CN1079524C - 可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法及装置。方法是：一次风风管内装设环形撞击件的惯性分离方法，使煤粉气流浓缩，形成内浓外谈的浓度分布。装置是：在一次风风管内壁上设有环形撞击件。在一次风风管内设有筒形隔板，把一次风风管分成内浓相风风管和外淡相风风管，在外淡相风风管出口处设有族流叶轮。本发明实现了着火稳定性及低负荷稳燃，分离装置简单，运行操作及调节方便。

Description

可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法及装置

本发明涉及煤粉燃烧方法及装置，尤其涉及可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法及装置。

我国既是个产煤大国，是耗煤大国，煤炭占一次能源总耗量的25％以上，而用于锅炉燃烧，特别是电站煤粉锅炉占全国85％以上。但另一方面，我国煤炭资源虽然丰富，优质煤贮量却不多，劣质煤仍占很大比例，且随着煤炭的不断开采，煤质呈不断下降趋势，这就对锅炉燃烧技术提出了更高的要求。

目前我国电站锅炉燃烧主要问题是：

(1)因劣质煤的品种和数量的明显增加，给锅炉启动点火及低负荷稳燃带来困难，为了达到稳燃目的，满足锅炉安全运行，必须消耗大量燃料油。据统计，一台670T/H煤粉锅炉每年用于助燃的燃料油在1000吨以上，费用相当可观，既增加了发电成本，又浪费了大量宝贵油资源，且随着我国工业经济的迅速发展，更多电厂将面临低负荷调峰任务，这一问题将更为突出。此外，因煤种多变，增加炉内结渣可能性，严重影响锅炉安全经济运行。再者，随着我国对环境污染问题的重视，电站锅炉进行低污染燃烧也将作为重点解决对象，而我国绝大部分锅炉没考虑有效抑制低污染排放措施，特别是低NOx排放。

据调查，旋流燃烧器在我国电站锅炉及其它燃烧领域还占有一定的比例、约占电站锅炉20％左右，特别是老式锅炉应用更加普遍，而老式锅炉的存在上述的问题情况却又更为严重。煤粉旋流燃烧器是利用回流区回卷高温热源，使煤粉气流快速点火燃烧并达到稳燃目的。但由于二次风强烈旋转(煤粉气流也有旋转情况)使煤粉气流跟随二次风旋转而造成气流中煤粉颗粒径向运动，远离中心回流着火热源造成煤粉浓度与高温气流不匹配，使着火稳燃性能下降，削弱其应有的优点。特别是遇到低挥发份煤和劣质煤时，常需投油助燃。此外，因旋流燃烧器一、二次风混合强烈，燃烧给氧充足。而燃烧温度峰值高，NOx生成量要比一般直流燃烧器大20～30％左右，达到500～600PPm。因此，开发一种新型煤粉旋流燃烧器以解决上述问题是十分迫切，具有重要的社会、经济、环境和实用意义。国外已相继开发了一些新技术和装置，如日本石川岛播磨株式会社开发了IHI WR-PC燃烧器在燃烧器外加一个卧式分离器达到浓淡分离目的，以此解决低负荷稳燃目的。但其改造投资及工作量大，且整个装置阻力较高，运行调节复杂。另外双调风旋流燃烧器主要是对低NOx排放，如美国FW公司开发的一系列双调旋风燃烧器等。这类燃烧器还存在调节手段复杂，投资大的缺点，如美国FW公司的PAX燃烧器单独引出冷一次风，再置换热二次风，结构及调节均较复杂。

本发明的目的是提供一种可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法及装置。

为了达到上述目的本发明采取下列措施。方法是在燃烧器一次风风管内壁上装设环形撞击件的惯性分离方法，使煤粉气流浓缩，形成内浓外淡的浓度分布，并用筒形隔板将一次风风管分隔成内浓相风风管和外淡相风风管。装置是一次风风管和一次风风道，一次风风管内设有中心管，中心管内设有点火油枪，一次风风管外设有二次风风管和二次风风道，在二次风风管内设有旋流叶轮，并用拉杆调节叶轮。在一次风风管内壁设有环形撞击件，在一次风风管内设有筒形隔板，把一次风风管分成内浓相风风管和外淡相风风管，在外淡相风风管出口处设有旋流叶轮，在筒形隔板端部设有风量平衡件。

本发明的优点：

(1)实现了着火稳定性及低负荷稳燃，特别是针对劣质煤，具有显著效果；(2)煤种适应性广，能有效防止结焦；(3)实现低NOx燃烧，减少排放污染；(4)分离装置简单，运行操作及调节方便；(5)改造或投资费用少，对各种类型的旋流燃烧器均能进行改造或重新设计。

下面结合附图作详细说明。

图1是I型可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置结构示意图；

图2是II型可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置结构示意图。

可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置包括一次风风管25和一次风风道10，一次风风管内壁上设有中心管12，中心管内设有点火油枪，一次风风管外设有二次风风管11和二次风风道6，在二次风风管内设有旋流叶轮8，并用拉杆9调节叶轮8，其特征在于在一次风风管内壁设有环形撞击件1，在一次风风管内设有筒形隔板2把一次风风管分成内浓相风风管3和外淡相风风管4，在外淡相风风管出口处设有旋流叶轮7，在筒形隔板端部设有风量平衡件21。筒形隔板出口处设有环形锥体5，筒形隔板上设有平衡孔。中心管外设有夹层风管13，经旁通管24与二次风风道相通，并用调节阀23调节，在夹层风管上设有可调风门15。二次风风管外设有外二次风风管19，与二次风风道相通并用调节阀门20调节。夹层风管出口处设有锥形扩口16，在一次风风管出口处设有锥形扩口17。一次风风管上设有可调风门14。环形撞击件通过拉杆[22]调节。环形撞击件1和平衡件21可以设置在一次风风道10内。

