CN100535518C - 用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法 - Google Patents

用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法,包括燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧,采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程;加氧燃烧和燃料乙醇直接点燃煤粉三步骤,本发明优点在于:采用燃料乙醇作为电站锅炉点火、稳燃,助燃的燃料完全满足电厂锅炉需要,同时适应降能的社会要求,实现微量燃料乙醇无需烘炉直接点燃煤粉。

Description

用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法
技术领域
本发明属于电站锅炉燃油替代方法。
背景技术
目前,随着社会的发展,我国燃油的进口量逐年增加,由于世界能源价格的持续上升,严重地制约了我国国民经济的长足发展,同时人们的能源及环保意识日益增强,选择可替代的绿色能源的燃料将是必然趋势。
电站锅炉一直以来以轻柴油作为点火和助燃燃料,其燃烧性能已经得到认可。由于燃料乙醇燃烧通常是气态燃烧,其燃烧温度比轻柴油低很多,液态燃烧困难很大,安全存放和输送保障方面也存在一定的问题。目前我国的锅炉燃油消耗量占总油消耗量的30%-40%。燃料乙醇的生产原料为生物源,它是一种可再生的能源。乙醇燃烧过程中所排放的CO2和含硫气体均低于汽油燃烧所产生的对应排放物,又由于它的燃烧比普通汽油更完全,使得其CO排放量可降低30%左右。因而,燃料乙醇被称为“绿色能源”或“清洁燃料”。而且,燃料乙醇燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制“温室效应”意义重大。
液体乙醇燃烧时由于液态雾化时其火焰长度和火焰温度均不佳,在点燃煤粉上会出现不易点燃、燃烧不稳等情况。这都制约了以往燃料乙醇在电站锅炉中的应用。
发明内容
本发明提供一种用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法,以解决目前燃料乙醇在电站锅炉中应用存在的不易点燃、燃烧不稳等问题,同时降低了锅炉点火期间燃料消耗量。
本发明采取的技术方案是,包括下列步骤:
一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧
采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是:燃烧室一端为燃料出口,具有配风口的配风室与该燃烧室套接,在该燃烧室与配风室套接处有通气孔,弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部,该燃烧室另一端连接预燃室,蛇形管圈固定连接在该预燃室内,该蛇形管圈一端与乙醇进口连接,另一端与点火喷嘴连接,该点火喷嘴与预燃室连接,预燃室上有配风口;工作时,乙醇从进口进入蛇形管圈中,该进入的乙醇压力选取:为0.3-0.7Mpa压力,乙醇流量在30kg/h~200kg/h,乙醇温度为室温;经点火喷嘴喷出,被点燃,与少量空气进行部分燃烧,在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇,使之汽化,汽化后的乙醇进入燃烧室,
二、加氧燃烧
汽化后的乙醇进入燃烧室后,和空气或氧气混和,混和按重量份数比为乙醇∶空气=1∶9或乙醇∶氧气=1∶4,进一步燃烧,最后从燃料出口喷出,进入锅炉;
三、燃料乙醇直接点燃煤粉
点燃煤粉的主要参数:
单支燃烧器煤粉流量按每小时4~6吨,煤粉浓度在0.20~0.60kg/kg;
一次风速控制在21-24米。
本发明一种实施方式中,利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度,实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高;汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域,使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
本发明优点在于:使燃料乙醇完全汽化后再进行燃烧,保证燃料乙醇与氧气均相反应,保证了燃烧的充分、完全、彻底。减少了有害气体排放。采用加氧燃烧技术保证汽化后的燃料乙醇燃烧反应剧烈,温度提高,燃烧高温区域出现明显扩大,改善乙醇燃烧通常出现的火焰短,着火温度低的问题。
采用燃料乙醇作为电站锅炉点火、稳燃,助燃的燃料完全满足电厂锅炉需要,同时适应降能的社会要求,实现微量燃料乙醇无需烘炉直接点燃煤粉。
附图说明
图1是本发明电站锅炉燃料乙醇燃烧器结构示意图。
图2是电站锅炉燃料乙醇燃烧器点燃煤粉的示意图。
具体实施方式
实施例1
一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧
采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是:燃烧室1一端为燃料出口10,具有空气配风口3的配风室2与该燃烧室套接,在该燃烧室与配风室套接处有通气孔,弯曲叶片式稳流器4固定连接在燃烧室内部,该燃烧室另一端连接预燃室5,蛇形管圈6固定连接在该预燃室内,该蛇形管圈一端与乙醇进口7连接,另一端与点火喷嘴8连接,该点火喷嘴与预燃室连接,预燃室上有配风口9;工作时,乙醇从进口进入蛇形管圈中,该进入的乙醇压力选取:为0.3Mpa压力,乙醇流量在30kg/h,乙醇温度为室温;经点火喷嘴喷出,被点燃,与少量空气进行部分燃烧,在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇,使之汽化,汽化后的乙醇进入燃烧室,
二、加氧燃烧
汽化后的乙醇进入燃烧室后,和氧气混和,混和按重量份数比为乙醇∶氧气=1∶4,进一步燃烧,最后从燃料出口喷出,进入锅炉;
三、燃料乙醇直接点燃煤粉
点燃煤粉的主要参数:
单支燃烧器煤粉流量按每小时4吨,煤粉浓度在0.45kg/kg;
一次风速控制在21-24米。
利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度,实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高;汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域,使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
本实施例中,燃料乙醇在汽态乙醇燃烧稳定后,可见火焰长度在1.0m-1.5m之间,不可见火焰长度1.5m-2.5m,明显长于相同条件下液态乙醇燃烧火焰可见长度在0.5m-0.8m。液态乙醇燃烧稳定情况下,火焰最高燃烧温度在1200℃;乙醇汽化燃烧火焰温度比液态时高。温度可达到1350℃以上。汽态乙醇燃烧时火焰锥角在50-60(°E)。高温区域范围大;燃烧稳定温度变化小。液态乙醇燃烧时,燃烧稳定情况下,火焰锥角在20-40(°E),高温区域范围狭小。汽态乙醇燃烧具有燃烧稳定,不出现火刺、无火焰回卷、黑烟、火焰干扰、雪偏状火星及脱火等不良燃烧现象。燃烧气体中不含或少含NOX等有害气体。燃烧充分,燃烧废气中不含或少含CO或CxHy等可燃气体。乙醇完全燃烧前以气体形式与燃烧空气均匀混合,减少了着火后乙醇汽化所需的汽化潜热,其火焰温度比液态时高。温度可达到1350℃以上。火焰锥角在50-60(°E),高温区域范围大。汽化后的燃料乙醇燃烧过程不存在液核,实现了均相反应,保证了燃烧的充分、完全、彻底,减少了有害气体排放。
汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域,使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。改善煤粉燃烧初期燃烧效率有利于提高煤粉燃尽程度,减少煤粉使用量。电站锅炉燃料乙醇燃烧器投入使用后,冷炉启动锅炉时间不超过4小时,启动用燃料乙醇量在0.6-0.8吨,通常需要10-15吨柴油。能满足锅炉30%及以下负荷的稳燃作用。
投粉后在看火孔可看到明亮的火炬,火炬燃烧稳定,火炬大体呈橘黄色。
实施例2
一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧
采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是:燃烧室1一端为燃料出口10,具有空气配风口3的配风室2与该燃烧室套接,在该燃烧室与配风室套接处有通气孔,弯曲叶片式稳流器4固定连接在燃烧室内部,该燃烧室另一端连接预燃室5,蛇形管圈6固定连接在该预燃室内,该蛇形管圈一端与乙醇进口7连接,另一端与点火喷嘴8连接,该点火喷嘴与预燃室连接,预燃室上有配风口9;工作时,乙醇从进口进入蛇形管圈中,该进入的乙醇压力选取:为0.5Mpa压力,乙醇流量在120kg/h,乙醇温度为室温;经点火喷嘴喷出,被点燃,与少量空气进行部分燃烧,在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇,使之汽化,汽化后的乙醇进入燃烧室,
二、加氧燃烧
汽化后的乙醇进入燃烧室后,和空气混和,混和按重量份数比为乙醇∶空气=1∶9,进一步燃烧,最后从燃料出口喷出,进入锅炉;
三、燃料乙醇直接点燃煤粉
点燃煤粉的主要参数:
单支燃烧器煤粉流量按每小时5吨,煤粉浓度在0.60kg/kg;
一次风速控制在21-24米。
利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度,实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高;汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域,使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
实施例3
一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧
采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是:燃烧室1一端为燃料出口10,具有空气配风口3的配风室2与该燃烧室套接,在该燃烧室与配风室套接处有通气孔,弯曲叶片式稳流器4固定连接在燃烧室内部,该燃烧室另一端连接预燃室5,蛇形管圈6固定连接在该预燃室内,该蛇形管圈一端与乙醇进口7连接,另一端与点火喷嘴8连接,该点火喷嘴与预燃室连接,预燃室上有配风口9;工作时,乙醇从进口进入蛇形管圈中,该进入的乙醇压力选取:为0.7Mpa压力,乙醇流量在200kg/h,乙醇温度为室温;经点火喷嘴喷出,被点燃,与少量空气进行部分燃烧,在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇,使之汽化,汽化后的乙醇进入燃烧室,
二、加氧燃烧
汽化后的乙醇进入燃烧室后,和空气混和,混和按重量份数比为乙醇∶空气=1∶9进一步燃烧,最后从燃料出口喷出,进入锅炉;
三、燃料乙醇直接点燃煤粉
点燃煤粉的主要参数:
单支燃烧器煤粉流量按每小时6吨,煤粉浓度在0.20kg/kg;
一次风速控制在21-24米。

