CN101806452B

CN101806452B - 一种可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置

Info

Publication number: CN101806452B
Application number: CN2010101367039A
Authority: CN
Inventors: 李争起; 刘春龙; 陈智超; 孔维光; 曾令艳; 赵洋; 杨连杰
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: CN101806452A

Abstract

可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置，它涉及一种燃烧装置。本发明解决了现有的燃烧装置存在煤粉不容易点燃、燃烧不稳定的问题。技术要点：本发明所述可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置包括一号主油枪、二号主油枪和油枪安装支管；所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括绝热燃烧套筒，油枪安装支管的入口端内安装有一个绝热燃烧套筒，一号主油枪、二号主油枪由上至下设置在油枪安装支管的入口端内，一号主油枪和二号主油枪均与绝热燃烧套筒的内腔连通。本发明主要于应用于W火焰锅炉，燃用的煤种是挥发份含量低、着火温度高、难点燃的贫煤和无烟煤。

Description

一种可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置，具体涉及一种应用于W型火焰锅炉上的微油量点燃煤粉燃烧装置，属于W火焰锅炉技术领域。

背景技术

煤炭作为基本能源和重要原料，在我国一次能源生产和消费中所占比重一直保持在70％左右，我国电力工业中76％的燃料来自于煤炭。低挥发分(干燥无灰基挥发份V_daf小于20％)、高灰分、低发热量煤为难燃煤，难燃煤(包括无烟煤和贫煤)占我国动力用煤的五分之二以上，其中无烟煤占有一定比例。无烟煤的煤化程度高，挥发份含量低，挥发份发热量在煤发热量中所占的比率较低，着火困难；煤的岩相结构紧密而稳定，孔隙率小，可磨性能弱，反应性低，燃尽性差。难燃煤的特点是着火与燃尽都比较困难，需要较高的着火与燃尽温度，以及较长的燃尽时间。据不完全的统计，我国现投产的W火焰锅炉已达90余台，在建的有几十台，多数机组容量为300MW，最大容量为660MW。一台600MW火焰锅炉每年需要点火和稳燃用油1000吨。在国家节能减排的号召下，电厂开展了微油点火的节能技术改造，由于W火焰锅炉风速较高，煤粉挥发分低难着火，目前电厂尚无成功应用的案例。因此，开发出适用于W火焰锅炉的微油点火技术对我国电力行业节能方面有着十分重要的意义。中国专利申请号为200720111989.9的发明专利，该设计采用油枪对侧对称布置的方式，这样两侧的煤粉都能够被点燃，但它存在以下缺点：1.该微油点火燃烧装置目的是想在同一位置点燃两侧煤粉，当给粉量大时，全部煤粉都通入一个管道内燃烧，煤粉的吸热量大，着火热值高，不易被点燃。2.燃烧器两侧都只布置一个主油枪，油枪出力很小，点燃后火焰的长度和直径都很小，燃烧放热量小，由于燃烧器内煤粉浓度高，粉量大，煤粉吸热量大，仅靠主油枪放出的热量只能点燃部分煤粉，燃烧器出口处黑粉很多或者油火焰在初期就被扑灭。3.每个主油枪都设有点火装置，经济性和可靠性差。中国专利申请号为200910304771.9的发明专利申请(公开日为2009.12.16，公开号为CN101603684A)，该设计采用在主油枪同侧布置同侧辅助油枪，对侧布置对侧辅助油枪，对侧辅助油枪不配置点火装置，但它存在以下缺点：1.该微油点火方式在主油枪和同侧辅助油枪火焰区域煤粉不能立即点燃，高风速高浓度煤粉气流不仅会将热量带走，而且将火焰压缩在靠近主油枪的一侧，热量无法传递至对侧辅助油枪，对侧辅助油枪没有点火装置，煤粉热量不能点燃雾化燃油，雾化燃油与煤粉颗粒相互粘附形成块状，导致点火失败。2.对侧辅助油枪放置距离主油枪较远，三只油枪放热不集中，经试验表明燃烧器燃烧不稳定，出口黑粉较多。

