CN104421932A - 节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统 - Google Patents

Abstract

一种节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统，所述燃烧器包含筒状的燃烧器本体，所述燃烧器本体的上端设有煤粉浓缩段，下端设有二次室喷口段；所述节油点火系统由点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统和辅助系统组成，所述煤粉燃烧系统至少包含节油点火煤粉燃烧器、煤粉分离器、周界风冷却供给系统和送粉系统；所述点火系统包含节油气化主油枪、辅助油枪、油火检装置、燃油供给系统和压缩空气系统；本发明通过浓缩口进行煤粉浓缩，主油枪进行点火，辅助油枪进行辅助，且二次室喷口形成燃烧后的二次收缩喷出，提高了燃烧性能，从而能通过微量燃油实现充分燃烧，整个点火系统结构简单，操作方便，可进行有效的节油，保证锅炉的安全运行。

Description

节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统

技术领域

本发明涉及W火焰锅炉的启炉点火技术，尤其是涉及W火焰炉的一种节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统。 

背景技术

目前电站煤粉锅炉普遍采用大油枪实现启动和低负荷稳燃。其中大油枪启炉是通过大油枪不断给油将炉膛加热到满足煤粉燃烧的温度，此时机组各项参数均达到锅炉投粉的要求，然后投入煤粉，煤粉进入炉膛后即开始燃烧。 

据统计，电力系统每年用于电站锅炉调试、启动和低负荷稳燃助燃用油高达近千万吨，占全国总燃油消耗量的15％，价值数百亿元人民币，消耗了大量燃油资源，也使发电成本大为增加。中国煤炭资源比油、气资源丰富得多，以煤炭为主的能源消费结构在近几十年内仍不会改变。所以启炉时若用少量的燃油和一部分煤来代替全燃油启炉将会节省大量的燃油资源，发电行业是燃油消耗量很大的行业，减少燃油消耗降低发电成本是大势所趋。 

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统，以克服上述缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统，其结构简单，操作方便，可进行有效的节油，保证锅炉的安全运行。 

为实现上述目的，本发明公开了一种节油点火煤粉燃烧器，其特征在于： 

所述燃烧器包含筒状的燃烧器本体，所述燃烧器本体的上端设有煤粉浓缩段，下端设有二次室喷口段，所述二次室喷口段的外周设有周界风喷口段；所述燃烧器本体的内部设有一次燃烧室，所述一次燃烧室的侧部设有斜向设置的主油枪套筒和辅助油枪套筒，所述主油枪套筒和辅 助油枪套筒之间设有火检套筒。 

其中：所述煤粉浓缩段中部设有倒锥形的浓缩口，所述浓缩口的入口直径为燃烧器本体内周直径的1/5-1/8，入口直径和出口直径的比值为1/0.9-1/0.6。 

其中：所述煤粉浓缩段通过内嵌式的浓缩件来形成中部的浓缩口。 

其中：所述二次室喷口段的上部形成一锥形减缩部及下部形成直筒状；所述周界风喷口段的上部形成一锥形减缩部及下部形成直筒状，且所述二次室喷口段和周界风喷口段之间设有调风结构。 

还公开了一种节油点火系统，由点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统和辅助系统组成，其特征在于： 

所述煤粉燃烧系统至少包含如上任一所述的节油点火煤粉燃烧器及煤粉分离器、周界风冷却供给系统和送粉系统； 

所述煤粉分离器包含筒状的分离器本体，所述分离器本体内设有分离过滤筒，所述分离过滤筒的内部设有进粉入口，其外壁上具有多个筛选孔眼，所述分离器本体的一侧设有出粉口； 

所述周界风冷却供给系统连接至所述煤粉燃烧器的周界风喷口段； 

所述送粉系统连接至所述煤粉分离器的送粉入口； 

所述点火系统至少包含节油气化主油枪和辅助油枪、油火检装置、燃油供给系统和压缩空气系统； 

所述节油气化主油枪设置于所述主油枪套筒内，其至少包含油枪本体、进油管、进风管和喷嘴，所述进油管和进风管设置于所述油枪本体的一侧，所述喷嘴设置于所述油枪本体的另一侧，所述进油管连接至燃油供给系统，并从外部进入油枪本体并延伸至所述喷嘴。 

其中：所述进油管包含一回旋段，所述回旋段的末端设有第一雾化室，所述进油管的末端设有多级雾化系统，所述多级雾化系统包含进油管外周的第二雾化室及位于第二雾化室外周的第三雾化室，所述第二雾化室于进油管的出口外围设有第一减缩圆锥部，所述第三雾化室于第一减缩圆锥部的出口外围设有第二减缩圆锥部，第三雾化室的出口与喷嘴出口连通。 

