專利名稱：一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，特別涉及一種墻式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。
背景技術(shù)：
電站鍋爐在點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒過(guò)程中消耗大量的燃料用油。隨著油價(jià)不斷上漲和資源越發(fā)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)。盡管我國(guó)一直很重視燃煤電站鍋爐節(jié)油，并使用了多種穩(wěn)燃性能良好的燃燒器，但相當(dāng)程度上僅使用常規(guī)的出力在600kg/h以上的大油槍，鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)使用的燃油量仍然巨大。據(jù)估計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的200MWe機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)一次平均耗油約50噸，年平均耗油290噸；300MWe機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)一次平均耗油約80-150噸，年平均耗油550噸；而600MWe機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)一次平均耗油約200-250噸。對(duì)于一些老機(jī)組和煤質(zhì)較差的機(jī)組，燃油消耗量更大。最近十來(lái)年，由于燃油價(jià)格大幅上漲，燃油消耗嚴(yán)重威脅機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，燃煤電站節(jié)油的積極性和迫切性也大幅提高，大力推動(dòng)了少(微)油點(diǎn)火、無(wú)油等離子點(diǎn)火等技術(shù)的發(fā)展。
迄今為止，無(wú)油等離子點(diǎn)火技術(shù)已在我國(guó)數(shù)十臺(tái)鍋爐上得到應(yīng)用，但其系統(tǒng)復(fù)雜，投資和運(yùn)行費(fèi)用高，另外煤種適應(yīng)范圍也較窄。少(微)油點(diǎn)火技術(shù)由于其投資少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠性好，維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)仍具有廣闊的市場(chǎng)。
所謂的少(微)油點(diǎn)火技術(shù)一般是將一只出力較小的油槍布置在一次風(fēng)噴口內(nèi)，用少量的油點(diǎn)燃經(jīng)濃淡分離后的部分濃股一次風(fēng)粉氣流，通常采用小火點(diǎn)大火，逐漸放大的方法，最后點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)氣流及爐膛?？梢钥闯觯@種技術(shù)主要由兩部分組成一是油槍，二是燃燒器。油槍的主要功能是將油在設(shè)計(jì)的流量范圍內(nèi)高效霧(氣)化，良好地控制霧(氣)化質(zhì)量和霧化范圍，油霧被點(diǎn)著后形成高能密度的熱源，油槍還需具有一定的流量和火焰調(diào)節(jié)控制功能。而燃燒器在點(diǎn)火上的主要功能是將點(diǎn)燃后的油槍火焰在設(shè)定的空間內(nèi)駐穩(wěn)，供給和控制油燃燒需要的氧氣量，保證油槍火焰與一次風(fēng)的良好混合，點(diǎn)燃一次風(fēng)粉。為了將油量控制在盡可能低的范圍，通常燃燒器還需要具有一次風(fēng)濃淡分離的功能，將部分濃股氣流引入油槍火焰駐穩(wěn)的燃燒腔內(nèi)。當(dāng)然，如果用于現(xiàn)有鍋爐的改造，還需要與現(xiàn)有燃燒器相配合，盡可能地減少改動(dòng)量。
少(微)油點(diǎn)火技術(shù)在我國(guó)發(fā)展迅速，并有大量的工業(yè)應(yīng)用，為國(guó)家和企業(yè)節(jié)約了巨額的燃油費(fèi)用。這種技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)是需要與現(xiàn)有鍋爐燃燒器相結(jié)合，現(xiàn)有的絕大多數(shù)應(yīng)用主要集中在切圓燃燒鍋爐上，在墻式燃燒鍋爐上的應(yīng)用為數(shù)不多。另外，各個(gè)廠家使用的旋流燃燒器結(jié)構(gòu)差異很大，少(微)油點(diǎn)火旋流燃燒器彼此間的通用性差。
