CN111594871A - 一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃煤锅炉技术领域，具体为一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置及方法。本发明装置包括一级油枪，一次风通道，依次设在一次风通道外的内二次风通道与外二次风通道，以及依次设在一次风通道内的双级煤粉浓淡分离装置和多级燃烧室；多级燃烧室包括沿一次风煤粉气流方向依次设置的一级燃烧室、二级燃烧室和三级燃烧室，以及分别与一级燃烧室和二级燃烧室连通设置的一级氧枪和二级氧枪；一级油枪平行于一次风煤粉气流方向设置，其喷口端穿过一次风通道并伸入一级燃烧室内。本发明装置及方法，能有效提高锅炉低负荷调峰能力，燃烧器设计合理，结构简单，燃烧率较高，节油量显著，设备可靠，适用于燃用贫煤的对冲燃烧方式燃煤锅炉。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉技术领域，具体为一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置及方法。
背景技术
目前国内电站锅炉，少油点火技术及等离子点火技术应用较为广泛，这两种技术多应用于燃用褐煤和烟煤的锅炉，在燃用难以点燃及燃尽的低挥发分煤时效果不是很好，尤其在燃用贫煤的对冲燃烧方式燃煤锅炉中存在着燃烧稳定性差及初始煤粉燃尽率低等问题。锅炉点火过程中，大量的未燃尽煤粉颗粒会沾污在尾部烟道上，当温度升高时可能发生煤粉颗粒二次燃烧从而损坏设备，运行中安全隐患较大。由于低挥发分贫煤和无烟煤等低挥发分煤储量较为丰富，占电力行业煤炭消耗总量的25％以上，针对低挥发分煤种在对冲燃烧方式燃煤锅炉上开发点火燃烧器的节油点火技术非常必要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置及方法，能有效提高锅炉低负荷调峰能力，燃烧器设计合理，结构简单，燃烧率较高，节油量显著，设备可靠，适用于燃用贫煤的对冲燃烧方式燃煤锅炉。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，包括一级油枪，一次风通道，依次设置在一次风通道外的内二次风通道与外二次风通道，以及依次设置在一次风通道内的双级煤粉浓淡分离装置和多级燃烧室；
所述的多级燃烧室包括沿一次风煤粉气流方向依次设置的一级燃烧室、二级燃烧室和三级燃烧室，以及分级氧枪；所述的分级氧枪包括一级氧枪和二级氧枪，其分别与一级燃烧室和二级燃烧室连通设置；
所述的双级煤粉浓淡分离装置包括一级煤粉浓淡分离装置和二级煤粉浓淡分离装置；所述的一级煤粉浓淡分离装置设置在一次风通道的内壁上；所述的二级煤粉浓淡分离装置设置在一级煤粉浓淡分离装置与一级燃烧室入口之间；
所述的一级油枪平行于一次风煤粉气流方向设置，且其喷口端穿过一次风通道并伸入一级燃烧室内。
进一步的，所述的分级氧枪还包括三级氧枪，其位于内二次风通道出口处。
进一步的，所述的一级氧枪和二级氧枪的射入方向均垂直于一次风煤粉气流方向。
进一步的，所述的一级氧枪和二级氧枪均多点入射一次风煤粉气流。
进一步的，所述的内二次风通道与外二次风通道的出风口处分别设置有调风装置，用于风量及旋流强度的调节。
进一步的，所述的二级煤粉浓淡分离装置平行于一级煤粉浓淡分离装置，其直径小于一级煤粉浓淡分离装置的最小直径且大于一级燃烧室的最小直径。
进一步的，所述的二级煤粉浓淡分离装置呈环形设置，外圈通过径向的固定筋固定在一次风道内。
一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火方法，包括如下点火步骤，
在锅炉点火时，燃油经一级油枪喷入一级燃烧室，并被电子点火枪产生的电弧引燃，释放热量，为煤粉的点燃提供高温烟气；纯氧经一级氧枪和二级氧枪喷入一级燃烧室和二级燃烧室为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛；一次风煤粉气流经一次风管道内的双级浓缩分离装置，一次风煤粉气流形成中心浓度高的浓相煤粉气流及四周浓度较低的稀相煤粉气流；
浓度高的浓相煤粉气流流经一级燃烧室，被一级油枪喷入燃油燃烧形成的高温烟气点燃，完成煤粉燃烧的初始阶段；大量浓相煤粉被迅速点燃释放出热量，形成一级高温烟气进入二级燃烧室并加热点燃流经二级燃烧室的浓度较低的稀相煤粉气流，形成二级高温烟气进入三级燃烧室加热点燃流经三级燃烧室的稀相煤粉气流并进一步形成三级高温烟气，经过一次风喷口进入炉膛，与内外二次风卷吸的高温烟气混合后加热炉膛，完成锅炉的点火。