发明内容

本发明为了解决现有的燃烧装置存在煤粉不容易点燃、燃烧不稳定的问题，进而提供了一种可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置。本发明所提出的微油量点燃煤粉燃烧装置应用于W火焰锅炉，燃用的煤种是挥发份含量低、着火温度高、难点燃的贫煤和无烟煤。

本发明的技术方案是：本发明所述可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置包括一号主油枪、二号主油枪和油枪安装支管；所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括绝热燃烧套筒，油枪安装支管的入口端内安装有一个绝热燃烧套筒，一号主油枪、二号主油枪由上至下设置在油枪安装支管的入口端内，一号主油枪和二号主油枪均与绝热燃烧套筒的内腔连通。本发明采用两只或两只以上油枪并排共用使用一个绝热燃烧套筒，通过一号主油枪的火焰点燃其余主油枪，多个主油枪燃油在同一个绝热燃烧套筒中燃烧后火焰喷出，放热量集中，直径大，刚性好，可以提高初始点火热量，是一种可以实现微油量点燃煤粉的燃烧装置，该装置可布置于W火焰锅炉一次风浓煤粉管道。

与现有的微油点火装置相比，本发明具有以下优点：

一、中国专利申请号为200720111989.9的发明专利，该设计采用油枪对侧对称布置的方式，这样两侧的煤粉都能够被点燃，但它存在以下缺点：1.该微油点火燃烧装置给粉量大，全部煤粉都通入一个管道内燃烧，煤粉的吸热量大，着火热值高，不易被点燃，因此，该微油点火装置只能燃用挥发份含量高、着火温度低、易点燃的烟煤煤种，而在燃用难点燃的贫煤，无烟煤煤种时，易发生点火失败。2.燃烧器两侧都只布置一个主油枪，每个主油枪的油量为30-50kg/h，两个油枪的油量最大只有100kg/h，油枪出力很小，点燃后火焰的长度和直径都很小，刚性差，当管径稍大时，两油枪产生的火焰不能相互支持，相当于两个独立的火焰。由于燃烧器内煤粉浓度高，粉量大，煤粉吸热量大，仅靠主油枪放出的热量只能点燃部分煤粉，燃烧器出口处黑粉很多，如果把主油枪的出力提高，则燃油雾化恶化，燃尽时间长，放热慢，更加不利于煤粉的点燃。3.每个主油枪都设有点火装置，经济性差。本发明的优点是：1.本发明在一号主油枪同侧布置二号主油枪和辅助油枪，三个油枪的油量可达到250kg/h，油量很大，是原设计(中国专利申请号为200720111989.9的发明专利)的2.5倍，三只油枪布置紧密，点燃后产生的火焰长度和直径都很大，刚性强，火焰燃烧剧烈，放热量集中，提高了初始点火热量；油枪单侧布置，沿煤粉来流方向点燃油枪侧的部分煤粉，煤粉燃烧放出大量热量点燃剩余煤粉，能够点燃高浓度煤粉。2.煤粉气流进入煤粉浓淡分离器进行浓淡分离后，浓侧煤粉进入两个浓煤粉管道，淡侧煤粉进入一个淡煤粉管道，每个浓煤粉管道内的煤粉量占煤粉总量的48％，煤粉的着火热降低，着火温度下降，容易点燃。淡煤粉管道内的煤粉浓度很低，粉量很少，只占总粉量的4％，所以不在淡煤粉管道内布置微油点火装置，这部分煤粉直接射入浓煤粉管道煤粉燃烧产生的高温火焰中稳定燃烧。例如某电厂660MW的W型火焰锅炉单只燃烧器满负荷出力为6.5t/h，给粉量较大，煤粉不易被点燃。若采用中国专利申请号为200720111989.9的发明专利，全部煤粉都通入一个管道内燃烧，煤粉的吸热量很大，不易被点燃。应用本发明每个浓煤粉管道的粉量约为3.1t/h，粉量适中，煤粉的吸热量小于原设计(中国专利申请号为200720111989.9的发明专利)全部煤粉总吸热量的50％，着火热值低于原设计全部煤粉总着火热值的40％，着火温度比原设计降低了50℃左右，煤粉容易点燃。淡煤粉管道的粉量为0.3t/h，粉量很少，煤粉浓度很低，在淡煤粉管道内不布置微油点火装置，由于淡煤粉管道喷口与浓煤粉管道喷口距离很近，淡煤粉管道内煤粉直接射入浓煤粉管道煤粉燃烧产生的高温火焰中被点燃并稳定燃烧。

