專利名稱：少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種少油點(diǎn)火直流煤粉燃燒器，特別涉及一種四角切向布置的煤粉燃燒器的 少油點(diǎn)火技術(shù)，屬于燃燒技術(shù)及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。 背錄技術(shù)電站鍋爐在點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒過程中消耗大量的燃料用油。隨著油價(jià)上漲和資源緊 張，降低這部分油耗成為實(shí)現(xiàn)電站鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的迫切任務(wù)。電站鍋爐傳統(tǒng)的點(diǎn)火及穩(wěn)燃油槍通常是布置在二次風(fēng)噴口中，布置在二次風(fēng)噴口中的油 槍稱為大油槍。這樣布置有許多優(yōu)點(diǎn)，但它的熱功率一般比較大。鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)或穩(wěn)燃階段， 首先由大油槍提高爐膛高溫?zé)煔鉁囟龋邷責(zé)煔庠偻ㄟ^對(duì)流將熱量傳遞給一次風(fēng)射流，對(duì)于 單一的煤粉噴口來說，大油槍中大約l/4的發(fā)熱量參與其一次風(fēng)煤粉射流的換熱，所以大油 槍點(diǎn)火穩(wěn)燃的效率不高。小油槍點(diǎn)火技術(shù)是將油槍布置在一次風(fēng)的噴口中，油槍的發(fā)熱量全部用于煤粉氣流的升 溫，這樣的油槍穩(wěn)燃效果最好，油槍的容量可以比放在二次風(fēng)噴口中的油槍小的多(小油槍 因此而命名)。小油槍是在冷態(tài)啟動(dòng)或者鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)才投用的，如果小油槍熱負(fù)荷的 設(shè)計(jì)滿足一次風(fēng)粉射流的著火熱，煤粉氣流就可以穩(wěn)定充分著火，形成煤粉火焰與油火焰的 相互支持，從而產(chǎn)生了以煤代油的燃燒效果，這種燃燒裝置稱之為小油槍煤粉燃燒器。點(diǎn)火用油和低負(fù)荷用油水平與作為母體的燃燒器的低負(fù)荷穩(wěn)燃特性直接相關(guān)。近年來研 制的具有低負(fù)荷穩(wěn)燃或燃用劣質(zhì)煤的新型煤粉燃燒器，通過合理的組織煤粉氣流改變了煤粉 的局部濃度，降低了煤粉的著火點(diǎn)，使得煤粉著火容易，穩(wěn)燃特性均有所改善，從而節(jié)約點(diǎn) 火及低負(fù)荷穩(wěn)燃用油。母體燃燒器的著火穩(wěn)燃性能越好，在點(diǎn)火階段和鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)所 需外界熱源的能量越小，所用的助燃油也越少，因此，要提髙少油點(diǎn)火燃燒器的著火性能和 節(jié)油能力，必須先提高母體燃燒器的著火穩(wěn)燃性能，而后合理的設(shè)置小油槍的位置。在煤粉鍋爐上，常采用濃淡燃燒(或稱貧富粉燃燒)技術(shù)，即將入爐的煤粉/空氣(一次 風(fēng))氣流進(jìn)行慣性分離，分作濃淡兩股而后分別送進(jìn)爐膛。由于濃股的煤粉濃度比原有的一 次風(fēng)的煤粉濃度有顯著的提高，其著火特性得到顯著的改善。水平濃淡燃燒技術(shù)是濃淡燃燒 技術(shù)的一種，是將濃淡分離后的兩股氣流在同一水平方向上送入爐膛，其中濃股煤粉氣流送 入易于煤粉著火的向火側(cè)高溫區(qū)，所使用的燃燒器稱為水平濃淡型燃燒器。我國(guó)現(xiàn)在已有多 種水平濃淡型燃燒器。對(duì)于燃燒煙煤電站鍋爐而言，現(xiàn)有的水平濃淡燃燒技術(shù)在理論和實(shí)踐上己被證明是解決 電站煤粉鍋爐穩(wěn)定燃燒、實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷斷油調(diào)峰、降低NOx生成、防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣以及提高煤種 適應(yīng)性等的一種有效途徑。然而，對(duì)于燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤等難燃燃料的電站鍋爐，現(xiàn)有的水平濃淡燃燒技術(shù)不盡能達(dá)到上述的效果，難以滿足生產(chǎn)要求。其原因 是對(duì)于難燃燃料，即使入爐前一次風(fēng)的濃淡分離效果很好，濃股煤粉氣流在爐膛內(nèi)仍有可能無法被巻吸的熱煙氣加熱到所需的著火溫度，不能很好地^m煤粉氣流著火和穩(wěn)定燃燒。