CN101839478A - 煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法及装置 - Google Patents

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本发明具体为一种煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法及装置，解决了现有煤粉工业锅炉采用冷风送粉、冷风或低温空气助燃存在影响煤种适应能力的问题。一次风与煤粉的混合物经轴线处设有中心管的一次风管喷出后，形成两股以一次风管轴线为中心、里外层分布的煤粉气流；中心管中喷出含臭氧的空气或氧气，然后采用煤气点火枪点燃煤气进而在含臭氧的空气或氧气的助燃下点燃里层的煤粉气流，然后由此点燃外层的煤粉气流。本发明实现完全不用燃油，只需通过煤气点火满足锅炉系统较好的冷启动和稳燃效果的目的；臭氧制备技术成熟，无油煤气点火系统改造小，节省成本的同时运行可靠；同时煤种的适应性宽，有利于煤粉工业锅炉的市场推广。

Description

煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法及装置
技术领域
本发明涉及煤粉工业锅炉点火和稳燃方法及装置，具体为一种煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法及装置。
背景技术
我国是一个以煤炭为主要能源的国家，锅炉燃烧煤粉是我国煤炭利用的主要形式之一，涉及到各个行业。目前大中型煤粉锅炉的点火、稳燃多采用燃油方式，每年要消耗大量的燃油，给锅炉用户造成巨大的运行费用方面的压力；而随着石油资源的减少、用户的广泛以及国际油价的上涨和波动，寻找和研发替代燃油点火及稳燃的煤粉燃烧技术，已是煤粉锅炉行业亟待解决的课题。近年来，国内煤粉工业锅炉已研制成功并实现了产业化，因其热效率高、节省能源及良好的环保效果，已成为中小型传统工业锅炉改造及区域供暖的首选方案之一。为简化系统、降低造价，主要是采取冷风送粉、冷风或低温空气助燃的模式，但由于相对较小燃烧空间的限制，影响了煤粉工业锅炉煤种的适应能力，从而制约了煤粉工业锅炉的市场推广。
发明内容
本发明为了解决现有煤粉工业锅炉采用冷风送粉、冷风或低温空气助燃存在影响煤种适应能力的问题，提供了一种煤种适应能力强的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法及装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，一次风与煤粉的混合物经轴线处设有中心管的一次风管喷出后，形成两股以一次风管轴线为中心、里外层分布的煤粉气流；中心管中喷出含臭氧的空气或氧气，然后采用煤气点火枪点燃煤气进而在含臭氧的空气或氧气的助燃下点燃里层的煤粉气流，然后里层的煤粉气流点燃外层的煤粉气。臭氧是种安全易得的强氧化剂，具有降低煤粉燃烧活化能、降低煤粉燃点的特性；采用含有臭氧的空气或氧气通过中心管点燃煤粉，可明显降低煤粉点火需要的点火热量，使得在使用低点火强度点火方式的条件下，能实现煤粉的快速点火和稳定燃烧，取代燃油点火助燃；在低负荷和煤质较差时，能起到稳定煤粉火焰的作用，保障锅炉系统的安全稳定运行；同时含有臭氧的中心管内的空气或氧气与里层煤粉气流混合点燃，该部分煤粉气流温度快速提高且接着与外层煤粉气流点燃，经过较充分点燃后的高温烟气流进入炉膛充分燃烧，提高煤粉工业锅炉的煤种适应能力，进一步改善煤粉燃烧效果。
中心管内空气或氧气中臭氧所占的体积含量为2％-10％，当臭氧含量较低时，无法保证点火和稳定燃烧的效果；当臭氧含量较高时，增加制造臭氧的设备成本，本发明中臭氧的体积含量是经多次试验测得的。
中心管中氧气的体积为一次风管中氧气体积的5％-10％，当体积比大于10％时，煤气火焰不稳定、易发生煤粉爆燃现象；当体积比小于5％时，低热值煤种点燃效果不佳。
点燃煤气点火枪之前一次风管内的一次风量为满负荷的70％-80％，确保煤气的快速稳定点火。
位于燃烧器前方的中心管上设有与其连通的臭氧发生器，臭氧发生器上设有与其连通的气源管，中心管外套有一次风管且一次风管的后端设有与其连通的套状二级预燃室，二级预燃室内套有与其固定的套状一级预燃室，一级预燃室内固定有位于中心管后端面中心处后方的钝体，二级预燃室外套有二次风室，并且二级预燃室位于二次风室的套状后部，二级预燃室与二次风室后部之间设有第一旋流叶片，二次风室后部外套有三次风室，并且二次风室后部位于三次风室的套状后部，三次风室后端与炉膛侧壁连通，三次风室后部与二次风室后部之间设有第二旋流叶片，二次风室和三次风室内均设有风量调节板。工作时，先调节助燃风量(二次风室和三次风室的风量)，接着调节一次风管内的一次风量，然后开启中心管及臭氧发生器，待炉膛压力稳定后，将煤气点火枪插入中心管至中心管后端出口处，并点燃煤气，然后通过一次风管供应煤粉，来自一次风管的煤粉气流在钝体的作用下分为里、外两股煤粉气流，进入一级预燃室的煤粉气流被煤气火焰点燃进行点燃，点燃过程中与二级预燃室内的煤粉气流混合点燃，经充分点燃后产生的高温烟气流喷出，并逐级与来自二次风室和三次风室的二次风和三次风相遇，在炉膛内混合并持续燃烧。
二级预燃室和一级预燃室的前部为前侧直径小于后侧直径的套状结构，这种结构设计使得里、外两股煤粉气流分布更加合理，点燃效果进一步提高。
臭氧发生器为氧气型中频(400-1000Hz)发生器、氧气型高频(大于1000Hz)发生器、空气型中频发生器或空气型高频发生器，使用效果较好。
钝体的尖端位于中心管后端面的中心位置处，进一步提高一次点燃室煤粉气流与臭氧空气或氧气的混合程度，确保点燃效果。
本发明通过巧妙地设计克服了现有煤粉工业锅炉采用冷风送粉、冷风或低温空气助燃存在影响煤种适应能力的问题，实现完全不用燃油，只需通过煤气点火满足锅炉系统较好的冷启动和稳燃效果的目的；臭氧制备技术成熟，无油煤气点火系统改造小，节省成本的同时运行可靠；同时煤种的适应性宽，有利于煤粉工业锅炉的市场推广。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-中心管，2-一次风管，3-臭氧发生器，4-气源管，5-二级预燃室，6-一级预燃室，7-钝体，8-二次风室，9-第一旋流叶片，10-三次风室，11-第二旋流叶片，12-风量调节板。
具体实施方式
煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，一次风与煤粉的混合物经轴线处设有中心管1的一次风管2喷出后，形成两股以一次风管2轴线为中心、里外层分布的煤粉气流；中心管1中喷出含臭氧的空气或氧气，然后采用煤气点火枪点燃煤气进而在含臭氧的空气或氧气的助燃下点燃里层的煤粉气流，然后里层的煤粉气流点燃外层的煤粉气流。中心管1内空气或氧气中臭氧所占的体积含量为2％-10％；中心管1中氧气的体积为一次风管2中氧气体积的5％-10％；点燃煤气点火枪之前一次风管2内的一次风量为满负荷的70％-80％；位于燃烧器前方的中心管1上设有与其连通的臭氧发生器3，臭氧发生器3上设有与其连通的气源管4，中心管1外套有一次风管2且一次风管2的后端设有与其连通的套状二级预燃室5，二级预燃室5内套有与其固定的套状一级预燃室6，一级预燃室6内固定有位于中心管1后端面中心处后方的钝体7，二级预燃室5外套有二次风室8，并且二级预燃室5位于二次风室8的套状后部，二级预燃室5与二次风室8后部之间设有第一旋流叶片9，二次风室8后部外套有三次风室10，并且二次风室8后部位于三次风室10的套状后部，三次风室10后端与炉膛侧壁连通，三次风室10后部与二次风室8后部之间设有第二旋流叶片11，二次风室8和三次风室10内均设有风量调节板12；二级预燃室5和一级预燃室6的前部为前侧直径小于后侧直径的套状结构；臭氧发生器3为氧气型中频发生器、氧气型高频发生器、空气型中频发生器或空气型高频发生器；钝体7的尖端位于中心管1后端面的中心位置处。具体实施过程中，煤粉点燃后，逐项的调节助燃风量、煤粉量和一次风量，直到满足系统运行负荷要求。

