CN105387455A - 燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧系统。具体而言，燃烧系统(1)包括燃烧炉(2)、磨碎机(6)和蒸气分离系统(7)，燃烧炉(2)带有封壳(3)以及具有不同高度的燃烧器(4a,4b,4c)，蒸气分离系统(7)用于接收蒸气和粉状燃料的非均质流，并将富燃料流经由第一管道(10)提供至具有较低高度的燃烧器(4a,4b)以及将贫燃料流经由第二管道(11)提供至具有较高的高度的燃烧器(4c)。第一管道(10)包括在分支区域(9)下游的位置处的叶轮(12)。叶轮(12)限定燃料含量集中的流(FC)和燃料含量减少的流(FR)。燃烧系统还包括用于将燃料含量集中的流(FC)供给至第一燃烧器(4a)的管道(15)和用于将燃料含量减少的流(FR)供给至第二燃烧器(4b)的管道(16)。第二燃烧器(4b)具有高于第一燃烧器(4a)的高度。

Description

燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种燃烧系统；具体而言，本发明涉及一种作为锅炉(例如用于发电的发电站的锅炉)的一部分的燃烧系统。
背景技术
用于发电的锅炉通常具有带燃烧炉的燃烧系统，燃烧炉利用固体燃料(如煤、褐煤等)焚烧；这些燃烧系统通常设有用于磨碎燃料的磨碎机和用于将磨碎的燃料供给至燃烧炉的燃烧器的管道。
在这些锅炉中，燃料质量和可实现的灰尘浓度两者影响操作灵活性、安全点火和火焰稳定性。
具体而言，在焚烧褐煤的锅炉的情况中，由于不同类型的褐煤非常不同的特征，燃料浓度是控制的重要参数，使得为了保持安全操作，必须在褐煤的质量降低时提高粉状燃料的浓度。
为了提高燃料浓度，通常使用所谓的蒸气分离系统；这些系统在富燃料流中分离来自磨碎机的流并将其引导至位于燃烧炉的下部区域的燃烧器，且分离贫燃料流(即，富蒸气流)并将其供给至位于燃烧炉的上部区域的燃烧器。
已经提出了不同的蒸气分离系统。
蒸气分离系统的第一示例利用了来自磨碎机的非均质流。在此情况中，载有来自磨碎机的流的管道中的分支造成一个管道中的富燃料流和其它管道中的贫燃料流中的流的分离。
该蒸气分离系统被证明带来低的压力损失，同时确保良好的分离性能。
蒸气分离系统的一个不同示例提供了叶轮，其在不同管道之间分开均质流；具体而言，叶轮迫使富燃料流与贫燃料流分离并在不同的管道中引导各流。例如，DE2933528公开了一种此类蒸气分离系统。
该蒸气分离系统被证明在分离中很有效，但同时其造成高的压力损失。
由于褐煤的内在特征，褐煤焚烧锅炉必须确保较宽的操作负载范围，在低负载(例如，负载低于50%、优选40%、更优选30%，且甚至更优选低于20%)下，利用已知的蒸气系统和/或压力损失可实现的燃料浓度不能确保安全操作。
发明内容
本发明的一个方面包括提供一种燃烧系统，其能够在较宽负载范围中(尤其是在低/很低的负载下)安全地操作，而在中/高负载下(尤其是在焚烧褐煤时)对操作无削弱或有限削弱；总之，其它燃料也是可能的，并且尤其是含有大量水分和灰尘的低质量燃料。
这些及其它方面通过提供根据所附权利要求的燃烧系统来获得。
附图说明
其它特征和优点将从燃烧系统的优选但非排他的实施例变得更清楚，燃烧系统在附图中通过非限制性示例的方式示出，其中：
图1示意性地示出了本发明的实施例中的燃烧系统；
图2示意性地示出了图1的细节；
图3至图5示意性地示出了其叶片具有不同桨距角的叶轮。
参考标号
1燃烧系统
2燃烧炉
3封壳
4a,4b,4c燃烧器
6磨碎机
7蒸汽分离系统
9分支区域
10第一管道
11第二管道
12叶轮
12a本体
12b叶轮叶片
15管道
16管道
19机构
20控制器
25固体燃料
26载气
27桨距角的调整
F蒸气和粉状燃料流
