CN115727346A - 一种自吸式燃料预热预燃供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自吸式燃料预热预燃供应装置，包括高温烟气管道，与锅炉的水冷壁连通；风粉燃料管道输送风粉燃料；射流器连通高温烟气管道和风粉燃料管道，预热预燃室与风粉燃料管道连通，位于风粉燃料管道的送料下游；高温一次风管连通预热预燃室和燃烧器；本发明的供应装置利用射流器自动抽出高温烟气，与风粉燃料混合，而后送入预热预燃室进行充分传质传热，形成贫氧环境，风粉燃料被加热的同时会析出挥发分，部分挥发分会在预热预燃室内燃烧，放出热量，进一步加热风粉燃料，形成高温气体和高温活化颗粒混合的易燃特性的流体燃料，通过高温一次风管进入燃烧器，在炉膛内完全燃烧，提高锅炉的低负荷稳燃能力，大比例降低了NOx的生成量。

Description

一种自吸式燃料预热预燃供应装置

技术领域

本发明涉及燃料供应技术领域，特别是涉及一种自吸式燃料预热预燃供应装置。

背景技术

“双碳”目标下，煤电从主体电源转换为灵活性电源，对于锅炉低负荷及超低负荷稳燃提出了新的要求，尤其配备直吹式制粉系统的锅炉。锅炉在低负荷及超低负荷的运行状态，煤粉浓度对应下降，从而产生煤粉着火稳燃能力下降、过量空气系数的上升、NOX的生成量急剧上升等问题。为了改善这些问题，有些厂家使用易燃的烟煤或气体燃料，导致盈利能力大幅下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种自吸式燃料预热预燃供应装置。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自吸式燃料预热预燃供应装置，包括：

高温烟气管道，与所述锅炉的水冷壁连通；

风粉燃料管道，用于输送风粉燃料；

射流器，连通所述高温烟气管道和所述风粉燃料管道，

预热预燃室，与所述风粉燃料管道连通，且位于所述风粉燃料管道的送料下游；

高温一次风管，连通所述预热预燃室和所述锅炉的燃烧器；

所述射流器还用于将高温烟气从所述燃烧器抽出，经过所述高温烟气管道，与所述风粉燃料混合，送入所述预热预燃室；

所述高温一次风管还用于将在所述预热预燃室中被加热形成高温气体和高温活化颗粒混合的流体燃料输入所述燃烧器。

本发明主要利用了高温烟气的温度和低氧量，对风粉燃料(主要成分为煤粉)进行动态中高温热解，同时消耗风粉中的氧量，通过射流器的传质传热，迅速将煤粉加热。

本发明的自吸式燃料预热预燃供应装置中的风粉燃料包括两个阶段，第一阶段，预热预燃室的温度在300℃以下，风粉燃料的分解速度慢，挥发分产率低。这一阶段的主要产物是碳氧化物(CO,CO2)，水和硫化氢；第二阶段，随着预热预燃室的温度提升，在温度350℃～500℃之间时，风粉燃料的热分解反应速度快，约有75％的挥发性物质会释放，由于初期风粉中有较高的氧量，挥发分会在预热预燃室内快速氧化燃烧，进一步提高煤粉的温度，高温也会导致大量焦油类物质的裂解从而生成轻质气体，最终形成高温气体和高温活化颗粒混合的流体燃料，易燃的流体燃料可以将锅炉的最低稳燃能力降低到20％以下，解决了现有燃烧器最低稳燃能力不足的问题。

优选地，所述射流器包括两端的喇叭结构和中间的圆管，第一喇叭结构连通所述圆管的一端和所述风粉燃料管道，第二喇叭结构连通所述圆管的另一端和所述预热预燃室；所述圆管的侧面与所述高温烟气管道连通；

所述第一喇叭结构、所述圆管和所述第二喇叭结构竖直分布。

优选地，所述圆管的内部具有耐磨层。

优选地，所述耐磨层由高温陶瓷制成或堆焊形成。

优选地，所述预热预燃室包括竖直设置并连通的腔室和出口端，所述腔室的一端与所述第二喇叭结构的末端连接，另一端与所述出口端连接，且所述腔室的内径大于等于所述第二喇叭结构和所述出口端的最大内径。

优选地，所述第二喇叭结构与所述预热预燃室为一体式结构，所述第二喇叭结构靠近所述圆管的一端内设有旋流环，用于将进入所述预热预燃室的混合物旋流。

优选地，所述腔室由内向外依次包括至少一层耐火层、至少一层绝热层和支撑钢层。

优选地，所述高温烟气管道内设有调节门，所述高温一次风管上设有温度测量模块和氧量测量模块，所述温度测量模块和所述氧量测量模块与所述调节门连接，以调节所述调节门的开度和高温烟气流量。

