一种可调节旋流二次风速的燃烧器
技术领域
本发明涉及电站调峰技术领域，特别是涉及一种可调节旋流二次风速的燃烧器。
背景技术
燃烧器是火力发电厂中燃烧系统的核心部件。旋流燃烧器因为具有中心回流区，卷吸高温烟气并促进煤粉的着火等特点，在工程上已经得到了广泛的应用。
由于我国新能源发电的迅猛发展，以及煤电产能的过剩，煤电机组的灵活性改造势在必行。而我国以煤炭为主要一次能源，提高燃煤电厂的负荷调节特性就成为了最为现实的选择。
因此，随着火电机组深度调峰相关技术的推广和研发，降负荷过程中维持燃烧器稳定燃烧成为一大难点，为了在送风量动态变化的同时确保燃烧器的旋流二次风具有较高流速和刚度，提升燃烧器的燃烧效果，一种可调节旋流二次风速的燃烧器成为本领域研究的关键。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可调节旋流二次风速的燃烧器，能够在二次风量动态变化的同时动态调节旋流二次风口的截面积，保证燃烧器的旋流二次风具有较高的动量和刚度，改善炉内燃烧效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种可调节旋流二次风速的燃烧器，包括中心风支管1、一次风管2、内二次风管3、外二次风管前段4、外二次风管后段5和齿轮6；中心风支管1包含出风口a101、管体a102和进风口a103，一次风管2包含出风口b201、管体b202、进风口b203和中心风支管接口204，内二次风管3包含出风口c301、管体c302、一次风管接口303和进风口c304，外二次风管前段4包含外螺纹401、管体d402、进风口d403和内二次风管连接口404，外二次风管后段5包含出风口d501、周侧轮齿502、内螺纹503和管体e504；中心风支管1和一次风管2的中心风支管接口204配合，一次风管2和内二次风管3的一次风管接口303配合，内二次风管3和外二次风管前段4的内二次风管连接口404配合，外二次风管后段5嵌套于外二次风管前段4上，外二次风管后段5的内螺纹503和外二次风管前段4的外螺纹401配合相接，齿轮6和外二次风管后段5的周侧轮齿502相啮合。
所述中心风支管1为直角型圆形截面管，出口侧水平管口为出风口a101，中部中空圆形管段为管体a102，进口侧竖直管口为进风口a103。
所述一次风管2为变截面圆形管，水平方向上，出口侧为中空圆台形的出风口b201，中部为中空圆柱形的管体b202，连接口侧为圆孔形的中心风支管接口204；竖直方向上，管体b202上表面与中空圆柱形的进风口b203相连通。
所述内二次风管3为变截面圆形管，水平方向上，出口侧为中空圆台形的出风口c301，中部依次为中空圆柱形-圆台形-圆柱形渐变的管体c302，连接口侧为圆孔形的一次风管接口303；管体c302圆柱形的周侧切向上，管体c302圆柱形侧面与中空矩形截面的进风口c304相连通。
所述外二次风管前段4为变截面圆形管，水平方向上，内连接侧为设置外螺纹401的端口，中部依次为中空圆柱形-圆台形渐变的管体d402，连接口侧为圆孔形的内二次风管连接口404；管体d402圆柱形的周侧切向上，管体d402圆柱形侧面与中空矩形截面的进风口d403相连通。
所述外二次风管后段5为变截面圆形管，水平方向上，出口侧为中空圆台形出风口d501，中部为中空圆柱形的管体e504，外连接侧内壁周侧设置与外螺纹401相配合的内螺纹503，外连接侧端口外壁周侧设置盘状正齿齿轮形的周侧轮齿502。
所述齿轮6为圆形正齿齿轮，可以与周侧轮齿502实现转动配合，齿轮6的厚度远大于周侧轮齿502的厚度。
所述齿轮6通过绕轴线转动带动外二次风管后段5的周侧轮齿502转动，进而使外二次风管后段5的管体e504绕轴线转动，在外二次风管后段5的内螺纹503相对外二次风管前段4的外螺纹401转动的过程中，外二次风管后段5也沿轴向前后移动，改变外二次风管后段5的出风口d501与内二次风管3的出风口c301之间的流通面积。
本发明的有益效果是：
本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器，在火电机组动态调峰的过程中，通过齿轮等传动机构带动外二次风管转动进而改变外二次风管和内二次风管间的螺纹配合位置，从而动态调整旋流二次风的流通截面大小，使旋流二次风在机组降负荷的过程中均可保持较高的风速和旋度，有效改善炉内混合效果和燃烧状况。
附图说明
图1为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第一三维视图；
图2为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第二三维视图；
图3为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第一调节状态的俯视图；
图4为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第一调节状态的剖面图；
图5为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第二调节状态的俯视图；
图6为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的第二调节状态的剖面图；
图7为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的中心风支管1的三维视图；
图8为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的一次风管2的三维视图；
图9为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的内二次风管3的三维视图；
图10为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的外二次风管前段4的三维视图；
