CN105387455B - 燃烧系统 - Google Patents

燃烧系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105387455B
CN105387455B CN201510553912.6A CN201510553912A CN105387455B CN 105387455 B CN105387455 B CN 105387455B CN 201510553912 A CN201510553912 A CN 201510553912A CN 105387455 B CN105387455 B CN 105387455B
Authority
CN
China
Prior art keywords
burner
fuel
stream
pipe
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510553912.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105387455A (zh
Inventor
T.希伯
B.格雷纳
H-P.肖梅
N.弗兰康
H.杰塞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of CN105387455A publication Critical patent/CN105387455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105387455B publication Critical patent/CN105387455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08Disposition of burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • F23C7/006Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes adjustable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00Staged combustion
    • F23C2201/10Furnace staging
    • F23C2201/101Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00Feeding arrangements
    • F23K2203/006Fuel distribution and transport systems for pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00Feeding arrangements
    • F23K2203/20Feeding/conveying devices
    • F23K2203/201Feeding/conveying devices using pneumatic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

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(blade cord)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:
限定有燃烧室的燃烧炉(2),其带有封壳(3)以及具有不同高度的第一燃烧器(4a)、第二燃烧器(4b)和第三燃烧器(4c),其中所述第一燃烧器(4a)和第二燃烧器(4b)设置在所述燃烧室的较低水平位置处并且所述第三燃烧器(4c)设置在所述燃烧室的较高水平位置处,并且其中所述第二燃烧器(4b)具有高于所述第一燃烧器(4a)的高度;
磨碎机(6),其用于磨碎要供给至所述第一燃烧器(4a)、第二燃烧器(4b)和第三燃烧器(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)提供至所述第一燃烧器(4a)和所述第二燃烧器(4b)以及将贫燃料流通过第二管道(11)提供至所述第三燃烧器(4c),其中所述第一管道(10)垂直延伸用于输送气体和粉末状燃料的燃料流,所述第二管道(11)从所述第一管道分支延伸至所述第三燃烧器以用于输送所述贫燃料流;
其中所述燃烧系统还包括:
第三管道(16),其具有纵向设置在所述第一管道内的端部;
叶轮(12),其设置在所述第一管道(10)内、位于所述第二管道从所述第一管道分支的位置处下游及所述第三管道(16)设于所述第一管道内的所述端部的上游,其中所述叶轮(12)包括多个叶片以将所述富燃料流的粉末状燃料向外引导,以提供流动穿过所述第三管道到所述第二燃烧器(4b)的燃料含量减少的流(FR)、和流动穿过所述第一管道到所述第一燃烧器(4a)的燃料含量集中的流(FC);
第四管道(15),其用于将所述燃料含量集中的流(FC)供给至所述第一燃烧器(4a)。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统(1),其特征在于,所述第二燃烧器(4b)位于所述第一燃烧器(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。
CN201510553912.6A 2014-09-02 2015-09-02 燃烧系统 Active CN105387455B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14183182.6A EP2993400B1 (en) 2014-09-02 2014-09-02 A combustion system
EP14183182.6 2014-09-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105387455A CN105387455A (zh) 2016-03-09
CN105387455B true CN105387455B (zh) 2019-11-15

Family

ID=51429176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510553912.6A Active CN105387455B (zh) 2014-09-02 2015-09-02 燃烧系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10012382B2 (zh)
EP (1) EP2993400B1 (zh)
CN (1) CN105387455B (zh)
PL (1) PL2993400T3 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3026338B1 (en) * 2014-11-28 2020-02-26 General Electric Technology GmbH A combustion system for a boiler