进一步的，在煤粉燃烧阶段，一级氧枪向一级燃烧室中喷入纯氧，用于降低煤粉的着火温度并提高煤粉的燃尽率和燃烧速率；二级氧枪向二级燃烧室中喷入纯氧，用于强化稀相煤粉气流的燃烧和降低煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率。
进一步的，还包括稳燃步骤，
当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，一级油枪、一级氧枪和二级氧枪均退出运行，三级氧枪注入的氧气为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，使得喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，达到稳燃状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明装置通过设置多级燃烧室和双级煤粉浓淡分离装置，同时配合分级氧枪，使被分离的浓相一次风煤粉于一级燃烧室内在燃油及富氧的作用下被迅速点燃释放热量，形成高温烟气进入二级燃烧室和三级燃烧室并点燃流经的稀相煤粉气流，利用分级氧枪提供的富氧强化煤粉燃烧，大大提高了一次风煤粉燃烧速率和燃尽率。
本发明装置通过设置三级氧枪，使三级氧枪喷入的氧气可在一次风喷口出口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，并确保喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，有效释放热量加热烟气，从而提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力的同时也提高了脱硝入口烟气温度，有效提高锅炉调峰的灵活性。
本发明装置在内二次风通道与外二次风通道的出风口处分别设置可调节的调风装置，通过这种双调风装置能够实现内外二次风的单独调节，大大的拓宽了锅炉的煤种适应性。
本发明方法采用在一次风煤粉气流由入口弯头进入双调风旋流燃烧器，通过一级油枪微油点火，使一次风煤粉在燃烧器内受高温热解，同时利用分级氧枪提供富氧来强化煤粉燃烧，提高了燃烧器点火性能及燃烧稳定性，煤种适应性较强，可有效点燃低挥发分煤种；同时，本发明方法在锅炉低负荷运行阶段时，能利用内二次风道内的三级氧枪注入的氧气提供富氧气氛，使得一次风煤粉气流快速点燃并燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内温度，可提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力、同时也增强锅炉低负荷下的调峰能力。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图中：一次风通道1、一级煤粉浓淡分离装置2、二级煤粉浓淡分离装置3、一级燃烧室4、一级油枪5、一级氧枪6、二级燃烧室7、二级氧枪8、三级燃烧室9、内二次风通道10、外二次风通道11、三级氧枪12。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
为更进一步阐述本发明所采取的技术方案及其功能，以下结合附图对本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功能，详细说明如后。
本发明一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，结构如图1所示，能够应用于对冲燃烧方式燃煤锅炉燃用低挥发分煤的情况，实现富氧微油点火和稳燃，提高锅炉低负荷调峰能力；
其结构包括一次风通道1(包含双级煤粉浓缩分离装置、一级燃烧室4、二级燃烧室7、三级燃烧室9)、内二次风通道10及外二次风通道11；
具体的，包括一次风通道1，布置于一次风通道1内的一级煤粉浓淡分离装置2及二级煤粉浓淡分离装置3，布置于一次风通道内1的一级燃烧室4，布置于一级燃烧室4内一级油枪5，布置于一级燃烧室4内的一级氧枪6，布置于一次风通道1内的二级燃烧室7，布置于二级燃烧室7内的二级氧枪8，布置于一次风通道1内的三级燃烧室9，依次布置于一次风道1外的内二次风通道10和外二次风通道11，布置于内二次风通道10内的三级氧枪12；
一次风煤粉经过一级煤粉浓淡分离装置2及二级煤粉浓淡分离装置3双级浓缩分离装置后，中间的浓相煤粉气流进入一级燃烧室4点燃，四周的稀相煤粉气流经一级燃烧室4外部后进入二级燃烧室7及三级燃烧室9点燃；