图11为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的外二次风管后段5的三维视图；
图12为本发明一种可调节旋流二次风速的燃烧器的齿轮6的三维视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明为一种可调节旋流二次风速的燃烧器，包括中心风支管1、一次风管2、内二次风管3、外二次风管前段4、外二次风管后段5和齿轮6。中心风支管1包含出风口a101、管体a102和进风口a103，一次风管2包含出风口b201、管体b202、进风口b203和中心风支管接口204，内二次风管3包含出风口c301、管体c302、一次风管接口303和进风口c304，外二次风管前段4包含外螺纹401、管体d402、进风口d403和内二次风管连接口404，外二次风管后段5包含出风口d501、周侧轮齿502、内螺纹503和管体e504。
作为本发明的优选实施方式，结合图1、图2和图4可得，中心风支管1与一次风管2的中心风支管接口204配合，中心风支管1套接在一次风管2的内部，二者共轴线布置；一次风管2和内二次风管3的一次风管接口303配合，一次风管2套接在内二次风管3的内部，管体b202和管体c302共轴线布置；内二次风管3和外二次风管前段4的内二次风管连接口404配合，内二次风管3套接在外二次风管前段4的内部，管体c302和管体d402共轴线布置；外二次风管后段5嵌套于外二次风管前段4上，外二次风管后段5的内螺纹503和外二次风管前段4的外螺纹401配合相接，管体d402和管体e504共轴线布置；齿轮6的轮齿与外二次风管后段5的周侧轮齿502啮合，作为整个可调节旋流二次风速的燃烧器的传动机构，上述各部分机构共同构成可调节旋流二次风速的燃烧器。
如图7所示，中心风支管1为直角型圆形截面管，左侧线框箭头指向为出口侧，右侧线框箭头指向为进口侧，出口侧水平圆形管口为出风口a101，中部中空圆形管段为管体a102，进口侧竖直圆形管口为进风口a103。
如图8所示，一次风管2为变截面圆形管，水平方向上，左侧线框箭头指向出口侧，右侧线框箭头指向连接口侧，出口侧为中空圆台形的出风口b201，中部为中空圆柱形的管体b202，连接口侧为圆孔形的中心风支管接口204；竖直方向上，管体b202上表面与中空圆柱形的进风口b203相连通。
如图9所示，内二次风管3为变截面圆形管，水平方向上，左侧线框箭头指向出口侧，右侧线框箭头指向连接口侧，出口侧为中空圆台形的出风口c301，中部依次为中空圆柱形-圆台形-圆柱形渐变的管体c302，连接口侧为圆孔形的一次风管接口303；管体c302圆柱形的周侧切向上，管体c302圆柱形侧面与中空矩形截面的进风口c304相连通。
如图10所示，外二次风管前段4为变截面圆形管，水平方向上，左侧线框箭头指向内连接侧，右侧线框箭头指向连接口侧，内连接侧为设置外螺纹401的端口，中部依次为中空圆柱形-圆台形-圆柱形渐变的管体d402，连接口侧为圆孔形的内二次风管连接口404；管体d402圆柱形的周侧切向上，管体d402圆柱形侧面与中空矩形截面的进风口d403相连通。
如图11所示，外二次风管后段5为变截面圆形管，水平方向上，左侧线框箭头指向出口侧，右侧线框箭头指向外连接侧，出口侧为中空圆台形出风口d501，中部为中空圆柱形的管体e504，外连接侧内壁周侧设置与外螺纹401相配合的内螺纹503，外连接侧端口外壁周侧设置盘状正齿齿轮形的周侧轮齿502。
如图12所示，齿轮6为圆形正齿齿轮，其上轮齿可以与外二次风管后段5的周侧轮齿502相啮合，从而实现与外二次风管后段5的转动配合，齿轮6的厚度远大于周侧轮齿502的厚度。
在进行调峰降负荷的过程中，送至燃烧器的总风量逐渐减小，相应旋流二次风的风量也逐渐降低，为保证旋流二次风在风量动态变化的过程中始终保持较高的风速和刚度，设计了一种可动态调节旋流二次风速的燃烧器，其具体工作过程如下。
调节过程参考图3、图4、图5和图6。机组处于未降负荷时的高负荷工况，二次风流量较大，齿轮6的轮齿的最右端与外二次风管后段5的周侧轮齿502相啮合(参照图3中的啮合状态)，外二次风管后段5的内螺纹503的最右端与外二次风管前段4外螺纹401的最右端相配合(参照图4中的配合状态)；此时，二次风自外二次风管前段4的进风口d403进入管体d402的中空内腔，并且自外二次风管后段5的出风口d501旋流喷入炉膛内进行助燃，旋流二次风的流通截面实际为出风口d501和出风口c301之间的相对较大的流通截面(参照图4中的S1截面)，大流量的旋流二次风通过此截面时可以在不破坏原有旋度的同时保持较高风速。机组处于降负荷时的低负荷工况，二次风流量较小，转动齿轮6使得其轮齿的最左端与外二次风管后段5的周侧轮齿502相啮合(参照图5中的啮合状态)，外二次风管后段5在齿轮6的转动作用下沿轴线转动，其内螺纹503相对外二次风管前段4外螺纹401同时发生轴向相对移动，最终至内螺纹503的最右端与外螺纹401的最左端相配合的位置(参照图6中的配合状态)；此时，二次风自外二次风管前段4的进风口d403进入管体d402的中空内腔，并且自外二次风管后段5的出风口d501旋流喷入炉膛内进行助燃，旋流二次风的流通截面实际为出风口d501和出风口c301之间的相对较小的流通截面(参照图6中的S2截面)，小流量的旋流二次风通过此截面时可以在不破坏原有旋度的同时保持较高风速。齿轮6的转动通过电机等常规动力装置进行驱动，外二次风管前段4固定在内二次风管3的外表面，二者之间无法进行轴向相对运动，旋流二次风的流通截面的变化主要通过外二次风管后段5的轴向移动实现，上述高负荷工况和低负荷工况仅分别对应工况调节的上限和下限，对于降负荷中间动态过程中的各种工况，可根据二次风旋流风量的大小调节外二次风管后段5的轴向位置以达到维持高旋流风速的效果。
综上所述，本发明在火电机组动态调峰的过程中，通过齿轮等传动机构带动外二次风管转动进而改变外二次风管和内二次风管间的螺纹配合位置，从而动态调整旋流二次风的流通截面大小，使旋流二次风在机组降负荷的过程中均可保持较高的风速和旋度，有效改善炉内混合效果和燃烧状况。
