CN106482094B - 一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于流化床锅炉点火及低负荷稳燃技术的一种新型燃烧器。该新型燃烧器具有微油或少油点火及低负荷稳燃功能，主要目的是为流化床锅炉冷态点火及低负荷稳燃。该燃烧器包括油燃烧室及油枪点火装置、二次油燃烧室、火检装置、旋流风通道、旋流叶片、燃烧器渐缩段、燃烧器渐扩段、冷却风通道、均温混合段。设计上首先利用高压风使得点火装置雾化燃油在油燃烧室内对少量燃油充分燃烧，该油枪采用机械雾化或者空气雾化，然后利用一次风在二次燃烧室内对燃油彻底燃尽并推动火焰从二次燃烧室喷出；旋流叶片使旋流风通道内的一次风进行旋转并与从二次燃烧室喷出的火焰充分混合，并起到冷却二次燃烧室的作用；最后风温在均温段内混合均匀。

Description

一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器

技术领域

本发明属于燃烧技术领域，特别涉及一种流化床锅炉启动点火及低负荷稳燃燃烧器。

背景技术

我国目前很多电站锅炉采用流化床锅炉，机组启动和低负荷稳燃需要消耗大量燃油，在点火领域等离子点火以及微油点火已经大量改造电站煤粉锅炉，但是针对流化床锅炉点火技术，还没有得到有效解决。燃用低热值煤的流化床锅炉点火启动耗油量非常大，一台300MW锅炉每次冷态启动需要耗费30-40吨柴油，另一方面流化床锅炉启动采用原来点火方式，则不能投入除尘设备，环保不能达标，甚至引起脱硫塔浆液中毒而影响正常运行。目前有很多燃用低热值煤种的流化床锅炉不能实现微量油点火，导致燃油利用率低，点火成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种流化床锅炉点火和低负荷稳燃燃烧器，解决流化床锅炉冷态点火和低负荷稳燃问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种循环流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，呈前后开口筒状结构的燃烧器整体置于一次风管道内，还包括置于燃烧器前部中心的二次油燃烧室以及与二次油燃烧室相连接且从燃烧器前部侧壁穿出的油燃烧室；油燃烧室内配置油枪点火装置，在二次油燃烧室上设置了火检装置，火检装置从燃烧器的侧壁穿出；在二次油燃烧室靠近出口的外周与燃烧器内周之间设置多个旋流叶片，使得二次油燃烧室外壁与燃烧器内壁之间形成旋流风通道；燃烧器整体外壳与一次风管道内壁之间形成冷却风通道；点火时，首先在油燃烧室内将燃油燃烧（少量燃油，相比于传统的燃烧器燃油量明显减少），然后进一步与一次风（少量一次风，即相较于传统燃烧器风量减少）在二次油燃烧室内混合燃烧提高燃尽率，火检装置检测火焰燃烧状态，旋流风既冷却二次油燃烧室又对高温燃烧火焰充分旋流混合，最后在燃烧器内部位于二次油燃烧室出口后方的位置处风温混合均匀。

进一步的，所述燃烧器包括沿进风方向顺次连接的渐缩段、渐扩段以及均温混合段；所述的二次油燃烧室位于渐缩段的中心，二次油燃烧室的外壁与渐缩段的内壁之间通过筋板连接；所述油燃烧室和火检装置均从渐缩段侧壁穿出；二次油燃烧室的出口端面与渐缩段出口端面平齐，旋流叶片设在二次油燃烧室出口端外周与渐缩段出口端内周之间。

进一步的，设计有油燃烧室和二次油燃烧室，且每一级燃烧室都有氧气供入，提高燃烧效率既燃尽率，油燃烧室与二次油燃烧室呈40～55º贯通连接（即二者的轴线夹角呈40～55º），二次油燃烧室与渐缩段同轴水平布置。

进一步的，渐缩段轴向夹角5-20°收缩，增加二次油燃烧室氧气供给量，提高旋流叶片入口流速。渐缩段轴向夹角5-20°收缩，是指渐缩段外壳在竖直面上的投影与渐缩段轴线呈5-20°夹角，并沿进风方向收缩。

进一步的，二次油燃烧室出口与渐缩段之间设计旋流叶片，利于高温烟气与冷空气快速、充分混合。

进一步的，旋流叶片布置6-14片，轴向夹角为15-30°。旋流叶片轴向夹角为15-30°是指旋流叶片均与燃烧器轴线（或者说是渐缩段轴线）呈15-30°夹角。

进一步的，在渐缩段出口连接渐扩段，渐扩段轴向夹角为5-20°，主要是为了增加旋流空间，强化高温烟气冷空气混合。渐扩段轴向夹角为5-20°是指渐扩段的外壳在竖直面上的投影与渐扩段轴线呈5-20°夹角并且沿进风方向逐渐扩大。

