CN102418922B

CN102418922B - 一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器

Info

Publication number: CN102418922B
Application number: CN2011103478793A
Authority: CN
Inventors: 王福珍; 刘石; 贾磊; 黄耀松; 白翔
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2031-11-07
Also published as: CN102418922A

Abstract

本发明公开了属于火力发电站燃煤锅炉零部件范围的一种新型的采用富氧点火及低负荷稳燃的煤粉燃烧器。该燃烧器的渐扩段、煤粉浓缩装置、一级煤粉燃烧室、二级煤粉燃烧室和喷口流线型浓缩装置同轴安装燃烧器本体上，一级燃烧室供氧管、气化油富氧燃烧筒、火检装置和可切换富氧气化油枪套筒均布置于同一剖面上，减小煤粉流动阻力，避免尾迹回流区煤粉堆积。利用供氧装置、煤粉浓缩装置，气化油富氧燃烧筒在燃烧器内部两次形成高煤粉浓度、高氧浓度、高火焰温度区域，通过调节氧气浓度、煤粉浓度、油枪出力，实现煤粉炉劣质煤种冷炉启动点火升温升压要求以及低负荷稳燃。同时也适应多煤种的宽范围特性，具有广泛的经济效益和社会效益。

Description

一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器

技术领域

本发明属于火力发电站燃煤锅炉范围，特别涉及一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，具体说是针对燃烧贫煤和无烟煤煤种锅炉设计的大型火力发电站煤粉锅炉冷态点火及低负荷稳燃的一种装置。

背景技术

我国的电力结构以火力发电机组为主，机组启动和低负荷稳燃需要消耗大量燃油，在点火领域等离子点火以及微油点火已经大量改造电站锅炉，但是燃烧劣质煤种的锅炉，还没有得到解决。燃用劣质煤种的锅炉，一方面燃烧劣质煤种的锅炉点火耗油量非常大，一台200MW锅炉每次冷态启动要消耗约50～60吨油，一台300MW锅炉约需消耗60～80吨油，一台600MW锅炉约需消耗100吨油；另一方面目前等离子点火以及其他微油点火、富氧点火不能解决燃烧劣质煤种的锅炉点火启动问题。目前我国还存在很多燃烧劣质煤种的电厂锅炉不能实现微量油点火，大量的燃油用于点火启动和低负荷稳燃。本发明主要是针对燃用劣质煤种的锅炉点火启动以及低负荷稳燃问题设计的燃烧器，在原理和结构上与其他富氧点火燃烧器完全不同。该燃烧器在燃烧器内部形成一级燃烧室、喷口段两个三高区，可以有效解决锅炉劣质煤种点火启动和低负荷稳燃问题。并且具有造价低、操作简单、可靠性高、实用性强等诸多有点。

发明内容

本发明的目的是提供一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，主要解决燃用劣质煤种锅炉的点火和低负荷稳燃问题。

一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，一次风管1通过渐扩段2与燃烧器本体3连接，燃烧器本体3右端为燃烧器喷口；在燃烧器本体3的燃烧器喷口段13内壁上，通过筋板12固定二级煤粉燃烧室11，一级煤粉燃烧室6由筋板12固定在二级煤粉燃烧室11左边的燃烧器本体3内壁上，在距离一级煤粉燃烧室入口和渐扩段2之间的燃烧器本体3内壁上固定进口煤粉浓缩装置4，在二级煤粉燃烧室11出口处设置喷口段供氧管15，在燃烧器喷口段13设置有流线型的喷口段煤粉浓缩装置14；在一级煤粉燃烧室6入口段固定一级燃烧室供氧管5；在一级煤粉燃烧室6上依次设置有气化油富氧燃烧筒7，火检装置9和可切换富氧气化油枪套筒10；点火时，首先在一级煤粉燃烧室6内形成高煤粉浓度（0.45～0.75kg/kg）、高氧浓度（氧气体积比为26％～30％）、高温度（1100～1200℃）的三高区，利用富氧高效燃烧的特征点燃煤粉，通过调整一级煤粉燃烧室6内煤粉浓度、气化油富氧燃烧筒7的热负荷和一级燃烧室供氧管5的氧气浓度，既适应点燃劣质煤种，又适应宽煤种点火；二级煤粉燃烧室11实现分级点火后，在燃烧器喷口段13通过喷口段供氧管15和流线型的喷口段煤粉浓缩装置14再次在喷口段出现三高区域，进一步强化点火并提高燃尽率。

所述燃烧器本体3、一级煤粉燃烧室6和二级煤粉燃烧室11同轴，并且一级煤粉燃烧室渐扩段17出口端面伸入二级煤粉燃烧室11入口端面0mm～10mm。.

