CN103868059A - 一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，包括水冷壁管、高温纯氧油枪组件、煤粉燃烧器、热风箱、氧气加热器、氧气母管及氧气管道，煤粉燃烧器安装在所述热风箱上，水冷壁管与煤粉燃烧器之间开有一孔，高温纯氧油枪组件通过其底部套装入孔内与水冷壁管及煤粉燃烧器分别连接，高温纯氧油枪组件通过氧气管道与氧气母管相连接，氧气母管与所述氧气加热器相连接，氧气加热器的顶部敞口。本发明利用高温纯氧对燃油进行助燃，获得温度超过2000℃的白色火焰，然后再利用高温火焰来进一步加热氧气，能够使得氧气温度达到或超出煤粉着火所需温度，从而最终用高温富氧油火焰来点燃煤粉，获得了极佳的稳燃效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置。
背景技术
电站锅炉在深度调峰时，经常长时间最低负荷以下运行，需要投入油枪助燃，同时随着国内外能源形势的日趋紧张，电站锅炉无法保证设计煤种和实际煤种一致，导致锅炉燃烧不稳时，也需要投油助燃，因此造成了目前电站锅炉稳燃用油巨大的现象，给用户造成了沉重的经济负担。据统计，一台600MW的该类型锅炉每年的稳燃用油量平均约400吨左右。
针对这种情况，我国研发了各种各样的节油稳燃技术来解决这个问题：
以等离子点火和高温空气点火技术为代表的无油稳燃技术，该技术专利众多，如用于直接点燃电站煤粉锅炉的等离子点火装置（CN1230659）、等离子点火燃烧装置（CN201106846）、一种电厂燃煤锅炉交流等离子点火装置（CN202048592U）、煤粉锅炉高温空气点火装置（CN2591434）等等，该类技术将锅炉下层煤粉燃烧器改造为点火燃烧器，同时，使得改造后的燃烧器可以实现无油稳燃，但是该类型的燃烧器主要是为节省锅炉冷态用油设计的，其低氮燃烧的性能较差，所以该技术只能应用于锅炉最下面一层（或最下面二层）燃烧器的改造，而其余燃烧器在低负荷或紧急情况下，仍然需要投油稳燃，而且该类改造费用非常昂贵。
以燃烧器结构改造为代表的稳燃技术，该方面专利众多，如高效、低氧化氮、强稳燃的双一次风通道煤粉主燃烧器（CN1059022A）、浓淡组合式煤粉燃烧器（CN1239763）、一种楔形钝体燃烧装置9CN1046795)等等，该类技术不同程度的改善了锅炉的低负荷性能，但同时存在一定的局限性，主要是该类技术均存在一个最低稳燃负荷的要求，当低于各自的最低稳燃负荷时，便不能确保煤粉的稳定燃烧，仍需要投入大油枪，所以该类技术尚不是真正的无油稳燃技术；
将氧气用于助燃的技术，目前主要有二种形式，第一种形式是结合微油点燃煤粉，该方面的专利有一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器（CN102418922A）、外燃式富氧点火和超低负荷稳燃煤粉燃烧器（CN101418952）、第二种是氧气直接点燃煤粉，该方面的专利有富氧无油点火稳燃装置（CN1818476A）、一种浓相高温富氧无油点火稳燃装置(101424398A)；这两个方面的专利技术均需对燃烧器结构进行改造，因此只能适用于锅炉冷态点火启动，而不能实现对全炉膛所有燃烧器实现无油稳燃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种原理先进、安全可靠、结构简单的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，以提高锅炉在运行过程中的燃烧稳定性和节省锅炉在稳燃过程中的用油量。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：包括水冷壁管、高温纯氧油枪组件、煤粉燃烧器、热风箱、氧气加热器、氧气母管及氧气管道，所述煤粉燃烧器安装在所述热风箱上，所述水冷壁管与所述煤粉燃烧器之间开有一孔，所述高温纯氧油枪组件通过其底部套装入所述孔内与所述水冷壁管及所述煤粉燃烧器分别连接，所述高温纯氧油枪组件通过所述氧气管道与所述氧气母管相连接，所述氧气母管与所述氧气加热器相连接，所述氧气加热器的顶部敞口。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过高温纯氧油枪组件，利用高温纯氧对燃油进行助燃，获得温度超过2000℃的白色火焰，然后再利用高温火焰来进一步加热氧气，能够使得氧气温度达到或超出煤粉着火所需温度，从而最终用高温富氧油火焰来点燃煤粉，获得了极佳的稳燃效果。