实施例1：

见图1，一次风煤粉进入一次风风管后，经过环形撞击件分成两股煤粉浓度差异很大的浓、淡煤粉气流，分别进入内浓相风风管3及外淡相风风管4。这两个通道用筒形隔板分开，隔板上带有平衡孔，用来改善可能造成的气流速度或压力的差别。在环形隔板出口侧设置环形锥体5用来推迟浓、淡煤粉气流的混合，二次风口经可动旋流叶轮8在燃烧器出口形成一个强回流区，回卷高温烟气，当调节二次风旋流强度时，可调整燃烧器出口高温回流区大小及淡相煤粉气流射流扩展角，并利用锥体保证当浓相煤粉气流进入高温回流区时尽量少混入淡相煤粉气流。从而形成高温、高煤粉浓度区域，达到快速着火及低负荷稳燃目的。当煤种发生变化时，可利用分离器置上的拉杆使分离装置作轴向移动来调节浓淡分离效果，达到可控煤粉浓淡分离的目的，再结合二次风旋流强度，来适应不同煤种着火及低负荷稳燃要求。此外，因在燃烧器出口径向由里向外分别为浓煤粉气流，淡煤粉气流及二次风当然用优质烟煤及高负荷时后二项能有效保证喷口不结焦。

另外，在着火初期因煤粉高度集中进行贫氧燃烧，能有效抑制NOx的形成，减少NOx排放浓度，达到高效低污染稳定燃烧目的。此外，在中心有中心管12，放置油枪。

实施例2：

见图1，在中心管上增加夹层风管13，由二次风管上引出一股风供给。此外，在二次风旋流叶轮前风道口开设可调风门14与外淡相风风管连通，在夹层罗管上也开设可调风门15与内浓相风风连通。

本实施例其它结构及工作原理同实施例1，改进之处是当煤种发生变化，如燃用优质高挥发份煤，或高负荷运行时，可通过调风门14、15使二次热风进入浓、淡煤粉气流通道，从而达到可控煤粉浓度以适应不同煤种变化，不同负荷变化的目的。风门14、15大小可调，即能调节进入煤粉浓淡相管道的二次热风流量。

实施例3：

见图1在一次风管出口加扩锥16，在一次风管及二次风管口分别增加一次风扩口17及二次风扩口18。

本实施例其它结构及工作原理同实施例1、2，改进之处是当燃烧煤种发生变化，如燃用较差煤种时，或较低负荷运行时，可通过扩口来增加回流区大小及回流量，从而起到强化着火及低负荷稳燃目的。

实施例4：

见图2把原二次风管道一分为二，外二次风19为直流，内二次风为旋流，内、外二次风风量可由调节阀门20调节。

本实施例其它结构及工作原理同实施例1、2、3，改进之处是二次风分为内外二股，通过调节直流二次风调节阀门20，可达到改变旋流强度目的，以适应不同煤种要求，同时，用分级送风可减少NOx排放。

Claims (9)

1.一种可控浓淡分离旋流煤粉燃烧方法，其特征在于在燃烧器一次风风管内壁上装设环形撞击件的惯性分离方法，使煤粉气流浓缩，形成内浓外淡的浓度分布，并用筒形隔板将一次风风管分隔成内浓相风风管和外淡相风风管。

2.一种按照权利要求1所述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，它包括一次风风管[25]和一次风风道[10]，一次风风管内设有中心管[12]，中心管内设有点火油枪，一次风风管外设有二次风风管[11]和二次风风道[6]，在二次风风管内设有旋流叶轮[8]，并用拉杆[9]调节叶轮[8]，其特征在于在一次风风管内壁设有环形撞击件[1]，在一次风风管内设有筒形隔板[2]把一次风风管分成内浓相风风管[3]和外淡相风风管[4]，在外淡相风风管出口处设有旋流叶轮[7]，在筒形隔板端部设有风量平衡件[21]。

3.根据权利要求2所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于所说的筒形隔板出口处设有环形锥体[5]，筒形隔板上设有平衡孔。

4.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于在所说的中心管外设有夹层风管[13]，经旁通管[24]与二次风风道相通，并用调节阀[23]调节，在夹层风管上设有可调风门[15]。

5.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于二次风风管外设有外二次风风管[19]，与二次风风道相通并用调节阀门[20]调节。

6.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于在夹层风管出口处设有锥形扩口[16]，在一次风风管出口处设有锥形扩口[17]。

7.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于一次风风管上设有可调风门[14]。

8.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于所说的环形撞击件通过拉杆[22]调节。

9.根据权利要求2或3所述的一种按照上述方法设计的可控浓淡分离旋流煤粉燃烧装置，其特征在于所说的环形撞击件[1]和平衡件[21]设在一次风道[10]内。

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