二、中国专利申请号为200910304771.9的专利发明，该设计采用在主油枪同侧布置同侧辅助油枪，对侧布置对侧辅助油枪，对侧辅助油枪不配置点火装置，而是利用煤粉被点燃后产生的火焰来点燃其喷出的燃油，由于煤粉的浓度高，吸热量大，所以在燃烧器内运行时不会立即被主油枪，同侧辅助油枪产生的高温火焰点燃，而是会在燃烧器内运行一段距离后才会被点燃，因此对侧辅助油枪入口处布置在煤粉被点燃处，这样对侧辅助油枪喷出的燃油直接进入煤粉点燃产生的火焰中剧烈燃烧，放出大量热量，利用这些热量来点燃未被点燃的煤粉。但它存在以下缺点：1.由于该微油点火方式在主油枪和同侧辅助油枪处煤粉在该区域不能立即点燃，高风速高浓度的煤粉气流，将油枪火焰压缩在主油枪侧，放出的热量无法向对侧辅助油枪传递，而对侧辅助油枪没有点火装置，对侧辅助油枪喷出的雾化燃油则与煤粉颗粒相互粘附形成块状，不利于点燃，点火稳定性下降，设备可靠性差。2.对侧辅助油枪放置距离主油枪较远，燃油放热不集中，经试验表明燃烧器燃烧不稳定，出口黑粉较多。本发明的优点是：1.高浓度的煤粉气流进入浓煤粉管道弯管段后，由于离心力的作用，煤粉被浓缩在弯管段的外侧一次风管道内，这侧煤粉浓度和风速很高，不利于点燃，因此选择在煤粉浓度和风速较外侧略低的弯管段内侧一次风管道内由一号主油枪、二号主油枪和辅助油枪共同点燃经过浓缩后的高浓度煤粉。2.一号主油枪和二号主油枪共同使用一个绝热燃烧室，绝热燃烧室中间放置隔板，保证一号主油枪和二号主油枪的火焰在绝热燃烧室内各自的空间中独立燃烧充分，火焰刚性强。3.绝热燃烧室隔板前缘距离绝热燃烧室出口保持一定距离，一号主油枪火枪火焰通过隔板前缘点燃二号主油枪雾化燃油，当发生油枪灭火状况时，运行良好地油枪火焰通过隔板前缘将灭火油枪火焰重新点燃，提高了装置的可靠性。4.三只油枪紧密布置，在绝热燃烧室出口，辅助油枪喷入雾化燃油，三只油枪火焰形成一个整体，火焰集中，放热量大，提高了煤粉点燃的初始热量。这样，本发明在煤粉浓度和风速略低的管道内侧组织点火，在保证油火焰稳定的前提下，一号主油枪和二号主油枪使用绝热燃烧室有效地增加了火焰刚性，三只油枪紧密布置，放热量集中，提高了初始点火热量，容易点燃低挥发分、高灰分、低发热量的贫煤和无烟煤。按照某电厂660MW的W火焰锅炉燃烧器实际尺寸及运行参数建立了1∶1实验台系统，经过实验证明：采用本发明微油点火煤粉燃烧装置，能够成功点燃挥发份含量低的贫煤，无烟煤煤种，点火用油量为50t，节油率在60％以上。

