CN100585276C - 小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器，它涉及一种旋流燃烧器。本发明的目的是为解决现有微油点火旋流燃烧装置在大容量锅炉上应用时需点燃煤粉量大及采用旋流燃烧器的大型煤粉锅炉在降低NOx排放的同时电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃情况下的节油问题。本发明第一级燃烧室固定在支撑板前端的第一风道管内，第二级燃烧室固定在第一级燃烧室前端的第一风道管内，第二级燃烧室前侧的第一风道管内为第三级燃烧室，主油枪与燃烧器一次风道相连通。本发明煤粉在低氧还原性气氛下燃烧，延长煤粉的停留时间，可控制燃烧型NOx的生成。由于二次风被分成了内、外两部分，因而形成了分级燃烧，实现了低NOx排放，也节约了燃油。

Description

小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器

技术领域

本发明涉及一种旋流燃烧器。

背景技术

现有运行的大容量电站锅炉中，锅炉点火和低负荷稳燃用油量巨大，发电企业为了节约燃油，节油重点由低负荷稳燃过程转向锅炉点火与停炉过程(电厂锅炉启停时耗油占60％，低负荷稳燃耗油占40％)。按照传统方式，点火油枪布置在燃烧器的二次风口中，油枪与煤粉喷口的距离比较远，而且这两股气流又互相平行，因此在点火时，燃油产生的热量直接用于加热煤粉的部分比较少，热量利用率低，使得锅炉点火时，燃油的消耗量很大。微油点火技术是一种应用于电厂锅炉启动、停止以及低负荷稳燃的新技术。中国专利号为ZL200520145352.2、授权公告号为CN2854368、授权公告日为2007年1月3日的实用新型专利公开了一种“宽煤种微油点火燃烧器”。中国专利申请号为200610053092.5、公开号为CN1912462、公开日为2007年2月14日的发明专利公开了一种“微油冷炉点火和超低负荷稳燃且具有低NOx排放的旋流燃烧器”，这两种装置的油枪都伸入到燃烧器一次风道内。燃烧器运行时，油枪套管长时间处于煤粉颗粒的冲刷，易造成主油枪套管的磨损，一旦产生磨损，小油点火将无法启动，不易满足所要求的使用寿命，而大机组对设备的使用寿命要求是较高的。另一方面，上述两种装置的多级燃烧室位于导流锥或煤粉浓缩器后且与油枪出口相连，整套油枪燃烧装置占据燃烧器一次风管道中心一定的面积，在停用油枪时，煤粉浓缩器浓缩的煤粉集中在中心回流区的外侧，使NOx没有最大限度的降低。中国专利申请号为200710072577.3、公开号为CN101101115、公开日为2008年01月09日的发明专利公开了“一种小油量气化燃烧侧向点燃中心给粉旋流燃烧器”，其第一级燃烧室为倒“V”形布置，在小容量锅炉适应性很好，但在大容量锅炉应用时第一级燃烧室包含中心浓煤粉较少，第一级燃烧室煤粉浓度较低，不利于煤粉点燃，并且由于只有两级燃烧室点燃，第一级煤粉点燃后所携带的热量较小，第二级需要被点燃的煤粉太多，导致点火失败。

发明内容

本发明的目的是为解决现有微油点火旋流燃烧装置在大容量锅炉上应用时需点燃煤粉量大及采用旋流燃烧器的大型煤粉锅炉在降低NOx排放的同时电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃情况下的节油问题，现提供一种小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器。本发明包含燃烧器一次风道、浓缩环、支撑板、内旋流器、内二次风风道、外旋流器、外二次风风道、火嘴、支撑杆、第三级燃烧室、第二级燃烧室、第一级燃烧室、主油枪、挡块、第一风道管、第二风道管和第三风道管，第一风道管内为燃烧器一次风道，第一风道管的出口端为火嘴，支撑板固定在第一风道管内的入口端，浓缩环固定在支撑板上，第一级燃烧室和第二级燃烧室都固定在所述的第一风道管内，并且第一级燃烧室固定在支撑板前端，第二级燃烧室固定在第一级燃烧室前端，第三级燃烧室为第二级燃烧室前侧的所述第一风道管内腔，主油枪与燃烧器一次风道相连通，主油枪的出口端与第一级燃烧室的入口端相对应，第二风道管固定在第一风道管外表面的前端，第二风道管与第一风道管之间为内二次风风道，内旋流器固定在内二次风风道内，第三风道管固定在第二风道管外表面的前端，第三风道管与第二风道管之间为外二次风风道，外旋流器固定在外二次风风道内，第一风道管、第二风道管和第三风道管的前端由支撑杆相互连接，挡块固定在第一风道管的内壁上并且固定位置位于第一级燃烧室后端，第二级燃烧室包含上板和下板，上板的上端与第一风道管的上侧内壁固定连接，下板的下端与第一风道管的下侧内壁固定连接，上板和下板在第一风道管内对称设置，上板的下端和下板的上端之间设有缝隙。

