CN102500551A

CN102500551A - 一种管道内粗细煤粉分离装置

Info

Publication number: CN102500551A
Application number: CN2011103027731A
Authority: CN
Inventors: 丘纪华; 王启道; 周进华; 袁方
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明提供了一种管道内粗细煤粉分离装置，包括风管，风管内轴线上靠近入口处设有纺锤体，纺锤体中心开通孔，油腔管穿插该通孔，风管内靠近出口处设有喇叭形隔离通道，隔离通道的大直径端朝向纺锤体，隔离通道与风管侧壁持有间隙。煤粉气流流经纺锤体时，由于粗、细煤粉颗粒的质量惯性不同，跟随气流流动的轨迹不一样，在纺锤体后会将较大颗粒的煤粉导向管壁，经过装置中的隔离通道可以将粗、细煤粉隔离开，使得细煤粉集中在管内中心而粗煤粉靠近管壁。在隔离通道之后利用油枪的火焰先点燃细煤粉，再利用细煤粉释放出的热量点燃粗煤粉，实现煤粉的微油点火、逐级放大、直接点燃，达到锅炉点火过程显著节油的目的。

Description

一种管道内粗细煤粉分离装置

技术领域

本发明属于热能与动力工程领域，具体涉及一种管道内粗细煤粉分离装置，适用于电站燃煤锅炉和工业锅炉。

技术背景

我国是一个贫油国家，2010年，我国石油产量为20.3亿万吨，占全年石油消耗量的45％，对外依存度为55％，预计未来20年内我国对石油进口的依存度还要逐年增加，这将严重威胁国家的能源安全。火电厂作为燃料油消耗大户，每年要消耗大量燃油用于锅炉点火和稳燃。因此，降低燃煤发电油耗对于降低发电成本、提高发电企业经济效益以及我国能源安全战略都具有重要意义。

我国目前我国电厂锅炉应用的节油点火技术主要有等离子点火和小油枪点火两种技术。等离子点火技术在无油点火市场占有率超过95％，已成功应用在烟煤、褐煤机组上，但是目前还很难点燃挥发分较低的贫煤、无烟煤。除此之外，该技术从我国目前的应用情况来看，存在其阴极棒易烧损、引弧不稳定、维护量大、设备比较复杂、造价成本高、劣质煤应用效果差等缺点。小油枪点火燃烧技术在锅炉点火及稳燃技术中占有一定市场。与传统的大油枪相比，小油枪并非布置在二次风喷嘴中，而是将油枪直接布置在一次风喷嘴中，所以小油枪的发热量全部用于煤粉气流的升温，因此点火和稳燃效率显著提高。小油枪点火及稳燃技术的节油、高效燃烧效果相当明显，但是对于无烟煤、贫煤等低挥发份难燃煤种，其节油效率相当有限。此外，小油枪点火还存在煤种适应性差，燃烧优化调整困难等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道内粗细煤粉分离装置，将其应用在小油枪点火，能够实现煤粉锅炉的少油点火，并且将使用的煤种范围从烟煤、褐煤扩大到贫煤、无烟煤，达到锅炉点火过程显著节油的目的。

一种管道内粗细煤粉分离装置，包括风管，风管内轴线上靠近入口处设有纺锤体，纺锤体中心开通孔，油腔管穿插该通孔，风管内靠近出口处设有喇叭形隔离通道，隔离通道的大直径端朝向纺锤体，隔离通道与风管侧壁持有间隙。

所述风管侧壁开槽，隔离通道上设有移动把手，移动把手可在所述槽内平移。

所述移动手柄与隔离通道之间固接有用于密封所述槽的密封挡板。

所述纺锤体的最大直径与风管直径比为0.1～0.25，前锥角的角度为30～60°，后锥角的角度为60～120°。

所述纺锤体通过支撑钢板或油枪套固定在风管的轴线上。

所述隔离通道大直径端与风管直径比为0.5～0.85，小直径端与风管直径比为0.45～0.8，隔离通道的收缩角为15～30°。

所述隔离通道与纺锤体的间距与风管直径比为0.5～3.5。

本发明的技术效果体现在：

煤粉气流流经管道的粉粗细粉分离装置时，在该装置的入口受到纺锤体的作用将煤粉颗粒导向该装置的管壁。由于粗、细煤粉粒径不同，质量不一样，跟随气流一起流动的惯性也不同。粗煤粉惯性大，运动不易改变，所以会保持贴壁运动一段比较远的距离；而细煤粉惯性小，跟随性好，经过一段比较小的距离后就与空气一同恢复均匀分布。在纺锤体之后的合适位置布置隔离通道，将管壁附近的粗煤粉颗粒与中心的细煤粉颗粒分隔开来，并将细煤粉向管段中心进行浓缩，达到粗细煤粉分离的目的。细煤粉气流经过隔离通道浓缩进入第一级燃烧室，在第一级燃烧室内被小油枪火焰点燃，点燃后的细煤粉与油火焰一起再进入第二级燃烧室点燃粗煤粉，完成微油点火、逐级放大、直接点燃煤粉的整套过程。同时，合理的粗细煤粉配比也有利于控制煤粉火焰的稳定及降低燃烧中NOx的生成。

