CN114001350A - 一种新型直流燃烧器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型直流燃烧器及其控制方法,一次风粉混合物管道上沿气流方向依次设置有煤粉浓缩挡块、乏气出口、旋流器护罩、节流阀、吹扫风入口及燃烧器壁温测点,周界风道套接于一次风粉混合物管道出口的外壁上,微油枪的出口穿过旋流器护罩伸入到一次风粉混合物管道内,微油枪的出口处设置有旋流器;热一次风管道的出口分为两路,其中一路经吹扫风调节阀与吹扫风入口相连通,另一路经热一次风调节阀与周界风道相连通,二次风箱的出口经热二次风调节阀与周界风道相连通,乏气出口经乏气调节阀门与外界的乏气喷口相连通;煤粉浓缩挡块控制单元与煤粉浓缩挡块相连接,该燃烧器及其控制方法能够提高锅炉在低负荷下的稳燃能力。

Description

一种新型直流燃烧器及其控制方法
技术领域
本发明属于煤粉燃烧领域,涉及一种新型直流燃烧器及其控制方法。
背景技术
我国风电、光伏等可再生清洁能源将会得到进一步迅猛发展,电网系统对灵活性电源的需求将不断提高,传统煤电机组在电网中的定位也将逐渐由电量型电源向电力调节型电源转换。传统煤电机组定位的转变意味着需要承担更多电网系统的调峰功能和容量,为了适应电网的需求,煤电机组开展深度调峰已成为必然的趋势。
煤电机组开展深度调峰,首先需考虑锅炉在低负荷下的燃烧稳定性。直流燃烧器具有结构较为简单、燃烧效率高、污染物排放偏低等特点,在我国煤机机组中应用较为广泛。但直流燃烧器气流以直流射流喷入炉膛,扩散角很小,只能从气流外边缘卷吸热烟气,加热面积小,自身点火和稳燃能力较差。因此提高直流燃烧器的在低负荷下的稳燃性能是燃烧器研发人员关注的重点。我国从上世纪八十年代就开始研究直流燃烧器的稳燃性能,开发出了诸如燃烧器水平浓淡、垂直浓淡、钝体燃烧器等来提高直流燃烧器的稳燃能力,但如今面对电网要求的最低深调负荷20~30%额定负荷的要求,仍需进一步提高直流燃烧器的稳燃能力。
目前,针对采用直流燃烧器中储式制粉系统的锅炉,可通过增加一层预燃室燃烧器可提高锅炉在低负荷时的燃烧稳定性,但对于采用直吹式制粉系统的锅炉,则很难通过增加一层预燃室式燃烧器的方法来提高锅炉在低负荷下的稳燃能力,仍需从直流燃烧器自身的稳燃特性上入手研究。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种新型直流燃烧器及其控制方法,该燃烧器及其控制方法能够提高锅炉在低负荷下的稳燃能力。
为达到上述目的,本发明所述的新型直流燃烧器包括一次风粉混合物管道、煤粉浓缩挡块控制单元、乏气调节阀门、微油枪、周界风道、热二次风调节阀、热一次风调节阀及吹扫风调节阀;
一次风粉混合物管道上沿气流方向依次设置有煤粉浓缩挡块、乏气出口、旋流器护罩、节流阀、吹扫风入口及燃烧器壁温测点,周界风道套接于一次风粉混合物管道出口的外壁上,微油枪的出口穿过旋流器护罩伸入到一次风粉混合物管道内,微油枪的出口处设置有旋流器;
热一次风管道的出口分为两路,其中一路经吹扫风调节阀与吹扫风入口相连通,另一路经热一次风调节阀与周界风道相连通,二次风箱的出口经热二次风调节阀与周界风道相连通,乏气出口经乏气调节阀门与外界的乏气喷口相连通;
煤粉浓缩挡块控制单元与煤粉浓缩挡块相连接。
旋流器及微油枪的轴线与一次风粉混合物管道的中心线重合。
燃烧器壁温测点采用嵌入式布置。
一次风粉混合物管道的出口为周界风扩口。
周界风扩口的角度20~25°。
旋流器正对节流阀。
乏气出口经乏气粉管及乏气调节阀门与外界的乏气喷口相连通。
本发明所述新型直流燃烧器的控制方法包括以下步骤:
在正常模式时,节流阀全开,旋流器及微油枪退后至旋流器护罩内,煤粉浓缩挡块控制单元收回煤粉浓缩挡块,乏气调节阀门关闭,热二次风调节阀开启,热一次风调节阀关闭,周界风道的气源为热二次风;当煤质变差时,煤粉浓缩挡块控制单元控制煤粉浓缩挡块开启,乏气调节阀门开启,燃烧器出口一次风速降低,缩短着火距离;当煤质变好时,则逐渐收回煤粉浓缩挡块,逐渐关小乏气调节阀门;调节过程中,通过乏气调节阀门,使得燃烧器壁温测点测量得到的温度小于预设最高允许温度Tg;