附图说明

图1是本发明的整体结构主剖视图，图2是图1的A向视图，图3是图1的I部放大图，图4a是旋风分离器示意图，图4b是图4a的B向视图，图4c是图4b的C向视图(煤粉浓淡分离器可以是百叶窗浓淡分离器也可以使用旋风分离器，旋风分离器为现有技术，如图4a～4b)。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、2、3说明本实施方式，本实施方式所述可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置包括一号主油枪14、二号主油枪15和油枪安装支管20；所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括绝热燃烧套筒18，油枪安装支管20的入口端内安装有一个绝热燃烧套筒18，一号主油枪14、二号主油枪15由上至下设置在油枪安装支管20的入口端内，一号主油枪14和二号主油枪15均与绝热燃烧套筒18的内腔连通。

根据点燃煤粉的挥发份、热值，风速等实际因素，可于一号主油枪14、二号主油枪15同侧并排布置一个或多个辅助油枪。

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括隔板19，所述隔板19沿轴向插装在绝热燃烧套筒18的内腔中并将绝热燃烧套筒18的内腔分成上下两部分，一号主油枪14与绝热燃烧套筒18的上部内腔连通，二号主油枪15与绝热燃烧套筒18的下部内腔连通。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、2、3说明本实施方式，本实施方式所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括辅助油枪16，辅助油枪16与一号主油枪14和二号主油枪15同侧布置，辅助油枪16设置在油枪安装支管20的出口端下侧壁的台肩上。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1、2、3说明本实施方式，本实施方式所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括火检件17，火检件17与辅助油枪16同侧布置且位于辅助油枪16的下方，火检件17安装在油枪安装支管20的出口端的下侧壁上。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1、2、3说明本实施方式，本实施方式所述隔板19的底端侧面和绝热燃烧套筒18出口端端面之间的距离M为50～80mm。其它组成及连接关系与具体实施方式二、三或四相同。

具体实施方式六：本实施方式所述绝热燃烧套筒18、隔板19均由耐火保温材料制成，耐火保温材料能够承受油火焰的高温，有良好的热震稳定性，能够抵抗温度的急剧变化而不破坏。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式七：结合图1、2、3、4a～4b说明本实施方式，本实施方式是将本发明安装在W型火焰锅炉上的直流燃烧器上的实施例，本实施方式包括一次风管道2、格栅均分器3、煤粉浓淡分离器4、两个浓煤粉管道5、淡煤粉管道6、淡煤粉管道挡板7、火检件17、两个油枪安装支管20、两个一号主油枪14、两个二号主油枪15、两个辅助油枪16、两个绝热燃烧套筒18和两个隔板19；每个浓煤粉管道5的弯管段13的内侧壁上倾斜设有一个油枪安装支管20，每个浓煤粉管道5与对应的油枪安装支管20连通；所述一次风管道2通过格栅均分器3与煤粉浓淡分离器4连接，煤粉浓淡分离器4的出口端分别与两个浓煤粉管道5的入口端、淡煤粉管道6的入口端连接，两个浓煤粉管道5的出口端、淡煤粉管道6的出口端分别对应与炉拱11上从内向外依次设有的浓煤粉气流喷口9、淡煤粉气流喷口10连接，淡煤粉管道6内设有淡煤粉管道挡板7，每个油枪安装支管20内安装有一个绝热燃烧套筒18，每个绝热燃烧套筒18内沿轴向插装有一个隔板19将绝热燃烧套筒18的内腔分成上下两部分，每个浓煤粉管道5的内侧由上至下依次设置有一号主油枪14、二号主油枪15和辅助油枪16(即一号主油枪14、二号主油枪15和辅助油枪16同侧布置)，一号主油枪14、二号主油枪15均设置在油枪安装支管20上，且一号主油枪14与绝热燃烧套筒18的上部内腔连通，二号主油枪15与绝热燃烧套筒18的下部内腔连通，辅助油枪16设置在油枪安装支管20的下部台肩上且直接与对应的浓煤粉管道5内腔连通，火检件17与辅助油枪16同侧布置且位于辅助油枪16的下方，火检件17安装在油枪安装支管20的侧壁上；隔板19的底端侧面和绝热燃烧套筒18出口端端面之间的距离M为50～80mm。