粗细煤粉分级少油点火燃烧方法主要分为两个方面：第一，粗细煤粉的分离：利用惯性原理将一次风煤粉气流分成粗细煤粉比例不同的两股气流，细煤粉气流处于中间，粗煤粉气流在细煤粉气流周围；第二，点燃方式：将大部分细煤粉气流(约60～80％)从管段中心引入第一级燃烧室，由小油枪火焰直接点燃细煤粉气流，油火焰和煤粉火焰充分混合燃烧后进入第二级燃烧室，在此点燃粗煤粉气流，火焰的放热量得到放大，最后，已燃煤粉气流进入炉膛进行充分燃烧，从而实现微油点火逐级放大的效果。由于实行了煤粉的粗细分离，使得燃烧更加稳定，并强化了燃烧过程中还原性气氛的脱氮作用，可以有效抑制了NOx的生成，使其排放量显著降低。

综上所述，本发明着火特性好，稳燃性能强，煤种适应性广，NOx排放量低，实现了煤粉的高效低污染燃烧。

附图说明

图1为小油枪轴线插入式煤粉气流少油点火燃烧装置示意图；

图2为小油枪斜插式煤粉气流少油点火燃烧装置示意图；

图3为本发明中粗细煤粉分离装置结构示意图；

图4为本发明中纺锤体结构示意图；

图5为本发明中分隔环结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

小油枪可以沿煤粉气流少油点火燃烧装置的轴线插入(图1)，也可以利用与煤粉气流少油点火燃烧装置管段一定角度的油枪燃烧支管插入(图2)，油枪燃烧支管与煤粉气流少油点火燃烧装置管段的夹角为15～75°。

如图3所示，纺锤体2通过支撑架3固定在一次风管1的靠近入口的轴线上置；纺锤体2中心开通孔，油枪管7穿插该通孔；隔离通道4在纺锤体2后，并固定在一次风管1的轴线上，与纺锤体2同轴；隔离通道4呈喇叭状，大直径端朝向纺锤体2，隔离通道与风管侧壁持有间隙。

运行时，一次风煤粉气流8经过纺锤体2后会汇集于管壁附近流动，经过距离L后大部分细煤粉颗粒跟随空气流动已趋向于均匀分布，而惯性大的粗煤粉颗粒仍然靠近管壁流动，隔离通道4将一次风气流分开成粗煤粉气流10与细煤粉气流9，利用隔离通道4前段的收缩倾角将细煤粉汇集后再由隔离通道4尾部的水平圆环的的导流作用使其流入第一级燃烧室配合小油枪的火焰进行燃烧。利用细煤粉燃烧产生的热量来引燃第二级燃烧室中的粗煤粉，大大减少了小油枪的点火用油；当煤质比较差时，改变煤粉浓缩环的位置，提高细煤粉的比率，使点火更加容易，增加小油枪对不同煤种的适应能力；细煤粉的燃烧为粗煤粉的点燃提供了充足的热源，改善了粗煤粉的着火和稳燃特性，强化了粗煤粉的燃烧过程，使粗煤粉的燃尽率提高。

为了方便隔离通道4的轴向位置移动，还可在风管侧壁开槽，隔离通道上设移动把手，通过移动把手在槽内移动实现对隔离通道4的位置调节。相应地，在移动手柄与隔离通道之间固接一密封挡板6，防止煤粉从槽内泄露。滑动挡板6与隔离通道4可通过支撑架5相连接。

经过多次实验研究，在以下参数范围内效果最优：纺锤体的最大直径D₂与风管直径D₁比为0.1～0.25，前锥角的角度θ₁为30～60°，后锥角的角度θ₂为60～120°，隔离通道大直径端D₃与风管直径比为0.5～0.85，小直径端D₄与风管直径比为0.45～0.8，隔离通道的收缩角θ₃为15～30°，隔离通道与纺锤体的间距L与风管直径D₁比为0.5～3.5。

Claims

1.一种管道内粗细煤粉分离装置，包括风管，风管内轴线上靠近入口处设有纺锤体，纺锤体中心开通孔，油腔管穿插该通孔，风管内靠近出口处设有喇叭形隔离通道，隔离通道的大直径端朝向纺锤体，隔离通道与风管侧壁持有间隙。

2.根据权利要求1所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述风管侧壁开槽，隔离通道上设有移动把手，移动把手可在所述槽内平移。

3.根据权利要求1所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述移动手柄与隔离通道之间固接有用于密封所述槽的密封挡板。

4.根据权利要求1所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述纺锤体的最大直径与风管直径比为0.1～0.25，前锥角的角度为30～60°，后锥角的角度为60～120°。

5.根据权利要求4所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述纺锤体通过支撑钢板或油枪套固定在风管的轴线上。

6.根据权利要求1所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述隔离通道大直径端与风管直径比为0.5～0.85，小直径端与风管直径比为0.45～0.8，隔离通道的收缩角为15～30°。

7.根据权利要求1所述的管道内粗细煤粉分离装置，其特征在于，所述隔离通道与纺锤体的间距与风管直径比为0.5～3.5。