进一步的，渐扩段连接均温混合段，均温混合段长度为3000mm-5000mm，主要是为了延长混合段长度，保护一次风管。

本发明所述的点火装置置于油燃烧室内，油燃烧室与二次油燃烧室连接，二次油燃烧室置于渐缩段中且二者同一轴心，二者之间通过筋板固定安装，出口端面平齐，二次油燃烧室与渐缩段形成旋流风通道，二次油燃烧室出口端外周与渐缩段出口端内周之间设置旋流叶片，叶片布置6-14片，轴向夹角为15-30°，焊接连接，渐缩段轴向夹角5-20°与渐扩段轴向夹角5-20°焊接连接，渐扩段与均温混合段通过焊接连接，燃烧器整体置于一次风管道内，与一次风管道之间形成周界冷却风通道，通过筋板焊接连接。

本发明的工作过程如下：在流化床锅炉点火、升温升压及低负荷过程中，油枪雾化燃油并利用点火装置点燃，在油燃烧室内燃烧，利用高压风把火焰吹入二次油燃烧室与从二次油燃烧室入口端进入的冷风混合进一步燃烧，并在二次燃烧室上设置火检装置对二次燃烧室内燃烧火焰进行实时检测，其信号作为灭火保护的信号源。二次油燃烧室采用减缩设计，利用旋流冷却风冷却，二次油燃烧室出口端部外周设置旋流叶片，高温火焰从二次油燃烧室流出口，与经过叶片的旋流风强烈扰动混合，进入渐扩段，渐扩设计利于混合气流增大混合空间，经过渐扩段初步混合后，进入均温混合段，均温混合段设计长度一般为3米-5米，燃烧器整体同轴放置与一次风管道中，并与一次风管道形成周界冷却风通道，保证燃烧器冷却，避免烧损燃烧器。提供充分的混合长度，使得风温均匀后，从均温混合段出口进入流化床锅炉底部风室。通过调整燃油量、风量调整最终一次风温，最终起到初期暖炉，烘炉作用以及低负荷时候帮助流化床锅炉稳定燃烧的作用。

本发明的技术特点在于：1）利用点火装置油枪对少量燃油雾化，在燃烧室内燃烧，然后与进入二次油燃烧室的一次风充分混合，再次燃烧，达到燃油充分彻底燃烧的目的；2）利用渐缩段渐缩设计，增加进入二次油燃烧室的风量，也即增加二次油燃烧室内氧量供应，提高燃尽率；另外渐缩式设计使得旋流叶片入口速度提高，增加旋流强度，利于与从二次油燃烧室喷出的高温火焰充分旋流混合；3）渐扩段设计主要针对旋流叶片出口旋流设计，为高温火焰与冷风快速、充分混合提高混合空间；4）均温段混合设计主要是为高温火焰与冷一次风混合物提供较长的混合空间和时间，使进入炉膛的热风温度分布均匀，同时保护一次风管道避免烧损；5）通过调整油枪出力、一次风速等一些列参数，可以实现流化床锅炉冷态点火启动及低负荷稳燃，使流化床锅炉点火过程更加安全、环保、经济。

附图说明

图1燃烧器原理结构示意图。

图中：01、油燃烧室，02、火检装置，03、渐缩段，04、二次油燃烧室，05、旋流风通道，06、旋流叶片，07、渐扩段，08、均温混合段，09、筋板，10、周界冷却风通道。