所述一级燃烧室供氧管5和气化油富氧燃烧筒7迎风面设置三角翼型防磨装置8，安装在燃烧器本体3内壁与一级煤粉燃烧室6外壁之间，延长使用寿命、减少煤粉流动阻力、避免尾迹回流区煤粉堆积；该三角翼型防磨装置的锥尖角度为25～35°。

所述一级燃烧室供氧装置通过焊接方式与一级燃烧室固定，安装角度为40～55°。

所述在二级煤粉燃烧室出口处设置喷口段供氧管15通过焊接方式固定，安装角度为30～50°。

所述火检装置径向安装在一级煤粉燃烧室6外壁上。

所述一级燃烧室供氧管5、气化油富氧燃烧筒7、火检装置9和可切换富氧气化油枪套筒10均布置于同一剖面上，减小煤粉流动阻力。

所述周界风冷却风壳体与燃烧器以及喷口壳体保持10mm～15mm的距离，保证周界冷却风对燃烧器的冷却。

本发明的技术特征在于：1）利用渐扩段增大一次风通流面积，避免由于燃烧器内布置浓缩装置，一、二级燃烧室引起阻力增加，导致燃烧器通流性能有大的变化；2）经过浓缩的浓相煤粉气流进入一级煤粉燃烧室，供氧装置输送进来的氧气可以提高煤粉气流中氧气浓度比例，气化油经过富氧燃烧产生的高温火焰也进入一级煤粉燃烧室，在一次室内形成非常利于煤粉着火的高煤粉浓度、高氧浓度、高温度的三高区，使得煤粉在一级燃烧室内迅速被点燃；3）已经着火并被二级煤粉燃烧室放大的煤粉火焰在喷口段遇到喷口段浓缩装置适当降低了煤粉气流速度并且再次浓缩了煤粉，从喷口段输入氧气，使得在喷口段再次形成三高区，进一步强化煤粉着火燃烧；4）通过调整一次风速度、供氧量、气化油枪出力，等一些列参数，可以实现劣质煤种的点火及低负荷稳燃，也可以实现其他煤种的点火及低负荷稳燃。

附图说明

图1燃烧器原理结构示意图；

图中：1-一次风管，2-渐扩段，3燃烧器本体，4-进口煤粉浓缩装置，5一级燃烧室供氧管，6-一级煤粉燃烧室，7-气化油富氧燃烧筒，8-燃烧筒三角翼型防磨装置，9-火检装置，10-可切换富氧气化油枪套管，11-二级煤粉燃烧室，12-筋板，13-喷口段，14-喷口段煤粉浓缩装置，15-喷口段供氧管，16、周界冷却风壳体，17-一级煤粉燃烧室渐扩段。

图2燃烧器喷口端侧视图；

图3图1的A－A剖面图；

图4图1的B－B剖面图；

具体实施方式

本发明提供一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1、图2是燃烧器原理结构示意图。图中，渐扩段2分别与一次风管1和燃烧器本体3同心布置，焊接连接。一级煤粉燃烧室6与燃烧器本体3同心布置，一级煤粉燃烧室出口距离燃烧器喷口1200mm～1600mm，一级煤粉燃烧室长度750mm～800mm，通过筋板12与燃烧器本体3焊接固定。进口煤粉浓缩装置4布置在一级煤粉燃烧室入口前适当位置的燃烧器本体3内壁上，保证浓缩后的中心浓相煤粉进入一级煤粉燃烧室6。一级燃烧室供氧管5布置于一级煤粉燃烧室入口段，以40～55°与一级煤粉燃烧室焊接连接，一级燃烧室供氧管5和气化油富氧燃烧筒7迎风面设置三角翼型防磨装置8，安装在燃烧器本体3内壁与一级煤粉燃烧室6外壁之间，延长使用寿命、减少煤粉流动阻力、避免尾迹回流区煤粉堆积。该三角翼型防磨装置的锥尖角度为25～35°；其中一级燃烧室供氧装置上三角翼型防磨装置8的角度为25～30°（如图3所示），气化油富氧燃烧筒7上三角翼型防磨装置8的角度为30～35°（如图4所示）。气化油富氧燃烧筒7以45～60°倾角布置于一级煤粉燃烧室，利用气化油富氧燃烧产生的高温火焰点燃一级煤粉燃烧室内煤粉。燃烧筒着火部位设置火检装置9，用以监测气化油燃烧火焰。在距离一级煤粉燃烧室6出口端面50mm～80mm位置设置可切换气化油枪套管10，通过焊接与一级煤粉燃烧室连接。一级燃烧室供氧管5、气化油富氧燃烧筒7、火检装置9和可切换富氧气化油枪套筒10均布置于同一剖面上，减小煤粉流动阻力。所述燃烧器本体3、一级煤粉燃烧室6和二级煤粉燃烧室11同轴，并且一级煤粉燃烧室渐扩段17出口端面伸入二级煤粉燃烧室11入口端面0mm～10mm；二级煤粉燃烧室长度为300mm～450mm，二级煤粉燃烧室采用筋板12固定安装。喷口段13与燃烧器本体3同心布置，焊接连接，采用耐热耐磨特殊材料制作。喷口段煤粉浓缩装置14布置于距离喷口段出口端面40mm～90mm处，采用较为平缓的流线型设计。喷口段供氧管15设置于距离二级煤粉燃烧室出口端面处，安装倾角为30～50°。周界冷却风壳体16布置于燃烧器本体3外围，出口部位与燃烧器平齐，入口部位超过一级煤粉燃烧室入口端面，与燃烧器喷口径向距离为10mm～15mm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出改进，也可以上述具体实施方式的进行组合，这些改进及组合形成的技术方案也应视为本发明的保护范围。

