CN112902147B - 一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置，本发明涉及一种燃烧装置，本发明为解决现有燃烧器难以利用低挥发分固体燃料、难稳燃、NOx排放高的问题，本发明包括旋流燃烧器和预燃室，所述预燃室布置在锅炉上，旋流燃烧器包括高挥发分固体燃料组件和多个低挥发分固体燃料组件，所述高挥发分固体燃料组件安装在预燃室的侧壁上，多个所述低挥发分固体燃料组件沿圆周方向均布安装在预燃室的外壁上。高挥发分固体燃料首先在预燃室内燃烧，在预燃室内形成高温火焰，点燃低挥发分固体燃料，旋流外二次风能够增加预燃室内气流和燃料颗粒之间的混合程度，保证低挥发分固体燃料迅速点燃，增加低挥发分固体燃料的燃尽率。

Description

一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种燃烧装置，具体涉及一种混烧低挥发分固体燃料和高挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置，属于锅炉技术领域。
背景技术
电站锅炉仍是我国的主要电力来源。2019年全国发电量73253亿千瓦时，其中火电机组累计发电量为50450亿千瓦时，约占全国累计发电量的72.79％。2019年全国发电装机容量约20亿千瓦，同比增长5.5％左右，燃煤机组发电量占火力发电量的80％以上。工业锅炉在我国是除电站锅炉以外的主要用煤设备，年消耗煤炭量近6.4亿吨，目前工业锅炉还是以链条炉为主，普遍存在效率低、污染严重等问题。据有关部门统计，我国燃煤工业锅炉年平均运行效率仅为60％-65％，而发达国家的热效率一般超过90％。与链条炉相比，工业煤粉锅炉具有较高的锅炉热效率。
国家环境保护部于2014年5月16日颁布的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)中明确规定了7MW以上的在用燃煤热水锅炉自2015年10月1日起，NOx排放量不得超过400mg/m3；对于重点区域，NOx排放量更是不得超过200mg/m3。随着我国对于NOx排放的要求越来越高，现有链条锅炉很难满足环保标准。
目前我国低挥发分固体燃料包括无烟煤、半焦、贫煤和油页岩等，由于其挥发分低，难以点燃和燃烧。利用预燃室燃烧装置以混烧的方式利用低挥发分固体燃料是一种高效和清洁的方法，并且能够有效增加低挥发固体燃料的消耗量。
目前在我国使用的旋流燃烧装置，例如实用新型专利《一种适于混煤燃烧的燃煤电厂旋流燃烧器》(中国专利号为ZL201720136029.1、授权公告日为2017年10月31日、申请公布号为CN206600793U,下称“文件一”)，采用四风道设计，双一次风道给粉。掺烧混煤时，难燃煤粉通过内一次风携带入炉，易燃煤粉通过外一次风携带入炉，利用外侧易燃煤先着火加热内侧难燃煤。但“文件一”所述方案火焰整体温度低，内部难燃煤不易点燃，整体点火位置延迟。实用新型专利《一种旋流燃烧器》(中国专利号为ZL201820858035.2、授权公告日为2019年2月1日、申请公布号为CN208457964U,下称“文件二”)，通过点火器点燃中心风筒内的优质燃料形成高温火焰，使得从一次风筒内喷出的劣质燃料能够利用二次风筒的回流区的特性而不断被回流区的高速气流卷吸进高温火焰中，促进劣质燃料的燃烧。但“文件二”所述方案中心风筒通入烟煤时，中心风筒处于缺氧状态，中心位置着火晚，不利于后续劣质燃料的燃烧。
发明内容
本发明为解决现有燃烧器难以利用低挥发分固体燃料、难稳燃和NOx排放高的问题，进而提出一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
本发明包括旋流燃烧器和预燃室，所述预燃室布置在锅炉上，旋流燃烧器包括高挥发分固体燃料组件和多个低挥发分固体燃料组件，所述高挥发分固体燃料组件安装在预燃室的侧壁上，多个所述低挥发分固体燃料组件沿圆周方向均布安装在预燃室的外壁上。
进一步地，所述高挥发分固定燃料组件包括高挥发分固定燃料给粉管、内二次风管和多个内二次风叶片，高挥发分固定燃料给粉管和内二次风管由内至外设置在预燃室的左侧壁上，多个内二次风叶片沿圆周方向安装在内二次风管内。