例如， 一 種稱為"多重富集型直流煤粉燃燒器"(專利號(hào)02100688.1)的水平濃淡型燃燒器中， 在濃股煤粉出口處采用鋸齒形多股噴口結(jié)構(gòu)，在多臺(tái)鍋爐上燃用揮發(fā)分高的煙煤時(shí)，表現(xiàn)出 很好的穩(wěn)燃和低負(fù)荷運(yùn)行性能，并且具有優(yōu)異的低NOx燃燒特性，然而，它在燃用難燃燃料 時(shí)穩(wěn)燃效果就有所降低，難以滿足嚴(yán)格的低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒要求。解決上述矛盾的一個(gè)有效方法是使用特殊的燃燒器出口結(jié)構(gòu)，更加合理地組織帶粉氣流 在噴入爐膛后的流動(dòng)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煤粉顆粒的空間濃縮，大幅度地增強(qiáng)煤粉的空間濃度，使 一部分煤粉集中在較小的空間內(nèi)燃燒，釋放熱量，然后把熱量傳遞給濃股中另一部分未著火 的顆粒，促使更多的顆粒著火燃燒。富集型燃燒器在一次風(fēng)通道內(nèi)利用氣固分離元件將一次 風(fēng)進(jìn)行第一級(jí)濃淡分離，并在燃燒器出口布置分離檔塊，將第一級(jí)分離后的一股濃股氣流進(jìn) 行第二級(jí)氣固分離，得到流量不同的兩股濃股氣流，并使得小股煤粉氣流(濃股)在燃燒器 出口發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)(急拐彎)，并在其后形成高溫回流區(qū)，煤粉在此高溫回流區(qū)內(nèi)滯止增 濃(空間濃度)，快速升溫，釋放揮發(fā)物和著火，形成穩(wěn)定的值班小火焰，再由此值班小火 點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)煤粉火焰。雖然現(xiàn)有的富集型燃燒器已在數(shù)十臺(tái)電站鍋爐上獲得應(yīng)用，并在燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、 無煙煤等難燃燃料時(shí)表現(xiàn)出十分強(qiáng)的著火穩(wěn)燃能力，但那些鍋爐所對(duì)應(yīng)的最大單機(jī)容量?jī)H為 200MWe，在向300MWe 600MWe等級(jí)的我國(guó)現(xiàn)有的主力大機(jī)組鍋爐推廣時(shí)遭遇了技術(shù)瓶 頸問題。其原因是現(xiàn)有富集型燃燒器是一種上下濃淡型燃燒器，其噴口大，往往需要將兩個(gè) 一次風(fēng)噴口合并使用，而大機(jī)組鍋爐由于燃燒器調(diào)節(jié)時(shí)往往需要整組擺動(dòng)等原因，將兩個(gè)噴 口合并或使用過大噴口存在很大的技術(shù)困難。隨著少油點(diǎn)火技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)火油槍的安放位置從點(diǎn)整個(gè)一次風(fēng)含粉氣流發(fā)展到點(diǎn)一次 風(fēng)氣流的一部分，近期還與濃淡燃燒技術(shù)相結(jié)合，點(diǎn)燃分離后的濃股氣流。但仍然存在所點(diǎn) 的氣流偏大，耗油過多的缺點(diǎn)，尤其對(duì)燃用難燃燃料和負(fù)荷降低幅度大時(shí)，這一缺點(diǎn)更為突 出。研究表明，只需要點(diǎn)燃7—15%的一次風(fēng)所帶的煤粉就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)一次風(fēng)氣流，所以 通過改善母體燃燒器和更為合理地安放點(diǎn)火油槍，現(xiàn)有技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，本發(fā)明的目的是提 供一種少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，它的噴口與一次風(fēng)的噴口相當(dāng)，這種燃燒 器不僅能用于200MWe以下的鍋爐，也可適用于300MWe 600MWe等級(jí)的大機(jī)組鍋爐同 時(shí)可以大幅度節(jié)約點(diǎn)火用油，既適用于燃燒煙煤，也適用于燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤 和無煙煤等難燃燃料，在生產(chǎn)應(yīng)用上有廣闊的前景。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃 燒器，含有方圓接頭、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊和分 離隔板、電分離隔板分割而成的濃股氣流通道和淡股氣流通道，濃股氣流噴口，淡股氣流噴 口，其特征在于在所述的濃股氣流通道的出口處設(shè)有濃股一級(jí)分離塊和濃股二級(jí)分離塊 所述的濃股一級(jí)分離塊將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部氣流為小股， 下部氣流為大股，所述的濃股二級(jí)分離塊位于下部大股氣流的出口處，又將下部大股氣流分 離成上下大小兩股，所述的濃股氣流噴口是由濃股上噴口、濃股中心噴口和濃股下噴口構(gòu)成 的濃股富集型噴口，在所述的濃股上噴口和濃股中心噴口之間設(shè)有一根點(diǎn)火小油槍。本發(fā)明所述的水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，其特征還在于所述的濃股上噴口所噴 出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/4~1/3;所述的濃股中心噴口所噴出的氣流占總濃 股氣流質(zhì)量流量的1/6 1/7。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及效益(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了小火點(diǎn)大火的四級(jí)點(diǎn) 火過程，B卩用小油槍點(diǎn)燃濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)出口處的值班小火焰，再由值班小火焰去點(diǎn) 燃濃股煤粉火焰和由濃股煤粉火焰去點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)煤粉火焰。與常見的少油點(diǎn)火技術(shù)相較, 點(diǎn)燃值班小火焰所需的熱量要少得多，從而極大地節(jié)約點(diǎn)火用油；(2)正常運(yùn)行時(shí)，少油點(diǎn) 火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的小油槍是退出工作位置的，這時(shí)的燃燒器結(jié)構(gòu)和功能與 水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器完全相同，艮卩(a)具有極強(qiáng)的著火穩(wěn)燃能力，適用于100MWe、 200MWe、 300MWe、 600MWe等級(jí)機(jī)組鍋爐燃燒劣質(zhì)煙煤，貧煤，半無煙煤和無 煙煤時(shí)低負(fù)荷脫油穩(wěn)燃需要；(b)向火側(cè)溫度高，煤粉濃度大，且有大量的揮發(fā)物釋放出來, 在高溫下?lián)]發(fā)物會(huì)將生成的N0x還原成N2，從而降低NOx的排放；(c)燃燒器出口區(qū)向火 側(cè)煤粉濃度濃，背火側(cè)煤粉濃度淡，從而改善或消除了燃燒器區(qū)域水冷壁附近的還原性氣氛, 改善或消除水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕；(3)必要時(shí)，也可將小油槍投入運(yùn)行，以滿足深度調(diào)峰 低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒需要，與采用其它少油點(diǎn)火技術(shù)相較，深度調(diào)峰時(shí)的節(jié)油率更高；(4)少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊，有利于燃燒器改造，安裝，及運(yùn)行維護(hù)。


圖1為少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器四角切圓布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2的A-A剖面圖，表示出少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的濃股側(cè)的 結(jié)構(gòu)。圖4為少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的噴口的前視圖。
具體實(shí)施方式
圖中1 —方圓接頭；2—一次風(fēng)通道3—分離擋塊；4一分離隔板5—濃股氣流通道；6—淡股氣流通道；7 —總濃股氣流噴口； 8 —淡股氣流噴口； 9 —濃股煤粉火焰；10—一