工作过程为

在锅炉点火、升温升压以及低负荷过程中，煤粉经过渐扩段增大通流面积。经过浓缩装置，形成径向浓淡煤粉气流，中心浓相煤粉进入一级煤粉燃烧室，在一级煤粉燃烧室入与一级煤粉燃烧室供氧管输入的纯氧混合，使得氧气浓度提高到30％左右，然后被气化油富氧燃烧筒形成的高温火焰点燃煤粉，由于在一级煤粉燃烧室内形成非常利于着火的高煤粉浓度（0.45～0.75kg/kg）、高氧浓度（氧气体积比为26％～30％）、高温度（1100～1200℃）的三高区，煤粉快速点燃、高效燃烧。稀相煤粉经过一级煤粉燃烧室外壁升温，并与在一级煤粉燃烧室内已经着火的煤粉气流、可切换油枪喷入的气化油气一起进入二级煤粉燃烧室，使更多的煤粉被快速点燃，能量放大。二级煤粉燃烧室出口由于大量煤粉燃烧氧量需要通过喷口段供氧管喷入提高氧浓度，喷口段浓缩装置滞缓气流速度，使得在二级燃烧室出口再次形成三高区，进一步强化和提高煤粉燃烧效率。脱离喷口段的着火气流经过喷口再次浓缩，有利于煤粉在炉膛内持续燃烧。在点火过程中，火检持续对气化油富氧燃烧筒出口火焰进行监测，保证锅炉安全运行。周界冷却风程序运行，保证燃烧器得到冷却，避免烧损燃烧器。

Claims

1.一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，一次风管（1）通过渐扩段（2）与燃烧器本体（3）连接，燃烧器本体（3）右端为燃烧器喷口；在燃烧器本体（3）的燃烧器喷口段（13）内壁上，通过筋板（12）固定二级煤粉燃烧室（11），一级煤粉燃烧室（6）由筋板（12）固定在二级煤粉燃烧室（11）左边的燃烧器本体（3）内壁上，在距离一级煤粉燃烧室入口和渐扩段（2）之间的燃烧器本体（3）内壁上固定进口煤粉浓缩装置（4），在二级煤粉燃烧室（11）出口处设置喷口段供氧管（15），在燃烧器喷口段（13）设置有流线型的喷口段煤粉浓缩装置（14）；在一级煤粉燃烧室（6）入口段固定一级燃烧室供氧管（5）；在一级煤粉燃烧室（6）上依次设置有气化油富氧燃烧筒（7），火检装置（9）和可切换富氧气化油枪套筒（10）；点火时，首先在一级煤粉燃烧室（6）内形成为0.45～0.75kg/kg的高煤粉浓度、氧气体积比为26％～30％的高氧浓度、温度为1100～1200℃高温的三高区，利用富氧高效燃烧的特征点燃煤粉，通过调整一级燃烧室（6）内煤粉浓度、气化油富氧燃烧筒（7）的热负荷和一级燃烧室供氧管（5）的氧气浓度，既适应点燃劣质煤种，又适应宽煤种点火；二级煤粉燃烧室（11）实现分级点火后，在燃烧器喷口段（13）通过喷口段供氧管（15）和流线型的喷口段煤粉浓缩装置（14）再次在喷口段出现三高区域，进一步强化点火并提高燃尽率。

2.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述燃烧器本体（3）、一级煤粉燃烧室（6）和二级煤粉燃烧室（11）同轴，并且一级煤粉燃烧室渐扩段（17）出口端面伸入二级煤粉燃烧室（11）入口端面0mm～10mm。

3.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述一级燃烧室供氧管（5）和气化油富氧燃烧筒（7）迎风面设置三角翼型防磨装置（8），安装在燃烧器本体（3）内壁与一级煤粉燃烧室（6）外壁之间，延长使用寿命、减少煤粉流动阻力、避免尾迹回流区煤粉堆积；该三角翼型防磨装置的锥尖角度为25～35°。

4.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述一级燃烧室供氧管通过焊接方式与一级燃烧室固定，安装角度为40～55°。

5.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述在二级煤粉燃烧室出口处设置喷口段供氧管（15）通过焊接方式固定，安装角度为30～50°。

6.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述火检装置径向安装在一级煤粉燃烧室（6）外壁上。

7.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，所述一级燃烧室供氧管（5）、气化油富氧燃烧筒（7）、火检装置（9）和可切换富氧气化油枪套筒（10）均布置于同一剖面上，减小煤粉流动阻力，避免尾迹回流区煤粉堆积。

8.根据权利要求1所述一种富氧点火及低负荷稳燃煤粉燃烧器，其特征在于，周界风冷却风壳体（16）与燃烧器以及喷口壳体保持10mm～15mm的距离。