一级燃烧室4内分别设置有一级油枪5和一级氧枪6，其中一级油枪5沿煤粉气流方向进行布置，一级氧枪6多点入射与煤粉气流混合；
二级燃烧室7内设置有二级氧枪8，二级氧枪8多点入射与煤粉气流混合；
内二次风通道10与外二次风通道11的出风口出分别设置有能调节风量开度及旋流强度的调风装置。
在实际应用中，其工作原理如下：
一次风煤粉气流流经一级煤粉浓淡分离装置2和二级煤粉浓淡分离装置3，形成中间浓四周淡的气流形态，浓相煤粉直接进入一级燃烧室4，稀相煤粉不流经一级燃烧室4而直接进入二级燃烧室7及三级燃烧室9，提高一次风中煤粉浓度可降低煤粉着火温度。本发明所使用富氧微油型双调风点火燃烧器布置一级油枪5，一级油枪5喷入的燃油燃烧可以加热一级燃烧室4内的烟气，流经一级燃烧室4的浓相煤粉被点燃进入二级燃烧室7，为稀相煤粉提供点火热源，从而实现热量的逐级放大。当煤粉较易点燃及燃尽时，仅需启用一级油枪5即可。
煤粉初始燃烧阶段是煤粉燃烧的关键阶段，此时提高助燃气体的氧气浓度可以降低煤粉着火温度，提高煤粉的燃尽率和燃烧速率。在锅炉点火阶段，一级氧枪6和二级氧枪8分别向浓度煤粉和稀相煤粉的初始燃烧阶段注入纯氧，确保绝大多数煤粉可以被点燃并迅速燃烧释放热量。在锅炉低负荷运行阶段，一级油枪5、一级氧枪6和二级氧枪8均退出运行，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，此时三级氧枪12注入的氧气可为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛。
一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火方法，其点火步骤包括如下：
在锅炉点火时，燃油经一级油枪5喷入一级燃烧室4，并被电子点火枪产生的电弧引燃，释放热量，为煤粉的点燃提供高温烟气；纯氧经一级氧枪6和二级氧枪8喷入一级燃烧室4和二级燃烧室7；
一次风煤粉气流经一次风管道1内的双级浓缩分离装置，一次风煤粉气流形成中心浓度高的浓相煤粉气流及四周浓度较低的稀相煤粉气流；浓度高的浓相煤粉气流流经一级燃烧室4，被一级油枪5喷入燃油燃烧形成的高温烟气点燃，完成煤粉燃烧的初始阶段；一级氧枪6喷入的纯氧能降低浓相煤粉的着火温度并提高煤粉的燃尽率和燃烧速率，大量浓相煤粉被迅速点燃释放出热量，形成一级高温烟气进入二级燃烧室7并加热点燃流经二级燃烧室7的浓度较低的稀相煤粉气流，二级氧枪8喷入的氧气强化稀相煤粉气流的燃烧，降低稀相煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率，形成二级高温烟气进入三级燃烧室9加热点燃流经三级燃烧室9的稀相煤粉气流并进一步形成高温烟气，经过一次风喷口进入炉膛，与内外二次风卷吸的高温烟气混合后加热炉膛，完成锅炉的点火。
其稳燃步骤包括如下：
当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，由三级氧枪12喷入的氧气在一次风喷口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，使得喷入炉膛的煤粉气流能够被点燃并燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力。
当在锅炉低负荷运行阶段，由于炉膛温度较低，煤粉气流进入炉膛以后无法被有效点燃，当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，一级油枪5、一级氧枪6和二级氧枪8均退出运行，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，三级氧枪12注入的氧气为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛；此时由三级氧枪12喷入的氧气可在一次风喷口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，确保喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力的同时也提高了脱硝入口烟气温度。
Claims (10)
1.一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，包括一级油枪(5)，一次风通道(1)，依次设置在一次风通道(1)外的内二次风通道(10)与外二次风通道(11)，以及依次设置在一次风通道(1)内的双级煤粉浓淡分离装置和多级燃烧室；