在稳燃模式时,先逐步关闭热二次风调节阀,将热一次风调节阀的开度调至预设位置,将周界风道的风源切换至热一次风,通过煤粉浓缩挡块控制单元控制煤粉浓缩挡块的开启值至预设开启值,乏气调节阀门逐步开至预设开度,节流阀关闭至预设位置,将旋流器及微油枪推至设定位置;当燃烧器壁温测点测量得到的温度升高至最高允许温度Tg值时,则关小乏气调节阀门,开大节流阀,关小热一次风调节阀,并开启吹扫风调节阀;当燃烧器壁温测点测量得到的温度低于临界温度Tz值时,则开大乏气调节阀门,关小节流阀,开大热一次风调节阀;当燃烧器壁温测点测量得到的温度进一步降低至最低允许温度Td值时,则投入微油枪进行稳燃。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的新型直流燃烧器及其控制方法在具体操作时,通过在直流燃烧器入口处布置煤粉浓缩挡块及乏气调节阀门,实现对风粉气流的浓缩;同时结合节流阀、旋流器及微油枪,有效提高直流燃烧器对煤种的适应性及稳燃能力;另外,在工作时,将周界风风源分为两路,正常模式时使用热二次风,稳燃模式时使用热一次风,提高周界风风速,加强周界风对高温烟气的卷吸,强化对一次风粉的加热能力,进一步提高直流燃烧器的稳燃能力;同时设置一路吹扫风,其汽源为热一次风,防止稳燃模式时燃烧器内出现结渣和积灰的问题。
进一步,根据燃用煤质提出三个判别温度,通过布置在燃烧器出口的壁温测点测量得到的温度调整燃烧器的参数,有效提高直流燃烧器的稳燃能力以及对煤种的适应性,有助于煤电机组实现深度调峰的实施。
附图说明
图1为正常模式时的示意图;
图2为稳燃模式时的示意图。
其中,1为煤粉浓缩挡块、2为煤粉浓缩挡块控制单元、3为乏气粉管、4为乏气调节阀门、5为微油枪、6为旋流器护罩、7为旋流器、8为节流阀、9为燃烧器壁温测点、10为周界风扩口、11为周界风道、12为热二次风调节阀、13为热一次风调节阀、14为吹扫风调节阀。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,不是全部的实施例,而并非要限制本发明公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1,本发明所述的新型直流燃烧器包括一次风粉混合物管道、煤粉浓缩挡块控制单元2、乏气粉管3、乏气调节阀门4、微油枪5、周界风道11、热二次风调节阀12、热一次风调节阀13及吹扫风调节阀14;
一次风粉混合物管道上沿气流方向依次设置有煤粉浓缩挡块1、乏气出口、旋流器7护罩6、节流阀8、吹扫风入口及燃烧器壁温测点9,其中,一次风粉混合物管道的出口为周界风扩口10,周界风道11套接于一次风粉混合物管道出口的外壁上,微油枪5的出口穿过旋流器护罩6伸入到一次风粉混合物管道内,微油枪5的出口处设置有旋流器7,其中,旋流器7正对节流阀8;
热一次风管道的出口分为两路,其中一路经吹扫风调节阀14与吹扫风入口相连通,另一路经热一次风调节阀13与周界风道11相连通,二次风箱的出口经热二次风调节阀12与周界风道11相连通,乏气出口经乏气粉管3及乏气调节阀门4与外界的乏气喷口相连通。
煤粉浓缩挡块控制单元2与煤粉浓缩挡块1相连接。
在工作时,通过调整煤粉浓缩挡块1的位置以及乏气调节阀门4的开度,以调整进入燃烧器的风粉浓度,分离出来的乏气通过管道送至外界的乏气喷口,浓缩后的风粉气流进入燃烧器。
在工作时,当乏气调节阀门4开大时,则将节流阀8关小,反之,当乏气调节阀门4关小时,则将节流阀8开大;旋流器7及微油枪5的轴线与一次风粉混合物管道的中心线重合,且微油枪5与旋流器7相连接,并能共同进退;燃烧器壁温测点9采用嵌入式布置,以测量燃烧器壁温。
周界风扩口10的角度20~25°。
参考图1及图2,本发明所述新型直流燃烧器的控制方法,包括以下步骤:
正常模式时,节流阀8全开,旋流器7及微油枪5退后至旋流器护罩6内,煤粉浓缩挡块控制单元2收回煤粉浓缩挡块1,乏气调节阀门4关闭,热二次风调节阀12开启,热一次风调节阀13关闭,周界风道11的气源为热二次风;当煤质变差,着火距离变长时,煤粉浓缩挡块控制单元2控制煤粉浓缩挡块1开启,乏气调节阀门4开启,燃烧器出口一次风速降低,缩短着火距离,反之,当煤质变好时,则逐渐收回煤粉浓缩挡块1,逐渐关小乏气调节阀门4;调节过程中,通过乏气调节阀门4,使得燃烧器壁温测点9测量得到的温度小于预设最高允许温度Tg,防止出现燃烧器烧损或回火。