Claims (9)

1.一种煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，其特征在于：一次风与煤粉的混合物经轴线处设有中心管(1)的一次风管(2)喷出后，形成两股以一次风管(2)轴线为中心、里外层分布的煤粉气流；中心管(1)中喷出含臭氧的空气或氧气，然后采用煤气点火枪点燃煤气进而在含臭氧的空气或氧气的助燃下点燃里层的煤粉气流，然后里层的煤粉气流点燃外层的煤粉气流。
2.根据权利要求1所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，其特征在于：中心管(1)内空气或氧气中臭氧所占的体积含量为2％-10％。
3.根据权利要求1所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，其特征在于：中心管(1)中氧气的体积为一次风管(2)中氧气体积的5％-10％。
4.根据权利要求1或2或3所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃方法，其特征在于：点燃煤气点火枪之前一次风管(2)内的一次风量为满负荷的70％-80％。
5.一种根据权利要求1所述方法设计的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃装置，其特征在于：位于燃烧器前方的中心管(1)上设有与其连通的臭氧发生器(3)，臭氧发生器(3)上设有与其连通的气源管(4)，中心管(1)外套有一次风管(2)且一次风管(2)的后端设有与其连通的套状二级预燃室(5)，二级预燃室(5)内套有与其固定的套状一级预燃室(6)，一级预燃室(6)内固定有位于中心管(1)后端面中心处后方的钝体(7)，二级预燃室(5)外套有二次风室(8)，并且二级预燃室(5)位于二次风室(8)的套状后部，二级预燃室(5)与二次风室(8)后部之间设有第一旋流叶片(9)，二次风室(8)后部外套有三次风室(10)，并且二次风室(8)后部位于三次风室(10)的套状后部，三次风室(10)后端与炉膛侧壁连通，三次风室(10)后部与二次风室(8)后部之间设有第二旋流叶片(11)，二次风室(8)和三次风室(10)内均设有风量调节板(12)。
6.根据权利要求5所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃装置，其特征在于：二级预燃室(5)和一级预燃室(6)的前部为前侧直径小于后侧直径的套状结构。
7.根据权利要求5或6所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃装置，其特征在于：臭氧发生器(3)为氧气型中频发生器、氧气型高频发生器、空气型中频发生器或空气型高频发生器。
8.根据权利要求5或6所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃装置，其特征在于：钝体(7)的尖端位于中心管(1)后端面的中心位置处。
9.根据权利要求7所述的煤粉工业锅炉无油煤气点火和稳燃装置，其特征在于：钝体(7)的尖端位于中心管(1)后端面的中心位置处。
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