CN207455575U - 一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器。所述加氧点火燃烧器包括一次风通道，以及依次布置于一次风通道内的煤粉浓淡分离装置、一级燃烧室和二级燃烧室；所述的煤粉浓淡分离装置输出端中间的浓相煤粉气流进入一级燃烧室点燃，四周的稀相煤粉气流经一级燃烧室外部进入二级燃烧室点燃；所述的一级燃烧室内分别设置有一级油枪和一级氧枪；所述的二级燃烧室内分别设置有二级油枪和二级氧枪。本实用新型所述加氧点火燃烧器结构合理，设计简单，燃烧效率高，点火用油量少，设备损耗低，环保可靠。

Description

一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂燃煤锅炉燃烧器，具体为一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器。

背景技术

火力发电厂燃煤锅炉点火采用传统的大油枪点火方式是在锅炉启动前期首先点燃大油枪，将炉膛内燃烧区域预热到煤粉的着火所需温度条件，然后投入煤粉燃烧，锅炉升温升压，直到锅炉达到一定负荷时，锅炉燃烧稳定，撤除大油枪。由于大油枪点火方式油燃烧产生火炬距离一次风煤粉气流较远，不直接点燃煤粉，只有当锅炉达到一定负荷，炉膛温度升高到一定温度才能实现煤粉的稳定燃烧，整个点火过程持续时间较长，燃油消耗量巨大，并且大油枪点火方式油的燃尽率较低，烟气中含有大量未燃尽油污，使除尘设备在点火初期无法正常投运，粉尘直接排入大气对环境造成污染。少油点火技术和等离子点火技术利用少量外在热源直接加热点火燃烧器内部煤粉气流，逐级放大燃烧，在点火初期就有煤粉参与燃烧，实现了以煤代油减少燃油消耗，达到节油的目的。目前，少油点火技术和等离子点火技术在国内电站锅炉得到普遍应用，但这两种技术只能应用于燃用褐煤和烟煤锅炉，在燃用难以点燃和燃尽的低挥发分煤时效果并不是很好，存在燃烧稳定性差和初始煤粉燃尽率低等问题，在锅炉尾部烟道上会沾污大量的未燃尽煤粉颗粒，当温度升高时可能发生二次燃烧而烧坏设备，安全运行隐患较大，节油效果也不理想。而我国贫煤与无烟煤等低挥发分煤储量较为丰富，占电力行业煤炭消耗总量的25％以上，针对这些煤种开发点火燃烧器的节油点火技术非常必要。

并且在现有技术中，弃风电、光电和水电问题日益严重，为了提高新能源的消纳能力，提高火电机组的运行灵活性已是迫在眉睫的任务，国家对开展火电灵活性改造提出明确要求，计划“十三五”期间我国实施2.2亿千瓦燃煤机组的灵活性改造，使机组具备深度调峰能力，并进一步增加负荷响应速率，部分机组具备快速启停调峰能力。提升灵活性改造预期将使热电机组增加20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40-50％额定容量；纯凝机组增加15-20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30-35％额定容量。锅炉在较低负荷下运行时无法燃烧稳定，是阻碍机组实现深度调峰能力的主要因素。并且锅炉在低负荷运行时，SCR入口烟气温度较低，达不到脱硝催化剂运行的最低喷氨温度要求，导致脱硝装置投运率较低。

现有的等离子点火技术和少油点火技术，在点燃挥发分较高的烟煤和褐煤等易点燃、易燃尽煤粉时效果较好，但无法点燃低挥发分煤种，无法满足使用要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，燃烧器结构合理，设计简单，燃烧效率高，点火用油量少，设备损耗低，环保可靠。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，包括一次风通道，以及依次布置于一次风通道内的煤粉浓淡分离装置、一级燃烧室和二级燃烧室；

所述的煤粉浓淡分离装置输出端中间的浓相煤粉气流进入一级燃烧室点燃，四周的稀相煤粉气流经一级燃烧室外部进入二级燃烧室点燃；

所述的一级燃烧室内分别设置有一级油枪和一级氧枪；

所述的二级燃烧室内分别设置有二级油枪和二级氧枪。

优选的，一次风通道的一次风喷口外部设置周界风通道，周界风通道内设置的三级氧枪。

优选的，一级油枪和一级氧枪沿煤粉气流方向依次呈倾斜设置，设置方向与煤粉气流呈锐角。

优选的，一级油枪和一级氧枪的倾斜角度相同。

优选的，二级油枪和二级氧枪沿煤粉气流方向依次呈倾斜设置，设置方向与煤粉气流呈锐角。

优选的，二级油枪和二级氧枪的倾斜角度相同。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，依据燃料在富氧气氛下着火温度降低，燃烧强度增强的原理，通过将油枪对应两级燃烧室分别设置，配合对应分级的加入的氧枪，能够降低煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率，在一级燃烧室的初始燃烧阶段确保绝大多数煤粉可以被点燃并迅速燃烧释放热量；为二级燃烧室提供热量，更好的点燃稀相煤粉。

进一步的，通过设置在一次风喷口的三级氧枪，在一次风喷口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，确保喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度。

