喷出。

通过调整旋流二次风与直流二次风间的风量比可以起到调整预燃结构体110出口端的整体二次风旋流强度的作用，从而实现通过配风调整对燃烧器出口整体二次风旋流强度的灵活调整。

通过构建燃烧器内部及出口处的两处高温内回流区及外回流区，有利于形成燃烧器内部及出口处的强还原性燃烧氛围，抑制煤粉燃烧过程中的nox生成。同时，有利于实现对不同煤种气流的快速升温、热解及着火，改善析出挥发分数量和质量，特别是对低挥发分煤种，能够确保煤粉气流的及时升温着火，同时稳定不同负荷下的煤粉燃烧。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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