进一步地，每个所述低挥发分固体燃料组件包括低挥发分固体燃料给粉管、外二次风管和多个外二次风叶片，低挥发分固体燃料给粉管和外二次风管由内至外依次安装在预燃室的外壁，多个二次风叶片沿圆周方向安装在外二次风管内。
进一步地，所述低挥发分固体燃料组件的数量为四个。
进一步地，所述预燃室为圆柱形，四个低挥发分固体燃料组件等间距设置在圆柱形预燃室的外壁，并对称布置。
进一步地，所述预燃室为方形，四个低挥发分固体燃料组件设置在方形预燃室的外壁的四周，并对称布置。
进一步地，所述预燃室为方形，四个低挥发分固体燃料组件设置在方形预燃室的外壁的四角，其送入炉膛的四股射流在炉膛中心切于具有一定直径的假想切圆。
进一步地，所述内二次风叶片和外二次风叶片均为轴向旋流叶片。
本发明的有益效果是：
一、本实用新型能够有效利用低挥发分固体燃料
背景技术中“文件一”所述燃烧装置内外一次风和内外二次风间隔布置，燃烧器出口煤粉气流迅速变淡，难燃煤和易燃煤难以及时混合，导致易燃煤难以点燃，火焰温度低，整体点火位置延迟。“文件二”所述燃烧器一次风筒和二次风筒同轴布置，中心风筒和一次风筒出口之间的燃烧室只能起到促进优质燃料和劣质燃料混合的效果。中心风筒通入天然气和油等可以及时点燃劣质燃料，当中心风筒通入烟煤时，中心风筒处于缺氧状态，中心位置着火晚，不利于后续劣质燃料的燃烧。本发明所述的高挥发分固体燃料通过高挥发分固体燃料给粉管通入预燃室内，内二次风补充空气，高挥发分固体燃料中的挥发分迅速析出并开始燃烧，在预燃室受限绝热空间内形成稳定热源，引燃内二次风管外侧的低挥发分固体燃料给粉管中的低挥发分固体燃料。旋流外二次风及低挥发分固体燃料给粉管和旋流外二次风在预燃室内不同的排列方式，都能够增加预燃室内气流和燃烧颗粒之间的混合程度，提高挥发分固体燃料燃尽程度，从而提高锅炉整体的燃烧效率。预燃室为受限绝热空间，少比例的高挥发分固体燃料就可以在预燃室内形成稳定热源，实现低挥发分固体燃料高比例掺烧。
二、本实用新型能够减少NOx排放
背景技术中“文件一”和“文件二”均不能稳定燃烧，难以形成稳定的贫氧富燃料区域，很难减少NOx的生成。本发明布置有预燃室，能够维持预燃室内的高温，内二次风管内布置有轴向旋流叶片，形成的旋转气流有助于形成富燃料贫氧的中心回流区，有助于减少挥发分N的释放和NOx的生成。与“文件一”和“文件二”对比，本发明专利可以有效减少NOx排放。
附图说明
图1是本发明的一种混烧低挥发分固体燃料和高挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置布置方式一的正视示意图；
图2是图1的左视示意图；
图3是本发明的一种混烧低挥发分固体燃料和高挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置布置方式二的正视示意图；
图4是图3的左视示意图；
图5是本发明的一种混烧低挥发分固体燃料和高挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置布置方式三的正视示意图；
图6是图5的左视示意图；
图7是布置方式三的形成假想切圆示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述该燃烧装置包括旋流燃烧器和预燃室7，所述预燃室7布置在锅炉8上，旋流燃烧器包括高挥发分固体燃料组件和多个低挥发分固体燃料组件，所述高挥发分固体燃料组件安装在预燃室7的侧壁上，多个所述低挥发分固体燃料组件沿圆周方向均布安装在预燃室7的外壁上。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述高挥发分固定燃料组件包括高挥发分固定燃料给粉管1、内二次风管2和多个内二次风叶片5，高挥发分固定燃料给粉管1和内二次风管2由内至外设置在预燃室7的左侧壁上，多个内二次风叶片5沿圆周方向安装在内二次风管2内。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式每个所述低挥发分固体燃料组件包括低挥发分固体燃料给粉管3、外二次风管4和多个外二次风叶片6，低挥发分固体燃料给粉管3和外二次风管4由内至外依次安装在预燃室7的外壁，多个二次风叶片6沿圆周方向安装在外二次风管4内。