所述的多级燃烧室包括沿一次风煤粉气流方向依次设置的一级燃烧室(4)、二级燃烧室(7)和三级燃烧室(9)，以及分级氧枪；所述的分级氧枪包括一级氧枪(6)和二级氧枪(8)，其分别与一级燃烧室(4)和二级燃烧室(7)连通设置；
所述的双级煤粉浓淡分离装置包括一级煤粉浓淡分离装置(2)和二级煤粉浓淡分离装置(3)；所述的一级煤粉浓淡分离装置(2)设置在一次风通道(1)的内壁上；所述的二级煤粉浓淡分离装置(3)设置在一级煤粉浓淡分离装置(2)与一级燃烧室(4)入口之间；
所述的一级油枪(5)平行于一次风煤粉气流方向设置，且其喷口端穿过一次风通道(1)并伸入一级燃烧室(4)内。
2.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的分级氧枪还包括三级氧枪(12)，其位于内二次风通道(10)出口处。
3.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的一级氧枪(6)和二级氧枪(8)的射入方向均垂直于一次风煤粉气流方向。
4.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的一级氧枪(6)和二级氧枪(8)均多点入射一次风煤粉气流。
5.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的内二次风通道(10)与外二次风通道(11)的出风口处分别设置有调风装置，用于风量及旋流强度的调节。
6.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的二级煤粉浓淡分离装置(3)平行于一级煤粉浓淡分离装置(2)，其直径小于一级煤粉浓淡分离装置(2)的最小直径且大于一级燃烧室(4)的最小直径。
7.根据权利要求1所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火装置，其特征在于，所述的二级煤粉浓淡分离装置(3)呈环形设置，外圈通过径向的固定筋固定在一次风道内。
8.一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火方法，基于权利要求1-7所述的任意一项装置，其特征在于，包括如下点火步骤，
在锅炉点火时，燃油经一级油枪(5)喷入一级燃烧室(4)，并被电子点火枪产生的电弧引燃，释放热量，为煤粉的点燃提供高温烟气；纯氧经一级氧枪(6)和二级氧枪(8)喷入一级燃烧室(4)和二级燃烧室(7)为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛；一次风煤粉气流经一次风管道(1)内的双级浓缩分离装置，一次风煤粉气流形成中心浓度高的浓相煤粉气流及四周浓度较低的稀相煤粉气流；
浓度高的浓相煤粉气流流经一级燃烧室(4)，被一级油枪(5)喷入燃油燃烧形成的高温烟气点燃，完成煤粉燃烧的初始阶段；大量浓相煤粉被迅速点燃释放出热量，形成一级高温烟气进入二级燃烧室(7)并加热点燃流经二级燃烧室(7)的浓度较低的稀相煤粉气流，形成二级高温烟气进入三级燃烧室(9)加热点燃流经三级燃烧室(9)的稀相煤粉气流并进一步形成三级高温烟气，经过一次风喷口进入炉膛，与内外二次风卷吸的高温烟气混合后加热炉膛，完成锅炉的点火。
9.根据权利要求8所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火方法，其特征在于，在煤粉燃烧阶段，一级氧枪(6)向一级燃烧室(4)中喷入纯氧，用于降低煤粉的着火温度并提高煤粉的燃尽率和燃烧速率；二级氧枪(8)向二级燃烧室(7)中喷入纯氧，用于强化稀相煤粉气流的燃烧和降低煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率。
10.根据权利要求8所述的一种基于双调风旋流燃烧器的富氧微油点火方法，其特征在于，还包括稳燃步骤，
当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，一级油枪(5)、一级氧枪(6)和二级氧枪(8)均退出运行，三级氧枪(12)注入的氧气为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，使得喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，达到稳燃状态。
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