其中：所述油火检装置设置于所述火检套筒中，其包含圆筒本体、火检镜头、光纤和处理器，所述火检镜头位于圆筒本体前端，光纤的一端连接至火检镜头，另一端连接至所述控制系统以将火检影像进行实时传输。 

其中：所述控制系统包含DCS系统、就地控制箱、灭火保护系统和 运行参数监测系统，对点火系统和送粉系统进行控制与保护，保证锅炉安全、稳定、可靠运行。 

其中：所述辅助系统至少包含燃烧器壁温检测系统，所述燃烧器壁温检测系统包含煤粉燃烧器出口壁面上的K型热电偶。 

通过上述结构，本发明的节油点火煤粉燃烧器及其节油点火系统具有如下效果： 

1、结构简单，通过浓缩口进行煤粉浓缩，主油枪进行点火，辅助油枪进行辅助，且二次室喷口形成燃烧后的二次收缩喷出，提高了燃烧性能，从而能通过微量燃油实现充分燃烧。 

2、进行实时控制，节油效果好，安全性能完善。 

3、可对现有的技术进行改造升级，且充分利用了现有技术中的传统结构，实现快速改造。 

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。 

附图说明

图1显示了本发明节油点火煤粉燃烧器的结构示意图。 

图2显示了本发明的气化主油枪的结构示意图。 

图3显示了本发明的煤粉分离器的结构示意图。 

图4显示了本发明设置于W火焰锅炉的结构示意图。 

附图标记： 

11：燃烧器本体；12：煤粉浓缩段；13：周界风喷口段；14：一次燃烧室；15：二次室喷口段；16：主油枪套筒；17：辅助油枪套筒；18：火检套筒；21：油枪本体；22：进油管；23：进风管；24：回旋段；25：第一雾化室；26：喷嘴；27：第二雾化室；28：第三雾化室；31：分离器本体；32：上盖；33：分离过滤筒；34：出粉口；101：给煤系统；102：给煤机；103：磨煤机；104：煤粉仓；105：送粉机；106：上炉膛；107：下炉膛；108：分离器；109：燃烧器。 

具体实施方式

参见图1，显示了本发明的节油点火煤粉燃烧器。 

所述燃烧器包含筒状的燃烧器本体11，所述燃烧器本体11的上端设有煤粉浓缩段12，下端设有二次室喷口段15，所述二次室喷口段15的外周设有周界风喷口段13；所述燃烧器本体11的内部设有一次燃烧室14，所述一次燃烧室14的侧部设有斜向设置的主油枪套筒16和辅助油枪套筒17，所述主油枪套筒16和辅助油枪套筒17之间设有火检套筒 18。 

其中，所述煤粉浓缩段12中部设有倒锥形的浓缩口，为提高浓缩效果，所述浓缩口的入口直径为燃烧器本体11内周直径的1/5-1/8，优选为1/6，入口直径和出口直径的比值为1/0.9-1/0.6，优选为1/0.8，通过上述数值的选择，可比现有的浓缩装置提高浓缩效果达30％-40％。 

可选的是，所述煤粉浓缩段12可为一体形成，也可为分体式，即通过内嵌式的浓缩件来形成中部的浓缩口，这种内嵌式的浓缩件设置，可在需要时进行快速方便的替换，从而调整浓缩口的形状和浓缩状态，以在不同情况下分别提供更佳的浓缩效果。 

其中，所述二次室喷口段15的上部形成一锥形减缩部，下部形成直筒状，所述周界风喷口段13的外形类似于所述二次室喷口段15，即上部形成一锥形减缩部，下部形成直筒状，且两者之间设有调风结构19，从而在周界风喷口段和二次室喷口段15之间形成回旋风，提高周界风喷射效果。 

其中，所述一次燃烧室14为直流燃烧器。 

由此，本发明的节油点火煤粉燃烧器结构简单，其通过浓缩口进行煤粉浓缩，主油枪进行点火，辅助油枪进行辅助，且二次室喷口形成燃烧后的二次收缩喷出，提高了燃烧性能，从而能通过微量燃油实现充分燃烧。 

本发明还涉及一种节油点火系统，其主要由点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统和辅助系统组成。 