2、氧气在进入高温纯氧油枪组件前，首先通过布置在炉外的蒸汽—热水式氧气加热器利用电厂蒸汽进行加热；氧气加热器采用了先用蒸汽将水加热，再用热水加热氧气的原理，其敞口式的结构保证了其工作压力与大气压力相同，也就可以确保加热器内的水温不会高于100℃，可以防止加热器内的氧气温度不会超过安全许可温度，保证了氧气系统的安全可靠。
3、高温纯氧油枪组件有多种运行方式，油枪、高温氧气、低温氧气均可以单独投入或组合投入运行。在实际稳燃过程中，可以根据锅炉炉型、燃煤煤质、燃烧器结构的不同而选择相应的运行方式。当煤种为烟煤时，可以只投入常温氧气或高温氧气就可以达到稳定煤粉燃烧的目的，当煤种为低挥发份煤时，或对W炉进行稳燃时，则将油枪和高温氧气全部投入，达到最佳的稳燃效果。因此，本发明的适用性非常广泛，而且运行灵活，可以用于煤质变化较大的电站锅炉，用户可以根据自身的特点，选择适当的投运方式。
4、本发明将煤粉燃烧器对应的煤火检与高温纯氧油枪组件进行联锁，实现了自动稳燃的目的。当锅炉在运行过程中，由于各种原因导致煤粉燃烧不稳时，煤火检首先出现闪烁现象，则自动投入高温纯氧油枪组件稳燃，并随稳燃情况，自动调整氧气温度；当煤粉燃烧不稳的现象消失时，自动退出高温纯氧油枪组件。这将在全炉膛范围内实现全程自动稳燃，而不需要运行人员进行任何操作和干预，将大大减少人为调整所需的反应时间，实现了毫秒级自动投油和投氧，并且降低了运行人员的操作强度，实现全炉膛自动稳燃。
本发明的煤粉燃烧器可以是用于四角切圆锅炉的直流燃烧器，也可以是前后墙对冲锅炉的旋流燃烧器，也可是W火焰锅炉的旋风筒燃烧器或调风燃烧器。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述高温纯氧油枪组件包括油枪壳体、油枪及油枪入口，所述油枪位于所述油枪壳体内，所述油枪入口安装在所述油枪壳体的外壁上，且与所述油枪相通，所述油枪壳体的底部套装入所述孔内，所述氧气管道与所述油枪入口相连通。
进一步，所述高温纯氧油枪组件还包括油枪配氧盘所述油枪配氧盘位于所述油枪壳体的内部，且安装在所述油枪壳体的底壁上。
采用上述进一步方案的有益效果是，为了确保高温富氧油枪装置的安全，在该装置出口处设计了油枪配氧盘，可将氧气导流形成气膜风，利用氧气速度较高的特点，对富氧油枪装置进行冷却，防止超温。
进一步，所述高温纯氧油枪组件还包括油枪火检，所述油枪火检安装在所述油枪壳体的顶部。
进一步，所述高温纯氧油枪组件还包括油枪点火杆，所述油枪点火杆安装在所述油枪壳体的顶部。
采用上述进一步方案的有益效果是，当锅炉需要稳燃时，氧气和燃油自动投入，在油枪点火杆的作用下，形成高温富氧火焰，以极强的刚性和较大的夹角与煤粉燃烧器流出的煤粉气流湍流混合，起到稳定煤粉燃烧的作用。
进一步，所述纯氧油枪组件与所述煤粉燃烧器的径向距离的范围是0～500mm。
进一步，所述纯氧油枪组件与煤粉燃烧器的轴向夹角的范围是0～90度
进一步，所述氧气管道的远离所述高温纯氧油枪组件的一端上安装有高压冷却风速关阀。
进一步，所述氧气加热器上安装有加热器水温测点、加热器溢流阀及蒸汽流量调节阀，所述加热器水温测点安装在所述氧气加热器的中上部，所述加热器溢流阀安装在所述氧气加热器的顶部，所述蒸汽流量调节阀安装在所述氧气加热器的底部。
采用上述进一步方案的有益效果是，在实际加热过程中，可以根据加热器水温测点的温度指示，利用电厂现有蒸汽将氧气加热器内的水加热至所需温度，并通过蒸汽流量调节阀对水温在一定范围内调节。
进一步，所述氧气母管上安装有氧气温度测点、氧气流量调节阀及加热器旁路调温阀，所述氧气温度测点靠近所述氧气管道。