現(xiàn)有的大多數(shù)的少(微)油點(diǎn)火旋流燃燒器存在著一些缺點(diǎn)和不足。(1)使用油槍火焰直接加熱整個(gè)一次風(fēng)粉氣流或沒(méi)有經(jīng)過(guò)濃縮的一次風(fēng)氣流，油槍出力大。如中國(guó)專利申請(qǐng)95219971.8中一次風(fēng)雖然有濃縮，但油槍火焰需直接點(diǎn)燃整股一次風(fēng)氣流；而中國(guó)專利申請(qǐng)01279824.X和200520045531.9中雖油槍火焰限制在一個(gè)小的預(yù)燃筒內(nèi)，但所要點(diǎn)燃的一次風(fēng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)濃縮。(2)采用一次風(fēng)彎頭作為氣固分離器，將一次風(fēng)進(jìn)行濃淡分離，如專利200610053092.5，或者使用外置式的濃淡分離裝置，系統(tǒng)較為復(fù)雜，并受到空間限制，如專利申請(qǐng)03284850.1和200520145352.2。尤其對(duì)于一次風(fēng)采用切向進(jìn)風(fēng)的旋流燃燒器，例如美國(guó)Foster Wheeler公司(FW)和日本石川島博磨公司(IHI)的旋流燃燒器，一次風(fēng)管從制粉系統(tǒng)垂直向上連接到燃燒器入口，沒(méi)有彎頭，也非常困難安置外置氣固分離器。(3)現(xiàn)有技術(shù)普遍存在的另一特點(diǎn)是，僅一次風(fēng)粉氣流被導(dǎo)入油火焰駐穩(wěn)室(或稱預(yù)燃室)，當(dāng)運(yùn)行工況或煤種發(fā)生變化時(shí)，僅可依靠油槍本身調(diào)節(jié)點(diǎn)火特性，調(diào)節(jié)能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)墻式燃燒的電站鍋爐以及現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提出一種油槍出力小、調(diào)節(jié)性能好、可以適用于一次風(fēng)切向進(jìn)風(fēng)的微油點(diǎn)火功能的旋流煤粉燃燒器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，包括一次風(fēng)管，中心風(fēng)管，設(shè)置在中心風(fēng)管內(nèi)的高能油槍，內(nèi)二次風(fēng)入口，外二次風(fēng)入口，一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口以及燃燒器噴口，其特征在于在所述的一次風(fēng)管的內(nèi)壁上設(shè)置一級(jí)或多級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)，在中心風(fēng)管的前端相應(yīng)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)預(yù)燃室，相鄰預(yù)燃室之間相互連接，前一級(jí)預(yù)燃室的出口與后一級(jí)預(yù)燃室的入口之間留有徑向間隙；所述高能油槍的噴口伸入第一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于所述的預(yù)燃室呈圓筒狀或圓錐狀，預(yù)燃室的平均直徑D為一次風(fēng)管直徑D1的0.5～0.8倍，所述預(yù)燃室的長(zhǎng)度L＝0.8～2.0D。
本發(fā)明的另一技術(shù)特征是在一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口和燃燒器噴口之間設(shè)有預(yù)燃空腔。
本發(fā)明所述的導(dǎo)流濃縮環(huán)的截面為三角形或鈍體；所述的一次風(fēng)管采用直管或漸縮圓錐管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了小火點(diǎn)大火的四級(jí)點(diǎn)火過(guò)程，即點(diǎn)火微量油槍投入后，在空間有限的油槍火焰駐穩(wěn)室內(nèi)形成小火焰；小油槍火焰點(diǎn)燃一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)濃股一次風(fēng)形成值班小火焰(一級(jí)一次風(fēng)火焰)，再由值班小火焰去點(diǎn)燃二級(jí)預(yù)燃室內(nèi)的濃股煤粉氣流，形成二級(jí)一次風(fēng)火焰；再由二級(jí)一次風(fēng)火焰去點(diǎn)燃整個(gè)一次風(fēng)大火焰。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，油槍出力小，實(shí)現(xiàn)微油點(diǎn)火。②一次風(fēng)的濃淡分離在一次風(fēng)管內(nèi)依靠導(dǎo)流濃縮環(huán)完成，方便可靠。不僅適用于一次風(fēng)軸向進(jìn)風(fēng)的旋流燃燒器，也適合于一次風(fēng)切向進(jìn)風(fēng)的旋流燃燒器。③一級(jí)預(yù)燃室的后端與中心風(fēng)管相連，可以使用中心風(fēng)來(lái)調(diào)節(jié)預(yù)燃室內(nèi)的火焰長(zhǎng)度、寬度和燃燒強(qiáng)度，增強(qiáng)了預(yù)燃室內(nèi)燃燒的調(diào)節(jié)功能，從而增強(qiáng)了燃燒器的煤種適應(yīng)性、負(fù)荷跟隨功能，同時(shí)保證燃燒器不結(jié)焦、不燒毀，增強(qiáng)運(yùn)行安全性。④正常運(yùn)行時(shí)，微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器的小油槍是退出工作位置的，這時(shí)的燃燒器預(yù)燃室內(nèi)的煤粉不燃燒，但保留了濃淡分離功能，一次風(fēng)所攜帶的煤粉顆粒在射流中心區(qū)域集中，整個(gè)燃燒器仍具有極強(qiáng)的著火穩(wěn)燃能力和低NOx排放功能，在燃燒器區(qū)域水冷壁附近形成氧化性氣氛，防止水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕。⑤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。⑥少油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊，有利于燃燒器改造、安裝及運(yùn)行維護(hù)。