其中，所述点火系统由节油气化主油枪和辅助油枪、油火检装置、燃油供给系统、压缩空气系统、高压助燃油配风系统等组成。 

所述节油气化主油枪设置于所述主油枪套筒16内，图3显示了其一优选实施例，其至少包含油枪本体21、进油管22、进风管23和喷嘴26，所述进油管22和进风管23设置于所述油枪本体21的一侧，所述喷嘴26设置于所述油枪本体21的另一侧，所述进油管22连接至燃油供给系统，并从外部进入油枪本体21并延伸至所述喷嘴26，所述喷嘴26还设有高能点火装置。 

所述进油管22包含一回旋段24，所述回旋段24可有效延长油管的长度，所述回旋段24的末端设有直径扩大的第一雾化室25，所述第一雾化室25连通于压缩空气系统，从而在所述第一雾化室25，通过扩大的油管直径和压缩空气，在第一雾化室25内对燃油进行第一次雾化。 

为进行更好的雾化，本发明在所述进油管22的末端设有多级雾化系 统，所述多级雾化系统包含进油管22外周的第二雾化室27及位于第二雾化室27外周的第三雾化室28，如图所示，第二雾化室27和第三雾化室28通过管路连通于连通于压缩空气系统，所述第二雾化室27于进油管21的出口外围设有第一减缩圆锥部，所述第三雾化室28于第一减缩圆锥部的出口外围设有第二减缩圆锥部，第三雾化室28的出口与喷嘴出口连通，由此，通过高压气体，在进油管22的出口处对油料进行第二次雾化后立即进行第三次雾化，从而有效地对油料进行气化，同时为燃油后期提供了足够的氧气，保证了充分稳定的燃烧。 

所述辅助油枪设置于所述辅助油枪套筒17内，其结构可与上述的主油枪类似，但不包含有高能点火装置。 

所述油火检装置设置于所述火检套筒中，其可为可视火检探头，包含圆筒本体、火检镜头、光纤和处理器，所述火检镜头位于圆筒本体前端，光纤的一端连接至火检镜头，另一端连接至处理器，以将火检影像进行实时传输。 

所述煤粉燃烧系统由至少一个如上所述的节油点火煤粉燃烧器、煤粉分离器、周界风冷却供给系统和送粉系统等组成。 

其中，所述煤粉分离器设置于煤粉燃烧器之前，参见图3，显示了本发明的煤粉分离器的一优选实施例，所述煤粉分离器包含筒状的分离器本体31，所述分离器本体31内设有分离过滤筒33，所述分离过滤筒33的内部设有进粉入口，其外壁上具有多个筛选孔眼，所述分离器本体31的一侧设有出粉口34，所述煤粉从入口进入，在过滤筒分离过滤后，经出粉口34流入煤粉燃烧器。 

可选的是，所述分离器本体31具有上端开口，一上盖32封闭所述开口，且所述分离过滤筒33可固定于所述上盖32，由此，能通过拆卸上盖32来取出过滤筒33，实现快速简便的拆卸和更换。 

所述周界风冷却供给系统连接至所述煤粉燃烧器的周界风喷口段。 

所述送粉系统连接至所述煤粉分离器的送粉入口。 

所述控制系统是由DCS系统、就地控制箱、灭火保护系统和运行参数监测系统等组成，对点火系统和送粉系统进行控制与保护，保证锅炉安全、稳定、可靠运行。 

所述控制系统还可包含光电阻探头、点火器、压缩空气阀、燃油阀等就地被控设备、测点和现场显示仪表等，在就地控制箱上，通过就地和远控开关实现就地控制和DCS远控控制。就地控制通过点火器启停按钮、空气阀开启和关闭按钮、燃油阀开启和关闭按钮和对应状态指示灯， 可实现所对应微油枪点火的就地控制。 

所述辅助系统是由燃烧器壁温监测系统、图像火焰CCD的监测系统、磨煤机入口一次风加热系统组成。 

所述燃烧器壁温检测系统是在煤粉燃烧器出口高温段壁面上安装1只K型热电偶，所述K型热电偶的信号引进DCS，用于实时监测燃烧器壁温；磨煤机入口一次风加热系统采用气化小油枪直接加热一次风使之风温达到提前制粉条件。 

优选的是，所述燃油系统是通过炉前油系统分别引入各燃烧器；压缩空气系统是通过炉前仪用压缩空气系统母管分别引入各燃烧器；高压助燃油配风系统母管取自炉前、后冷一次风管道，再由母管向各点火燃烧器处引分支管。 

