CN106705039A - 一种低负荷稳燃旋流型燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种低负荷稳燃旋流型燃烧器，天然气管从中心风管入口伸入向其中输送天然气，中心风管出口设置旋流器一向预燃室输送混合气体进行燃烧，中心风管外有向预燃室输送一次风粉的一次风管，一次风管外有向预燃室提供内二次风的内二次风管，内二次风管出口有旋流器二，预燃室外有向其提供外二次风的外二次风筒；天然气和空气在中心风管后半段预混，喷入预燃室与周边一次风粉混合燃烧，防止回火；一次风粉经扩口喷入预燃室形成回流区；内二次风旋流喷入，起助燃作用，且可避免结渣和积粉；外二次风在预燃室出口处旋流倾斜喷入，补充煤粉气流后期燃烧所需空气，同时减少NOx形成；本发明可实现煤粉锅炉的低负荷稳燃，有助于提升燃煤电厂的深度调峰能力。
Description
技术领域
本发明属于煤粉燃烧器技术领域，特别涉及一种低负荷稳燃旋流型燃烧器。
背景技术
随着新能源的大力发展，其在电网中的比例逐渐扩大，造成多地出现弃风、弃光以及弃水等现象。自2010年开始，弃风问题愈演愈烈，全国平均弃风率长期高于10％。2015年，这一数据攀升至15％，较上一年上升7个百分点。“三北”地区的弃风问题尤为严峻，2015年吉林、甘肃、新疆等地的弃风率超过30％。特别是2015年入冬后，甘肃、宁夏、黑龙江等地的一些风电项目的弃风率甚至高达60％以上。
为贯彻落实十八届五中全会提出的创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，推进“四个革命、一个合作”，加快能源技术创新，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，我国将在“三北”地区大力发展新能源发电。“三北”地区燃煤热电比例高，调峰电源建设条件差，冬季供暖期调峰困难，弃风弃光问题严重。如何借鉴和吸收引进国外相关经验，提升我国火电尤其是热电的灵活性运行能力，挖掘燃煤机组调峰潜力，破解当前和未来的新能源消纳困境，减少弃风弃光，是电力工业亟待开展的工作之一，具有重要的意义。
为此，燃煤机组需要具有低负荷运行的能力。根据调研资料显示，丹麦火电机组基本上是热电联产机组，冬季供热期最小出力可以低至15％-20％，德国热电联产机组可以低至40％；德国纯凝燃煤机组技术出力可以低至25％。目前我们国家供暖期热电机组“以热定电”运行，冬季最小出力一般在60％-70％左右，和国外的差距还比较大。
燃煤机组低负荷稳定运行的关键是保证燃烧稳定，也就是燃烧器能够在低负荷下稳燃。为此，人们采用了一些措施，包括(1)在燃烧器区域敷设卫燃带，采用预燃室、稳燃腔等都是维持局部高温；(2)采用旋流燃烧器、钝体燃烧器和射流燃烧器等，利用烟气回流来加热一次风粉射流；(3)采用浓淡燃烧器，通过提高浓股气流的煤粉浓度来提高煤粉燃烧的稳定性；(4)采用分级着火以及局部低速和高湍流脉动等。以上这些措施，虽然能够起到一定的作用，但都难以实现较低负荷下的稳燃，尤其是30％以下的负荷，基本不可能达到。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低负荷稳燃旋流型燃烧器，该燃烧器主要由天然气管、中心风管、一次风管、内二次风管、预燃室以及外二次风筒等组成，通过掺混天然气，实现较低负荷下的稳定燃烧。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低负荷稳燃旋流型燃烧器，包括天然气管1，天然气管1伸入中心风管2向其中输送天然气，与中心风管2中通入的空气混合，中心风管2的出口设置旋流器一12，向预燃室5输送混合气体进行燃烧，中心风管2外设置有向预燃室5提供一次风粉的一次风管3，一次风管3外设置有向预燃室5提供内二次风的内二次风管4，内二次风管4的出口设置有旋流器二13，所述预燃室5外设置有向其提供外二次风的外二次风筒6。
