CN103123111A - 一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器 - Google Patents

一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于火力发电设备领域的一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器。该燃烧器由主燃烧器、引风管道、预燃室、热解室和热解气喷头组成；引风管道尾部弯管和分隔挡板将管道分为稀煤粉管道和浓煤粉管道，分别与预燃室和热解室相连接，预燃室与热解室串联，热解气喷头位于热解室出口，再次利用浓淡分离原理将热解产物分为浓煤粉热解气和稀煤粉热解气。本发明在原有旋流燃烧器的基础上进行设计，从入口弯管处引取一次风粉混合物进行分级预燃-热解，热解所需热量和低氧氛围由自身的预燃反应提供，因而结构和系统简单，运行稳定，安全性相对较好，运行效益高。且对燃煤电站锅炉低负荷运行的稳燃有着明显有益的效果。

Description

一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器
技术领域
本发明属于火力发电设备领域，特别涉及一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器。
技术背景
燃煤发电作为我国的主要发电手段，在我国较为普遍。但机组低负荷时的投油助燃成本仍是影响发电企业提高生产效益的一大难题，同时机组低负荷时炉内燃烧不稳定，易发生意外熄火等严重的运行事故，机组低负荷时的炉内稳燃是能源发电领域需要深入研究的工程技术问题。锅炉投油多发生在以下工况下：1. 调峰机组低负荷运行（接近50%负荷及以下）时，由于二次风煤粉浓度低，炉膛温度低，一、二次风配比不合理，导致燃烧不稳定。2. 煤种变差时，风粉配比调整困难，为了炉内稳定燃烧，有时会投油稳燃。3. 锅炉冷、热态启动过程中，油系统一般都要投运。4.正常停炉过程中，当锅炉负荷降到一定程度后，为了保持燃烧稳定防止突然灭火和爆燃事故，应投入点火油枪助燃。
用煤热解产生的热解煤气助燃，代替部分投油是解决以上问题行之有效的方法。但由于煤热解时需要隔绝空气或低空气含量的氛围，可用于电站的常规方法是向加装的煤热解设备中充入氮气，以满足其低空气含量的要求。但该方法需要大量的氮气，违背了煤热解气助燃提高燃煤电站经济效益的初衷，难以广泛推广。同时，在现有电厂设备的基础上额外设计和建造煤热解系统，需要耗费较多的人力物力，成本巨大。根据以上技术现状，本专利设计了一种以不完全燃烧方法控制热解系统中空气含量的适用于大多数燃煤电站的锅炉燃烧器，其设备改造简便，工程效果明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于，所述基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器由主燃烧器8、引风管道1、预燃室4、热解室5和热解气喷头6组成；在主燃烧器8入口弯管处布置引风管道1，引风管道1由两段直管和一段弯管组成，引风管道1的弯管后的直管又由分隔挡板分为稀煤粉管道9和浓煤粉管道10。稀煤粉管道9与预燃室4相连接，浓煤粉管道10与热解室5相连接；预燃室4入口设置二次风补风装置，预燃室4与热解室5为串联连接，预燃室出口的高温烟气进入热解室5与浓煤粉气流混合，为煤粉热解提供热量；热解室5出口与热解气管道13相连接，热解气管道13右端连接热解气喷头6。
所述引风管道1的引风口位于主燃烧器8入口弯管的外侧，半径为入口弯管半径的1/2；引风管道1的末端右侧有分隔挡板7，将后续管道分隔为两条，上部为稀煤粉管道9，下部为浓煤粉管道10。
所述的分隔挡板（7）分为可摆动的前段和为直板的后段构成，前段摆角为0-60O，以根据不同工况要求改变进入浓煤粉管道（10）的煤粉流量；当需要增大煤粉热解气产量时，可将分隔挡板7前段向上摆动适当角度，进一步稳定炉内燃烧工况。
所述预燃室4由稀煤粉管道9从顶部输入煤粉，由二次风补风装置输入合适的热空气，经点火装置3点燃后在燃烧室发生稳定的燃烧反应，产生大量高温烟气，烟气温度可达900-1300℃，同时消耗燃烧室内氧气；预燃室4出口位于其底部，连接热解室5。
