CN101109506A - 一种水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，涉及一种四角切向布置的煤粉浓淡燃烧器。本发明的特点是将一次风煤粉气流进行水平浓淡分离后，在浓股气流通道的出口处设有浓股一级分离块和浓股二级分离块，将浓粉气流分为上、中、下三股；喷口结构采用浓股富集型喷口结构，点火过程分三级完成。本发明不仅减少了着火需要的着火热，有利于着火燃烧，而且解决了300～600MWe等级的大机组锅炉燃烧难燃煤种时低负荷脱油稳燃问题；特别适用于100、200、300和600MWe等级锅炉燃烧劣质烟煤、贫煤、半无烟煤和无烟煤的燃烧器及其改造，也有利于降低NOx排放和消除燃烧器区域水冷壁结渣和高温腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流煤粉燃烧器，特别涉及一种在四角切向燃煤锅炉上水平布置的浓淡型燃烧器，属于燃烧设备及技术领域。
背景技术
在煤粉锅炉上，常采用浓淡燃烧(或称贫富粉燃烧)技术，即将入炉的煤粉/空气(一次风)气流进行惯性分离，分作浓淡两股而后分别送进炉膛。由于浓股的煤粉浓度比原有的一次风的煤粉浓度有显著的提高，其着火特性得到显著的改善。水平浓淡燃烧技术是浓淡燃烧技术的一种，是将浓淡分离后的两股气流在同一水平方向上送入炉膛，其中浓股煤粉气流送入易于煤粉着火的向火侧高温区，所使用的燃烧器称为水平浓淡型燃烧器。我国现在已有多种水平浓淡型燃烧器。
对于燃烧烟煤电站锅炉而言，现有的水平浓淡燃烧技术在理论和实践上已被证明是解决电站煤粉锅炉稳定燃烧、实现低负荷断油调峰、降低NOx生成、防止炉内结渣以及提高煤种适应性等的一种有效途径。然而，对于燃烧劣质烟煤、贫煤、半无烟煤和无烟煤等难燃燃料的电站锅炉，现有的水平浓淡燃烧技术不尽能达到上述的效果，难以满足生产要求。其原因是对于难燃燃料，即使入炉前一次风的浓淡分离效果很好，浓股煤粉气流在炉膛内仍有可能无法被卷吸的热烟气加热到所需的着火温度，不能很好地实现煤粉气流着火和稳定燃烧。例如，一种称为“多重富集型直流煤粉燃烧器”(专利号02100688.1)的水平浓淡型燃烧器中，在浓股煤粉出口处采用锯齿形多股喷口结构，在多台锅炉上燃用挥发分高的烟煤时，表现出很好的稳燃和低负荷运行性能，并且具有优异的低NOx燃烧特性，然而，它在燃用难燃燃料时稳燃效果就有所降低，难以满足严格的低负荷稳定燃烧要求。
解决上述矛盾的一个有效方法是使用特殊的燃烧器出口结构，更加合理地组织带粉气流在喷入炉膛后的流动场，实现炉内煤粉颗粒的空间浓缩，大幅度地增强煤粉的空间浓度，使一部分煤粉集中在较小的空间内燃烧，释放热量，然后把热量传递给浓股中另一部分未着火的颗粒，促使更多的颗粒着火燃烧。富集型燃烧器在一次风通道内利用气固分离元件将一次风进行第一级浓淡分离，并在燃烧器出口布置分离档块，将第一级分离后的一股浓股气流进行第二级气固分离，得到流量不同的两股浓股气流，并使得小股煤粉气流(浓股)在燃烧器出口发生大角度偏转(急拐弯)，并在其后形成高温回流区，煤粉在此高温回流区内滞止增浓(空间浓度)，快速升温，释放挥发物和着火，形成稳定的值班小火焰，再由此值班小火点燃整个一次风煤粉火焰。
虽然现有的富集型燃烧器已在数十台电站锅炉上获得应用，并在燃烧劣质烟煤、贫煤、无烟煤等难燃燃料时表现出十分强的着火稳燃能力，但那些锅炉所对应的最大单机容量仅为200MWe，在向300MWe～600MWe等级的我国现有的主力大机组锅炉推广时遭遇了技术瓶颈问题。其原因是现有富集型燃烧器是一种上下浓淡型燃烧器，其喷口大，往往需要将两个一次风喷口合并使用，而大机组锅炉由于燃烧器调节时往往需要整组摆动等原因，将两个喷口合并或使用过大喷口存在很大的技术困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，它的喷口与一次风的喷口相当，这种燃烧器不仅能用于200MWe以下的锅炉，也可适用于300MWe～600MWe等级的大机组锅炉；同时在煤种适应性上又比现有的水平浓淡燃烧器更宽，既适用于燃烧烟煤，也适用于燃烧劣质烟煤、贫煤、半无烟煤和无烟煤等难燃燃料，在生产应用上有广阔的前景。