CN113776046A - 一种w火焰锅炉点火燃烧装置及方法 - Google Patents

一种w火焰锅炉点火燃烧装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种W火焰锅炉点火燃烧装置及方法，结合富氧燃烧技术，实现燃用少量燃油点燃低挥发分煤粉，通过煤粉燃烧加热炉膛，利用煤粉燃烧代替燃油燃烧，达到节油的目的。包括，一次风管道，一次风管道的一端设置进口，用于通入一次风和煤粉，一次风管道的内部靠近进口处设置有导流盖，一次风管道的另一端设置出口，出口的两侧分别对应连接两根浓煤粉管的入口，出口的中心连接淡煤粉管的入口；所述浓煤粉管的内部依次布置有浓淡分离装置、一级燃烧室和二级燃烧室，所述浓淡分离装置在管道的布置处形成管道缩口，所述一级燃烧室的入口设置油枪和一级氧枪，所述二级燃烧室的入口设置二级氧枪。

Description

一种W火焰锅炉点火燃烧装置及方法
技术领域
本发明涉及锅炉及锅炉节能技术领域，具体为一种W火焰锅炉点火燃烧装置及方法。
背景技术
W型火焰锅炉由下部燃烧室和上部冷却室所组成的一种锅炉，下部燃烧室容积扩大一倍左右，燃料燃烧过程基本上是在下部燃烧室内进行。W火焰锅炉能稳定燃烧Vdaf＝6～20的无烟煤和贫煤，甚至能燃用Vdaf＝4的无烟煤，因此W火焰锅炉设计煤种均为燃烧特性较差的无烟煤或贫煤，设计点火方式为大油枪点火，点火过程中需投入大油枪使炉膛升温，当炉膛温度可以使煤粉稳定燃烧时投入煤粉，逐步退出大油枪，完成锅炉点火，点火过程中燃油消耗量较大。
现有技术中，为了节油燃油，常用的方案是安装节油点火燃烧器，常用的节油点火燃烧器有微油点火燃烧器和等离子点火燃烧器，但微油点火燃烧器和等离子点火燃烧器功率较小，无法点燃挥发分含量较低的无烟煤和贫煤，而W火焰锅炉设计煤种均为燃烧特性较差的无烟煤或贫煤，因此，微油点火燃烧器和等离子点火燃烧器不适用在W火焰锅炉上，目前针对W火焰锅炉适配的点火燃烧器较少。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种W火焰锅炉点火燃烧装置及方法，结合富氧燃烧技术，实现燃用少量燃油点燃低挥发分煤粉，通过煤粉燃烧加热炉膛，利用煤粉燃烧代替燃油燃烧，达到节油的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种W火焰锅炉点火燃烧装置，包括，
一次风管道，一次风管道的一端设置进口，用于通入一次风和煤粉，一次风管道的内部靠近进口处设置有导流盖，一次风管道的另一端设置出口，出口的两侧分别对应连接两根浓煤粉管的入口，出口的中心连接淡煤粉管的入口；
所述浓煤粉管的内部依次布置有浓淡分离装置、一级燃烧室和二级燃烧室，所述浓淡分离装置在管道的布置处形成管道缩口，所述一级燃烧室的入口设置油枪和一级氧枪，所述二级燃烧室的入口设置二级氧枪。
优选地，所述一次风管道的内部还设置有导流叶片，导流叶片位于所述导流盖和一次风管道的出口之间。
优选地，所述油枪采用雾化油枪。
优选地，所述油枪的喷嘴方向与浓煤粉管的布置方向平行。
优选地，所述一级氧枪和二级氧枪的喷嘴方向与浓煤粉管的布置方向垂直。
优选地，所述导流盖的截面呈倒v字型。
优选地，还包括连接管，连接管的两端分别连接一次风管道的出口和浓煤粉管的入口。
优选地，所述浓煤粉管的出口位于所述淡煤粉管出口的上方或者所述浓煤粉管的出口与所述淡煤粉管的出口同标高布置。
一种W火焰锅炉点火燃烧方法，包括如下步骤，
一次风煤粉气流进入一次风管道，流经导流盖被初步分流为中间的第一淡相煤粉气流和四周的第一浓相煤粉气流；
第一浓相煤粉气流进入两侧对应连接的浓煤粉管，第一淡相煤粉气流进入中心连接的淡煤粉管；
第一浓相煤粉气流首先流经浓淡分离装置，在管道缩口处加速再次被分流为中间的第二浓相煤粉气流和四周的第二淡相煤粉气流；
第二浓相煤粉气流进入一级燃烧室，油枪提供的燃油在一级氧枪提供的富氧条件下燃烧点燃第二浓相煤粉气流中的第二浓相煤粉，形成第二浓相煤粉火焰；
第二浓相煤粉火焰进入二级燃烧室，二级氧枪提供富氧气体强化第二浓相煤粉火焰燃烧形成浓相煤粉高温火焰；
第二淡相煤粉气流流经一级燃烧室的外侧进入二级燃烧室，被浓相煤粉高温火焰点燃，完成W火焰锅炉点火燃烧。
优选地，所述第一淡相煤粉气流进入淡煤粉管后，流经淡煤粉管，并在淡煤粉管的出口处被浓煤粉管出口的浓相煤粉高温火焰点燃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种W火焰锅炉点火燃烧装置，包括首先将一次风煤粉气流初步分流的导流盖，大部分大颗粒的煤粉颗粒在导流盖的撞击作用下分布到一次风管道的四周，其余小部分的煤粉颗粒流经导流盖后继续顺着中间管道流动，形成四周浓、中间淡的煤粉气流分布状态，完成一次分级，进而大部分的浓相煤粉气流顺着出口两侧的浓煤粉管继续流动，其中，浓煤粉管内布置有二次分离的浓淡分离装置，在浓煤粉管的内部形成管道缩口，对流经的浓相煤粉气流进行加速后再度分流，形成四周淡、中间浓的煤粉气流分布状态，中间浓度较高的煤粉气流先后进入一级燃烧室和二级燃烧室在富氧气氛下燃烧，形成高温火焰，实现煤粉的逐级点燃，能量逐级放大，在整个点火过程中，只需油枪提供部分燃油在一级燃烧室中点燃煤粉，由于富氧气氛可强化燃油燃烧强度，并降低煤粉着火温度，因此，无需耗费过多的燃油即可点燃煤粉，并且随着煤粉的逐级分布，点燃一级煤粉后，后续无需进行其余燃烧操作，可实现煤粉自身之间的逐级点燃，节省能源的同时，能量叠加放大，提升锅炉点火效率。
本发明在一级燃烧室和二级燃烧室分别设有氧枪，可提供充分的富氧气氛，富氧气体可强化燃料的燃烧强度，提高燃料的燃尽率，提高火焰温度，能够改善低挥发分煤粉的燃烧特性，降低煤粉的着火温度及燃尽温度，强化煤粉燃烧并能够促进低挥发分煤粉的燃尽与点燃。
进一步地，一次风管道的内部还设置有导流叶片，导流叶片位于导流盖和一次风管道的出口之间，本发明中一次风煤粉气流在经过初步分流后，继续向下流动经过导流叶片，中间部分的第一淡相煤粉气流流经导流叶片后发生旋转，在离心力作用下煤粉颗粒向管道外侧移动，进一步强化浓淡分离，形成四周浓、中间淡的煤粉气流分布状态。
进一步地，浓煤粉管的出口位于淡煤粉管的出口的上方或者浓煤粉管的出口与淡煤粉管的出口同标高布置，由于一次风管道出口的第一淡相煤粉进入淡煤粉管，经过导流盖和旋流叶片后煤粉分离率达到90％以上，第一淡相煤粉气流中的煤粉含量极少，且煤粉颗粒粒径较小，小粒径煤粉容易点燃，淡相煤粉气流中的煤粉在淡相煤粉管出口可以直接被浓相煤粉管出口的火焰点燃。
附图说明
图1是本发明点火燃烧装置侧视图；
图2是本发明点火燃烧装置主视图；
图3是本发明实施例中W火焰锅炉点火燃烧装置位置示意图。
图中，点火燃烧装置100，一次风管道1，导流盖2，导流叶片3，浓煤粉管4，淡煤粉管5，油枪6，浓淡分离装置7，一级燃烧室8，一级氧枪9，二级氧枪10，二级燃烧室11，锅炉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。
如图1和2所示，本发明一种W火焰锅炉点火燃烧装置，包括，
一次风管道1，一次风管道1的一端设置进口，用于通入一次风和煤粉，一次风管道1的内部靠近进口处设置有导流盖2，一次风管道1的另一端设置出口，出口的两侧分别对应连接两根浓煤粉管4的入口，出口的中心连接淡煤粉管5的入口；
浓煤粉管4的内部依次布置有浓淡分离装置7、一级燃烧室8和二级燃烧室11，浓淡分离装置7在管道的布置处形成管道缩口，一级燃烧室8的入口设置油枪6和一级氧枪9，二级燃烧室11的入口设置二级氧枪10。
本发明提供一种W火焰锅炉点火燃烧装置，包括首先将一次风煤粉气流初步分流的导流盖2，大部分大颗粒的煤粉颗粒在导流盖2的撞击作用下分布到一次风管道1的四周，其余小部分的煤粉颗粒流经导流盖2后继续顺着中间管道流动，形成四周浓、中间淡的煤粉气流分布状态，完成一次分级，进而大部分的浓相煤粉气流顺着出口两侧的浓煤粉管4继续流动，其中，浓煤粉管4内布置有二次分离的浓淡分离装置7，在浓煤粉管4的内部形成管道缩口，对流经的浓相煤粉气流进行加速后再度分流，形成四周淡、中间浓的煤粉气流分布状态，中间浓度较高的煤粉气流先后进入一级燃烧室8和二级燃烧室11在富氧气氛下燃烧，形成高温火焰，实现煤粉的逐级点燃，能量逐级放大，在整个点火过程中，只需油枪6提供部分燃油在一级燃烧室8中点燃煤粉，由于富氧气氛可强化燃油燃烧强度，并降低煤粉着火温度，因此，无需耗费过多的燃油即可点燃煤粉，并且随着煤粉的逐级分布，点燃一级煤粉后，后续无需进行其余燃烧操作，可实现煤粉自身之间的逐级点燃，节省能源的同时，能量叠加放大，提升锅炉点火效率。
本发明在一级燃烧室8和二级燃烧室11分别设有氧枪，可提供充分的富氧气氛，富氧燃烧技术通过提高助燃气体的氧浓度，采用比空气氧浓度(21％)高的富氧空气作为助燃气体，使得煤粉的燃烧特性得到改善。富氧气体可强化燃料的燃烧强度，提高燃料的燃尽率，提高火焰温度。尤其当富氧气体作用于低挥发分煤粉，能够改善煤粉的燃烧特性，降低煤粉的着火温度及燃尽温度，强化煤粉燃烧并能够促进低挥发分煤粉的燃尽与点燃。
其中，本发明将一次风煤粉气流逐级分级，能够减轻下游旋流叶片的磨损。
进一步地，一次风管道1的内部还设置有导流叶片3，导流叶片3位于导流盖2和一次风管道1的出口之间，本发明中一次风煤粉气流在经过初步分流后，继续向下流动经过导流叶片3，中间部分的第一淡相煤粉气流流经导流叶片3后发生旋转，在离心力作用下煤粉颗粒向管道外侧移动，进一步强化浓淡分离，形成四周浓、中间淡的煤粉气流分布状态。
优选地，所述油枪6采用雾化油枪，也可以采用具有类似功能结构的油枪。
本实施例中，所述油枪6的喷嘴方向与浓煤粉管4的布置方向平行，减小气流流动方向的阻力和损耗。
本实施例中，所述一级氧枪9和二级氧枪10的喷嘴方向与浓煤粉管4的布置方向垂直，能够与煤粉气流接触更加充分，助燃强化效果更好。
本实施例中，所述导流盖2的截面呈倒v字型，也可以采用其他流体形状的导流盖2，目的在于能够将气流分流形成四周浓、中间淡的煤粉气流分布状态即可。
进一步地，还包括连接管，连接管的两端分别连接一次风管道1的出口和浓煤粉管4的入口。
再进一步地，连接管采用弯头结构，根据实际情况和位置布置合适形状的连接管，目的是方便连接一次风管道1和浓煤粉管4。
其中，油枪本体可设置在连接管或浓煤粉管4的外壁上，油枪6的喷嘴伸入浓煤粉管4的内部并设置在一级燃烧室8的入口处，可根据具体情况进行布置。
进一步地，浓煤粉管4的出口位于淡煤粉管5的出口的上方或者浓煤粉管4的出口与淡煤粉管5的出口同标高布置，由于一次风管道1出口的第一淡相煤粉进入淡煤粉管5，经过导流盖2和旋流叶片后煤粉分离率达到90％以上，第一淡相煤粉气流中的煤粉含量极少，且煤粉颗粒粒径较小，小粒径煤粉容易点燃，淡相煤粉气流中的煤粉在淡相煤粉管出口可以直接被浓相煤粉管出口的火焰点燃。
本发明一种W火焰锅炉点火燃烧方法，包括如下步骤，
一次风煤粉气流进入一次风管道1，流经导流盖2被初步分流为中间的第一淡相煤粉气流和四周的第一浓相煤粉气流；
第一浓相煤粉气流进入两侧对应连接的浓煤粉管4，第一淡相煤粉气流进入中心连接的淡煤粉管5；
第一浓相煤粉气流首先流经浓淡分离装置7，在管道缩口处加速再次被分流为中间的第二浓相煤粉气流和四周的第二淡相煤粉气流；
第二浓相煤粉气流进入一级燃烧室8，油枪6提供的燃油在一级氧枪9提供的富氧条件下燃烧点燃第二浓相煤粉气流中的第二浓相煤粉，形成第二浓相煤粉火焰；
第二浓相煤粉火焰进入二级燃烧室11，二级氧枪10提供富氧气体强化第二浓相煤粉火焰燃烧形成浓相煤粉高温火焰；
第二淡相煤粉气流流经一级燃烧室8的外侧进入二级燃烧室11，被浓相煤粉高温火焰点燃，完成W火焰锅炉点火燃烧。
本发明提供的W火焰锅炉点火燃烧方法，具体实施步骤如下：
一次风携带煤粉气流进入一次风管道1，一次风煤粉气流流经导流盖2，导流盖2外形呈流体状，部分大颗粒煤粉颗粒在导流盖2的撞击作用下分布到管道四周，小部分的煤粉颗粒流经导流盖中间的通孔后继续沿着中间管道流动，一次风煤粉气流被初步分流成四周浓、中间淡的状态，并减轻下游旋流叶片磨损。
一次风煤粉气流继续向下流动经过导流叶片3，中间淡煤粉气流流经导流叶片3后发生旋转，在离心力作用下煤粉颗粒向管道外侧移动，进一步强化浓淡分离，形成四周浓、中间淡的状态。其中，第一浓相煤粉气流进入布置在一次风管道1外侧的2根浓煤粉管4，第一淡相煤粉气流进入布置在一次风管道1中心的淡煤粉管5。
2根浓煤粉管4内均依次布置有浓淡分离装置7、雾化油枪6、一级燃烧室8、二级燃烧室11、一级氧枪9和二级氧枪10，浓相煤粉流经浓淡分离装置7，浓淡分离装置7处形成缩口，第一浓相煤粉气流加速后形成中间浓、四周淡的状态，中间的第二浓相煤粉气流进入一级燃烧室8内。
一级燃烧室8入口布置雾化油枪和一级氧枪9，富氧气氛可强化燃油燃烧强度，并降低煤粉着火温度，燃油燃烧形成高温火焰点燃第二浓相煤粉，形成第二浓相煤粉火焰。
第二浓相煤粉火焰进入二级燃烧室11，在二级燃烧室11入口布置二级氧枪10，富氧气体强化第二浓相煤粉火焰燃烧形成浓相煤粉高温火焰。
第二淡相煤粉流经一级燃烧室8外侧进入二级燃烧室11，在二级燃烧室11内第二淡相煤粉被浓相煤粉高温火焰点燃，从而实现煤粉的逐级点燃。
进一步地，第一淡相煤粉气流进入淡煤粉管5后，流经淡煤粉管5，并在淡煤粉管5的出口处被浓煤粉管4出口的浓相煤粉高温火焰点燃，进一步强化点火力度，同时尽可能简化点火燃烧装置。
本实施例中，如图3所示，点火燃烧装置100设置在W火焰锅炉12的两个炉拱上。

Claims (10)

1.一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，包括，
