CN116481024A - 一种强制回热循环自持燃烧器及自持稳燃控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种强制回热循环自持燃烧器及自持稳燃控制方法，一种强制回热循环自持燃烧器，所述的燃烧器包括点火室、自持室、回热通道、取热单元、点火器、煤粉进口和喷火出口；所述点火器位于所述煤粉进口处，所述的点火室位于所述自持燃烧器的近点火器端，所述自持室位于所述自持燃烧器的近喷火出口端，所述点火室和自持室之间设有所述的回热通道，所述回热通道内部设有至少一级所述的取热单元。所述的取热单元为拉法尔管结构，所述取热单元的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元的出口流向所述点火室。所述的燃烧器在工作过程中能够实现自持稳燃，运行成本低，无需点火器频繁工作。

Description

一种强制回热循环自持燃烧器及自持稳燃控制方法

技术领域

本发明涉及一种强制回热循环自持燃烧器及自持稳燃控制方法，属于燃烧器技术领域。

背景技术

火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，目前使用最多的燃料是煤粉，发电的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。

火电厂中的燃烧器是与锅炉配套使用的装置，燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。目前常规的燃烧器一般使用等离子点火器进行点火，燃烧器工作过程中，需要等离子点火器持续工作，才能保证燃烧器的稳定运行，但是等离子点火器自身存在一定的使用寿命，长时间持续运行，等离子点火器很容易损坏，从而增加设备成本及维修成本；另外，燃烧器经常中断工作，重新开启，也同时增加了运行成本。

对于火电厂的自持燃烧器研究越来越多，比如中国专利申请CN101206035A中公开了一种电点火煤粉燃烧器，电点火煤粉燃烧器工作时，给电热丝通电，使其加热炉芯和套管，煤粉和空气混合后，从切向进风口进入圆环形腔体，在圆环形腔体中煤粉一边旋转前进，一边与炉芯和套管接触，逐渐升温，在圆环形腔体的末端及出口处，

煤粉达到燃点，开始燃烧，形成旋转燃烧的火焰向外喷出；燃烧的火焰同时加热套管和炉芯，维持圆环形腔体内的温度场，为后续煤粉预热，进而使其燃烧，形成了煤粉的自持燃烧。但是目前的这些自持燃烧器主要利用的是煤粉进入的路径或喷射方式调节来实现燃烧器的自持燃烧，如果需要工作过程中，变动了煤粉的进入情况，则容易导致燃烧器无法形成稳定的自持燃烧状态。因此开发出多样性的自持燃烧器对火电厂具有重要的价值。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种强制回热循环自持燃烧器及自持稳燃控制方法，所述的燃烧器在工作过程中可以根据具体情况灵活调节以实现自持稳燃，运行成本低，无需点火器频繁工作。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种强制回热循环自持燃烧器，所述的燃烧器包括点火室、自持室、回热通道、取热单元、点火器、煤粉进口和喷火出口；

所述点火器位于所述煤粉进口处，所述的点火室位于所述自持燃烧器的近点火器端，所述自持室位于所述自持燃烧器的近喷火出口端，所述点火室和自持室之间设有所述的回热通道，所述回热通道内部设有至少一级所述的取热单元。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步的，所述的取热单元为拉法尔管结构，所述取热单元的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元的出口流向所述点火室。

进一步的，所述自持燃烧器的外壁上设有通气夹套，所述通气夹套与所述取热单元的入口相通，所述通气夹套内通有助燃气体。

进一步的，所述助燃气体通过控制阀来控制助燃气体进入取热单元的流量。

进一步的，所述的点火室和自持室均为球状结构。

进一步的，所述点火室的入口处设有齿状喉管，所述点火室和自持室之间设有齿状喉管，所述自持室和喷火口之间设有齿状喉管。

本发明还公开了一种自持稳燃控制方法，所述自持稳燃控制方法为：使用所述强制回热循环自持燃烧器来实现燃烧器的自持稳燃控制，所述自持燃烧器的点火室内燃烧状态不稳定时，所述取热单元将所述自持室内部分热和火量循环回流至所述点火室内，使点火室内保持稳定燃烧，从而实现燃烧器的自持稳燃控制。

进一步的，所述的取热单元为拉法尔管结构，所述取热单元的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元的出口流向所述点火室，所述回热通道内会产生负压，在负压的作用下，所述自持室内的部分热量和火通过所述回热通道进入到所述点火室内。