FC燃料含量集中的流
FR燃料含量减少的流。
具体实施方式
参看附图，这些图示出了燃烧系统1，其包括具有限定燃烧室的封壳3的燃烧炉2；优选地，燃烧炉2为锅炉的一部分，在此情况中，封壳3由管壁制成，以用于使冷却介质(例如水)穿过管壁和蒸发。
燃烧炉2还具有燃烧器4a、4b、4c，它们具有不同高度。燃烧器可为本领域中已知的不同类型；它们布置成供给固体燃料(例如褐煤)和/或含有固体燃料的蒸气；它们可全部相同，或者它们可彼此不同。
燃烧系统1还包括磨碎机6，其用于磨碎要供给至燃烧器4a、4b、4c的固体燃料(例如褐煤)。磨碎机6连接至蒸气分离系统7。
蒸气分离系统7接收蒸气和粉状燃料的非均质流，并包括第一管道10与第二管道11之间的分支区域9；非均质流在管道10和11之间的分支9处分流，使得富燃料流穿过第一管道10，且贫燃料流穿过第二管道11。
此外，第一管道10包括相对于来自磨碎机6的蒸气和粉状燃料的流F在分支区域9下游的位置处的叶轮12。
附图示出了叶轮12的示例，叶轮12具有本体12a和从其延伸的固定的叶轮叶片12b。流穿过叶轮12，使得叶轮12限定(穿过叶片12b)燃料含量集中的流FC和燃料含量减少的流FR。
燃烧系统1还具有用于将燃料含量集中的流FC供给至具有较低高度的燃烧器的第一燃烧器4a的管道15，以及用于将燃料含量减少的流供给至具有较低高度的燃烧器的第二燃烧器4b的管道16。
例如，如图所示，管道16具有在其弯头处插入管道15中的端部。
有利的是，第二燃烧器4b具有高于第一燃烧器4a的高度，且优选地第二燃烧器4b位于第一燃烧器4a上方，使得由第一燃烧器4a产生的火焰可在过度贫乏的燃料含量减少的流的情况下有助于保持由第二燃烧器4b产生的火焰。
叶轮12可具有带可调整的桨距角的叶片12b，并且在此方面，叶片12b可连接至机电或液压机械机构19。
此外，燃烧炉2还可具有控制器20以便根据指示磨碎机的负载或火焰稳定性或燃料含量集中的流和/或燃料含量减少的流中粉状燃料含量的信号或其它控制信号来控制叶片12b的位置。
磨碎机6提供了蒸气和粉状燃料的非均质流。通常，用于褐煤的冲击轮磨碎机的设计产生非均质流。
燃烧系统的操作从所述和所示的内容显而易见，并且大致如下。
磨碎机6供给有固体燃料25(例如褐煤)，以及载体和干燥气体26，例如来自燃烧炉2的再循环烟道气体。
在磨碎机6处，褐煤被磨碎，且蒸气和粉状燃料(褐煤)的流F从磨碎机6移动至蒸气分离系统7。该流F为非均质的，使得在分支区域9处，由于粉状燃料相比蒸气或由蒸气携带的轻燃料颗粒更大的惯性，富燃料流与贫燃料流分离。
贫燃料流供给至具有较高的高度的燃烧器4c并在燃烧炉2中燃烧(例如没有火焰，但这取决于具体条件)。
富燃料流穿过叶轮12，其给予燃料涡旋，涡旋继而又通过离心力限定具有环形构造(即，在第一管道10的管的壁上)的燃料含量集中的流FC，以及在环形的燃料含量集中的流FC内的燃料含量减少的流FR。
燃料含量集中的流FC因此经由管道15供给至较低燃烧器的燃烧器4a并燃烧；燃料含量减少的流经由管道16供给至较低燃烧器的燃烧器4b并且也燃烧。
燃料含量集中的流FC具有高浓度，这在低负载或很低负载下也容许燃烧炉2的安全操作以及火焰稳定性。
来自燃烧器4b的燃料相比来自燃烧器4a的燃料具有较低的浓度，但该降低的浓度并不削弱燃烧炉操作，因为由来自燃烧器4a的燃料含量集中的流产生的火焰在需要时可稳定来自燃烧器4b的燃料含量减少的流的火焰。该稳定效果在如图2中所示的燃烧器4b位于燃烧器4a上方(即，垂直地对准或大致垂直地对准)时特别有效。
在操作期间，叶轮12的叶片12b的桨距角可有利地调整，如标号27表示的那样。例如，这可根据诸如磨碎机的负载这样的参数或指示其的参数或者其它参数来完成。