稳燃模式时,先逐步关闭热二次风调节阀12,将热一次风调节阀13的开度调至预设位置,将周界风道11的风源切换至热一次风,通过煤粉浓缩挡块控制单元2控制煤粉浓缩挡块1的开启值至预设开启值,乏气调节阀门4逐步开至预设开度,节流阀8关闭至预设位置,将旋流器7及微油枪5推至设定位置;当燃烧器壁温测点9测量得到的温度升高至最高允许温度Tg值时,则关小乏气调节阀门4,开大节流阀8,关小热一次风调节阀13,并开启吹扫风调节阀14;当燃烧器壁温测点9测量得到的温度低于临界温度Tz值时,则开大乏气调节阀门4,关小节流阀8,开大热一次风调节阀13;当燃烧器壁温测点9测量得到的温度进一步降低至最低允许温度Td值时,则投入微油枪5进行稳燃。
Tg、Tz及Td根据燃用的实际煤质及燃烧器材料确定的判断条件。

Claims (8)

1.一种新型直流燃烧器,其特征在于,包括一次风粉混合物管道、煤粉浓缩挡块控制单元(2)、乏气调节阀门(4)、微油枪(5)、周界风道(11)、热二次风调节阀(12)、热一次风调节阀(13)及吹扫风调节阀(14);
一次风粉混合物管道上沿气流方向依次设置有煤粉浓缩挡块(1)、乏气出口、旋流器护罩(6)、节流阀(8)、吹扫风入口及燃烧器壁温测点(9),周界风道(11)套接于一次风粉混合物管道出口的外壁上,微油枪(5)的出口穿过旋流器护罩(6)伸入到一次风粉混合物管道内,微油枪(5)的出口处设置有旋流器(7);
热一次风管道的出口分为两路,其中一路经吹扫风调节阀(14)与吹扫风入口相连通,另一路经热一次风调节阀(13)与周界风道(11)相连通,二次风箱的出口经热二次风调节阀(12)与周界风道(11)相连通,乏气出口经乏气调节阀门(4)与外界的乏气喷口相连通;
煤粉浓缩挡块控制单元(2)与煤粉浓缩挡块(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的新型直流燃烧器,其特征在于,旋流器(7)及微油枪(5)的轴线与一次风粉混合物管道的中心线重合。
3.根据权利要求1所述的新型直流燃烧器,其特征在于,燃烧器壁温测点(9)采用嵌入式布置。
4.根据权利要求1所述的新型直流燃烧器,其特征在于,一次风粉混合物管道的出口为周界风扩口(10)。
5.根据权利要求4所述的新型直流燃烧器,其特征在于,周界风扩口(10)的角度20~25°。
6.根据权利要求1所述的新型直流燃烧器,其特征在于,旋流器(7)正对节流阀(8)。
7.根据权利要求1所述的新型直流燃烧器,其特征在于,乏气出口经乏气粉管(3)及乏气调节阀门(4)与外界的乏气喷口相连通。
8.一种权利要求1所述新型直流燃烧器的控制方法,包括以下步骤:
在正常模式时,节流阀(8)全开,旋流器(7)及微油枪(5)退后至旋流器护罩(6)内,煤粉浓缩挡块控制单元(2)收回煤粉浓缩挡块(1),乏气调节阀门(4)关闭,热二次风调节阀(12)开启,热一次风调节阀(13)关闭,周界风道(11)的气源为热二次风;当煤质变差时,煤粉浓缩挡块控制单元(2)控制煤粉浓缩挡块(1)开启,乏气调节阀门(4)开启,燃烧器出口一次风速降低,缩短着火距离;当煤质变好时,则逐渐收回煤粉浓缩挡块(1),逐渐关小乏气调节阀门(4);调节过程中,通过乏气调节阀门(4),使得燃烧器壁温测点(9)测量得到的温度小于预设最高允许温度Tg;
在稳燃模式时,先逐步关闭热二次风调节阀(12),将热一次风调节阀(13)的开度调至预设位置,将周界风道(11)的风源切换至热一次风,通过煤粉浓缩挡块控制单元(2)控制煤粉浓缩挡块(1)的开启值至预设开启值,乏气调节阀门(4)逐步开至预设开度,节流阀(8)关闭至预设位置,将旋流器(7)及微油枪(5)推至设定位置;当燃烧器壁温测点(9)测量得到的温度升高至最高允许温度Tg值时,则关小乏气调节阀门(4),开大节流阀(8),关小热一次风调节阀(13),并开启吹扫风调节阀(14);当燃烧器壁温测点(9)测量得到的温度低于临界温度Tz值时,则开大乏气调节阀门(4),关小节流阀(8),开大热一次风调节阀(13);当燃烧器壁温测点(9)测量得到的温度进一步降低至最低允许温度Td值时,则投入微油枪(5)进行稳燃。
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