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1352264A (fr) * 1963-01-04 1964-02-14 Stein & Roubaix Perfectionnements à la combustion du charbon à teneur en matières volatiles moyenne ou basse
DE2933528A1 (de) 1979-08-18 1981-03-26 Deutsche Babcock AG, 46049 Oberhausen Vorrichtung zum abtrennen von brueden
CA1190093A (en) * 1982-08-06 1985-07-09 Ralph D. Winship Method of reducing no.sub.x and so.sub.x emission
US4627366A (en) * 1985-09-16 1986-12-09 The Babcock & Wilcox Company Primary air exchange for a pulverized coal burner
EP0225157A3 (en) * 1985-11-26 1987-09-30 International Combustion Australia Limited Method and apparatus for reduced nox emissions from coal furnaces
RU2067724C1 (ru) * 1994-12-29 1996-10-10 Малое государственное внедренческое предприятие "Политехэнерго" Низкоэмиссионная вихревая топка
CN1243999C (zh) * 2001-12-03 2006-03-01 吉峰贵司 适配器系统
US8430665B2 (en) * 2008-02-25 2013-04-30 General Electric Company Combustion systems and processes for burning fossil fuel with reduced nitrogen oxide emissions
CN101373065B (zh) * 2008-09-25 2011-07-27 重庆大学 直吹式制粉锅炉自适应少油点火燃烧器
US8302545B2 (en) * 2009-02-20 2012-11-06 General Electric Company Systems for staged combustion of air and fuel
CN102032585B (zh) * 2010-12-01 2013-03-20 云南电力技术有限责任公司 煤粉锅炉煤粉分离及浓缩一体化装置
CN202195493U (zh) * 2011-06-20 2012-04-18 上海机易电站设备有限公司 烟气干燥褐煤中速磨制粉系统
CN102494333B (zh) * 2011-11-14 2014-09-03 上海锅炉厂有限公司 一种燃用无烟煤的单火球四角直流燃烧器
CN103216840B (zh) * 2013-04-15 2015-08-12 黄立新 燃煤锅炉磨煤机中储式降低氮氧化物系统
CN204026721U (zh) * 2014-07-03 2014-12-17 烟台龙源电力技术股份有限公司 煤粉分离器以及煤粉锅炉

Also Published As

Publication number Publication date
US20160061446A1 (en) 2016-03-03
US10012382B2 (en) 2018-07-03
CN105387455A (zh) 2016-03-09
PL2993400T3 (pl) 2020-05-18
EP2993400B1 (en) 2019-08-14
EP2993400A1 (en) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1149677A (en) Low load coal nozzle
CN103322563A (zh) 粉煤生物质混烧燃烧器以及燃料燃烧方法
JP2010242999A (ja) 木質バイオマス直接粉砕燃焼方法と装置とボイラシステム
JPS5828488B2 (ja) 微粉炭バ−ナ
CN103175200A (zh) 生物质专烧燃烧器、生物质混烧锅炉和生物质燃料燃烧方法
EP2657469A1 (en) Biomass fuelled power production system
CN105387455B (zh) 燃烧系统
WO1988002462A1 (en) Dust coal igniting burner device
CN110513981A (zh) 一种利用干燥煤泥实现燃煤机组低负荷稳燃的系统
RU2563646C2 (ru) Способ управления пылеугольной котельной установкой
JP2014037897A (ja) バイオマス供給装置及びボイラシステム
KR20140078634A (ko) 간접 연소 시스템을 구비한 연소 장치
RU2499955C1 (ru) Способ вихревого сжигания и/или газогенерации твердых топлив и реактор для его осуществления
JP6280857B2 (ja) ボイラ
JP2012078018A (ja) 前処理ユニット
JP2012078017A (ja) バイオマス貯蔵ユニット及び前処理ユニット
CN105387479B (zh) 燃烧系统和用于操作燃烧系统的方法
JP7395314B2 (ja) 安定運転制御システム及び固体燃料粉砕装置、並びに安定運転制御方法、並びに安定運転制御プログラム
US9091440B2 (en) Oxygen to expand burner combustion capability
JP2004301415A (ja) 燃料供給ダクトの燃料分配装置と燃料供給装置
JP2740201B2 (ja) 微粉炭バーナ
CN205655285U (zh) 燃用高挥发份烟煤锅炉系统
JP7316074B2 (ja) 微粉燃料焚きボイラ
JP7386019B2 (ja) 微粉燃料焚きボイラ
JP2012078019A (ja) バイオマス貯蔵ユニット及び前処理ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
CB02 Change of applicant information

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

Address before: Baden, Switzerland

Applicant before: Alstom Technology Ltd.

COR Change of bibliographic data
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant