CN101403497B - 一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，它涉及一种防止一级燃烧室结渣的旋流煤粉燃烧装置。针对现有微油点火旋流煤粉燃烧器燃烧时在燃烧室内易产生结渣以及在低负荷稳燃情况下点火用油量大问题。浓缩环固定在第一风道管内，套管固装在浓缩环内，一、二级燃烧室固定在套管前端的第一风道管内，主油枪的一端固定在套管内，第二风道管固套在第一风道管上，内旋流器固定在内二次风风道内，第三风道管固套在第二风道管上，外旋流器固定在外二次风风道内，套管与一级燃烧室的轴向距离为b，套管的前端产生回流区，回流区的前边界至套管管口的轴向距离为a，且b＞a。本发明具有在一级燃烧室内燃烧时不结渣，点火用油量小的优点。

Description

一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种防止一级燃烧室结渣的旋流煤粉燃烧装置。

背景技术

大型电站锅炉在点火和低负荷稳燃过程中用油量巨大，发电企业为了节约燃油，节油重点由低负荷稳燃过程转向锅炉点火与停炉过程(电厂锅炉启停时耗油占60％，低负荷稳燃耗油占40％)。旋流燃烧器在我国电站锅炉及其它煤粉应用领域占有一定的比例。采用旋流燃烧器的大型煤粉锅炉有其独特的优点：首先可以避免过热器区产生的热偏差；其次是对炉膛形状没有严格的要求。随着我国机组日益向大容量发展，对旋流煤粉燃烧技术的发展提出了迫切的要求。因此，研究微油点火旋流燃烧技术对我国电力工业及整个国民经济的发展都是有十分重要的意义。按照传统方式，点火油枪布置在燃烧器的二次风口中，油枪与煤粉喷口的距离比较远，而且这两股气流又互相平行，因此在点火时，燃油产生的热量直接用于加热煤粉的部分比较少，热量利用率低，使得锅炉点火时燃油的消耗量很大。微油点火技术是一种应用于电厂锅炉启动、停止以及低负荷稳燃的新方法。所谓微油点火技术是指将一只出力较小的油枪布置在一次风喷口内，用少量的油点燃经浓淡分离后的部分浓一次风粉气流，通常采用小火点大火逐渐放大的方法，最后点燃整个一次风气流及炉膛。

现有的微油点火旋流燃烧器都有各自的特点，但同时又存在一些缺点和不足。公开号为CN 101093077A、公开日为2007年12月26日的中国发明专利公开了“一种微油点火旋流煤粉燃烧器”，所述燃烧器实现了小火点大火的四级点火过程，并通过导流浓缩环实现了一次风的浓淡分离，还可通过中心风来调节预燃室内的火焰长度、宽度和燃烧强度。由于在其套管内通中心风，煤粉浓度降低，点火后产生的热量很大一部分用来加热中心风而不是煤粉，这样油枪套筒出口温度只有1100℃-1500℃，温度水平较低，所需的煤粉着火热增加，点火用油量大，不易点着煤粉。此外，由于所述燃烧器的油枪套筒和一级燃烧室之间的距离为零或者油枪套筒插入一级燃烧室内部，不通中心风时，在一级燃烧室的内部煤粉气流会形成较大的回流区；通中心风后，虽然形成的回流区有所减小，但仍会在一级燃烧室内会形成结渣。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，以解决现有微油点火旋流煤粉燃烧器燃烧时在燃烧室内容易产生结渣以及在低负荷稳燃情况下点火用油量大的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置包括一次风道、浓缩环、一级燃烧室、二级燃烧室、内旋流器、内二次风风道、外二次风风道、火嘴、第三风道管、第二风道管、第一风道管和主油枪；所述燃烧装置还包括外旋流器、三级燃烧室、第二支撑板、第一支撑板和套管；所述第一风道管内为一次风道，第一风道管的出口端固装有火嘴，浓缩环固定在第一风道管内，且浓缩环的直径沿着该浓缩环2朝向火嘴的方向逐渐减小，所述套管的前端为开口端，套管的后端为封闭端，套管的前端穿过第一风道管固装在浓缩环内，所述一级燃烧室通过第一支撑板固定在套管前端的第一风道管内，所述二级燃烧室通过第二支撑板固定在一级燃烧室前端的第一风道管内，二级燃烧室前端的第一风道管内为三级燃烧室，所述主油枪的一端穿过套管的后端固定在套管内，主油枪的出口端与一级燃烧室的入口端相对应，第二风道管固套在第一风道管上且位于第一风道管的前端，第二风道管与第一风道管之间为内二次风风道，内旋流器固定在内二次风风道内，第三风道管固套在第二风道管上且位于第二风道管的前端，第三风道管与第二风道管之间为外二次风风道，外旋流器固定在外二次风风道内，套管前端的管口与一级燃烧室入口的轴向距离为b，套管的前端产生回流区，所述回流区的前边界至套管前端的管口的轴向距离为a，所述套管前端的管口与一级燃烧室入口之间的轴向距离b大于回流区前边界至套管前端的管口之间的轴向距离a。

本发明的有益效果是：一、套管内不通风，一次风在进入一级燃烧室之前将在套管前端产生回流区，回流区前边界至套管前端管口的轴向距离为a，本发明中，套管的前端管口与一级燃烧室入口之间存在长度为b的间距，且保证b＞a，这样产生的回流区不会波及一级燃烧室，煤粉在一级燃烧室内燃烧时不会产生结渣(对于一台600MW燃用烟煤的大型旋流煤粉锅炉燃烧器，采用现有技术的旋流燃烧器时，在实际工作中一级燃烧室内产生严重的结渣，而采用本发明的燃烧装置，运行中不存在结渣问题)。二、本发明中，套管内不通中心风，煤粉浓度不会降低，高温火焰直接点燃高浓度的煤粉，燃烧将会非常充分，火焰稳定，套管前端的出口温度为1600℃-2000℃，点火用油量小，火焰稳定(对于一台600MW燃用烟煤的大型旋流煤粉锅炉燃烧器采用现有技术的旋流燃烧器时，点火用油量为200kg/h，而采用本发明的燃烧装置，点火用油量仅为60kg/h，点火稳定)。三、从一次风输粉管道送来的煤粉和空气流入一次风道内的浓缩环后，在一次风道的中心区域形成较高的煤粉浓度，当煤粉气流进入一级燃烧室时将形成低速区，低速区的煤粉浓度很高，煤粉所需着火热降低，有利于煤粉点燃，稳燃效果好。四、主油枪点燃后形成的高温火焰和一级燃烧室内低速煤粉直接接触使煤粉颗粒的特性发生变化，极高的加热速率使挥发份析出速度大大加快，煤粉颗粒温度急剧升高、爆裂、粉碎和剧烈燃烧，这样煤粉燃烧将十分充分，产生的火焰非常稳定。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视剖视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B向视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，本实施方式包括一次风道1、浓缩环2、一级燃烧室3、二级燃烧室4、内旋流器5、内二次风风道6、外二次风风道8、火嘴10、第三风道管11、第二风道管12、第一风道管14和主油枪17；所述燃烧装置还包括外旋流器7、三级燃烧室9、第二支撑板13、第一支撑板15和套管19；所述第一风道管14内为一次风道1，第一风道管14的出口端固装有火嘴10，浓缩环2固定在第一风道管14内，且浓缩环2的直径沿着该浓缩环2朝向火嘴10的方向逐渐减小，所述套管19的前端为开口端，套管19的后端为封闭端，套管19的前端穿过第一风道管14固装在浓缩环2内，所述一级燃烧室3通过第一支撑板15固定在套管19前端的第一风道管14内，所述二级燃烧室4通过第二支撑板13固定在一级燃烧室3前端的第一风道管14内，二级燃烧室4前端的第一风道管14内为三级燃烧室9，所述主油枪17的一端穿过套管19的后端固定在套管19内，主油枪17的出口端与一级燃烧室3的入口端相对应，第二风道管12固套在第一风道管14上且位于第一风道管14的前端，第二风道管12与第一风道管14之间为内二次风风道6，内旋流器5固定在内二次风风道6内，第三风道管11固套在第二风道管12上且位于第二风道管12的前端，第三风道管11与第二风道管12之间为外二次风风道8，外旋流器7固定在外二次风风道8内，套管19前端的管口与一级燃烧室3入口的轴向距离为b，套管19的前端产生回流区，所述回流区的前边界至套管19前端的管口的轴向距离为a，所述套管19前端的管口与一级燃烧室3入口之间的轴向距离b大于回流区前边界至套管19前端的管口之间的轴向距离a，本实施方式的浓缩环2为三级浓缩环，对进入一次风道1内的煤粉和空气具有较好的浓缩效果。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式的燃烧装置还包括辅助油枪18；所述辅助油枪18的一端穿过套管19的后端固定在套管19内且与主油枪17平行设置，辅助油枪18的出口端与一级燃烧室3的入口端相对应。当火焰不稳定时，可以及时启用辅助油枪18，帮助煤粉燃烧。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：本实施方式的燃烧装置还包括火检管16；所述火检管16的一端穿过套管19的后端固定在套管19内，火检管16的出口端与一级燃烧室3的入口端相对应。如此设置，可以随时检测主油枪17点火后，周围火焰稳定性，当火焰不稳定时，可以及时启用辅助油枪18，帮助煤粉燃烧。

