CN1207514C - 煤粉锅炉高温空气点火方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为煤粉锅炉高温空气点火方法及其装置，涉及锅炉附机领域，煤粉锅炉多用喷油方法点火，需要消耗大量燃油，为了节油，本发明提供了高温空气点火的方法，由一次风携带的煤粉和加热到600-1300℃的高温空气在燃烧室相遇混合，将煤粉点着，根据该方法设计的点火装置由煤粉管，空气管，高温空气加热器和高温空气室组成，该装置不需大量燃油，能防止燃烧室壁面结焦，结构合理，操作方便，安全可靠，能长期稳定运行。

Description

煤粉锅炉高温空气点火方法及其装置
                         技术领域
本发明涉及锅炉附机领域。
                         技术背景
煤粉锅炉的点火、助燃、稳燃多用喷油的方法进行，需要消耗大量的燃油。中国是一次能源以煤为主的国家，石油和天然气相对短缺。随着经济的快速发展，对优质能源的需求不断增加，石油、天然气的消费呈加速增长的态势。1999年中国净进口石油4381万吨，2000年进口7000万吨，为此需要支付外汇140多亿美元。预计到2020年我国对石油的进口额将高达50％以上。面对日趋严峻的石油供求形势和国际油价的不确定性，减少石油的用量是我国的长期策略。
为了减少石油的消耗，必须寻找一种切实可行的无油点火方法及装置。用高温空气点火是一种明智的选择，中外专利文献检索表明，用中频感应加热器加热空气已是一种成熟的技术，但在锅炉中用于点燃煤粉还没有先例，必须不失时机地将这一技术开发出来。
                         发明内容
本发明的目的是提供一种能可靠地点燃不同质量煤粉，结构简单、操作方便，能长期稳定工作的用高温空气点燃煤粉的煤粉锅炉高温空气点火方法及其装置。
煤粉锅炉高温空气点火方法是由一次风携带的煤粉和加热到600-1300℃时高温空气在燃烧室相遇混合将煤粉点着。高温空气是由中频感应加热器加热的，其频率为700-1100Hz。
根据以上原理设计的煤粉锅炉高温空气点火装置结构如下：在燃烧室前面装有煤粉管，空气管和高温空气加热器，靠近燃烧室的煤粉管段为点火腔体，在点火腔体外套有与空气管连通的高温空气室，在燃烧室后面装有二次风壳。
实施时的具体结构为：高温空气室为环状结构，在高温空气室的外环面上开有高温空气室进口孔，进口孔与空气管连接，高温空气室内环面开有多个均匀分布的高温空气室出口孔，高温空气加热器装在空气管外。高温空气室也可分为两段，靠近燃烧室的为环状高温空气室，较远的为管状高温空气室，在两段的分隔板上均匀分布有多个高温空气通孔，在管状高温空气室中的点火腔体上开有多个热风孔。
另一类具体结构为：高温空气室为管状结构，远离燃烧室的一端与空气管连通，另一端与燃烧室连通，在高温空气室内装有多个换热片，高温空气加热器装在高温空气室外侧。高温空气室与燃烧室连通的一端即高温空气出口端也可装有一个围绕煤粉管的内套，套在点火腔体出口端，在内套壁上开有多个高温空气出口孔。煤粉也可分两路进入燃烧室，一路从连接在高温空气室端部的细煤粉管经点火腔体进入，另一路从连接在高温空气室中部的粗煤粉管进入。
还有一类具体结构为：高温空气室为多层套管结构，远离燃烧室的一端与空气管连通，另一端与燃烧室连通，多层套管以串联形式依次内外连通，高温空气加热器装在高温空气室外侧。高温空气室也可分为两段，远离燃烧室段为多层套管结构，靠近燃烧室的高温空气出口段为围绕点火腔体的单层高温空气室，两段之间有多个高温空气通孔连通。
工作时，煤粉被一次风携带从煤粉管进入点火腔体，空气从空气管进入高温空气室，此时，被感应加热器加热到600-1300℃，高温空气和煤粉在燃烧室相遇混合，煤粉被点燃。经过多次点燃试验表明，本发明具有下列优点：