多个所述的燃烧装置对称安装在W型火焰锅炉两侧的炉拱11上(W型火焰锅炉的上炉膛1通过炉拱11与下炉膛12连接，W型火焰锅炉上还设有二次风箱8，在所述的炉拱11上从内向外依次设有浓煤粉气流喷口9、淡煤粉气流喷口10)，煤粉浓淡分离器可以是百叶窗浓淡分离器也可以使用旋风分离器，旋风分离器为现有技术，如图4a～4b；每个浓煤粉管道5内布置一套微油点火装置。

煤粉气流进入煤粉浓淡分离器4进行浓淡分离后，浓侧煤粉进入两个浓煤粉管道5，淡侧煤粉进入一个淡煤粉管道6，每个浓煤粉管道5内的粉量占总粉量的48％，由于粉量较少，在利用微油点火装置点燃时，煤粉吸热量小，着火热值低，着火温度低，容易点燃。浓煤粉管道5内布置一弯管段13，一号主油枪14，二号主油枪15，辅助油枪16沿侧向依次布置在弯管段13内侧。高浓度煤粉气流进入浓煤粉管道弯管段13后，由于离心力的作用，煤粉被浓缩在弯管段13的外侧一次风管道内，由于此侧煤粉浓度和风速很高，不易点燃煤粉，因此选择在煤粉浓度和风速较外侧略低的弯管段13内侧一次风管道内由一号主油枪14、二号主油枪15和辅助油枪16共同点燃经过浓缩后的高浓度煤粉。一号主油枪14和二号主油枪15共同使用一个绝热燃烧套筒18(绝热燃烧室18)，绝热燃烧室18中间放置隔板，保证一号主油枪14和二号主油枪15的火焰在绝热燃烧室18内各自的空间独立充分燃烧，火焰刚性好，隔板前缘距离绝热燃烧室18出口保持一定距离，一般为50-80mm，主油枪火焰通过隔板前缘将二号主油枪喷入的雾化燃油点燃，同时可以防止在运行中发生一号主油枪14或二号主油枪15其中一只油枪灭火的状况，提高装置的可靠性。在绝热燃烧室18出口，辅助油枪16喷入雾化燃油，与一号主油枪14和二号主油枪15火焰相互支持，形成整体火焰，火焰刚性好，长度和直径大，放热量集中，提高了初始点火热量，容易点燃煤粉。淡煤粉管道6上安装有淡煤粉管道挡板7，通过调节淡煤粉管道挡板7的开度可以调节进入淡煤粉管道6内的风量。

本发明也可安装在其它类型的燃烧器上，如旋流式燃烧器。

Claims

1.一种可提高初始点火热量的微油量点燃煤粉燃烧装置，所述微油量点燃煤粉燃烧装置包括一号主油枪(14)、二号主油枪(15)、辅助油枪(16)和油枪安装支管(20)；其特征在于：所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括绝热燃烧套筒(18)和隔板(19)，油枪安装支管(20)的入口端内安装有一个绝热燃烧套筒(18)，一号主油枪(14)、二号主油枪(15)由上至下设置在油枪安装支管(20)的入口端内，一号主油枪(14)和二号主油枪(15)均与绝热燃烧套筒(18)的内腔连通；所述隔板(19)沿轴向插装在绝热燃烧套筒(18)的内腔中并将绝热燃烧套筒(18)的内腔分成上下两部分，一号主油枪(14)与绝热燃烧套筒(18)的上部内腔连通，二号主油枪(15)与绝热燃烧套筒(18)的下部内腔连通；辅助油枪(16)与一号主油枪(14)和二号主油枪(15)同侧布置，辅助油枪(16)设置在油枪安装支管(20)的出口端下侧壁的台肩上；所述隔板(19)的底端侧面和绝热燃烧套筒(18)出口端端面之间的距离(M)为50～80mm。

2.根据权利要求1所述的一种多油枪微油量点燃煤粉燃烧装置，其特征在于：所述微油量点燃煤粉燃烧装置还包括火检件(17)，火检件(17)与辅助油枪(16)同侧布置且位于辅助油枪(16)的下方，火检件(17)安装在油枪安装支管(20)的出口端的下侧壁上。