优选地，所述高温烟气管道包括第一水平段、竖直段和第二水平段，所述第一水平段连通所述燃烧器和所述竖直段，所述第二水平段连通所述竖直段和所述射流器；所述调节门设置在所述第二水平段内。

优选地，所述竖直段和所述第二水平段的拐角处设有灰斗，所述灰斗的开口朝向所述竖直段，所述灰斗的最高处与所述第二水平段的最低处齐平。。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的自吸式燃料预热预燃供应装置，利用高温烟气管道与燃烧器连通，利用射流器自动抽出高温烟气，约为800℃，与风粉燃料混合，而后送入预热预燃室进行充分传质传热，形成贫氧环境，风粉燃料被加热的同时会析出挥发分，部分挥发分会在预热预燃室内燃烧，放出热量，进一步加热风粉燃料，形成高温气体和高温活化颗粒混合的流体燃料，高温流体燃料具有易燃特性，通过高温一次风管进入燃烧器，在炉膛内完全燃烧，提高锅炉的低负荷稳燃能力，从而提高一次风粉的着火稳定能力，大比例降低了NOx的生成量，降低污染物NO_X含量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的自吸式燃料预热预燃供应装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、高温烟气管道1；11、灰斗11；12、调节门；13、第一水平段；14、竖直段；15、第二水平段；2、风粉燃料管道；3、射流器；31、第一喇叭结构；32、圆管；321、耐磨层；33、第二喇叭结构；331、旋流环；4、预热预燃室；41、腔室；42、入口端；43、出口端；5、高温一次风管；51、温度测量模块；52、氧量测量模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图所示，本发明实施例提供了一种自吸式燃料预热预燃供应装置，包括高温烟气管道1、风粉燃料管道2、射流器3、预热预燃室4和高温一次风管5，高温烟气管道1的入口与锅炉的水冷壁连通，出口与射流器3连通，用于从燃烧器中引出高温烟气，具体的，高温烟气管道1的入口可设置在在现有锅炉燃烧器层之上水冷壁合适位置或水冷壁弯管。风粉燃料管道2同样与射流器3连通，风粉燃料通过风粉燃料管道2进入射流器3，与高温烟气混合，而后一起进入预热预燃室4，在预热预燃室4内，高温烟气与风粉燃料充分传质传热，风粉燃料被加热的同时会析出挥发分，部分挥发分会在预热预燃室4内燃烧，放出热量，进一步加热风粉燃料，形成高温气体和高温活化颗粒混合的流体燃料通过高温一次风管5进入燃烧器，在炉膛内完全燃烧。本发明实施例的自吸式燃料预热预燃供应装置对燃料的要求与现有设备的要求基本相同，利用高温烟气和射流器3对风粉燃料进行充分预热预燃，从而提高一次风粉的着火稳定能力，降低污染物含量。

风粉燃料可以是煤粉、生物质、其他气力方式输送的燃料及气体燃料中的一种或多种混合。

如附图所示，射流器3包括两端的喇叭结构和中间的圆管32，第一喇叭结构31连通圆管32的一端和风粉燃料管道2，第二喇叭结构33连通圆管32的另一端和预热预燃室4；圆管32的侧面与高温烟气管道1连通，利用风粉燃料管道2的进料气压，在圆管32处形成风压，使射流器3可自动将高温烟气从燃烧器中抽出。

优选地，第一喇叭结构31、圆管32和第二喇叭结构33竖直分布，第一喇叭结构31位于圆管32的下方，第二喇叭结构33位于圆管32的上方。

由于射流器3内的风粉燃料的流速高，对射流器3的内壁磨损加剧，因此，圆管32的内部具有耐磨层321，耐磨层321朝向高温烟气管道1的出口的位置进行加厚处理。耐磨层321由高温陶瓷制成或堆焊或其他耐高温耐磨形成，减少局部冲刷，提高设备使用寿命。

同样的，预热预燃室4位于风粉燃料管道2的送料下游，当射流器3竖直设置时，预热预燃室4位于第二喇叭结构33的上方。

具体的，预热预燃室4为分段式结构，包括与第二喇叭结构33(射流器3出口)为一体式结构的入口端42，位于中间的腔室41和出口端43，腔室41的一端与第二喇叭结构33的末端连接，另一端与出口端43连接，且腔室41的内径大于等于第二喇叭结构33和出口端43的最大内径，腔室41为圆筒状，出口端43为喇叭状，风粉燃料在腔室41内燃烧，形成高压，通过高温一次风管5推送到燃烧器的炉膛内。