所述天然气管1的末端壁面为多孔结构，天然气从该多孔结构多股入射进入中心风管2，方向与中心风管2中空气的流动方向垂直。
所述一次风管3出口为两段扩展结构，第二段相比第一段，水平方向的倾斜角度有所减小。
所述预燃室5为两段扩展结构，第二段相比第一段，水平方向的倾斜角度有所减小，第二段是指远离混合气体入口的一段。
所述一次风管3的出口与中心风管2的出口平齐，且均深入至预燃室5的第一段中部，所述内二次风管4的出口位于预燃室5的第一段入口处。
所述天然气管1、中心风管2、一次风管3、内二次风管4、预燃室5以及外二次风筒6为同轴布置。
所述预燃室5由耐热钢1Cr18Ni9Ti卷制而成，内衬耐火材料。
所述天然气管1的天然气入口7进入的天然气与中心风管2的中心风入口8进入的空气混合，属于部分预混，天然气管1与旋流器一12之间是天然气和空气的预混段。
二次风分为内、外两股，内二次风由内二次风入口10送入内二次风管4，经由旋流器二13喷入预燃室5，外二次风由外二次风入口11送入外二次风筒6，从燃烧室5出口处倾斜旋流喷入。
掺混天然气的热量占燃料总热量的10～30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、天然气由天然气管送入，空气由中心风管送入，二者在中心风管后半段充分混合，达到部分预混的目的。
2、预混气体经过中心风管末端的旋流器喷入预燃室，有利于与周边一次风粉的混合和燃烧，同时防止回火，避免天然气发生爆燃或爆炸危险。
3、一次风粉由一次风管送入，在末端经过一个扩口喷入预燃室，在预燃室内形成较强的回流区。
4、内二次风经由内二次风管及其出口处的旋流器，旋流喷入预燃室，起到一定的助燃的作用，更为重要的是内二次风贴着预燃室内壁面，将高温热气与预燃室壁面分开，从而避免结渣和积粉。
5、外二次风经由外二次风筒，在预燃室出口处旋流倾斜喷入，补充煤粉气流后期燃烧所需的空气，同时，还可适当的降低火焰温度，有利于降低NOx的形成。
可将，本发明利用天然气进行稳燃，保证煤粉的及时着火、稳定燃烧以及高效燃尽，使得锅炉能够在较低负荷下稳定运行，有助于提升燃煤电厂的深度调峰能力。并且整个燃烧器的结构简单紧凑，安装和改造简单。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明一种低负荷稳燃旋流型燃烧器，包括天然气管1、中心风管2、一次风管3、内二次风管4、预燃室5以及外二次风筒6等。
天然气管1末端壁面为多孔结构，天然气呈多股入射，方向与中心风空气的流动方向垂直，使得二者充分混合。中心风管2出口设置旋流器一12，有利于天然气-空气的预混气与周边一次风粉的混合和燃烧，同时防止回火，避免天然气发生爆燃或爆炸危险。一次风管3出口为两段扩展结构，第二段相比第一段，角度有所减小，主要是为了在预燃室内形成较强的回流区，同时，还可起到浓缩煤粉的作用。
天然气管1、中心风管2、一次风管3、二次风管4以及预燃室5为同轴布置，天然气管1插入中心风管2内部，中心风管2插入一次风管3内部，一次分管3则插入二次风管4的内部。
天然气入口7进入的天然气与中心风入口8进入的空气混合，属于部分预混。在天然气管1与旋流器一12之间是天然气和空气的预混段，其长度应保证天然气燃烧的安全性，同时保证天然气及时着火。二次风分为内、外两股。内二次风由内二次风入口10进入内二次风管4，然后从内二次风管4出口处的旋流器二13旋流喷入预燃室5。外二次风由外二次风入口11进入外二次风筒6，在预燃室5出口处倾斜旋流喷入。预燃室5为两段扩展结构，第二段相比于第一段，角度有所减小。中心风管2、一次风管3以及旋流器一12、二次风管4以及旋流器二13的向火侧覆盖耐火材料。