所述热解室5与预燃室4采用上下串联设计，并在侧壁配有防爆门11，保证系统安全；热解室5顶部与预燃室4的出口及浓煤粉管道10相连，预燃室4出口的高温烟气和浓煤粉气流在热解室5中发生热解反应，产生大量热解气，热解气温度高于400℃，由于其高温的特性，使得该燃烧器能够有效的稳定炉内的燃烧工况，甚至能够实现锅炉的不投油启动。
所述热解气管道13出口处连接可摆动的热解气喷头6，分为两个喷口，上部为稀粉热解气喷口，下部为浓粉热解气喷口，两个喷口可独立控制方向，上下活动角度为0-30O。
所述的燃烧器多次采用浓淡分离设计，在引风管道1出口处通过弯头配合分隔挡板7，将煤粉气流分为稀煤粉气流与浓煤粉气流两股气流。稀煤粉流进入预燃室4进行预燃，浓煤粉流进入热解室5进行热解；热解气管道13也采用浓淡分离设计，通过弯管配合挡板14的设计，将热解气分为稀粉热解气和浓粉热解气，分别沿不同方向向炉内喷射。
本发明的有益效果是基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器与一般的需要外热源的煤热解系统相比，在原有旋流燃烧器的基础上进行设计，从入口弯管处引取一次风粉混合物进行分级预燃-热解，热解所需热量和低氧氛围由自身的预燃反应提供，因而结构和系统简单，运行稳定，安全性相对较好，运行效益高。同时能够持续大量的产生煤解气，有效的降低了电站运行成本，且对燃煤电站锅炉低负荷运行的稳燃有着明显有益的效果。
附图说明
图1为煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器的示意图。
图中，1-引风管道，2-二次风补风装置，3-点火器 ，4-预燃室，5-热解室，               6-热解气喷头，7-分隔挡板，8-主燃烧器，9-淡煤粉管道 ，10，浓煤粉管道，
11-防爆门 ，12-主燃烧器补风管道，13-热解气管道，14-挡板；
具体实施方式
本发明提出一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器。下面结合附图予以说明。
如图1所示，基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器由主燃烧器8、引风管道1、预燃室4、热解室5和热解气喷头6组成；在主燃烧器8入口弯管处布置引风管道1，引风管道1由两段直管和一段弯管组成，引风管道1的弯管后的直管又由分隔挡板7分为稀煤粉管道9和浓煤粉管道10；分隔挡板7前段为可摆动设计，后端为直板，最大摆角为60O，可根据不同工况要求改变进入浓煤粉管道10的煤粉流量。稀煤粉管道9与预燃室4相连接，浓煤粉管道10与热解室5相连接；预燃室4入口设置二次风补风装置，预燃室4与热解室5为串联连接，预燃室出口的高温烟气进入热解室5与浓煤粉气流混合，为煤粉热解提供热量；热解室5出口与热解气管道13相连接，热解气管道13右端连接热解气喷头6。所述热解气管道13出口处连接可摆动的热解气喷头6，热解气管道13出口处通过挡板14将热解气喷头6分为两个喷口，两个喷口可独立控制方向，上下活动角度为0-30O。上部为稀粉热解气喷口，下部为浓粉热解气喷口，分别沿不同方向向炉内喷射。
本热解燃烧器以常规旋流燃烧器弯管处为风粉引取点，引风管道1利用浓淡分离原理实现浓淡煤粉的初步分离，内侧淡煤粉管道9中为淡煤粉流，通入预燃室4，预燃室4由稀煤粉管道9从顶部输入煤粉，由二次风补风装置输入合适的热空气，经点火装置3点燃后在燃烧室发生稳定的燃烧反应，产生大量高温烟气，烟气温度可达900-1300℃，同时消耗燃烧室内氧气，从而发生氧气基本无剩余或仅少量剩余的不完全燃烧反应；预燃室4出口位于其底部，连接热解室5。通入热解室5的浓煤粉流与来自预燃室4的混合物发生热解反应，热解所需热量由不完全燃烧反应提供；产生大量热解气，热解气温度高于400℃，由于其高温的特性，使得该燃烧器能够有效的稳定炉内的燃烧工况，甚至能够实现锅炉的不投油启动。为安全起见，热解室5侧壁安装有防爆门11。热解室出口的热解-不完全燃烧产物再次利用浓淡分离原理实现物质的分离，内侧为气体含量较高的细粉热解气，外侧为热解固体为主的浓粉热解气，从而实现热解气喷头6中浓淡气流的分离，有效的提高气体含量。该燃烧器能有效实现锅炉低负荷时代替部分投油，装置简单易行。

