CN101109517A

CN101109517A - 一种化石燃料的点火方法及装置

Info

Publication number: CN101109517A
Application number: CNA200610088862XA
Authority: CN
Inventors: 张海; 吕俊复; 刘青; 杨海瑞; 张建胜; 岳光溪
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-01-23

Abstract

一种化石燃料的点火方法及装置，属于燃烧及设备技术领域。本发明是将携带粉体燃料的一次风气流进入燃烧室前先进行浓淡分离，然后再将浓粉气流分为大小两股，其中小股浓粉气流通道的流通面积占浓粉气流总通道面积的15～40％。使小股浓粉气流与高浓度含氧气流混合，使得小股浓粉气流的含氧浓度为22～95％，氧气与燃料的化学当量比为0.4～1.2。本发明通过改善热解与反应条件，加速和加大了化石燃料挥发分的析出和前期着火，较大幅度地改善了气流的着火特性，可以不使用助燃用油或大幅度减少助燃用油，实现低挥发分化石燃料的点火和低负荷稳燃；同时可形成稳定的小火焰，用小火点大火的方法点燃一次风气流，大大地节约点火过程的氧气消耗量。

Description

一种化石燃料的点火方法及装置

技术领域

本发明涉及一种化石燃料的点火技术及设备，特别涉及一种以化石燃料(包括煤、焦粉、石油焦)作粉状悬浮燃烧的点火技术及设备，主要为锅炉，也可以为炉窑、加热炉、煤气化发生器等。属于燃烧技术及设备技术领域。

背景技术

化石燃料粉状悬浮燃烧设备，如煤粉锅炉在冷炉启动时，用于点火的耗油量十分可观，一般每小时的耗油量约为锅炉额定燃烧热量的三分之一，须持续燃烧几个小时，使炉膛各处均达到高温后，才将烧油切换成烧煤粉，耗油量相当大，另外在负荷降低或燃料品质变差时，常常需要投油助燃，维持煤粉火炬的稳定燃烧。随着石油价格的攀升和资源的枯竭，发展少用或不用油的煤粉点火燃烧方法及装置，不仅可以大大地提供设备的经济性，并具有能源战略意义。

已有的无油点火技术主要是借助外界的热源，采用电弧、等离子体、热壁面、激光等热源点然煤粉气流，实现锅炉启动和低负荷稳燃。这些技术存在着系统复杂、设备昂贵、使用寿命较短的缺点。

氧气浓度是影响燃烧的一个重要因素。研究表明，适度增大燃料气流中的氧浓度，可使得粉状化石燃料的加热与裂解速率大大提高、挥发分的析出速率和析出量增大，使得携粉气流在较低的来流温度下也能较好地达到着火的必要条件。已有燃烧技术(专利“一种化石燃料的燃烧方法及装置”，申请号：200510011541.5)将富氧燃烧与浓淡分离技术和预燃技术相结合，可以大大提高煤粉火炬的稳定性，并降低NOx的排放。但是该技术的主要目的是提高火焰的稳定性和降低NOx排放，不是针对节油。浓股气流与高氧浓度气流混合后的氧气最高浓度为35％，燃用挥发分较低的难燃化石燃料，如劣质烟煤、贫煤、无烟煤以及石油焦等时点火和低负荷稳燃的节油效果不理想。因为氧气加入在一次风浓淡分离所得的整个浓股，片面加大氧气浓度将带来氧气消耗量过大的缺点，经济性较差。

发明内容

为了增强携粉气流的着火稳燃性能，节约点火和低负荷运行时的助燃用油，本发明提供一种化石燃料的点火方法及装置，即通过提高一次风浓缩后的小部分气流的氧化剂的浓度，使得这部分化石燃料在着火初期的自身反应增强，形成一个着火的极佳条件，大幅度地提高携粉气流的着火性能。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种化石燃料的点火方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)将携带粉体燃料的一次风气流经浓淡分离器分离成浓淡两股，然后再将浓股气流分成大小两股，其中小股浓粉气流通道的流通面积占浓股气流通道总面积的15～40％，并在小股浓粉气流通道内加入氧气，使进入燃烧室前的小股浓粉气流的含氧浓度为22～95％，氧气与燃料的化学当量比为0.4～1.2；