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，含有方圆接头、与方圆接头相连的一次风通道、设置在一次风通道内的分离挡块和分离隔板、由分离隔板分割而成的浓股气流通道和淡股气流通道，浓股气流喷口，淡股气流喷口，其特征在于：在所述的浓股气流通道的出口处设有浓股一级分离块和浓股二级分离块；所述的浓股一级分离块将浓股气流在垂直方向分离成上下大小两股气流，上部气流为小股，下部气流为大股，所述的浓股二级分离块位于下部大股气流的出口处，又将下部大股气流分离成上下大小两股，所述的浓股气流喷口是由浓股上喷口、浓股中心喷口和浓股下喷口构成的富集型喷口。
本发明所述的水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，其特征还在于：所述的浓股上喷口所喷出的小股气流占总浓股气流质量流量的1/4～1/3；所述的浓股中心喷口所喷出的气流占总浓股气流质量流量的1/6～1/7。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及效益：
①采用水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器后，使进入向火侧的浓(小)股煤粉浓度(输送浓度)提高了2-3倍，从而减少了着火需要的着火热，有利于着火燃烧；②采用水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器后，由于浓(小)股煤粉气流被送入到经过精心组织的浓股富集型喷口结构内，喷口尺寸变小，却保留了着火稳燃能力极强的特点，解决了300～600MWe等级的大机组锅炉燃烧难燃煤种时低负荷脱油稳燃问题；③采用水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器后，向火侧高温区处于还原性气氛下，并有大量的挥发物提前释放出来，挥发物在高温还原性气氛下可将NOx还原成N2，从而降低NOx的排放；④采用水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器后，煤粉浓度在燃烧器出口区域的分布是，向火侧浓，背火侧淡，从而改善或消除了燃烧器区域水冷壁附近的还原性气氛，改善或消除水冷壁结渣和高温腐蚀；⑤水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器结构紧凑，有利于燃烧器改造、安装、及运行维护。
附图说明
图1为水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器四角切圆布置结构示意图。
图2为水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器的实施结构示意图。
图3为图2的A-A剖面图，表示出水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器的浓股侧的结构。
图4为水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器的喷口的示意图。
图中：1-方圆接头；2-一次风通道；3-分离挡块；4-分离隔板；5-浓股气流通道；6-淡股气流通道；7-总浓股气流喷口；8-淡股气流喷口；9-浓股煤粉火焰；10-一次风煤粉火焰；11-浓股一级分离块；12-浓股二级分离块；13-值班小火焰；14-浓股上喷口；15-浓股中心喷口；16-浓股下喷口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、具体结构做进一步的说明。