Claims (7)

1.一种基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于，该燃烧器主要由主燃烧器（8）、引风管道（1）、预燃室（4）、热解室（5）和热解气喷头（6）组成；在主燃烧器（8）入口弯管处布置引风管道（1），引风管道（1）由两段直管和一段弯管组成，引风管道（1）的弯管后的直管又由分隔挡板（7）分为稀煤粉管道（9）和浓煤粉管道（10），稀煤粉管道（9）与预燃室（4）相连接，浓煤粉管道（10）与热解室（5）相连接；预燃室（4）入口设置二次风补风装置（2）；预燃室（4）与热解室（5）为串联连接，预燃室出口的高温烟气进入热解室（5）与浓煤粉气流混合、为煤粉热解提供热量；热解室（5）出口与热解气管道（13）相连接，热解气管道（13）右端连接热解气喷头（6）。
2.根据权利要求1所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的引风管道（1），引风口位于主燃烧器（8）入口弯管的外侧，半径约为入口弯管半径的一半；引风管道（1）的末端右侧有分隔挡板（7），将后续管道分隔为两条，上部为稀煤粉管道（9），下部为浓煤粉管道（10）。
3.根据权利要求1或2所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的分隔挡板（7）分为可摆动的前段和为直板的后段构成，前段摆角为0-60O，以根据不同工况要求改变进入浓煤粉管道（10）的煤粉流量。
4.根据权利要求1所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的预燃室（4），由稀煤粉管道（9）从顶部输入煤粉，由二次风补风装置输入合适的热空气，经点火装置（3）点燃后在燃烧室发生稳定的燃烧反应，产生大量高温烟气；预燃室（4）出口位于其底部，连接热解室（5）。
5.根据权利要求1所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的热解室（5），与预燃室（4）采用上下串联设计，并在侧壁配有防爆门（11）；热解室（5）顶部与预燃室（4）的出口及浓煤粉管道（10）相连，预燃室（4）出口的高温烟气和浓煤粉气流在热解室（5）中发生热解反应，产生大量热解气；热解室（5）底部连接热解气管道（13）。
6.根据权利要求1或5所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的热解气管道（13）出口处设置挡板（14），并连接可摆动的热解气喷头（6），热解气喷头（6）分为两个喷口，上部为稀粉热解气喷口，下部为浓粉热解气喷口，两个喷口可独立控制方向，上下活动角度为0-30O。
7.根据权利要求1所述的基于煤粉分级预燃-热解的电站锅炉燃烧器，其特征在于：所述的燃烧器多次采用浓淡分离设计，在引风管道（1）出口处通过弯头配合分隔挡板（7），将煤粉气流分为稀煤粉气流与浓煤粉气流两股气流，稀煤粉流进入预燃室（4）进行预燃，浓煤粉流进入热解室（5）进行热解；热解气管道（13）也采用浓淡分离设计，通过弯管与挡板（14）的配合，将热解气分为稀粉热解气和浓粉热解气，分别沿不同方向向炉内喷射。
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