CN201582810U - 带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置 - Google Patents
带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置 Download PDFInfo
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Abstract
带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,包括碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器、主微油枪、前微油枪、圆周环绕布置的氧气助燃喷管,主微油枪和前微油枪采用双螺旋气动雾化结构,主微油枪与煤粉燃烧器采用同轴装配结构,前微油枪与煤粉燃烧器轴线呈20~60°的夹角安装在外层燃烧室上,内层燃烧室和外层燃烧室圆周方向均布一圈氧气管;点火与稳燃时,利用主微油枪燃烧火焰首先点燃内层燃烧室的煤粉,然后内层燃烧室的煤粉燃烧放出的热量再点燃外层燃烧室的煤粉,当煤粉品质较差,不容易点燃时,通过氧气喷管把氧气输送到内层燃烧室与外层燃烧室内,同时在外层燃烧室用前微油枪对煤粉气流进行再次加热,保证煤粉气流的可靠点燃与稳定燃烧;本装置特别适用于点燃挥发份含量比较低的劣质烟煤、贫煤、无烟煤等煤种以及石油焦等燃料。
Description
技术领域
本专利申请涉及一种微油点火与稳燃装置,主要应用在煤粉锅炉的冷态或热态启动点火与低负荷稳燃阶段,同时也可以应用在水泥、陶瓷、冶金等以煤粉作为主要能源的行业。此专利申请装置对于煤粉具有很强的适应性,能够点燃褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、混煤等各种煤种的煤粉以及石油焦等燃料,属于热能动力技术领域。
背景技术
随着国内火力发电机组的不断扩建,以及其它行业燃料消耗量的不断增加,使得电力、石化、冶金等行业的各种煤粉锅炉的冷态或热态启动点火与低负荷稳燃用油量大增,费用也直线上升,同时也因为煤炭的大量消耗,使得锅炉燃烧的设计煤种难以得到保证,燃料品质进一步恶化,以前没有应用的劣质烟煤、贫煤、无烟煤、煤矸石等各种煤种以及石油焦等燃料现在也大量应用于锅炉的燃烧。
目前国内也有部分正在开发与应用的微油点火与稳燃技术,但是从应用的情况来看,对于挥发份含量比较高的烟煤,使用效果还是比较不错的,但是当应用于挥发份含量较低的劣质烟煤、贫煤、无烟煤时,就会出现煤粉不能点燃、或者点燃后又发生灭火的问题;基于这种情况,本专利申请提出了采用氧气补充助燃与双强化微油枪点火的方法,从采用氧气补充助燃和双强化大幅度提高点火热源的热功率、延长火焰与煤粉的接触距离来进行改进,使得煤粉点火范围能够覆盖包括褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、混煤等各种煤种的煤粉以及石油焦等燃料,特别是对于难以点燃的劣质烟煤、贫煤、无烟煤、石油焦等,采用本装置,也能够达到比较好的燃烧效果,从根本上解决了挥发份含量比较低煤种的点火不成功与燃烧不稳定的问题。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种点火成功率高、燃烧稳定、适用于挥发份含量比较低煤种的带有氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置。
本实用新型的技术解决方案:带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,包括碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器、主微油枪、前微油枪、主助燃空气进口和前助燃空气进口,主微油枪同轴安装在与主助燃空气进口连接的主助燃风筒中,主助燃风筒同轴安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器内,前微油枪同轴安装在前助燃空气进口连接的前助燃风筒内,前助燃风筒与碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器轴线呈20~60°的夹角安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器的外层燃烧室上,碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器的内层燃烧室和外层燃烧室圆周方向均布一圈内层燃烧室氧气管和外层燃烧室氧气管。