进一步的，油枪和氧枪的倾斜设置有什么好处？氧枪倾斜设置，既可以保证氧气与一次风气流的充分混合，又避免氧气气流对一次风气流造成过多干扰，如果氧气与一次风平行混合不好，如果氧气与一次风垂直，氧气会将一次风吹到另一侧，产生不利影响；而油枪与氧枪平行设置，即可以保证氧气与燃油的混合，又可以避免油枪烧损，如果氧枪与油枪成锐角，氧气直吹油枪造成油枪烧损，如果氧枪和油枪成钝角，混合不好。

进一步的，煤粉气流首先流经燃油的高温火焰加热，进入煤粉燃烧的初始燃烧阶段，将一级和二级氧枪对应布置在油枪下游，能够在将氧气直接加入到补足氧气的最佳时期即煤粉初始燃烧阶段。三级氧枪布置于喷口处，是因为锅炉在运行过程中，喷口附近是煤粉燃烧的初始阶段。

本实用新型电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器的点火稳燃方法，通过油枪分级和加入的分级氧枪提供一种少油加氧点火方法，煤种适应性较强，可有效点燃挥发分较低的煤种；并且能够用于锅炉低负荷稳燃，确保锅炉在极低负荷运行时燃烧稳定，提高煤粉的燃尽率，使煤粉充分燃烧释放较多热量，提高烟气温度，解决锅炉低负荷运行时燃烧不稳和SCR入口烟气温度较低的问题。

进一步的，在当锅炉在极低负荷下运行时，煤粉的初始燃烧阶段后移到一次风喷口附近，通过三级氧枪注入的氧气为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，确保喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力的同时也提高了SCR入口烟气温度。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述的加氧点火燃烧器的结构示意图。

图中：一次风通道1、煤粉浓淡分离装置2、一级燃烧室3、一级油枪4、一级氧枪5、二级燃烧室6、二级油枪7、二级氧枪8、一次风喷口9、周界风通道10、三级氧枪11。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，能够应用于燃用低挥发分煤锅炉，实现少油加氧点火和稳燃。如图1所示，所述的加氧点火燃烧器包括一次风通道1，布置于一次风通道内的煤粉浓淡分离装置2，布置于一次风通道内的一级燃烧室3，布置于一级燃烧室内一级油枪4，布置于一级燃烧室内的一级氧枪5，布置于一次风门通道内的二级燃烧室6，布置于二级燃烧室内的二级油枪7，布置于二级燃烧室内的二级氧枪8，一次风喷口9，周界风通道10，布置于周界风通道内的三级氧枪11。

其工作原理如下所述。

一次风煤粉气流流经浓淡分离装置2，一次风形成中间煤粉浓四周煤粉稀薄的状态，浓相煤粉直接进入一级燃烧室，而稀相煤粉不流经一级燃烧室3而直接进入二级燃烧室6，提高一次风中煤粉浓度可降低煤粉着火温度。本实用新型所使用加氧点火燃烧器布置两级油枪，一级油枪4和二级油枪7喷入的燃油燃烧可以加热一级燃烧室3和二级燃烧室6内的烟气，流经一级燃烧室3的浓相煤粉被点燃进入二级燃烧室6，与二级燃烧室6内的燃油一起为进入二级燃烧室6的稀相煤粉提供点火热源，实现能量的逐级放大。当煤粉容易点燃和燃尽时，只需要启用一级油枪4即可，二级油枪7为备用油枪，当煤粉点燃和燃尽效果不理想时投用。

煤粉的初始燃烧阶段是煤粉燃烧的关键阶段，此时提高助燃气体的氧气浓度可以降低煤粉着火温度，提高煤粉的燃尽率和燃烧速率。在锅炉点火阶段，一级氧枪5和二级氧枪8分别向浓度煤粉和稀相煤粉的初始燃烧阶段注入纯氧，确保绝大多数煤粉可以被点燃并迅速燃烧释放热量。在锅炉低负荷运行阶段，一级油枪4、二级油枪7、一级氧枪5和二级氧枪8均退出运行，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，此时三级氧枪11注入的氧气可为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛。

所述加氧点火燃烧器的使用方法包括：

在锅炉点火时，燃油经一级油枪4和二级油枪7喷入一级燃烧室3和二级燃烧室6，并被电子打火器产生的电弧引燃，释放热量，为煤粉的点燃提供高温烟气；纯氧经一级氧枪5和二级氧枪8喷入一级燃烧室3和二级燃烧室6；

一次风气流经一次风管道内的煤粉浓淡分离装置2，一次风煤粉气流形成中心煤粉浓度高的浓相煤粉气流，四周煤粉浓度较低的稀相煤粉气流；浓相煤粉气流流经一级燃烧室3，被一级油枪4喷入燃油燃烧形成的高温烟气点燃，完成煤粉燃烧的初始阶段；一级氧枪5喷入的纯氧降低浓相煤粉的着火温度并提高煤粉的燃尽率和燃烧速率，浓相煤粉被点燃释放热量，形成一级高温烟气进入二级燃烧室6加热点燃流经二级燃烧室6的稀相煤粉气流，二级氧枪8喷入的氧气强化稀相煤粉气流的燃烧，降低稀相煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率，形成二级高温烟气经过一次风喷口9进入炉膛，加热炉膛用于完成点燃。