本发明提供的水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，主要包括方圆接头1、与方圆接头相连的一次风通道2、设置在一次风通道内的分离挡块3和分离隔板4、由分离隔板分割而成的浓股气流通道5、淡股气流通道6以及浓股气流喷口7和淡股气流喷口8(如图2所示)；在浓股气流通道5的出口处设有浓股一级分离块11和浓股二级分离块12(如图3所示)；浓股一级分离块11将浓股气流在垂直方向分离成上下大小两股气流，上部气流为小股，下部气流为大股；浓股二级分离块12位于下部大股气流的出口处，又将下部大股气流分离成上下大小两股；由浓股一级分离块分离的上部小股气流由浓股上喷口14喷出，浓股二级分离块12将下部大股气流分成的上下两股气流分别由浓股中心喷口15和浓股下喷口16喷出。总浓股气流喷口7则是由浓股上喷口14、浓股中心喷口15和浓股下喷口16构成的浓股富集型喷口。在此结构内，所述的浓股上喷口所喷出的小股气流占总浓股气流质量流量的1/4/～1/3；所述的浓股中心喷口所喷出的气流占总浓股气流质量流量的1/7～1/6，浓股煤粉量的1/3。
从图2、图3和图4中可以清楚地看到整个燃烧器的着火燃烧过程：一次风煤粉气流进入方圆接头1后，流经在一次风通道2布置的分离挡块3和分离档块4，被分成浓淡两股(浓股气流的煤粉量占一次风的3/4，气流量占一次风的1/5～1/3)，浓股经浓股气流通道5进入浓股富集型喷口7，淡股经淡股气流通道6进入淡股气流喷口8；在浓股气流通道5的出口处设有浓股一级分离块11和浓股二级分离块12，浓股一级分离块11先将整个浓股气流在垂直方向分离成大(下)小(上)两股，浓股二级分离块12进一步将大股气流分离成上下两股，靠上的为小股。浓股富集型喷口7与浓股一级分离块11和浓股二级分离块12构成浓股富集型喷口结构。在此结构内，将浓粉气流分为上、中、下三股，中间的一股为小股(占浓股气流量的1/7～1/6，浓股煤粉量的1/3)，与之相邻的下侧为大股气流，这两股气流合占浓股气流的2/3左右，另外有一股射流布置在燃烧器的上侧，约占总气流量的1/3。在向火侧，大股气流抽吸小股气流，使其在炉膛内发生大角度偏转(急拐弯)，并在其后形成高温回流区，惯性大的煤粉进入此高温回流区，在这里滞止增浓(空间浓度)，快速升温，释放挥发物和着火，形成小火焰(即值班小火焰)，用它来点燃浓股煤粉火焰，再由浓股煤粉火焰去点燃整个一次风煤粉火焰。在本燃烧器中煤粉的点火过程分三级完成，即用值班小火焰去点燃浓股煤粉火焰，再由浓股煤粉火焰去点燃整个一次风煤粉火焰。燃烧器携带煤粉的一次风气流在管道内进行水平方向上的浓淡分离，分离后的浓股气流送入向火侧，淡股气流送入背火侧。所述的浓股气流的煤粉量约占一次风的3/4，气流量占一次风的1/5～1/3。
由于进入浓股富集型喷口结构的煤粉气流，不是一次风煤粉气量的全部，而是经浓淡分流后的浓股煤粉气流，它仅占一次风煤粉气流量的1/5～1/3，从而大大缩小了浓股富集型喷口结构尺寸和燃烧器喷口的总尺寸。因而，水平浓淡富集型煤粉直流燃烧器适用于300MWe～600MWe等级的大机组锅炉燃烧器及其改造，当然，也适用于300MWe机组以下的锅炉的燃烧器及其改造。
Claims (2)
1.一种水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，含有方圆接头(1)、与方圆接头相连的一次风通道(2)、设置在一次风通道内的分离挡块(3)和分离隔板(4)、由分离隔板分割而成的浓股气流通道(5)和淡股气流通道(6)，浓股气流喷口(7)，淡股气流喷口(8)，其特征在于：在所述的浓股气流通道(5)的出口处设有浓股一级分离块(11)和浓股二级分离块(12)；所述的浓股一级分离块将浓股气流在垂直方向分离成上下大小两股气流，上部气流为小股，下部气流为大股，所述的浓股二级分离块(12)位于下部大股气流的出口处，又将下部大股气流分离成上下大小两股，所述的浓股气流喷口(7)是由浓股上喷口(14)、浓股中心喷口(15)和浓股下喷口(16)构成的浓股富集型喷口。
2.按照权利要求1所述的水平浓淡富集型直流煤粉燃烧器，其特征在于：所述的浓股上喷口(14)所喷出的小股气流占总浓股气流质量流量的1/4/～1/3；所述的浓股中心喷口(15)所喷出的气流占总浓股气流质量流量的1/7～1/6。
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