所述的主微油枪和前微油枪采用双螺旋气动雾化结构,主微油枪与前微油枪能够按照需要进行同时运行,或者1支运行、1支停运。
所述的内层燃烧室氧气管和外层燃烧室氧气管为圆周环绕布置,个数分别为4-8个。
所述的主微油枪包括主微油枪主体、高能点火器和图像视频火焰检测器组成,三者的中心线平行。
所述的碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器前端的外部安装有燃烧器前摆动头,燃烧器前摆动头能围绕固定轴进行上下摆动。
本实用新型与现有技术相比有益效果为:
(1)本专利申请采用的主微油枪与煤粉燃烧器同轴,微油枪燃烧火焰是旋流火焰,此旋流火焰具有很强的紊动性,在火焰的旋流运动过程中,在射流中出现一个低压区,这个低压区吸入周围的煤粉气流,促进了火焰与周围煤粉气流的动量交换、热量交换与浓度交换;采用的前微油枪与煤粉燃烧器是采用倾斜角度装配结构,在煤粉燃烧器出口处,用前微油枪对煤粉气流进行再次加热,从而保证煤粉气流的可靠点燃与稳定燃烧;
(2)本专利申请采用氧气补充助燃方式,分别通过内层燃烧室氧气喷管、外层燃烧室氧气喷管把一部分氧气输送到内层燃烧室与外层燃烧室,增加煤粉气流中的氧气含量,使燃烧物质更好的与助燃物质结合,增加燃烧过程中的化学反应速率,从而保证煤粉的快速点火与稳定燃烧,特别适用于点燃挥发份含量比较低的劣质烟煤、贫煤、无烟煤等煤种以及石油焦等燃料;
(3)本专利申请装配的2支微油枪,当冷炉启动或煤质较差时,采用2支微油枪点火;当燃烧条件逐步好转时,可以停掉1支微油枪,采用1支微油枪点火,从而降低燃油的消耗量;
(4)本专利申请采用的燃烧器前摆动头能围绕固定轴进行上下摆动,可以调节火焰进入锅炉的角度;
(5)本专利申请可以应用在各种煤粉锅炉,以及水泥旋转窑、陶瓷窑等以煤粉作为能源的行业,它既可以安装在点火油枪的位置,来代替油枪的点火功能;也可以直接安装在主燃烧器位置,来代替主煤粉燃烧器,实现锅炉的冷态启动点火与低负荷稳燃。
附图说明
图1为本专利申请整体结构示意图;
图2为本专利申请碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器示意图;
图3为本专利申请主微油枪结构示意图;
图4为本专利申请前微油枪示意图;
图5为本专利申请微油枪前端示意图;
图6为本专利申请微油枪后端示意图;
图7为专利申请图5A处的局部放大图;
图8为本专利申请燃油喷嘴示意图;
图9为本专利申请中喷嘴示意图;
图10为本专利申请内层燃烧室氧气管分布图;
图11为本专利申请外层燃烧室氧气管分布图;
图12为本专利申请助燃风前喷口示意图;
图13为本专利申请燃烧器前摆动头结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本专利申请的装置包括碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5、主微油枪、前微油枪10、前助燃空气进口11和主助燃空气进口4,圆周环绕布置的内层燃烧室氧气管57和外层燃烧室氧气管59,主微油枪和前微油枪10采用双螺旋气动雾化结构,主微油枪同轴安装在与主助燃空气进口4连接的主助燃风筒中,助燃风筒同轴安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5内,前微油枪10同轴安装在前助燃空气进口11连接的前助燃风筒内,前助燃风筒与碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5轴线呈20~60°的夹角安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5的外层燃烧室58上,碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5的内层燃烧室56和外层燃烧室58圆周方向均布一圈内层燃烧室氧气管57和外层燃烧室氧气管59,燃烧器前摆动头512安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5前端的外部。
碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器如图2所示,包括一次风粉进口51、直管段52、锥管段53、外喷口54、碰撞浓缩块55、内层燃烧室56、内层燃烧室氧气管57、外层燃烧室58、外层燃烧室氧气管59、碰撞浓缩环510、内层燃烧室扰动块511、燃烧器前摆动头512、外层燃烧室后扰动块513和外层燃烧室前扰动块514。一次风粉进口51、直管段52、锥管段53和外喷口54共同组成碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5的外部结构,外部结构为圆形。
碰撞浓缩块55固定安装在直管段52内壁上,碰撞浓缩环510通过碰撞浓缩环支撑板固定安装在直管段52内壁上,内层燃烧室56通过内层燃烧室支撑板固定安装在锥管段53内壁上,外层燃烧室58通过外层燃烧室支撑板固定安装在外喷口54内壁上,各部件都以中心线呈轴对称结构。
碰撞浓缩块55的截面为三角形的凸台,即能保证碰撞浓缩的效果,又不影响煤粉的顺畅通过。
碰撞浓缩环510为锥形圆环结构,碰撞浓缩环510形成的通道面积与碰撞浓缩块55形成的通道面积一致。
碰撞浓缩块55和碰撞浓缩环510的锥环形角度可以根据煤粉成分的不同采用不同的角度,两者之间的距离也可以根据需要进行调整。
内层燃烧室56的内径与碰撞浓缩环510的前锥内径一致。
内层燃烧室56与外层燃烧室58是内径大小不同的同心轴对称结构,外层燃烧室58的后端面与内层燃烧室56的前端面齐平,外层燃烧室58与内层燃烧室56的直径与长度根据煤粉成分的不同选择不同尺寸。
外层燃烧室58与外喷口54之间有一定的空隙,使一部分淡风粉气流从空隙流出,冷却外喷口54。外层燃烧室58与外喷口54采用耐热耐磨钢加工制作,能够获得更长的使用寿命。
内层燃烧室扰动块511间隔地均匀分布于内层燃烧室56的内圆周上,内层燃烧室扰动块511所占圆周长度为整个内层燃烧室56内圆周的一半,个数为4-8个。
外层燃烧室前扰动块514与外层燃烧室后扰动块513分别间隔地均匀分布于外层燃烧室58的内圆周上,外层燃烧室前扰动块514与外层燃烧室后扰动块513所占圆周长度分别为外层燃烧室58圆周的一半,分别为4个,外层燃烧室前扰动块514与外层燃烧室后扰动块513错位对齐排列。
内层燃烧室氧气管57和外层燃烧室氧气管59的分布如图10、11所示,个数分别为4-8个。
前微油枪10如图4、5、6、7所示,包括微油枪外喷嘴100、微油枪中喷嘴101、微油枪燃油喷嘴102、微油枪枪体103、微油枪外管104、微油枪中管105和微油枪油管106。
前微油枪10同轴安装在前助燃空气进口11连接的前助燃风筒内,前助燃风筒与碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5轴线呈20~60°的夹角安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5的外层燃烧室58上。
主微油枪如图3所示包括主微油枪主体1、高能点火器2、图像视频火焰检测器3、助燃风喷口119、前支撑体123、后支撑体128和连接法兰129。主微油枪主体1、高能点火器2、图像视频火焰检测器3的中心线平行。主微油枪主体1、高能点火器2和图像视频火焰检测器3固定安装在主助燃风筒内,主助燃风筒与碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器5安装时保证同轴。
主微油枪主体1包括微油枪外喷嘴120、微油枪中喷嘴121、微油枪燃油喷嘴122、微油枪外管124、微油枪中管125、微油枪油管126和微油枪枪体127。
前微油枪燃油喷嘴102如图8所示,4条内雾化气通道1021呈螺旋形式,中喷嘴101如图9所示,4条外雾化气通道1011呈螺旋形式,内雾化气通道1021与外雾化气通道1011的旋转方向相同。微油枪喷嘴100、微油枪中喷嘴101、燃油喷嘴102均采用耐热不锈钢加工制作,能够获得更长的使用寿命。主微油枪主体1的微油枪中喷嘴121、微油枪燃油喷嘴122与前微油枪的微油枪中喷嘴101、微油枪燃油喷嘴102结构一致,均为双螺旋气动雾化结构。
助燃风喷口119如图12所示,为双层夹层结构,使一部分助燃空气从夹层空间喷出,降低助燃风喷口的119的外壁温度,从而防止煤粉在喷口处结焦;其前端分布4-8条扰动条的1191(图12中只表述了4条扰动条分布情况,其他数量的扰动条分布同理可知),每个扰动条的1191的宽度为10-25毫米,能够使助燃风产生一定的扰动,从而能够更好的提供稳定燃烧所需的氧量。
燃烧器前摆动头512如图13所示,能围绕固定轴5121进行上下摆动,调节进入锅炉的火焰方向。