采用上述进一步方案的有益效果是，高温氧气的温度可以通过氧气温度测点进行监测，并通过加热器旁路调温阀调整到所需值，氧气温度可以自动调节，当助效果较差时，可以自动开大氧气加热器流量调节阀，并关小加热器旁路调温阀，以提高氧气温度。
本发明的原理如下：
将煤粉燃烧器所配的煤火检与高温纯氧油枪组件设计为联锁状态，当锅炉燃烧不稳定时，煤火检出现闪烁现象，则立即自动投入油枪和高温氧气进行稳燃，其自动投入方式有7种：⑴只投入油枪和高压风，不投入氧气；⑵只投入常温氧气，不投入油枪和高压冷却风；⑶只投入高温氧气，不投入油枪和高压冷却风；⑷油枪和常温氧气同时投入；⑸油枪和高温氧气同时投入；⑹油枪、高温氧气和高压风同时投入；⑺油枪、常温氧气和高压风同时投入。煤火检闪烁现象消失时，则自动退出油枪和高温氧气，稳燃结束。
本发明的使用流程具体如下：
当锅炉需要稳燃时，氧气流量调节阀自动打开，氧气经蒸汽—热水式氧气加热器加热后，进入高温纯氧油枪组件，对从油枪喷出的燃油进行助燃，形成富氧高温火焰进入到煤粉燃烧器的出口处，点燃从煤粉燃烧器流出的煤粉气流，起到稳定燃烧的作用。同时，在不通入氧气的情况下，也可以直接通过高压冷却风速关阀送入高压风助燃油枪进行助燃。本发明还可以在不投入油枪的情况下，通过油枪入口直接送入高温氧气（或低温氧气）进行助燃。
附图说明
图1为本发明用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、水冷壁管，2、油枪配氧盘，3、油枪，4、油枪入口，5、油枪火检，6、油枪点火杆，7、煤粉燃烧器，8、热风箱，9、氧气温度测点，10、加热器水温测点，11、高压冷却风速关阀，12、氧气加热器，13、加热器溢流阀，14、蒸汽流量调节阀，15、氧气流量调节阀，16、加热器旁路调温阀，17、氧气母管，18、纯氧油枪组件与煤粉燃烧器的径向距离L，19、纯氧油枪组件与煤粉燃烧器的轴向夹角α，20、氧气管道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，如图1所示，包括水冷壁管1、高温纯氧油枪组件、煤粉燃烧器7、热风箱8、氧气加热器12、氧气母管17及氧气管道20，所述煤粉燃烧器7安装在所述热风箱8上，所述水冷壁管1与所述煤粉燃烧器7之间开有一孔，所述高温纯氧油枪组件通过其底部套装入所述孔内与所述水冷壁管1及所述煤粉燃烧器7分别连接，所述高温纯氧油枪组件通过所述氧气管道20与所述氧气母管17相连接，所述氧气母管17与所述氧气加热器12相连接，所述氧气加热器12的顶部敞口。
所述高温纯氧油枪组件包括油枪壳体21、油枪3及油枪入口4，所述油枪3位于所述油枪壳体21内，所述油枪入口4安装在所述油枪壳体21的外壁上，且与所述油枪3相通，所述油枪壳体21的底部套装入所述孔内，所述氧气管道20与所述油枪入口4相连通。
所述高温纯氧油枪组件还包括油枪配氧盘2，所述油枪配氧盘2位于所述油枪壳体21的内部，且安装在所述油枪壳体21的底壁上。
所述高温纯氧油枪组件还包括油枪火检5，所述油枪火检5安装在所述油枪壳体21的顶部。
所述高温纯氧油枪组件还包括油枪点火杆6，所述油枪点火杆6安装在所述油枪壳体21的顶部。
所述纯氧油枪组件与所述煤粉燃烧器7的径向距离L18的范围是0～500mm。
所述纯氧油枪组件与煤粉燃烧器7的轴向夹角α19的范围是0～90度。
所述氧气管道20的远离所述高温纯氧油枪组件的一端上安装有高压冷却风速关阀11。
所述氧气加热器12上安装有加热器水温测点10、加热器溢流阀13及蒸汽流量调节阀14，所述加热器水温测点10安装在所述氧气加热器12的中上部，所述加热器溢流阀13安装在所述氧气加热器12的顶部，所述蒸汽流量调节阀14安装在所述氧气加热器12的底部。
所述氧气母管17上安装有氧气温度测点9、氧气流量调节阀15及加热器旁路调温阀16，所述氧气温度测点9靠近所述氧气管道20。
本发明根据锅炉炉型、燃煤煤质、燃烧器结构的不同，而具有不同的工作流程。具体如下：
一、当燃用煤质较差的贫煤或无烟煤时，工作流程为：