次風(fēng)煤粉火焰；11—濃股一級(jí)分離塊12—濃股二級(jí)分離塊13—值班小火焰；H—濃股上 噴口； 15 —濃股中心噴口 16 —濃股下噴口 17—點(diǎn)火小油槍；18 —小油槍火焰。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)做進(jìn)一歩的說明。本發(fā)明提供的少油點(diǎn)火水平 濃淡富集型直流煤粉燃燒器在一種水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器的濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)內(nèi) 增設(shè)一根小油槍。水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器是本發(fā)明的母體燃燒器，主要包括方圓接 頭l、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道2、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊3和分離隔板4、由 分離隔板分割而成的濃股氣流通道5、淡股氣流通道6以及濃股氣流噴口 7和淡股氣流噴口 8 (如圖2所示)；在濃股氣流通道5的出口處設(shè)有濃股一級(jí)分離塊11和濃股二級(jí)分離塊12 (如圖3所示)；濃股一級(jí)分離塊ll將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部 氣流為小股，下部氣流為大股；濃股二級(jí)分離塊12位于下部大股氣流的出口處，又將下部大 股氣流分離成上下大小兩股；由濃股一級(jí)分離塊分離的上部小股氣流由濃股上噴口 14噴出， 濃股二級(jí)分離塊12將下部大股氣流分成的上下兩股氣流分別由濃股中心噴口 15和濃股下噴 口 16噴出?？倽夤蓺饬鲊娍?7則是由濃股上噴口 14 、濃股中心噴口 15和濃股下噴口 16構(gòu) 成的濃股富集型噴口。在此結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述的濃股上噴口所噴出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量 流量的1/4/~1/3;所述的濃股中心噴口所噴出的氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/6~1/7。小油 槍17設(shè)在濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)內(nèi)。從圖2、圖3和圖4中可以清楚地看到母體燃燒器的著火燃燒過程 一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn) 入方圓接頭1后，流經(jīng)在一次風(fēng)通道2布置的分離擋塊3和分離檔塊4，被分成濃淡兩股(濃 股氣流的煤粉量占一次風(fēng)的3/4,氣流量占一次風(fēng)的1/5 1/3),濃股經(jīng)濃股氣流通道5進(jìn)入 濃股富集型噴口7，淡股經(jīng)淡股氣流通道6進(jìn)入淡股氣流噴口 8;在濃股氣流通道5的出口處 設(shè)有濃股一級(jí)分離塊11和濃股二級(jí)分離塊12，濃股一級(jí)分離塊11先將整個(gè)濃股氣流在垂直 方向分離成大(下)小(上)兩股，濃股二級(jí)分離塊12進(jìn)一步將大股氣流分離成上下兩股， 靠上的為小股。濃股富集型噴口 7與濃股一級(jí)分離塊11和濃股二級(jí)分離塊12構(gòu)成濃股富集 型噴口結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)內(nèi)，將濃粉氣流分為上、中、下三股，中間的一股為小股(約占濃股 氣流量的1/7 1/6,濃股煤粉量的1/3),與之相鄰的下側(cè)為大股氣流，這兩股氣流合占濃股 氣流的2/3左右，另外有一股射流布置在燃燒器的上側(cè)，約占總氣流量的1/3。在向火側(cè)，大 股氣流抽吸小股氣流，使其在爐膛內(nèi)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)(急拐彎)，并在其后形成高溫回流區(qū)， 慣性大的煤粉進(jìn)入此髙溫回流區(qū)，在這里滯止增濃(空間濃度)，快速升溫，釋放揮發(fā)物和 著火，形成小火焰13 (即值班小火焰)，用它來點(diǎn)燃濃股煤粉火焰9，再由濃股煤粉火焰去 點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)煤粉火焰10。在母體燃燒器中煤粉的點(diǎn)火過程分三級(jí)完成，即用值班小火焰 13去點(diǎn)燃濃股煤粉火焰9,再由濃股煤粉火焰去點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)煤粉火焰IO。燃燒器攜帶煤 粉的一次風(fēng)氣流在管道內(nèi)進(jìn)行水平方向上的濃淡分離，分離后的濃股氣流送入爐膛向火側(cè)， 淡股氣流送入爐膛背火側(cè)。