圖1為本發(fā)明提供的微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、高能油槍；2、中心風(fēng)管；3、一次風(fēng)管；4、一級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)；5、二級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)；6、內(nèi)二次風(fēng)入口；7、外二次風(fēng)入口；8、三次風(fēng)通道；9、一次風(fēng)通道；10、一級(jí)預(yù)燃室；11、二級(jí)預(yù)燃室；12、一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口；13、預(yù)燃空腔；14、燃燒器噴口。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器包括一次風(fēng)管，布置在一次風(fēng)管內(nèi)的中心風(fēng)管，水平設(shè)置在中心風(fēng)管內(nèi)的高能油槍，內(nèi)二次風(fēng)入口，外二次風(fēng)入口，一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口以及燃燒器噴口；在所述的一次風(fēng)管的內(nèi)壁上設(shè)置一級(jí)或多級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)，在中心風(fēng)管的前端相應(yīng)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)預(yù)燃室，相鄰預(yù)燃室之間相互連接，前一級(jí)預(yù)燃室的出口與后一級(jí)預(yù)燃室的入口之間留有徑向間隙；所述高能油槍的噴口伸入第一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)。所述的一次風(fēng)管可以采用直管或漸縮圓錐管。
圖1為本發(fā)明提供的微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例含有兩級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)和兩級(jí)預(yù)燃室。下面結(jié)合本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明。
該燃燒器包括一次風(fēng)管3，中心風(fēng)管2，設(shè)置在中心風(fēng)管內(nèi)的高能油槍1，內(nèi)二次風(fēng)入口6，外二次風(fēng)入口7，一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口12以及燃燒器噴口14；在所述的一次風(fēng)管3的內(nèi)壁上設(shè)置一級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)4和二級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)5，在中心風(fēng)管的前端相應(yīng)設(shè)置一級(jí)預(yù)燃室10和二級(jí)預(yù)燃室11，兩級(jí)預(yù)燃室之間相互連接，預(yù)燃室可采用圓筒狀或圓錐狀，第一級(jí)預(yù)燃室的出口與第二級(jí)預(yù)燃室的入口之間應(yīng)留有徑向間隙，而且第一級(jí)預(yù)燃室的入口與中心風(fēng)管的前端之間也應(yīng)留有間隙，保證一次風(fēng)管內(nèi)的部分煤分氣流可以進(jìn)入預(yù)熱室內(nèi)。一般預(yù)燃室的平均直徑D為一次風(fēng)管直徑D1的0.5～0.8倍，預(yù)燃室的長(zhǎng)度L＝0.8～2.0D。同時(shí)高能油槍1的噴口應(yīng)伸入到一級(jí)預(yù)燃室10內(nèi)。運(yùn)行時(shí)，攜帶煤粉的一次風(fēng)切向或軸向進(jìn)入燃燒器后，沿一次風(fēng)道8向燃燒器出口運(yùn)動(dòng)，在流經(jīng)一級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)4時(shí)發(fā)生一級(jí)濃淡分離，約60～70％的煤粉顆粒和30～50％的氣體進(jìn)入一級(jí)預(yù)燃室10，其余的含粉氣流繼續(xù)向前，在流經(jīng)二級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)5時(shí)發(fā)生二級(jí)濃淡分離，濃股氣流被導(dǎo)向二級(jí)預(yù)燃室11。微量出力的高能油槍的噴口伸入第一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)，油火焰點(diǎn)燃后駐穩(wěn)在一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)，點(diǎn)燃一級(jí)預(yù)燃室的煤粉氣流，而后點(diǎn)燃二級(jí)預(yù)燃室的煤粉氣流，噴出一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口12，與其余一次風(fēng)氣流和二次風(fēng)混合，在燃燒器噴口14外形成大火焰。