一次风管道(1)，一次风管道(1)的一端设置进口，用于通入一次风和煤粉，一次风管道(1)的内部靠近进口处设置有导流盖(2)，一次风管道(1)的另一端设置出口，出口的两侧分别对应连接两根浓煤粉管(4)的入口，出口的中心连接淡煤粉管(5)的入口；
所述浓煤粉管(4)的内部依次布置有浓淡分离装置(7)、一级燃烧室(8)和二级燃烧室(11)，所述浓淡分离装置(7)在管道的布置处形成管道缩口，所述一级燃烧室(8)的入口设置油枪(6)和一级氧枪(9)，所述二级燃烧室(11)的入口设置二级氧枪(10)。
2.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述一次风管道(1)的内部还设置有导流叶片(3)，导流叶片(3)位于所述导流盖(2)和一次风管道(1)的出口之间。
3.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述油枪(6)采用雾化油枪。
4.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述油枪(6)的喷嘴方向与浓煤粉管(4)的布置方向平行。
5.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述一级氧枪(9)和二级氧枪(10)的喷嘴方向与浓煤粉管(4)的布置方向垂直。
6.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述导流盖(2)的截面呈倒v字型。
7.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，还包括连接管，连接管的两端分别连接一次风管道(1)的出口和浓煤粉管(4)的入口。
8.根据权利要求1所述的一种W火焰锅炉点火燃烧装置，其特征在于，所述浓煤粉管(4)的出口位于所述淡煤粉管(5)的出口的上方或者所述浓煤粉管(4)的出口与所述淡煤粉管(5)的出口同标高布置。
9.一种W火焰锅炉点火燃烧方法，其特征在于，基于权利要求1-8所述的点火燃烧装置，包括如下步骤，
一次风煤粉气流进入一次风管道(1)，流经导流盖(2)被初步分流为中间的第一淡相煤粉气流和四周的第一浓相煤粉气流；
第一浓相煤粉气流进入两侧对应连接的浓煤粉管(4)，第一淡相煤粉气流进入中心连接的淡煤粉管(5)；
第一浓相煤粉气流首先流经浓淡分离装置(7)，在管道缩口处加速再次被分流为中间的第二浓相煤粉气流和四周的第二淡相煤粉气流；
第二浓相煤粉气流进入一级燃烧室(8)，油枪(6)提供的燃油在一级氧枪(9)提供的富氧条件下燃烧点燃第二浓相煤粉气流中的第二浓相煤粉，形成第二浓相煤粉火焰；
第二浓相煤粉火焰进入二级燃烧室(11)，二级氧枪(10)提供富氧气体强化第二浓相煤粉火焰燃烧形成浓相煤粉高温火焰；
第二淡相煤粉气流流经一级燃烧室(8)的外侧进入二级燃烧室(11)，被浓相煤粉高温火焰点燃，完成W火焰锅炉点火燃烧。
10.根据权利要求9所述的一种W火焰锅炉点火燃烧方法，其特征在于，所述第一淡相煤粉气流进入淡煤粉管(5)后，流经淡煤粉管(5)，并在淡煤粉管(5)的出口处被浓煤粉管(4)出口的浓相煤粉高温火焰点燃。
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