优选地，第二喇叭结构33靠近圆管32的一端内设有旋流环331，用于将进入预热预燃室4的混合物旋流，实现充分传质传热，增加混合物在预热预燃室4的停留时间。

优选地，预热预燃室4具有多层内绝热结构，避免高温外泄，具体的，腔室41由内向外依次包括至少一层耐火层、至少一层绝热层和支撑钢层，耐火层由常规耐火材料制成，绝热层由常规绝热材料制成。

优选地，高温烟气管道1内设有调节门12，可根据需要调节开度，控制流通的高温烟气流量，在不需要使用高温烟气时，调节门12也可以关闭，调节门12的开度调节原则具体为：高温一次风管5上设有温度测量模块51和氧量测量模块52，温度测量模块51和氧量测量模块52与调节门12连接，以调节调节门12的开度和高温烟气流量，可以在不同负荷、不同需求的燃料量，调整调节门12的开度，使流入高温烟气流量能实现风粉燃料的预热预燃，满足煤电机组的负荷灵活性和低NOX排放的需求。

如附图所示，高温烟气管道1包括第一水平段13、竖直段14和第二水平段15，第一水平段13连通燃烧器和竖直段14，第二水平段15连通竖直段14和射流器3；调节门12设置在第二水平段15内，优选地，竖直段14和第二水平段15的拐角处设有灰斗11，灰斗11的开口朝向竖直段14，灰斗11的最高处与第二水平段15的最低处齐平，从燃烧器中带出的少了烟灰被带入灰斗11，而后积累在灰斗11中，避免被带到调节门12之前，影响调节的准确性，解决水平段在调节高温烟气量时造成的积灰。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，包括：

高温烟气管道，与锅炉的水冷壁连通；

风粉燃料管道，用于输送风粉燃料；

射流器，连通所述高温烟气管道和所述风粉燃料管道，

预热预燃室，与所述风粉燃料管道连通，且位于所述风粉燃料管道的送料下游；

高温一次风管，连通所述预热预燃室和所述锅炉的燃烧器；

所述射流器还用于将高温烟气从所述燃烧器抽出，经过所述高温烟气管道，与所述风粉燃料混合，送入所述预热预燃室；

所述高温一次风管还用于将在所述预热预燃室中被加热形成高温气体和高温活化颗粒混合的流体燃料输入所述燃烧器。

2.根据权利要求1所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述射流器包括两端的喇叭结构和中间的圆管，第一喇叭结构连通所述圆管的一端和所述风粉燃料管道，第二喇叭结构连通所述圆管的另一端和所述预热预燃室；所述圆管的侧面与所述高温烟气管道连通；

所述第一喇叭结构、所述圆管和所述第二喇叭结构竖直分布。

3.根据权利要求2所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述圆管的内部具有耐磨层。

4.根据权利要求3所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述耐磨层由高温陶瓷制成或堆焊形成。

5.根据权利要求2所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述预热预燃室包括竖直设置并连通的腔室和出口端，所述腔室的一端与所述第二喇叭结构的末端连接，另一端与所述出口端连接，且所述腔室的内径大于等于所述第二喇叭结构和所述出口端的最大内径。

6.根据权利要求5所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述第二喇叭结构与所述预热预燃室为一体式结构，所述第二喇叭结构靠近所述圆管的一端内设有旋流环，用于将进入所述预热预燃室的混合物旋流。

7.根据权利要求6所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述腔室由内向外依次包括至少一层耐火层、至少一层绝热层和支撑钢层。

8.根据权利要求1所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述高温烟气管道内设有控制燃烧器出口流量的调节门，

所述高温一次风管上设有温度测量模块和氧量测量模块，所述温度测量模块和所述氧量测量模块与所述调节门连接，以调节所述调节门的开度和高温烟气流量。

9.根据权利要求8所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述高温烟气管道包括第一水平段、竖直段和第二水平段，所述第一水平段连通所述燃烧器和所述竖直段，所述第二水平段连通所述竖直段和所述射流器；所述调节门设置在所述第二水平段内。

10.根据权利要求9所述的自吸式燃料预热预燃供应装置，其特征在于，所述竖直段和所述第二水平段的拐角处设有灰斗，所述灰斗的开口朝向所述竖直段，所述灰斗的最高处与所述第二水平段的最低处齐平。

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