該燃燒器實(shí)現(xiàn)了小火點(diǎn)大火的四級(jí)點(diǎn)火過(guò)程，即點(diǎn)火微量油槍投入后，在空間有限的一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)形成小火焰；小油槍火焰點(diǎn)燃一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)濃股一次風(fēng)形成值班小火焰，即一級(jí)一次風(fēng)火焰；再由值班小火焰去點(diǎn)燃二級(jí)預(yù)燃室內(nèi)的濃股煤粉氣流，形成二級(jí)一次風(fēng)火焰；最后由二級(jí)一次風(fēng)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)約了點(diǎn)火用油，油槍出力可以控制得小，實(shí)現(xiàn)微油點(diǎn)火。
另外，二次風(fēng)分為內(nèi)外兩部分，各部分的旋流強(qiáng)度和流量可以單獨(dú)控制，有利降低NOx生成和提高煤粉燃盡率。在一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口和燃燒器噴口之間設(shè)有一預(yù)燃空腔13，更加有效地組織燃燒器出口的氣固流場(chǎng)和使得二次風(fēng)卷吸來(lái)流的高溫?zé)煔庠诖祟A(yù)燃一次風(fēng)粉氣流，保證在正常運(yùn)行工況的優(yōu)異著火穩(wěn)燃性能。
權(quán)利要求
1.一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，包括一次風(fēng)管(3)，中心風(fēng)管(2)，設(shè)置在中心風(fēng)管內(nèi)的高能油槍(1)，內(nèi)二次風(fēng)入口(6)，外二次風(fēng)入口(7)，一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口(12)以及燃燒器噴口(14)，其特征在于在所述的一次風(fēng)管(3)的內(nèi)壁上設(shè)置一級(jí)或多級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)，在中心風(fēng)管的前端相應(yīng)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)預(yù)燃室，相鄰預(yù)燃室之間相互連接，前一級(jí)預(yù)燃室的出口與后一級(jí)預(yù)燃室的入口之間留有徑向間隙；所述高能油槍的噴口伸入第一級(jí)預(yù)燃室內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，其特征在于所述的預(yù)燃室呈圓筒狀或圓錐狀，預(yù)燃室的平均直徑D為一次風(fēng)管直徑D1的0.5～0.8倍，所述預(yù)燃室的長(zhǎng)度L＝0.8～2.0D。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，其特征在于在一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口(12)和燃燒器噴口(14)之間設(shè)有預(yù)燃空腔(13)。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，其特征在于所述的導(dǎo)流濃縮環(huán)的截面為三角形或鈍體；所述的一次風(fēng)管采用直管或漸縮圓錐管。
全文摘要
一種微油點(diǎn)火旋流煤粉燃燒器，墻式布置的少油點(diǎn)火煤粉燃燒器。該煤粉燃燒器包括一次風(fēng)管，中心風(fēng)管，水平設(shè)置在中心風(fēng)管內(nèi)的高能油槍，內(nèi)二次風(fēng)入口，外二次風(fēng)入口，一次風(fēng)及內(nèi)二次風(fēng)噴口以及燃燒器噴口。其特點(diǎn)是在一次風(fēng)管的內(nèi)壁上設(shè)置一級(jí)或多級(jí)導(dǎo)流濃縮環(huán)，在中心風(fēng)管的前端相應(yīng)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)預(yù)燃室。該燃燒器在油槍投用時(shí)實(shí)現(xiàn)了小火點(diǎn)大火的四級(jí)點(diǎn)火過(guò)程，油槍出力小，實(shí)現(xiàn)了微油點(diǎn)火，與采用其它少油點(diǎn)火技術(shù)相比，深度調(diào)峰時(shí)的節(jié)油率更高。油槍停用時(shí)，仍具有優(yōu)異的穩(wěn)燃和低NO
文檔編號(hào)F23D1/02GK101093077SQ20071009960
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者張海, 鄭平安, 徐秀清, 呂俊復(fù), 劉青, 岳光溪 申請(qǐng)人:清華大學(xué)