当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，此时由三级氧枪11喷入的氧气在一次风喷口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，确保喷入炉膛的煤粉气流能够被点燃并燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力。

当在锅炉低负荷运行阶段，一级油枪4、二级油枪7、一级氧枪5和二级氧枪8均退出运行，煤粉的初始燃烧阶段位于一次风喷口附近，三级氧枪11注入的氧气为煤粉燃烧提供所需的富氧气氛。

一级高温烟气进入二级燃烧室6，能够与二级油枪7喷入的燃油共同加热点燃流经二级燃烧室6的稀相煤粉气流。

具体的，本实用新型所述加氧点火燃烧器的使用过程如下：在锅炉点火时，燃油经一级油枪4和二级油枪7喷入一级燃烧室和二级燃烧室，并被电子打火器产生的电弧引燃，释放热量，为煤粉的点燃提供高温烟气。纯氧经一级氧枪5和二级氧枪8喷入一级燃烧室3和二级燃烧室6。一次风气流经一次风管道内的煤粉浓淡分离装置2，一次风煤粉气流形成中心煤粉浓度高，四周煤粉浓度较低的状态。高浓度煤粉气流流经一级燃烧室3，被一级油枪4喷入燃油燃烧形成的高温烟气点燃，此时是煤粉燃烧的初始阶段，一级氧枪5喷入的纯氧可以降低煤粉的着火温度并提高煤粉的燃尽率和燃烧速率，大量煤粉被迅速点燃释放热量，形成高温烟气进入二级燃烧室，与二级油枪7喷入的燃油共同加热烟气，点燃流经二级燃烧室的稀相煤粉气流，二级氧枪8喷入的氧气强化稀相煤粉气流的燃烧，降低煤粉着火温度并提高煤粉燃尽率和燃烧速率，形成高温烟气经过一次风喷口进入炉膛，加热炉膛。为防止一次风喷口9烧损，一次风喷口9四周通过周界风通道10布置有周界风对一次风喷口9进行冷却。

当锅炉在极低负荷下运行时，由于炉膛温度较低，煤粉气流进入炉膛以后无法被有效点燃，当锅炉煤火检信号减弱至设定阈值时，此时由三级氧枪11喷入的氧气可在一次风喷口附近形成富氧气氛，煤粉在富氧气氛中着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高，确保喷入炉膛的煤粉气流可以被点燃并快速燃尽，释放热量加热烟气，提高炉膛内的温度，提高锅炉在极低负荷下的稳燃能力的同时也提高了SCR入口烟气温度。

本实用新型针对现有节油点火技术在燃用低挥发分煤种锅炉上应用效果不是很好的问题，利用富氧条件下煤粉的着火温度降低，燃尽率和燃烧速率提高的原理，提供一种少油加氧点火技术，在煤粉的着火初期补足氧气，可显著强化煤粉的燃烧速率和规模，利用煤粉的高效燃烧代替油的燃烧，达到节约燃油的目的，并降低了锅炉冷态启动过程中烟气中的油污和未燃尽煤粉的含量，使除尘设备在点火初期就可以投入运行，从而有效的保护了环境，并且避免了未燃尽煤粉在锅炉尾部受热面发生二次再燃的风险。

针对锅炉极低负荷下燃烧不稳定的问题，向炉膛中持续的供给氧气，可提高煤粉的燃烧强度，从而提高锅炉低负荷下燃烧稳定性，并且煤粉的燃尽率提高，煤粉燃烧释放热量增多，提高了SCR入口烟气温度。

Claims (6)

1.一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，包括一次风通道(1)，以及依次布置于一次风通道(1)内的煤粉浓淡分离装置(2)、一级燃烧室(3)和二级燃烧室(6)；

所述的煤粉浓淡分离装置(2)输出端中间的浓相煤粉气流进入一级燃烧室(3)点燃，四周的稀相煤粉气流经一级燃烧室(3)外部进入二级燃烧室(6)点燃；

所述的一级燃烧室(3)内分别设置有一级油枪(4)和一级氧枪(5)；

所述的二级燃烧室(6)内分别设置有二级油枪(7)和二级氧枪(8)。

2.根据权利要求1所述的一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，一次风通道(1)的一次风喷口(9)外部设置周界风通道(10)，周界风通道内设置的三级氧枪(11)。

3.根据权利要求1所述的一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，一级油枪(4)和一级氧枪(5)沿煤粉气流方向依次呈倾斜设置，设置方向与煤粉气流呈锐角。

4.根据权利要求1所述的一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，一级油枪(4)和一级氧枪(5)的倾斜角度相同。

5.根据权利要求1所述的一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，二级油枪(7)和二级氧枪(8)沿煤粉气流方向依次呈倾斜设置，设置方向与煤粉气流呈锐角。

6.根据权利要求1所述的一种电站燃煤锅炉的加氧点火燃烧器，其特征在于，二级油枪(7)和二级氧枪(8)的倾斜角度相同。