Claims (2)

1、用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法,包括下列步骤:
一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧,
采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发,通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇,使燃料乙醇汽化,实现燃料乙醇的自我加热过程;
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧,该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是:燃烧室一端为燃料出口,具有配风口的配风室与该燃烧室套接,在该燃烧室与配风室套接处有通气孔,弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部,该燃烧室另一端连接预燃室,蛇形管圈固定连接在该预燃室内,该蛇形管圈一端与乙醇进口连接,另一端与点火喷嘴连接,该点火喷嘴与预燃室连接,预燃室上有配风口;工作时,乙醇从进口进入蛇形管圈中,该进入的乙醇压力选取为0.3-0.7Mpa压力,乙醇流量在30kg/h~200kg/h,乙醇温度为室温;经点火喷嘴喷出,被点燃,与少量空气进行部分燃烧,在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇,使之汽化,汽化后的乙醇进入燃烧室,
二、加氧燃烧
汽化后的乙醇进入燃烧室后,和氧气混和,混和按重量份数比为乙醇∶氧气=1∶4,进一步燃烧,最后从燃料出口喷出,进入锅炉;
三、燃料乙醇直接点燃煤粉
点燃煤粉的主要参数:
单支燃烧器煤粉流量按每小时4~6吨,煤粉浓度在0.20~0.60kg/kg,一次风速控制在21-24米/s。
2、根据权利要求1所述的用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法,在步骤三中,利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度,实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高;汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域,使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
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