桨距角为叶片塞绳(bladecord)与叶轮旋转平面之间的角度；塞绳为前缘与后缘之间的线。
图3示出了桨距角为0的示例。在此情况中，叶轮12实际上并未引起燃料含量集中的流与燃料含量减少的流之间的任何分离，并且同样地，由叶轮12引起的压降最小且通常可忽略。当在分支区域9处实现的蒸气分离足以获得燃烧炉2的安全且稳定的操作时，该构造可在中等/高负载下使用。
图4示出了桨距角为30度的示例。在此情况中，叶轮12引起燃料含量集中的流FC和燃料含量减小的流FR的分离并有一些压力损失；总之分离和压力损失不是可实现的最大的，即，分离可通过进一步增大桨距角来进一步增大，但这引起更大的压降。该构造可在低/中等负载下使用。
图5示出了桨距角为45度的示例；在该构造中，分离和压降理论上是最大的；该构造可在很低/低负载下使用。
因此，叶片12b的桨距角的调整有利地容许减小桨距角，以便在不需要燃料含量集中的流和燃料含量减少的流的分离时或仅有限程度需要时减小压力损失以确保燃烧炉2的安全和稳定操作，且反之亦然，即，在需要分离时增大桨距角以确保燃烧炉2的安全且稳定的操作。
当然，所述特征可彼此独立地提供。
实际上，使用的材料和大小可根据要求和现有技术水平按要求选择。

Claims (7)

1.一种燃烧系统(1)，包括：
燃烧炉(2)，其带有封壳(3)以及具有不同高度的燃烧器(4a,4b,4c)，
磨碎机(6)，其用于磨碎要供给至所述燃烧器(4a,4b,4c)的固体燃料，
蒸气分离系统(7)，其用于接收蒸气和粉状燃料的非均质流，并将富燃料流通过第一管道(10)提供至具有较低高度的燃烧器(4a,4b)以及将贫燃料流通过第二管道(11)提供至具有较高高度的燃烧器(4c)，
所述第一管道(10)和所述第二管道(11)从分支区域(9)分支，
其特征在于，
所述第一管道(10)包括相对于所述蒸气和粉状燃料的流(F)在所述分支区域(9)下游的位置处的叶轮(12)，所述叶轮(12)用于限定燃料含量集中的流(FC)和燃料含量较少的流(FR)，
所述燃烧系统(1)还包括
管道(15)，其用于将所述燃料含量集中的流(FC)供给至所述燃烧器的具有较低高度的至少一个第一燃烧器(4a)，
管道(16)，其用于将所述燃料含量减少的流(FR)供给至所述燃烧器的具有较低高度的至少一个第二燃烧器(4b)，
其中，所述至少一个第二燃烧器(4b)具有高于所述至少一个第一燃烧器(4a)的高度。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述至少一个第二燃烧器(4b)位于所述至少一个第一燃烧器(4a)上方。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述叶轮(12)具有带可调整的桨距角的叶片(12b)。
4.根据权利要求3所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述叶片(12a)连接至机电或液压机械机构。
5.根据权利要求3或4所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述燃烧系统(1)包括控制器(20)，以便根据指示所述磨碎机的负载或火焰稳定性或所述燃料含量集中的流(FC)和/或燃料含量减少的流(FR)中的粉状燃料含量的信号来控制所述叶片(12b)的位置。
6.根据权利要求1所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述磨碎机(6)布置成提供蒸气和粉状燃料的非均质流(F)。
7.根据权利要求1所述的燃烧系统(1)，其特征在于，所述燃烧系统(1)为锅炉的一部分。
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