所述的濃股氣流的煤粉量約占一次風(fēng)的3/4,氣流量占一次風(fēng)的 1/5~1/3。由于進(jìn)入濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)的煤粉氣流，不是一次風(fēng)煤粉氣量的全部，而是經(jīng)濃淡分 流后的濃股煤粉氣流，它僅占一次風(fēng)煤粉氣流量的1/5 1/3，從而大大縮小了濃股富集型噴 口結(jié)構(gòu)尺寸和燃燒器噴口的總尺寸。因而，水平濃淡富集型煤粉直流燃燒器適用于300MWe 600MWe等級(jí)的大機(jī)組鍋爐燃燒器及其改造，當(dāng)然，也適用于300MWe機(jī)組以下的鍋爐的燃 燒器及其改造。本發(fā)明在濃股富集型噴口內(nèi)，即在濃股上噴口 14和濃股中心噴口 15之間設(shè)置小油槍17， 小油槍設(shè)置后，燃燒器的點(diǎn)火過程是一個(gè)四級(jí)著火過程點(diǎn)火小油槍投入后，形成小油槍火 焰18,因?yàn)樾』鹧娴臏囟群芨?，在水平濃淡富集型燃燒器的特殊結(jié)構(gòu)中，投入少量一次風(fēng)煤 粉后，就可點(diǎn)燃值班小火焰13，再由值班小火焰去點(diǎn)燃濃股煤粉(中)火焰9,進(jìn)而點(diǎn)燃整 個(gè)一次風(fēng)煤粉火焰10。由于小油槍點(diǎn)燃的是值班小火焰，點(diǎn)火耗油量大大減少。小油槍的容 量可以做得很小，因?yàn)樗c(diǎn)燃的是濃股噴口內(nèi)經(jīng)過精心組織的值班小火焰，僅為一次風(fēng)氣流 的很小一部分。必要時(shí)，也可將小油槍投入運(yùn)行，以滿足深度調(diào)峰低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒需要，與 采用其它少油點(diǎn)火技術(shù)相較，深度調(diào)峰時(shí)的節(jié)油率更高。本發(fā)明具備更強(qiáng)的低負(fù)荷穩(wěn)燃功能, 尤其適合于燃用劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤等難燃燃料。
權(quán)利要求
1.一種少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，含有方圓接頭(1)、與方圓接頭相連的一次風(fēng)通道(2)、設(shè)置在一次風(fēng)通道內(nèi)的分離擋塊(3)和分離隔板(4)、由分離隔板分割而成的濃股氣流通道(5)和淡股氣流通道(6)、濃股氣流噴口(7)、淡股氣流噴口(8)，其特征在于在所述的濃股氣流通道(5)的出口處設(shè)有濃股一級(jí)分離塊(11)和濃股二級(jí)分離塊(12)；所述的濃股一級(jí)分離塊將濃股氣流在垂直方向分離成上下大小兩股氣流，上部氣流為小股，下部氣流為大股，所述的濃股二級(jí)分離塊(12)位于下部大股氣流的出口處，又將下部大股氣流分離成上下大小兩股，所述的濃股氣流噴口(7)是由濃股上噴口(14)、濃股中心噴口(15)和濃股下噴口(16)構(gòu)成的濃股富集型噴口，在所述的濃股上噴口(14)和濃股中心噴口(15)之間設(shè)有一根點(diǎn)火小油槍(17)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，其特征在于所述的濃股上 噴口 (14)所噴出的小股氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/4/~1/3;所述的濃股中心噴口 (15) 所噴出的氣流占總濃股氣流質(zhì)量流量的1/6~1/7。
全文摘要
一種少油點(diǎn)火水平濃淡富集型直流煤粉燃燒器，涉及一種四角切向布置的煤粉濃淡燃燒器。本發(fā)明的特點(diǎn)是將一次風(fēng)煤粉氣流進(jìn)行水平濃淡分離后，在濃股氣流通道的出口處設(shè)有濃股一級(jí)分離塊和濃股二級(jí)分離塊，將濃粉氣流分為上、中、下三股；噴口結(jié)構(gòu)采用濃股富集型噴口結(jié)構(gòu)，并在濃股富集型噴口設(shè)有點(diǎn)火小油槍。本發(fā)明不僅減少了著火需要的著火熱，有利于著火燃燒，而且解決了300～600MWe等級(jí)的大機(jī)組鍋爐燃燒難燃煤種時(shí)低負(fù)荷脫油穩(wěn)燃問題；并可大幅度節(jié)約點(diǎn)火和助燃用油，特別適用于100、200、300和600MWe等級(jí)鍋爐燃燒劣質(zhì)煙煤、貧煤、半無煙煤和無煙煤的燃燒器及其改造。
文檔編號(hào)F23D1/00GK101109507SQ20061008886
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者青 劉, 呂俊復(fù), 岳光溪, 海 張, 徐秀清 申請(qǐng)人:清華大學(xué)