其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2、图4和图6说明本实施方式，本实施方式所述低挥发分固体燃料组件的数量为四个。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述预燃室7为圆柱形，四个低挥发分固体燃料组件等间距设置在圆柱形预燃室7的外壁，并对称布置，该布置方式可以有效加强预燃室内低挥发分气流与高温烟气的掺混程度，有助于低挥发分固体燃料的点燃和燃尽。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述预燃室7为方形，四个低挥发分固体燃料组件设置在方形预燃室7的外壁的四周，并对称布置，该布置方式可以有效加强预燃室内低挥发分气流与高温烟气的掺混程度，有助于低挥发分固体燃料的点燃和燃尽。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述预燃室7为方形，四个低挥发分固体燃料组件设置在方形预燃室7的外壁的四角，其送入炉膛的四股射流在炉膛中心切于具有一定直径的假想切圆，该布置方式可以在预燃室内形成假想切圆，有效加强预燃室内低挥发分气流与高温烟气的掺混程度，有助于低挥发分固体燃料的点燃和燃尽。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述内二次风叶片5和外二次风叶片6均为轴向旋流叶片。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
工作原理：
所述燃烧装置布置在锅炉8的炉顶或在锅炉8的前墙,低挥发分固体燃料通过低挥发分给粉管3通入预燃室7，高挥发分固体燃料通过高挥发分固体燃料给粉管1通入预燃室7；高挥发分固体燃料给粉管1外布置由内二次风管2补充空气，低挥发分固体燃料给粉管3外布置由二次风管4补充空气。高挥发分固体燃料给粉管1、内二次风管2和预燃室7同轴布置，低挥发分固体燃料给粉管3、外二次风管4同轴布置，与预燃室7壁面平齐设置。高挥发分固体燃料通过高挥发分固体燃料给粉管1中送入预燃室7中，低挥发分固体燃料通过低挥发分固体燃料给粉管3中通入给粉管中。高挥发分固体燃料首先在预燃室7内燃烧，在预燃室7内形成高温火焰，点燃低挥发分固体燃料，旋流外二次风和预燃室内对冲布置的低挥发分固体燃料能够增加预燃室7内高温烟气和低挥发分固体燃料颗粒之间的混合程度，保证低挥发分固体燃料迅速点燃，增加低挥发分固体燃料的燃尽率。预燃室7内为还原性气氛，有助于降低NOx生成。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置，其特征在于：所述一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置包括旋流燃烧器和预燃室(7)，所述预燃室(7)布置在锅炉(8)上，旋流燃烧器包括高挥发分固体燃料组件和多个低挥发分固体燃料组件，所述高挥发分固体燃料组件安装在预燃室(7)的侧壁上，多个所述低挥发分固体燃料组件沿圆周方向均布安装在预燃室(7)的外壁上；所述高挥发分固体燃料组件包括高挥发分固体燃料给粉管(1)、内二次风管(2)和多个内二次风叶片(5)，高挥发分固体燃料给粉管(1)和内二次风管(2)由内至外设置在预燃室(7)的左侧壁上，多个内二次风叶片(5)沿圆周方向安装在内二次风管(2)内；每个所述低挥发分固体燃料组件包括低挥发分固体燃料给粉管(3)、外二次风管(4)和多个外二次风叶片(6)，低挥发分固体燃料给粉管(3)和外二次风管(4)由内至外依次安装在预燃室(7)的外壁，多个外二次风叶片(6)沿圆周方向安装在外二次风管(4)内；所述低挥发分固体燃料组件的数量为四个；所述预燃室(7)为圆柱形，四个低挥发分固体燃料组件等间距设置在圆柱形预燃室(7)的外壁，并对称布置。
2.根据权利要求1任意一项权利要求所述的一种混烧低挥发分固体燃料的预燃室燃烧装置，其特征在于：所述内二次风叶片(5)和外二次风叶片(6)均为轴向旋流叶片。
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