进一步的，通过调节助燃气体的流量来实现自持室和点火室之间火和热量的强制回热循环量。

本发明的有益效果是：

(1)所述的自持燃烧器工作时，先通过点火器将燃烧器内点燃，然后关闭点火器，由于自持室靠近喷火出口，而喷火出口直接连通的是炉膛，炉膛内的燃烧一般比较稳定，即自持室离热量高的炉膛比较近，所以自持室内不容易灭火，但是点火器关闭后，点火室内容易出现灭火的现象，进而使新进的煤粉得不到及时点燃，最终整个燃烧器内的稳定燃烧，但是本发明所述的自持燃烧器通过取热单元，可以使自持室内的部分热量和火强制回流循环到点火室内，从而使点火室和自持室内均能维持稳定的燃烧，无需频繁使用点火器，降低点火能耗，提升燃烧器内燃烧的稳定性。

(2)所述的取热单元为拉法尔管结构，助燃气体流经取热单元后，所述回热通道内会产生负压，在负压的作用下，所述自持室内的部分热量和火通过所述回热通道进入到所述点火室内，可以根据助燃气体的进气流量来实现自持室和点火室之间的循环倍率调控，从而使燃烧器的自持稳燃可控性更强。所述的助燃气体可以为压缩空气或氧气等气体，通过助燃气体的调控来实现燃烧器的自持稳燃，运行成本低(实际生产中发现，使用助燃气体的成本及能耗大大低于点火器的功率能耗)，而且操作简单；另外，助燃气体流过取热单元在给回热通道提供负压，实现强制回热循环的同时，助燃气体进入到燃烧器内也能够起到助燃作用，从而更利于燃烧室内煤粉的燃烧。

(3)所述点火室和自持室均为球状结构的设置，更利于燃烧器内的火和煤粉在点火室和自持室内形成回流循环，从而更利于燃烧器内煤粉的稳定、充分燃烧。

(4)所述点火室的入口处设有齿状喉管，所述点火室和自持室之间设有齿状喉管，所述自持室和喷火口之间设有齿状喉管。齿状喉管的设置，可以在提高煤粉和火的流速的同时，能够有效增大着火煤粉、未着火煤粉和助燃气体之间的接触面积，从而使所述燃烧器内的着火性能更好。

附图说明

图1为实施例1中所述自持燃烧器的内部结构示意图；

图2为实施例2中所述自持燃烧器的内部结构示意图；

图3为图2中的A处局部放大图；

图4为齿状喉管的界面图；

图中，1、点火室；2、自持室；3、回热通道；4、取热单元；5、点火器；6、煤粉进口；7、喷火出口；8、通气夹套；9、齿状喉管。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做详细说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。所使用的术语只为描述具体实施方式，不为限制本发明。

如图1所示，一种强制回热循环自持燃烧器，所述的燃烧器包括点火室1、自持室2、回热通道3、取热单元4、点火器5、煤粉进口6和喷火出口7；

所述点火器5位于所述煤粉进口6处，所述的点火室1位于所述自持燃烧器的近点火器5端，所述自持室2位于所述自持燃烧器的近喷火出口7端，所述点火室1和自持室2之间设有所述的回热通道3，所述点火器5和自持室2之间呈环状均匀排布有若干根回热通道3，每根所述回热通道3内部均设有至少两级所述的取热单元4。

所述的取热单元4为拉法尔管结构，所述取热单元4的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元4的出口流向所述点火室1。靠近自持室2的取热单元4为一级取热单元4，靠近点火室1的取热单元4为二级取热单元4，其中一级取热单元4朝向自持室2的一端呈锥状，可以减少回流阻力；二级取热单元4的出口出的助燃气体流向与新煤粉进入点火室1的流向相同。实际应用过程中，可以根据负荷要求，设置不同级的取热单元4，所述助燃气体可以通过控制阀来控制助燃气体进入取热单元4的流量。本实施例中所述的助燃气体为压缩空气。

所述的点火室1和自持室2均为球状结构。所述点火室1的入口处设有齿状喉管9，所述点火室1和自持室2之间设有齿状喉管9，所述自持室2和喷火口之间设有齿状喉管9。

实施例2

如图2所示，一种强制回热循环自持燃烧器，所述的燃烧器包括点火室1、自持室2、回热通道3、取热单元4、点火器5、煤粉进口6和喷火出口7；

所述点火器5位于所述煤粉进口6处，所述的点火室1位于所述自持燃烧器的近点火器5端，所述自持室2位于所述自持燃烧器的近喷火出口7端，所述点火室1和自持室2之间设有所述的回热通道3，所述点火器5和自持室2之间呈环状均匀排布有若干根回热通道3，每根所述回热通道3内部均设有至少两级所述的取热单元4。