图2燃烧器喷口短侧视图。

图3旋流叶片侧视图。

图4燃烧器俯视图。

具体实施方式

本发明提供一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃的燃烧器，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是燃烧器原理结构示意图，燃烧器主要由10个部件组成。点火装置与油燃烧室01为一体设计，油燃烧室01与二次油燃烧室04呈40～55º贯通连接，二次油燃烧室04与渐缩段03同轴水平布置，在油燃烧室01与二次油燃烧室04贯通连接处设置火检装置02，检测火焰着火情况，作为燃油、冷风流量速度控制及灭火保护的控制信号。在二次油燃烧室04出口端部与渐缩段03设计旋流叶片06，叶片布置6-14片，轴向夹角为15-30°，渐缩段03轴向夹角5-20°，与一次风管道中心线同轴布置，与一次风管道形成旋流冷却风通道，一方面冷却二次油燃烧室，另一方面提供旋流风，并利用渐缩设计，增大旋流片入口速度，增强旋流强度，利于高温火焰与冷却风快速充分混合，但渐缩段轴向夹角不能太大，否则增加一次风气流阻力过大，不利于流动。渐扩段07入口端与渐缩段03出口端连接，其与一次风管道中心线同轴布置，轴向夹角为5-20°，渐扩设计主要是为了增大旋流混合空间，利于燃油燃烧高温火焰与一次冷风快速及时的混合。紧接着渐扩段07连接均温混合段08，均温混合段长度需要3000mm-5000mm，保持足够长度保证风温混合均匀，均温混合段08外径与渐扩段07出口处保持一致，以上所有部件构成燃烧器整体，燃烧器部件材质采用耐高温材质浇铸制作，通过焊接连接。燃烧器整体布置于一次风管道内，与一次风管道形成周界冷却风通道，通道环状缝隙保留10mm-30mm，燃烧器整体与一次风管道之间通过筋板焊接连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出改进，也可以上述具体实施方式的进行组合，这些改进及组合形成的技术方案也应视为本发明的保护范围。

本发明主要针对电站流化床锅炉点火启动及低负荷稳燃问题设计的燃烧器，在原理和结构上与其它点火燃烧器完全不同。该燃烧器在燃烧器上设置油燃烧室、二次油燃烧室、渐缩段、渐扩段、均温混合段，点火装置，火检装置等，形成对燃油高效燃烧，可以有效解决流化床锅炉点火启动和低负荷稳燃问题。并且具有造价低、操作简单、可靠性高、实用性强等特点。

本发明适用于已经投入运行的和正在安装调试的流化床锅炉。具有结构简单、运行简单、维护方便和经济节约等优点，具有广泛的社会效益和经济效益。

Claims (8)

1.一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，呈前后开口筒状结构的燃烧器整体置于一次风管道内，还包括置于燃烧器前部中心的二次油燃烧室（04）以及与二次油燃烧室（04）相连接且从燃烧器前部侧壁穿出的油燃烧室（01）；油燃烧室（01）内配置油枪点火装置，在二次油燃烧室（04）上设置了火检装置（02），火检装置（02）从燃烧器的侧壁穿出；在二次油燃烧室（04）靠近出口的外周与燃烧器内周之间设置多个旋流叶片（06），使得二次油燃烧室（04）外壁与燃烧器内壁之间形成旋流风通道（05）；燃烧器整体外壳与一次风管道内壁之间形成周界冷却风通道（10）；点火时，首先在油燃烧室（01）内将燃油燃烧，然后进一步与一次风在二次油燃烧室（04）内混合燃烧提高燃尽率，火检装置（02）检测火焰燃烧状态，旋流风既冷却二次油燃烧室（04）又对高温燃烧火焰充分旋流混合，最后在燃烧器内部位于二次油燃烧室（04）出口后方的位置处风温混合均匀。

2.根据权利要求1所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括沿进风方向顺次连接的渐缩段（03）、渐扩段（07）以及均温混合段（08）；所述的二次油燃烧室（04）位于渐缩段（03）的中心，二次油燃烧室（04）的外壁与渐缩段（03）的内壁之间通过筋板（09）连接；所述油燃烧室（01）和火检装置（02）均从渐缩段（03）侧壁穿出；二次油燃烧室（04）的出口端面与渐缩段（03）出口端面平齐，旋流叶片（06）设在二次油燃烧室（04）出口端外周与渐缩段（03）出口端内周之间。

3.根据权利要求2所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于设计有油燃烧室（01）和二次油燃烧室（04），且每一级燃烧室都有氧气供入，提高燃烧效率既燃尽率，油燃烧室（01）与二次油燃烧室（04）呈40～55º贯通连接，二次油燃烧室（04）与渐缩段（03）同轴水平布置。

4.根据权利要求2所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于渐缩段（03）轴向夹角5-20°收缩，增加二次油燃烧室（04）氧气供给量，提高旋流叶片（06）入口流速。

5.根据权利要求2所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于二次油燃烧室（04）出口与渐缩段（03）之间设计旋流叶片（06），利于高温烟气与冷空气快速、充分混合。

6.根据权利要求2或5所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于旋流叶片（06）布置6-14片，轴向夹角为15-30°。

7.根据权利要求2所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于在渐缩段（03）出口连接渐扩段（07），渐扩段（07）轴向夹角为5-20°，主要是为了增加旋流空间，强化高温烟气冷空气混合。

8.根据权利要求2所述的一种流化床锅炉点火及低负荷稳燃燃烧器，其特征在于渐扩段（07）连接均温混合段（08），均温混合段（08）长度为3000mm-5000mm，主要是为了延长混合段长度，保护一次风管道。