工作原理是：从一次风输粉管道送来的煤粉和空气流入一次风道1内的浓缩环2后，在一次风道1的中心区域形成较高的煤粉浓度，当进入一级燃烧室3时，煤粉气流将形成低速区，主油枪17点燃后形成的高温火焰和一级燃烧室3内形成的低速区直接接触，这样煤粉燃烧将十分充分，产生的火焰非常稳定，然后先后进入二级燃烧室4和三级燃烧室9后与煤粉颗粒接触并点燃煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，最后经过火嘴10喷入炉膛，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量，满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。二次风通过二次风箱进入燃烧装置后分成两部分，它们分别经过外二次风风道8和内二次风风道6送风，调节内、外旋流器的开度，可以改变内、外旋流二次风的比例，由内旋流器5和外旋流器7使二次风旋转，在燃烧装置的中心区域形成中心回流区。煤粉集中喷入位置正对燃烧装置的中心回流区中心部分，穿越中心回流区的煤粉量增加，煤粉在低氧还原性气氛下燃烧，延长煤粉的停留时间，可控制燃烧型NOx的生成，同时也节约了大量的燃油。

Claims (4)

1.一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，所述燃烧装置包括一次风道(1)、浓缩环(2)、一级燃烧室(3)、二级燃烧室(4)、内旋流器(5)、内二次风风道(6)、外二次风风道(8)、火嘴(10)、第三风道管(11)、第二风道管(12)、第一风道管(14)和主油枪(17)；其特征在于：所述燃烧装置还包括外旋流器(7)、三级燃烧室(9)、第二支撑板(13)、第一支撑板(15)和套管(19)；所述第一风道管(14)内为一次风道(1)，第一风道管(14)的出口端固装有火嘴(10)，浓缩环(2)固定在第一风道管(14)内，且浓缩环(2)的直径沿着该浓缩环(2)朝向火嘴(10)的方向逐渐减小，所述套管(19)的前端为开口端，套管(19)的后端为封闭端，套管(19)的前端穿过第一风道管(14)固装在浓缩环(2)内，所述一级燃烧室(3)通过第一支撑板(15)固定在套管(19)前端的第一风道管(14)内，所述二级燃烧室(4)通过第二支撑板(13)固定在一级燃烧室(3)前端的第一风道管(14)内，二级燃烧室(4)前端的第一风道管(14)内为三级燃烧室(9)，所述主油枪(17)的一端穿过套管(19)的后端固定在套管(19)内，主油枪(17)的出口端与一级燃烧室(3)的入口端相对应，第二风道管(12)固套在第一风道管(14)上且位于第一风道管(14)的前端，第二风道管(12)与第一风道管(14)之间为内二次风风道(6)，内旋流器(5)固定在内二次风风道(6)内，第三风道管(11)固套在第二风道管(12)上且位于第二风道管(12)的前端，第三风道管(11)与第二风道管(12)之间为外二次风风道(8)，外旋流器(7)固定在外二次风风道(8)内，套管(19)前端的管口与一级燃烧室(3)入口的轴向距离为b，套管(19)的前端产生回流区，所述回流区的前边界至套管(19)前端的管口的轴向距离为a，所述套管(19)前端的管口与一级燃烧室(3)入口之间的轴向距离b大于回流区前边界至套管(19)前端的管口之间的轴向距离a。

2.根据权利要求1所述的一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述浓缩环(2)为三级浓缩环。

3.根据权利要求1或2所述的一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括辅助油枪(18)；所述辅助油枪(18)的一端穿过套管(19)的后端固定在套管(19)内且与主油枪(17)平行设置，辅助油枪(18)的出口端与一级燃烧室(3)的入口端相对应。

4.根据权利要求3所述的一种防止一级燃烧室结渣的微油点火旋流煤粉燃烧装置，其特征在于：所述燃烧装置还包括火检管(16)；所述火检管(16)的一端穿过套管(19)的后端固定在套管(19)内，火检管(16)的出口端与一级燃烧室(3)的入口端相对应。

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