本发明的优点是：煤粉气流经过浓缩器后，在燃烧器一次风道的中心区域形成较高的煤粉浓度，而在边壁附近煤粉浓度很低。本发明在第一级燃烧室入口前设置挡块挡住了部分淡煤粉气流，提高了第一级燃烧室的煤粉浓度5％～10％，第一级燃烧室把燃烧器一次风道中部分浓缩的煤粉气流包含在第一级燃烧室内，也使第一级燃烧室的煤粉浓度增加，有利于煤粉着火。第二级燃烧室为开放式燃烧室，当煤粉燃烧产生烟气量大引起阻力过大时，烟气可以通过第二级燃烧室两板的缝隙进入第二级燃烧室外侧的空间，烟气阻力得到降低，并且这部分热量适当加热了第二级燃烧室外侧的煤粉，使煤粉进入第三级燃烧室时更容易被点燃，同时也避免了煤粉量增加时形成的高温将第二级燃烧室烧坏。由于第二级燃烧室包括了较多中心的煤粉浓度高的区域，随着锅炉启动后煤粉投入量的增多，第二级燃烧室煤粉量增加很快，第二级燃烧室的燃烧的煤粉放出的热量点燃第三级燃烧室的煤粉，进一步实现能量的逐级放大，大大减少了煤粉燃烧所需引燃能量。本发明避免了油枪套管长时间处于煤粉颗粒的冲刷，易造成主油枪套管的磨损导致小油点火将无法启动的问题，并且微油点火装置不改变燃烧器本身的低NOx和稳燃特性；本发明利用挡块和改变燃烧室形状提高了第一级燃烧室的煤粉浓度，有利于煤粉着火，第二级燃烧室采用缝隙式结构解决了采用多级燃烧室时燃烧室易烧损和燃烧室烟气堵塞的问题，利用多级燃烧室解决了大容量锅炉上的应用时需点燃煤粉量大容易导致点火失败的问题。此燃烧器在锅炉正常运行中可作为主燃烧器使用。由于二次风通过二次风箱进入燃烧器后分成两部分，它们分别经过燃烧器外二次风道、燃烧器内二次风道送风，调节内、外旋流器的开度，可以改变内、外旋流二次风的比例，由内旋流器、外旋流器使二次风旋转，在燃烧器的中心区域形成中心回流区。煤粉集中喷入位置正对燃烧器的中心回流区中心部分，穿越中心回流区的煤粉量增加，煤粉在低氧还原性气氛下燃烧，延长煤粉的停留时间，可控制燃烧型NOx的生成。由于二次风被分成了内、外两部分，因而形成了分级燃烧，与中心给粉相结合，实现了低NOx排放，同时也节约了大量的燃油。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是煤粉经浓缩器后煤粉浓度分布示意图，其中C为测点处的煤粉浓度，C₀为平均煤粉浓度；R为测点处的半径，R₀为一次风管的半径。

具体实施方式

具体实施方式一：(参见图1～图2)本实施方式包含燃烧器一次风道1、浓缩环2、支撑板3、内旋流器4、内二次风风道5、外旋流器6、外二次风风道7、火嘴8、支撑杆9、第三级燃烧室10、第二级燃烧室11、第一级燃烧室12、主油枪15、挡块16、第一风道管17、第二风道管18和第三风道管19，第一风道管17内为燃烧器一次风道1，第一风道管17的出口端为火嘴8，支撑板3固定在第一风道管17内的入口端，浓缩环2固定在支撑板3上，第一级燃烧室12和第二级燃烧室11都固定在所述的第一风道管17内，并且第一级燃烧室12固定在支撑板3前端，第二级燃烧室11固定在第一级燃烧室12前端，第三级燃烧室10为第二级燃烧室11前侧的所述第一风道管17内腔，主油枪15与燃烧器一次风道1相连通，主油枪15的出口端与第一级燃烧室12的入口端相对应，第二风道管18固定在第一风道管17外表面的前端，第二风道管18与第一风道管17之间为内二次风风道5，内旋流器4固定在内二次风风道5内，第三风道管19固定在第二风道管18外表面的前端，第三风道管19与第二风道管18之间为外二次风风道7，外旋流器6固定在外二次风风道7内，第一风道管17、第二风道管18和第三风道管19的前端由支撑杆9相互连接，挡块16固定在第一风道管17的内壁上并且固定位置位于第一级燃烧室12后端，第二级燃烧室11包含上板11-1和下板11-2，上板11-1的上端与第一风道管17的上侧内壁固定连接，下板11-2的下端与第一风道管17的下侧内壁固定连接，上板11-1和下板11-2在第一风道管17内对称设置，上板11-1的下端和下板11-2的上端之间设有缝隙11-3。

具体实施方式二：(参见图1～图2)本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，它增加了辅助油枪13，辅助油枪13与主油枪15平行设置，辅助油枪13与第一级燃烧室12相连通，辅助油枪13的出口端设置在第一级燃烧室12的中部。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：(参见图1～图2)本实施方式与具体实施方式二的不同点在于，它增加了火检装置14，火检装置14设置在辅助油枪13与主油枪15之间，火检装置14与第一级燃烧室12相连通。其它与具体实施方式二相同。