当煤粉燃烧器7出口处的煤粉燃烧不稳定时，氧气流量调节阀15自动打开，氧气进入氧气加热器12内进行加热，温度升高后的氧气进入高温纯氧油枪组件内，同时自动关闭高压冷却风速关阀11、自动投入油枪3和油枪点火杆6，油枪3喷出的燃油开始燃烧，并得到了高温氧气的强烈助燃作用，形成温度极高、氧含量极高的高温富氧火焰，以较快的速度与从煤粉燃烧器7流出的煤粉气流强烈扰动混合，瞬间点燃煤粉，达到稳定煤粉燃烧的目的。当煤粉着火不稳定的因素消失后，自动关闭氧气流量调节阀15，同时，自动切断燃油，稳燃结束。然后，自动打开高压冷却风速关阀11，对高温纯氧油枪组件进行吹扫和冷却，以防灰尘堵塞油枪3的喷嘴。
二、当燃用烟煤或褐煤时，工作流程分为两种：
第一种为只投入氧气：当煤粉燃烧器7出口处的煤粉燃烧不稳定时，自动关闭高压冷却风速关阀11，同时氧气流量调节阀15自动打开，氧气进入氧气加热器12内进行加热，温度升高后的氧气进入高温纯氧油枪组件内，以较快的速度与从煤粉燃烧器7流出的煤粉气流强烈扰动混合，起到对煤粉助燃的作用。同时，可以根据煤粉的燃烧情况，在线自动调整氧气温度，当煤粉着火较差时，可以自动减小加热器旁路调温阀16的开度，直至全关，以增加进入氧气加热器12的氧气流量，以提高温度，改善稳燃效果。当煤粉着火不稳定的因素消失后，自动关闭氧气流量调节阀15，稳燃结束。然后，自动打开高压冷却风速关阀11，对高温纯氧油枪组件进行吹扫和冷却，以防灰尘堵塞油枪3的喷嘴。
第二种为只投入油枪3：当煤粉燃烧器7出口处的煤粉燃烧不稳定时，保持氧气流量调节阀15处于关闭状态，保持高压冷却风速关阀11处于打开状态，自动投入油枪3和油枪点火杆6，油枪3喷出的燃油开始燃烧，并得到了高压冷却风的助燃，形成微油火焰，以较快的速度与从煤粉燃烧器7流出的煤粉气流强烈扰动混合，点燃煤粉，达到稳定煤粉燃烧的目的。当煤粉着火不稳定的因素消失后，自动切断燃油，稳燃结束。同时，保持高压冷却风速关阀11处于打开状态，对高温纯氧油枪组件进行吹扫和冷却，以防灰尘堵塞油枪3的喷嘴。
综上所述，该发明用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置不受锅炉型号、燃煤煤质和燃烧器结构特点的限制，在不对原燃烧器进行任何改动的情况下，巧妙的利用水冷壁管1让位安装高温纯氧油枪组件的方式，实现对煤粉燃烧器的稳燃，创造出“高温度、高氧气浓度”的着火条件，极大的改善了煤粉的着火稳定性，并且独创性的采用了煤火检与高温纯氧油枪组件联锁控制原理，实现了全炉膛高温纯氧油枪自动稳燃，同时，氧气的加热源为电厂现有蒸汽，避免了其它专利中采用电磁感应装置等加热空气的装置，大大减小了发生故障的可能性，而且降低了成本。本发明根据不同煤质着火性能差异较大的特点，提出了本发明高温纯氧油枪装置的投运方式与燃煤煤质相匹配的运行模式，可以全面适应不同煤种稳燃的需要，设计理念新颖、先进、合理，能够实现锅炉自动稳燃，大量节省燃油消耗，为用户带来巨大的经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：包括水冷壁管、高温纯氧油枪组件、煤粉燃烧器、热风箱、氧气加热器、氧气母管及氧气管道，所述煤粉燃烧器安装在所述热风箱上，所述水冷壁管与所述煤粉燃烧器之间开有一孔，所述高温纯氧油枪组件通过其底部套装入所述孔内与所述水冷壁管及所述煤粉燃烧器分别连接，所述高温纯氧油枪组件通过所述氧气管道与所述氧气母管相连接，所述氧气母管与所述氧气加热器相连接，所述氧气加热器的顶部敞口。
2.根据权利要求1所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述高温纯氧油枪组件包括油枪壳体、油枪及油枪入口，所述油枪位于所述油枪壳体内，所述油枪入口安装在所述油枪壳体的外壁上，且与所述油枪相通，所述油枪壳体的底部套装入所述孔内，所述氧气管道与所述油枪入口相连通。
3.根据权利要求2所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述高温纯氧油枪组件还包括油枪配氧盘，所述油枪配氧盘位于所述油枪壳体的内部，且安装在所述油枪壳体的底壁上。