本专利申请的工作原理:煤粉燃烧器一次风粉进口51与锅炉现场的一次风粉管道进行连接,煤粉燃烧器5前端与锅炉水冷壁连接,检查水、电、气、信号线接口,系统安装完成后,首先调试微油枪,接通高能点火器2开关信号,2秒种后,先打开主微油枪的雾化气电磁阀,接着打开燃油电磁阀,然后再打开前微油枪10的雾化气电磁阀,接着打开燃油电磁阀,通过图像视频火焰检测器3检测到微油枪着火状态良好,形成温度在1500℃-2000℃的高温火焰,这些高温气流能够使粒径在20-200μm的煤粉颗粒受到加热发生爆裂,再造挥发份,所以这种高温气流火焰对于点燃煤粉具有良好的效果,微油枪着火稳定后,开通一次风粉混合物阀门,风粉混合物经过煤粉燃烧器的多次浓缩,形成内层的浓煤粉流与外层的淡煤粉流,主微油枪燃烧火焰具有轴向运动速度与切向环绕速度,此旋流火焰具有很强的紊动性,在火焰的旋流运动过程中,在射流中出现一个低压区,这个低压区能够吸入周围的煤粉气流,促进了火焰与周围煤粉气流的动量交换、热量交换与浓度交换,由于微油枪高温气流的加热作用,煤粉中的挥发份首先被点燃,在煤粉前进的过程中,形成一个挥发份首先被点燃,风粉气流边运动边点燃膨胀的过程,浓煤粉流通过内层燃烧室56点燃后,内层燃烧室56的煤粉燃烧放出的热量与前微油枪10燃烧放出的热量再与外层燃烧室58的淡煤粉流进行接触混合,这样点燃了外层燃烧室58的淡煤粉流,在煤粉逐级点燃的过程中,通过圆周环绕布置的内层燃烧室氧气管57向内层燃烧室56喷进部分氧气,通过圆周环绕布置的外层燃烧室氧气管59向外层燃烧室58喷进部分氧气,增加煤粉气流中的氧气含量,使燃烧物质更好的与助燃物质结合,增加燃烧过程中的化学反应速率,从而保证煤粉的快速点火与稳定燃烧,然后浓煤粉流与淡煤粉流边前进边燃烧,形成稳定的燃烧火焰,再进入到炉膛内继续燃烧。
本专利申请未详细说明的内容为本领域技术人员公知常识。
Claims (5)
1.带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,其特征在于:包括碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)、主微油枪、前微油枪(10)、主助燃空气进口(4)和前助燃空气进口(11),主微油枪同轴安装在与主助燃空气进口(4)连接的主助燃风筒中,主助燃风筒同轴安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)内,前微油枪(10)同轴安装在前助燃空气进口(11)连接的前助燃风筒内,前助燃风筒与碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)轴线呈20~60°的夹角安装在碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)的外层燃烧室(58)上,碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)的内层燃烧室(56)和外层燃烧室(58)圆周方向均布一圈内层燃烧室氧气管(57)和外层燃烧室氧气管(59)。
2.根据权利要求1所述的带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,其特征在于:所述的主微油枪和前微油枪(10)采用双螺旋气动雾化结构,主微油枪与前微油枪(10)能够按照需要进行同时运行,或者1支运行、1支停运。
3.根据权利要求1所述的带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,其特征在于:所述的内层燃烧室氧气管(7)和外层燃烧室氧气管(9)为圆周环绕布置,个数分别为4-8个。
4.根据权利要求1所述的带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,其特征在于:所述的主微油枪包括主微油枪主体(1)、高能点火器(2)和图像视频火焰检测器(3)组成,三者的中心线平行。
5.根据权利要求1所述的带氧气助燃的双强化微油点火与稳燃装置,其特征在于:所述的碰撞式煤粉浓缩分级燃烧煤粉燃烧器(5)前端的外部安装有燃烧器前摆动头(512),燃烧器前摆动头(512)能围绕固定轴(5121)进行上下摆动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100915 |
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CX01 | Expiry of patent term |