CN113280332A - 一种基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,包括锅炉炉膛以及设置于锅炉炉膛上的若干燃烧器,其中,燃烧器内部安装有若干文丘里型煤粉浓缩器,燃烧器的一次风喷口处安装有楔形稳燃钝体,该系统能够实现低负荷稳燃,同时控制炉膛出口NOx浓度。
Description
技术领域
本发明属于火力发电设备领域,涉及一种基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器。
背景技术
提高燃煤火电机组深度调峰能力主要包括以下三个方面的主要内容:1)提高锅炉低负荷稳燃能力;2)机组供热工况实现热电解耦;3) 提高机组主辅机及其环保装置低负荷下设备适应性。这其中最核心的就是提高锅炉低负荷稳燃能力,尤其是针对大部分纯凝机组。提高锅炉低负荷稳燃能力的主要技术措施有:适应于灵活性调峰的燃烧器改造,制粉系统改造,掺烧高挥发分煤质改造,以及等离子体、微油、富氧等助燃改造等。其中,掺烧高挥发分煤质改造受电厂煤质来源限制;等离子稳燃技术受阴极寿命限制,采用等离子长时间维持稳定燃烧不仅有损运行经济性,还可能引起燃烧器喷口烧损;微油稳燃及富养燃烧涉及到运行经济性与安全性等因素限制。
归根结底,在特定锅炉特征参数和燃煤情况下,低氮燃烧器系统稳燃性能成为决定锅炉低负荷稳燃能力的主要因素。综合以往研究成果,大多通过形成稳定回流区或者煤粉-空气浓淡分离来提高燃烧器稳燃性能。
各大燃煤电厂现用的直流煤粉浓缩器主要有弯管式、撞击块式以及百叶窗式。弯管式煤粉浓缩器借助一个弯头使得进入燃烧器前的煤粉分为浓淡两股,该燃烧器虽然结构简单,阻力相对较小,但是浓缩比仅为 2左右,在炉前布置困难,尤其是应用于四角切圆锅炉,从炉前引到各角燃烧器时,会造成锅炉中的2个角浓缩方向与假想切圆方向相反,导致高温腐蚀和NOx污染。撞击块式煤粉浓缩器虽然布置简单方便,但是浓缩比有限。百叶窗式煤粉浓缩器借助布置于管道中的浓缩栅将一次风分为浓淡两股,该燃烧器的浓缩比通常可达3~9,阻力系数介于1.7~4,且布置方便,但通常部分栅片磨损严重,甚至是缺级运行。
此外,已然实现70%以上调峰能力的机组,为了确保负荷响应速率并防止给煤机突然断煤等意外情况,在20~30%机组额定出力下往往维持3台磨煤机同时运行,一次风管内煤粉浓度下降至0.3kg(煤粉)/kg (空气)甚至更低,这于低负荷稳燃和控制炉膛出口NOx浓度均不利。
综合考虑深度调峰状态下锅炉稳定燃烧并控制炉膛出口NOx浓度,现研发出基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,该系统能够实现低负荷稳燃,同时控制炉膛出口NOx浓度。
为达到上述目的,本发明所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统包括锅炉炉膛以及设置于锅炉炉膛上的若干燃烧器,其中,燃烧器内部安装有若干文丘里型煤粉浓缩器,燃烧器的一次风喷口处安装有楔形稳燃钝体。
各文丘里型煤粉浓缩器沿周向依次分布。
燃烧器为直流稳燃燃烧器。
还包括一次风机、空气预热器、磨煤机及煤粉管道;
一次风机的出口分为两路,其中,一路与空气预热器的入口相连通,另一路与冷一次风母管相连通,冷一次风母管与磨煤机的入口风道相连通;空气预热器的出口与热一次风母管的入口相连通,热一次风母管与各磨煤机的入口风道相连通,磨煤机的出口与燃烧器的入口相连通。
磨煤机的出口经煤粉管道与燃烧器相连通。
燃烧器分为2-3组,其中一组包括4支燃烧器。
文丘里型煤粉浓缩器及楔形稳燃钝体均采用耐磨材质制作而成。
通过调整文丘里型煤粉浓缩器及楔形稳燃钝体的尺寸,以调整燃烧器的浓缩比和阻力系数。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统在具体操作时,煤粉-空气混合气进入到燃烧器中,先经文丘里型煤粉浓缩器实现物理惯性分离,形成“内浓外淡”的煤粉浓度场分布状态和“内高外低”的一次风速场分布规律,从容很大程度上降低煤粉颗粒着火热。浓淡分离后的煤粉-空气混合气流绕流经楔形稳燃钝体,在楔形稳燃钝体后出现卡门涡街,其中,在漩涡运行过程中不断卷吸周边高温烟气,形成高温烟气回流区,在高温烟气回流区内,处于低速和高温环境中的高浓度煤粉颗粒得以补充热量,快速释放出挥发分,并点燃焦炭颗粒燃烧,形成稳定持续的火焰,实现焦炭颗粒的充分燃烧,以降低炉膛出口NOx浓度,结构简单,操作方便,实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中燃烧器6的截面图。