1、不论煤粉的品质如何，用高温空气点燃煤粉是完全可行的，本发明装置可以直接点燃20万机组670t/h锅炉，或30万机组的锅炉，采用小火点大火的方式还可以点燃更大机组的锅炉，并能用于低负荷运行时的稳燃和助燃，可以节约大量燃油。
2、在燃烧室中由于高温空气的进入能防止壁面结焦，再加二次风对燃烧器的冷却作用，能完全防止壁面结焦。
3、装置结构合理，操作方便，安全可靠，在正常情况下能保持长期稳定运行。
                         附图说明
图1为本发明煤粉锅炉高温空气点火装置第一个实施方式的结构示意图，高温空气加热器装在空气管外，高温空气室为环形结构。
图2为本发明第二个实施方式的结构示意图，高温空气加热器装在空气管外，高温空气室分为环形结构和管状结构两段。
图3为本发明第三个实施方式的结构示意图，高温空气加热器装在高温空气室外。
图4为本发明第四个实施方式的结构示意图，高温空气加热器装在高温空气室外，在高温空气室出口端装有内套。
图5为本发明第五个实施方式的结构示意图，高温空气加热器装在高温空气室外，高温空气室为多层套管结构，在高温空气室出口端还装有内套结构。
图6为本发明的第六个实施方式的结构示意图，煤粉经粗煤粉管和细煤粉管两路进入燃烧室。
                       具体实施方式
图1显示了本发明的第一个实施例，由一次风携带的煤粉通过煤粉管1与燃烧室9连通，煤粉管靠近燃烧室部分为点火腔体8，在点火腔体外装有感应加热器7，对通过点火腔体的煤粉加热，在点火腔体的端部装有环形结构的高温空气室4，在高温空气室的外环面上装有空气管2，在空气管外装有感应加热器3，对进入的空气加热，在高温空气室内环面即内套5上开有均匀分布的多个高温空气室出口孔6，在燃烧室后面装有二次风壳15。工作时被感应加热器加热的空气经过高温空气室出口到达燃烧室时温度可达1000℃左右，煤粉经过煤粉管，点火腔体后温度达到300-600℃，进入燃烧室，在燃烧室中煤粉与高温空气相遇并混合，使煤粉达到着火温度，从而实现煤粉锅炉的高温空气点火。另外还有热空气进入二次风壳，形成周界风，周界风和二次风为燃烧提供足够的风量和氧量，使煤粉充分燃烧。
图2显示了本发明的第二个实施例，煤粉管1经过点火腔体8与燃烧室9连通，在点火腔体外装有高温空气室，高温空气室分为两段，靠近燃烧室的为环状高温空气室4，另一段为管状高温空气室14，在隔板16上分布有多个通孔17，在环状高温空气室内环5上开有均匀分布的多个高温空气室出口孔6，在管状高温空气室内的点火腔体上开有多个斜向热风孔18，在高温空气室外面包有保温层12，在环状高温空气室外面装有空气管2，在空气管外装有感应加热器3，在燃烧室后面装有二次风壳15和燃烧器内套25。
图3显示了本发明的第三个实施例，煤粉管1经过点火腔体8与燃烧室9连通，在点火腔体外装有管状高温空气室4，在高温空气室与点火腔体之间装有多个换热片13，在远离燃烧室的高温空气室端部与空气管2连通，在该高温空气室端部开有均匀分布的多个空气入口孔10，在高温空气室外壁11上装有感应加热器3，在感应加热器外包有保温层12，高温空气室通过法兰26与燃烧室连通，在燃烧室后面装有二次风壳15和燃烧器内套25。
图4显示了本发明的第四个实施例，该实施例是第三个实施例的一种改进，即在高温空气室4与燃烧室9连通的一端，装有一个围绕点火腔体8的内套5，在内套壁上开有多个高温空气出口孔6。
图5显示了本发明的第五个实施例，煤粉管1经过点火腔体8与燃烧室9连通，在点火腔体外装有多层套管结构的高温空气室，最里层为腔体调温室21，向外依次为内层高温空气室22，外层高温空气室23，各层高温空气室以串联的方式内外依次连通，在远离燃烧室的一端与空气管2连通，空气是从空管出来经过腔体调温室入口10进入腔体调温室21，然后从腔体调温室出口19进入内层高温空气室22，再经内层高温空气室出口20进入外层高温空气室23，再经外层高温空气室通孔24进入围绕点火腔体8的单层高温空气室4，再经单层高温空气室内壁5上的高温空气室出口6进入燃烧室9，在多层高温空气室外面装有感应加热器3，在高温空气室和感应加热器之间装有保温层12，在燃烧室后面装有二次风壳15。