煤粉被送入燃烧器一次风道1内，经过煤粉浓缩器2进行煤粉浓缩，在燃烧器一次风道1中心区域形成较高的煤粉浓度，用fluent软件计算600MW亚临界锅炉的浓度分布结果如(图3所示)，煤粉高浓度区域在一次风道1中心为圆心的0.6R₀以内，其余部分为淡煤粉气流。在第一级燃烧室12入口前设置挡块，挡住了部分淡煤粉气流，挡块高度a小于0.4R₀，使第一级燃烧室12煤粉浓度提高，沿一次风道1半径方向0.15R₀到0.6R₀的环形区域1/4的高浓度煤粉进入第一级燃烧室12，主油枪15形成的高温火焰和第一级燃烧室12内的浓煤粉颗粒直接接触使煤粉颗粒的特性发生变化，极高的加热速率使挥发份析出速度大大加快，煤粉颗粒温度急剧升高、爆裂、粉碎和剧烈燃烧，当火焰不稳定时，可以及时启用辅助油枪13，帮助煤粉燃烧。然后被点燃高温煤粉气流进入第二级燃烧室11与第二级燃烧室的煤粉颗粒接触并点燃第二级燃烧室11煤粉，第二级燃烧室11为开放式的缝隙结构减小了煤粉燃烧产生烟气量大而引起的阻力，并且这部分热量加热了第二级燃烧室外侧的煤粉，使煤粉进入第三级燃烧室时更容易被点燃，最后进入第三级燃烧室点燃剩余的煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，最后经过火嘴8喷入炉膛。支撑板3用于固定浓缩环，支撑杆9用于固定内二次风风道5和外二次风风道7。二次风通过二次风箱进入燃烧器后分成两部分，它们分别经过燃烧器外二次风道7、燃烧器内二次风道5送风，调节内、外旋流器的开度，可以改变内、外旋流二次风的比例，由内旋流器4、外旋流器6使二次风旋转，在燃烧器的中心区域形成中心回流区。煤粉集中喷入位置正对燃烧器的中心回流区中心部分，穿越中心回流区的煤粉量增加，煤粉在低氧还原性气氛下燃烧，延长煤粉的停留时间，可控制燃烧型NOx的生成。由于二次风被分成了内、外两部分，因而形成了分级燃烧，与中心给粉相结合，实现了低NOx排放。

Claims (3)

1、一种小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器，它包含燃烧器一次风道(1)、浓缩环(2)、支撑板(3)、内旋流器(4)、内二次风风道(5)、外旋流器(6)、外二次风风道(7)、火嘴(8)、支撑杆(9)、第三级燃烧室(10)、第二级燃烧室(11)、第一级燃烧室(12)、主油枪(15)、挡块(16)、第一风道管(17)、第二风道管(18)和第三风道管(19)，第一风道管(17)内为燃烧器一次风道(1)，第一风道管(17)的出口端为火嘴(8)，其特征在于：支撑板(3)固定在第一风道管(17)内的入口端，浓缩环(2)固定在支撑板(3)上，第一级燃烧室(12)和第二级燃烧室(11)都固定在所述的第一风道管(17)内，并且第一级燃烧室(12)固定在支撑板(3)前端，第二级燃烧室(11)固定在第一级燃烧室(12)前端，第三级燃烧室(10)为第二级燃烧室(11)前侧的所述第一风道管(17)内腔，主油枪(15)与燃烧器一次风道(1)相连通，主油枪(15)的出口端与第一级燃烧室(12)的入口端相对应，第二风道管(18)固定在第一风道管(17)外表面的前端，第二风道管(18)与第一风道管(17)之间为内二次风风道(5)，内旋流器(4)固定在内二次风风道(5)内，第三风道管(19)固定在第二风道管(18)外表面的前端，第三风道管(19)与第二风道管(18)之间为外二次风风道(7)，外旋流器(6)固定在外二次风风道(7)内，第一风道管(17)、第二风道管(18)和第三风道管(19)的前端由支撑杆(9)相互连接，挡块(16)固定在第一风道管(17)的内壁上并且固定位置位于第一级燃烧室(12)后端，第二级燃烧室(11)包含上板(11-1)和下板(11-2)，上板(11-1)的上端与第一风道管(17)的上侧内壁固定连接，下板(11-2)的下端与第一风道管(17)的下侧内壁固定连接，上板(11-1)和下板(11-2)在第一风道管(17)内对称设置，上板(11-1)的下端和下板(11-2)的上端之间设有缝隙(11-3)。

2、根据权利要求1所述的小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器，其特征在于：旋流燃烧器还包含辅助油枪(13)，辅助油枪(13)与主油枪(15)平行设置，辅助油枪(13)与第一级燃烧室(12)相连通，辅助油枪(13)的出口端设置在第一级燃烧室(12)的中部。

3、根据权利要求2所述的小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器，其特征在于：旋流燃烧器还包含火检装置(14)，火检装置(14)设置在辅助油枪(13)与主油枪(15)之间，火检装置(14)与第一级燃烧室(12)相连通。

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