4.根据权利要求2所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述高温纯氧油枪组件还包括油枪火检，所述油枪火检安装在所述油枪壳体的顶部。
5.根据权利要求2所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述高温纯氧油枪组件还包括油枪点火杆，所述油枪点火杆安装在所述油枪壳体的顶部。
6.根据权利要求1至5任一项所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述纯氧油枪组件与所述煤粉燃烧器的径向距离的范围是0～500mm。
7.根据权利要求1至5任一项所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述纯氧油枪组件与煤粉燃烧器的轴向夹角的范围是0～90度。
8.根据权利要求1至5任一项所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述氧气管道的远离所述高温纯氧油枪组件的一端上安装有高压冷却风速关阀。
9.根据权利要求1至5任一项所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述氧气加热器上安装有加热器水温测点、加热器溢流阀及蒸汽流量调节阀，所述加热器水温测点安装在所述氧气加热器的中上部，所述加热器溢流阀安装在所述氧气加热器的顶部，所述蒸汽流量调节阀安装在所述氧气加热器的底部。
10.根据权利要求1至5任一项所述的用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置，其特征在于：所述氧气母管上安装有氧气温度测点、氧气流量调节阀及加热器旁路调温阀，所述氧气温度测点靠近所述氧气管道。
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| CN201410111682.3A Active CN103868059B (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种用于电站锅炉自动稳燃的高温纯氧油枪装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109084296A (zh) * | 2017-06-13 | 2018-12-25 | 山西昌德大成科技有限公司 | 褐煤锅炉燃烧器的内置氧枪稳燃系统 |
| CN111023083A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种采用旋流燃烧器的w火焰锅炉 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1265333B (de) * | 1962-11-26 | 1968-04-04 | Chemetron Corp | Brenner |
| CN201110544Y (zh) * | 2007-11-12 | 2008-09-03 | 章联兵 | 微油点火浓淡燃烧器 |
| CN101329064A (zh) * | 2008-06-20 | 2008-12-24 | 哈尔滨工业大学 | 小油量气化燃烧侧向多级开放式点燃中心给粉旋流燃烧器 |
| CN201487946U (zh) * | 2009-07-03 | 2010-05-26 | 范伟 | 钝体回流微油点火和低负荷稳燃燃烧器 |
| CN201582810U (zh) * | 2009-12-15 | 2010-09-15 | 中国航天空气动力技术研究院 | 带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置 |
-
2014
- 2014-03-24 CN CN201410111682.3A patent/CN103868059B/zh active Active
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