2)以上三股气流分别以各自的通道进入燃烧室。

在上述技术方案中，步骤1)中经浓淡分离器分离成浓淡两股的一次风气流，其中浓股气流的煤粉量应占一次风气流总煤粉量的70～80％，气流量占一次风总气流量的20～40％。

本发明还提供了一种实施所述方法的燃烧装置，该装置包括一次风管，设置在一次风管后面的浓淡分离器，淡粉气流通道，浓粉气流总通道以及燃烧室，其特征在于：在浓粉气流总通道和燃烧室之间设有大股浓粉气流通道和小股浓粉气流通道，小股浓粉气流通道的流通面积占浓股气流总通道面积的15～40％；且在所述的小股浓粉气流通道上设有氧气入口通道。

本发明与现有点火技术相比，具有以下优点及突出性效果：①适当地增大携带燃料的氧浓度，这样可使一部分挥发分和燃料颗粒在短时间内燃烧或部分燃烧，将释放的热量传递给其他的颗粒，迫使燃料所含挥发分比常规条件下更快、更集中和更多地析出，然后燃烧，释放热量，从而改善了热解与反应条件，加速和加大了化石燃料挥发分的析出和前期着火，较大幅度地改善气流的着火特性，可以不使用助燃用油或大幅度减少助燃用油，实现低挥发分化石燃料的点火和低负荷稳燃；②与浓淡燃烧技术相结合，将氧气供给浓淡分离后所得的浓粉气流中的小部分携粉气流，而非整个一次风气流，形成稳定的小火焰，用小火点大火的方法点燃一次风，氧气消耗量低；③小股浓粉气流的氧浓度根据燃料的种类在一个较大的幅度内进行调整，增强了燃料的适应性。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施例的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、工作过程和实施做进一步的说明。

图1为本发明提供的实施例的结构原理示意图。它主要包括一次风管道1、浓淡分离装置2、淡粉气流通道3、浓粉气流总通道4、大股浓粉气流通道5、小股浓粉气流通道6、与小股浓粉气流通道6相连的氧气入口通道7和燃烧室8。

本发明的工作过程如下：

携带粉体燃料的一次风气流进入燃烧室8前先经浓淡分离装置2进行适度的浓淡分离，将其分为浓淡的两股，一般情况，浓股煤粉量占一次风总煤粉量的70～80％，气流量占一次风总气流量的20～40％；然后再将浓粉气流分为大小两股，其中小股浓粉气流通道的流通面积应占浓粉气流总通道面积的15～40％；通过氧气入口通道7，使小股浓粉气流与高浓度含氧气流混合，使得小股浓粉气流的含氧浓度增加，其氧气浓度一般在22～95％，氧气与燃料的化学当量比为0.4～1.2，形成高氧浓度携粉气流。氧气浓度和所述的化学当量比主要取决燃用的燃料种类、颗粒细度、气流稳定和燃烧器的结构。燃煤的品质越差，如挥发分越低和发热量越低，氧气浓度或所述当量比越大。

由于掺混的气流是高浓度的含氧气流，即便掺混后携粉气流的氧气浓度显著提高，相应的颗粒浓度也只有较小幅度的降低。所述高氧浓度携粉气流，即富氧携粉气流的着火条件非常好，这部分气流最早着火，形成一个稳定的小火焰，这一小火焰可以很容易地点燃大股的浓股气流，然后点燃整个一次风携粉气流。富氧气流的氧气浓度可以根据燃用的燃料种类、颗粒细度、气流稳定和燃烧器的结构在运行中调节，优化着火性能和氧气用量，增强燃料的适应性。

Claims

1.一种化石燃料的点火方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

2)以上三股气流分别以各自的通道进入燃烧室。

2.按照权利要求1所述的化石燃料的点火方法，其特征在于：步骤1)中经浓淡分离器分离成浓淡两股的一次风气流，其中浓股气流的煤粉量占一次风气流总煤粉量的70～80％，气流量占一次风总气流量的20～40％。

3.一种实施如权利要求1所述的燃烧装置，包括一次风管(1)，设置在一次风管后面的浓淡分离器(2)，淡粉气流通道(3)，浓粉气流总通道(4)以及燃烧室(8)，其特征在于：在浓粉气流总通道和燃烧室之间设有大股浓粉气流通道(5)和小股浓粉气流通道(6)，小股浓粉气流通道的流通面积占浓股气流总通道面积的15～40％；且在所述的小股浓粉气流通道(6)上设有氧气入口通道(7)。