如图3所示，所述的取热单元4为拉法尔管结构，所述取热单元4的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元4的出口流向所述点火室1。靠近自持室2的取热单元4为一级取热单元4，靠近点火室1的取热单元4为二级取热单元4，其中一级取热单元4朝向自持室2的一端呈锥状，可以减少回流阻力；二级取热单元4的出口出的助燃气体流向与新煤粉进入点火室1的流向相同。所述助燃气体可以通过控制阀来控制助燃气体进入取热单元4的流量。

所述燃烧器的外壁上设有通气夹套8，所述通气夹套8与两级所述取热单元4的入口相通，所述通气夹套8内通有助燃气体。通气夹套8的设置便于对取热单元4进行通气，同时，将通气夹套8设置在燃烧器的外壁，可以对燃烧器外壁起到冷却保护作用，而且燃烧器可以对通气夹套8内的助燃气体起到加热作用，进入燃烧器内的助燃气温度高，更利于燃烧器内的燃烧。本实施例中所述的助燃气体的为氧气。

所述的点火室1和自持室2均为球状结构。所述点火室1的入口处设有齿状喉管9，所述点火室1和自持室2之间设有齿状喉管9，所述自持室2和喷火口之间设有齿状喉管9，所述齿状喉管9的结构如图4所示。

实际应用过程中，可以根据燃烧器的负荷不同，设置相应取热单元4和回热通道3的数量，另外，根据应用要求，也可以在燃烧器的外壁设置煤粉流通夹套，在燃烧器的喷火口处设置旋流叶片。

工作原理：

所述的自持燃烧器工作时，煤粉通过煤粉进口6进入到燃烧器内，通过点火器5将燃烧器内点燃，然后关闭点火器5，自持室2离热量高的炉膛比较近，所以自持室2内保持较好的燃烧，助燃气体流经取热单元4后，所述回热通道3内会产生负压，在负压的作用下，所述自持室2内的部分热量和火通过所述回热通道3进入到所述点火室1内，相当于从自持室2中抽出部分火和热量来将点火室1内的煤粉点燃，点火室1内燃烧的煤粉会通过齿状喉管9再次进入自持室2内，从而使点火室1和自持室2内都能实现长期的稳定自持燃烧，所述的燃烧器工作过程中能够实现强制回热循环自持燃烧，实际应用过程中，可以根据助燃气体的进气流量来实现自持室2和点火室1之间的循环倍率调控，从而使强制回热循环过程更加可控，而且控制成本较低，操作简单。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合穷举，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述的燃烧器包括点火室(1)、自持室(2)、回热通道(3)、取热单元(4)、点火器(5)、煤粉进口(6)和喷火出口(7)；

所述点火器(5)位于所述煤粉进口(6)处，所述的点火室(1)位于所述自持燃烧器的近点火器(5)端，所述自持室(2)位于所述自持燃烧器的近喷火出口(7)端，所述点火室(1)和自持室(2)之间设有所述的回热通道(3)，所述回热通道(3)内部设有至少一级所述的取热单元(4)。

2.根据权利要求1所述一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述的取热单元(4)为拉法尔管结构，所述取热单元(4)的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元(4)的出口流向所述点火室(1)。

3.根据权利要求2所述一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述自持燃烧器的外壁上设有通气夹套(8)，所述通气夹套(8)与所述取热单元(4)的入口相通，所述通气夹套(8)内通有助燃气体。

4.根据权利要求2所述一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述助燃气体通过控制阀来控制助燃气体进入取热单元(4)的流量。

5.根据权利要求1所述一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述的点火室(1)和自持室(2)均为球状结构。

6.根据权利要求1所述一种强制回热循环自持燃烧器，其特征在于，所述点火室(1)的入口处设有齿状喉管(9)，所述点火室(1)和自持室(2)之间设有齿状喉管(9)，所述自持室(2)和喷火口之间设有齿状喉管(9)。

7.一种自持稳燃控制方法，其特征在于，使用权利要求1-6任意一项所述一种强制回热循环自持燃烧器来实现燃烧器的自持稳燃控制，所述自持燃烧器的点火室(1)内燃烧状态不稳定时，所述取热单元(4)将所述自持室(2)内部分热和火量循环回流至所述点火室(1)内，使点火室(1)内保持稳定燃烧，从而实现燃烧器的自持稳燃控制。

8.根据权利要求7所述一种自持稳燃控制方法，其特征在于，所述的取热单元(4)为拉法尔管结构，所述取热单元(4)的入口处通入助燃气体，助燃气体通过取热单元(4)的出口流向所述点火室(1)，所述回热通道(3)内会产生负压，在负压的作用下，所述自持室(2)内的部分热量和火通过所述回热通道(3)进入到所述点火室(1)内。

9.根据权利要求8所述一种自持稳燃控制方法，其特征在于，通过调节助燃气体的流量来实现自持室(2)和点火室(1)之间火和热量的强制回热循环量。