通过上述结构，本发明在改造中，利用煤粉燃烧系统中的节油点火燃烧器采用整体大风箱结构，内置直流燃烧器。根据锅炉燃用煤质的情况，经过详细的设计计算，将原炉主燃烧器，改造成节油点火煤粉燃烧器。保留了原燃烧器的原有功能，快速检修功能，喷口出口净面积与原喷口一致，喷口一次风速维持不变，并保持煤粉风室流通面积与原一次风管面积一致。在分离器出口与喷口之间加装节油燃烧器。节油点火煤粉燃烧器不仅可以作为点火以及低负荷稳燃煤粉燃烧器，而且在正常运行时可以作为主燃烧器使用。周界风系统以及送粉系统均可引用原系统机构。 

由此可见，本发明的节油点火系统还具有如下优点： 

1、结构简单，操作方便； 

2、进行实时控制，节油效果好，安全性能完善； 

3、可对现有的技术进行改造升级，且充分利用了现有技术中的传统结构，实现快速改造。 

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。 

Claims (9)

1.一种节油点火煤粉燃烧器，其特征在于：

所述燃烧器包含筒状的燃烧器本体，所述燃烧器本体的上端设有煤粉浓缩段，下端设有二次室喷口段，所述二次室喷口段的外周设有周界风喷口段；所述燃烧器本体的内部设有一次燃烧室，所述一次燃烧室的侧部设有斜向设置的主油枪套筒和辅助油枪套筒，所述主油枪套筒和辅助油枪套筒之间设有火检套筒。

2.如权利要求1所述的节油点火煤粉燃烧器，其特征在于：所述煤粉浓缩段中部设有倒锥形的浓缩口，所述浓缩口的入口直径为燃烧器本体内周直径的1/5-1/8，入口直径和出口直径的比值为1/0.9-1/0.6。

3.如权利要求2所述的节油点火煤粉燃烧器，其特征在于：所述煤粉浓缩段通过内嵌式的浓缩件来形成中部的浓缩口。

4.如权利要求1所述的节油点火煤粉燃烧器，其特征在于：所述二次室喷口段的上部形成一锥形减缩部及下部形成直筒状；所述周界风喷口段的上部形成一锥形减缩部及下部形成直筒状，且所述二次室喷口段和周界风喷口段之间设有调风结构。

5.一种节油点火系统，由点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统和辅助系统组成，其特征在于：

所述煤粉燃烧系统至少包含如权利要求1-4中任一所述的节油点火煤粉燃烧器及煤粉分离器、周界风冷却供给系统和送粉系统；

所述煤粉分离器包含筒状的分离器本体，所述分离器本体内设有分离过滤筒，所述分离过滤筒的内部设有进粉入口，其外壁上具有多个筛选孔眼，所述分离器本体的一侧设有出粉口；

所述周界风冷却供给系统连接至所述煤粉燃烧器的周界风喷口段；

所述送粉系统连接至所述煤粉分离器的送粉入口；

所述点火系统至少包含节油气化主油枪和辅助油枪、油火检装置、燃油供给系统和压缩空气系统；

所述节油气化主油枪设置于所述主油枪套筒内，其至少包含油枪本体、进油管、进风管和喷嘴，所述进油管和进风管设置于所述油枪本体的一侧，所述喷嘴设置于所述油枪本体的另一侧，所述进油管连接至燃油供给系统，并从外部进入油枪本体并延伸至所述喷嘴。

6.如权利要求5所述的节油点火系统，其特征在于：所述进油管包含一回旋段，所述回旋段的末端设有第一雾化室，所述进油管的末端设有多级雾化系统，所述多级雾化系统包含进油管外周的第二雾化室及位于第二雾化室外周的第三雾化室，所述第二雾化室于进油管的出口外围设有第一减缩圆锥部，所述第三雾化室于第一减缩圆锥部的出口外围设有第二减缩圆锥部，第三雾化室的出口与喷嘴出口连通。

7.如权利要求5所述的节油点火系统，其特征在于：所述油火检装置设置于所述火检套筒中，其包含圆筒本体、火检镜头、光纤和处理器，所述火检镜头位于圆筒本体前端，光纤的一端连接至火检镜头，另一端连接至所述控制系统以将火检影像进行实时传输。

8.如权利要求5所述的节油点火系统，其特征在于：所述控制系统包含DCS系统、就地控制箱、灭火保护系统和运行参数监测系统，对点火系统和送粉系统进行控制与保护，保证锅炉安全、稳定、可靠运行。

9.如权利要求5所述的节油点火系统，其特征在于：所述辅助系统至少包含燃烧器壁温检测系统，所述燃烧器壁温检测系统包含煤粉燃烧器出口壁面上的K型热电偶。