图6显示了本发明的第六个实施例，煤粉分两路进入燃烧室9，一路从连接在高温空气室4端部的细煤粉管1经点火腔体8进入燃烧室9，煤粉经过空气加热器加热再在燃烧室与高温空气相遇而点燃，另一路从连接在高温空气室4中部的粗煤粉管27未经加热直接进入燃烧室9，冷煤粉进入燃烧室后遇火焰而点燃，即完成了小火点大火的点燃过程。

Claims (10)

1、煤粉锅炉高温空气点火方法，其特征为由一次风携带的煤粉和加热到600-1300℃的高温空气在燃烧室相遇混合使煤粉点着。
2、根据权利要求1所述的煤粉锅炉高温空气点火方法，其特征为高温空气是由中频感应加热器加热的，其频率为700-1100Hz。
3、煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为燃烧室前面装有煤粉管(1)，空气管(2)和高温空气加热器(3)，靠近燃烧室的煤粉管段为点火腔体(8)，在点火腔体外套有与空气管连通的高温空气室(4)，在燃烧室后面装有二次风壳(15)。
4、根据权利要求3所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室(4)为环状结构，在高温空气室的外环面上开有高温空气室进口孔，进口孔与空气管连接，高温空气室内环面开有多个均匀分布的高温空气室出口孔(6)，高温空气加热器(3)装在空气管(2)外。
5、根据权利要求3或4所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室分为两段，靠近燃烧室的为环状高温空气室(4)，较远的为管状高温空气室(14)，在两段的分隔板(16)上均匀分布有多个高温空气通孔(17)，在管状高温空气室中的点火腔体上开有多个热风孔。
6、根据权利要求3所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室(4)为管状结构，远离燃烧室的一端与空气管(2)连通，另一端与燃烧室(9)连通，在高温空气室内装有多个换热片，高温空气加热器装在高温空气室外侧。
7、根据权利要求3或6所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室(4)与燃烧室(9)连通的一端装有一个围绕煤粉管的内套(5)，套在点火腔体(8)出口端，在内套(5)壁上开有多个高温空气出口孔(6)。
8、根据权利要求3或6所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为煤粉分两路进入燃烧室(9)，一路从连接在高温空气室端部的细煤粉管(1)经点火腔体进入，另一路从连接在高温空气室中部的粗煤粉管(27)进入。
9、根据权利要求3所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室为多层套管结构(21)(22)(23)，远离燃烧室(9)的一端与空气管(2)连通，另一端与燃烧室连通，多层套管以串联形式依次内外连通，高温空气加热器(3)装在高温空气室外侧。
10、根据权利要求3或9所述的煤粉锅炉高温空气点火装置，其特征为高温空气室分为两段，远离燃烧室段为多层套管结构(21)(22)(23)，靠近燃烧室段为围绕点火腔体的单层高温空气室(4)，两段之间有多个高温空气通孔(24)连通。
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