其中,1为锅炉炉膛、2为一次风机、3为空气预热器、4为磨煤机、 5为煤粉管道、6为燃烧器、7为文丘里型煤粉浓缩器、8为楔形稳燃钝体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参考图2,本发明所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统包括锅炉炉膛1以及设置于锅炉炉膛1上的若干燃烧器6,其中,燃烧器6内部安装有若干文丘里型煤粉浓缩器7,燃烧器6的一次风喷口处安装有楔形稳燃钝体8,其中,各文丘里型煤粉浓缩器7沿周向依次分布,燃烧器6为直流稳燃燃烧器。
参考图2,本发明还包括一次风机2、空气预热器3、磨煤机4及煤粉管道5;一次风机2的出口分为两路,其中,一路与空气预热器3的入口相连通,另一路与冷一次风母管相连通,冷一次风母管与磨煤机4 的入口风道相连通;空气预热器3的出口与热一次风母管的入口相连通,热一次风母管与各磨煤机4的入口风道相连通,磨煤机4的出口与燃烧器6的入口相连通。
磨煤机4的出口经煤粉管道5与燃烧器6相连通,其中,所有燃烧器6分为2-3组,其中一组包括4支燃烧器6,无论燃烧器6设有等离子点火的圆形一次风火嘴或者常规矩形一次风火嘴,文丘里型煤粉浓缩器7均沿燃烧器6内壁周向布置,在燃烧器6的一次风喷口处布置有楔形稳燃钝体8。
文丘里型煤粉浓缩器7及楔形稳燃钝体8均采用耐磨材质制作而成。
本发明的具体工作过程为:
机组正常运行中,由一次风机2输出的一次风气流分为两路,一路经过空气预热器3与高温烟气换热,被加热至290℃~330℃,然后经热一次风母管引入磨煤机4的入口风道内;另一路直接进入到磨煤机4 的入口风道内,冷热风在入口风道内混合后进入到磨煤机4中,然后调节冷热风的比例,使得混合风的温度调整至180~290℃,在磨煤机4中,混合风与原煤充分混合换热,然后携带分离后的煤粉颗粒进入煤粉管道 5,其中,煤粉-空气混合气流流速为18~22m/s,温度为65~120℃,压力为1.2kPa~2.0kPa。
煤粉-空气混合气流经文丘里型煤粉浓缩器7实现物理惯性分离,形成“内浓外淡”的煤粉浓度场分布状态和“内高外低”的一次风速场分布规律,从而很大程度上降低了煤粉颗粒着火热,浓淡分离后的煤粉- 空气混合气流绕流经楔形稳燃钝体8,在楔形稳燃钝体8后出现卡门涡街,其中,在漩涡运行过程中不断卷吸周边高温烟气,以形成高温烟气回流区,在高温烟气回流区内,处于低速和高温环境中的高浓度煤粉颗粒得以补充热量,快速释放出挥发分,并点燃焦炭颗粒燃烧,形成稳定持续的火焰。同时,可以通过调整文丘里型煤粉浓缩器7和楔形稳燃钝体8的结构特征尺寸,优化完善燃烧器6浓缩比和阻力系数,以提高电站锅炉煤种适应性。
本发明投入后,可进一步提升机组深度调峰能力,提高锅炉设备煤种适应性,获得深度调峰电量或电价补贴;降低燃油或者燃气投入量,提升深度调峰运行经济性,缓解油枪频繁投入对脱硝系统催化剂性能的负面影响,降低机组非停事故率。
Claims (8)
1.一种基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,包括锅炉炉膛(1)以及设置于锅炉炉膛(1)上的若干燃烧器(6),其中,燃烧器(6)内部安装有若干文丘里型煤粉浓缩器(7),燃烧器(6)的一次风喷口处安装有楔形稳燃钝体(8)。
2.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,各文丘里型煤粉浓缩器(7)沿周向依次分布。
3.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,燃烧器(6)为直流稳燃燃烧器。
4.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,还包括一次风机(2)、空气预热器(3)、磨煤机(4)及煤粉管道(5);
一次风机(2)的出口分为两路,其中,一路与空气预热器(3)的入口相连通,另一路与冷一次风母管相连通,冷一次风母管与磨煤机(4)的入口风道相连通;空气预热器(3)的出口与热一次风母管的入口相连通,热一次风母管与各磨煤机(4)的入口风道相连通,磨煤机(4)的出口与燃烧器(6)的入口相连通。
5.根据权利要求4所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,磨煤机(4)的出口经煤粉管道(5)与燃烧器(6)相连通。
6.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,燃烧器(6)分为2-3组,其中一组包括4支燃烧器(6)。
7.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,文丘里型煤粉浓缩器(7)及楔形稳燃钝体(8)均采用耐磨材质制作而成。
8.根据权利要求1所述的基于煤粉径向浓缩的直流稳燃燃烧器系统,其特征在于,通过调整文丘里型煤粉浓缩器(7)及楔形稳燃钝体(8)的尺寸,以调整燃烧器(6)的浓缩比和阻力系数。
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