在运行过程中，煤粉由一次风入口9进入一次风管3，送入预燃室5。经过一次风管3的扩展出口后，一部分煤粉被集中到预燃室5的中心回流区，与燃烧的天然气混合燃烧。天然气管1设置在中心风管2内，天然气经过天然气管1末端的多孔结构，垂直于壁面喷入中心风管2内，在中心风管2的后半段与空气充分混合，保证天然气喷入预燃室5时，能够及时着火。天然气-空气从中心风管2出口处的旋流器一12送入预燃室，保证天然气能够与煤粉充分及时的混合，又不至于吹散煤粉。内二次风由内二次风入口10进入内二次风管4，然后经由旋流器二13后旋流喷入预燃室5，卷吸预燃室内的高温烟气，同时吹扫壁面处的煤粉，并避免一次风中煤粉冲刷壁面导致结渣或积粉。一次风管3出口设置为两个扩展段，第二段相比于第一段，与水平方向的倾角有所减小，可以聚集中心风中的煤粉，又不至于减小煤粉与高温烟气之间的接触边界，保证煤粉集中在高天然气浓度区、高煤粉浓度区以及高温区，从而及时着火。外二次风由外二次风入口11进入外二次风筒6，在预燃室5出口处旋流倾斜喷入，补充煤粉气流后期燃烧所需的空气，同时，还可适当的降低火焰温度，有利于降低NOx的形成。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，各零件的布置有多种方式，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，包括天然气管(1)，天然气管(1)伸入中心风管(2)向其中输送天然气，与中心风管(2)中通入的空气混合，中心风管(2)的出口设置旋流器一(12)，向预燃室(5)输送混合气体进行燃烧，中心风管(2)外设置有向预燃室(5)提供一次风粉的一次风管(3)，一次风管(3)外设置有向预燃室(5)提供内二次风的内二次风管(4)，内二次风管(4)的出口设置有旋流器二(13)，所述预燃室(5)外设置有向其提供外二次风的外二次风筒(6)。
2.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述天然气管(1)的末端壁面为多孔结构，天然气从该多孔结构多股入射进入中心风管(2)，方向与中心风管(2)中空气的流动方向垂直。
3.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)出口为两段扩展结构，第二段相比第一段，水平方向的倾斜角度有所减小，第二段是指远离其入口的一段。
4.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述预燃室(5)为两段扩展结构，第二段相比第一段，水平方向的倾斜角度有所减小，第二段是指远离混合气体入口的一段。
5.根据权利要求4所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述一次风管(3)的出口与中心风管(2)的出口平齐，且均深入至预燃室(5)的第一段中部，所述内二次风管(4)的出口位于预燃室(5)的第一段入口处。
6.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述天然气管(1)、中心风管(2)、一次风管(3)、内二次风管(4)、预燃室(5)以及外二次风筒(6)为同轴布置。
7.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述预燃室(5)由耐热钢1Cr18Ni9Ti卷制而成，内衬耐火材料。
8.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，所述天然气管(1)的天然气入口(7)进入的天然气与中心风管(2)的中心风入口(8)进入的空气混合，属于部分预混，天然气管(1)与旋流器一(12)之间是天然气和空气的预混段。
9.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，二次风分为内、外两股，内二次风由内二次风入口(10)送入内二次风管(4)，经由旋流器二(13)喷入预燃室(5)，外二次风由外二次风入口(11)送入外二次风筒(6)，从燃烧室(5)出口处倾斜旋流喷入。
10.根据权利要求1所述低负荷稳燃旋流型燃烧器，其特征在于，掺混天然气的热量占燃料总热量的10～30％。
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