一种燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器和稳燃方法

技术领域

本发明属于高效节能燃煤锅炉稳燃器技术领域；涉及一种燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器和稳燃方法。

背景技术

燃煤锅炉发电机组进行深度调峰时，运行负荷降低，一次风量也随之减少，风温也会下降，炉膛温度降低，锅炉内燃烧热量减小，煤粉燃烧稳定性下降，锅炉易灭火。

目前燃煤锅炉稳燃调峰工艺主要有辅助燃料(燃油和燃气)、等离子点火技术、富氧稳燃技术和空气预热稳燃技术等。

辅助燃料技术就是采用投油(气)的方式保证煤粉的稳定燃烧，但由于燃油消耗量大，运行成本高，使用过程中燃油燃烧不完全，影响后系统的净化设备运行效果和运行安全。

等离子体点火装置造价高，大功率元件使用寿命短，并不具备大规模工业应用的条件。

富氧稳燃技术氧气用量大、成本高，安全可靠性差。

空气预热稳燃技术难点在于预热温度的控制，预热温度太低，起不到效果；而温度太高，则易导致在管道中爆燃，而且存在爆炸的安全隐患。

因此，针对上述技术缺陷，迫切需要提供一种结构简单、煤种适应性强以及运行调节幅度大的燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器和稳燃方法。

发明内容

为了解决燃煤锅炉深度调峰时的煤粉稳燃难题，本发明提供了一种燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器和稳燃方法。

本发明的气油共用引燃煤粉稳燃器采用燃油(气)引燃煤粉，煤粉部分气化产生高温燃气，高温燃气和煤粉进入炉膛后，借助高温引燃煤粉气流，同时补充火焰区热量，实现锅炉超低负荷稳燃。

进一步地，针对不同的煤种，通过调节煤粉量、空气/煤比、一二次风量分配，优化控制操作工艺参数，达到燃煤锅炉深度调峰的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器，包括炉体，炉体进口处嵌入喷嘴1，出口处6通过法兰7与燃煤锅炉连接；炉体进口处和出口处中心线与炉体剖面中心线共轴设置；除进口处和出口处之外，炉体由外至内，依次为壳体3、隔热层4和炉体内壁5；炉体内壁5具有至少一层耐磨层，并且炉体内壁上设有热电偶2。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，所述耐磨层的烧后耐压强度≥60Mpa；和/或,所述隔热层的导热系数≤0.5W/m·k。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，所述炉体内壁沿着轴向至出口处依次呈现为大圆柱体、截头圆锥体和小圆柱体的三段式结构；所述大圆柱体的直径为小圆柱体直径的2-4倍。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，所述喷嘴1包括燃油接管102、燃气套管1012、点火器套管105、煤粉套管1014和空气套管1015；燃油接管102、燃气套管1012、点火器套管105、煤粉套管1014和空气套管采用同心套管式结构，并且通过法兰进行连接。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，燃油接管102具有燃油接管进口101和燃油接管出口，后者末端设置燃油分配头109。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，燃气套管1012与燃油接管102具有第一环隙，燃气通过所述第一环隙进入喷嘴1；燃气套管1012的进口处位于其一侧，出口处有燃气分配头1018。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，点火器套管105与燃气套管1012之间具有第二环隙，点火器1017位于所述第二环隙内，接线柱1013和点火器1017连接。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，煤粉套管1014与点火器套管105之间具有第三环隙，煤粉套管1014外部一侧具有第一进口106，第一进口106与所述第三环隙连通；煤粉及输送空气从第一进口106进入喷嘴1，经第一出口1010排入炉体；空气套管1015与煤粉套管1014之间具有第四环隙，空气套管1015外部一侧具有第二进口1016，第二进口1016所述第四环隙相通，二次空气从第二进口1016进入喷嘴1，经第二出口1019排入炉体。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，所述第三环隙的截面积为所述第一出口1010截面积的1-2倍；和/或，所述第一出口1010截面积等于燃油分配头109和燃气分配头1018的截面积之和。

根据本发明所述的气油共用引燃煤粉稳燃器，其中，煤粉套管1014沿着轴向至所述第一出口1010处依次呈现为大圆柱体和截头圆锥体的两段式结构；截头圆锥体上底面的直径即所述第一出口1010的直径，截头圆锥体下底面的直径即大圆柱体的直径；截头圆锥体沿着轴向的剖面为等腰梯形，其锐角为40-60°。

另一方面，本发明还提供了一种使用所述气油共用引燃煤粉稳燃器的稳燃方法，包括以下操作步骤：

从第一进口106输入空气；

从燃油接管进口101输入燃油；

启动点火器1017，直至热电偶2测定的稳燃器温度开始升高后，关闭点火器1017；

调整燃油流量和空气量对稳燃器进行烘炉，稳燃器温度达到指定操作温度并维持一定时间后，停止从燃油接管进口101输入燃油；

调整第一进口106输入的空气量，依次从第一进口106输入煤粉，从第二进口1016输入二次空气，调整煤粉量和二次空气量。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述煤粉为褐煤、烟煤或无烟煤的一种或多种。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，煤粉粒径为20～200μm。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述燃油为汽油，和/或，柴油。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述燃气为天然气、合成气、液化气的一种或多种。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述稳燃器操作温度为500～1200℃，优选为800～1000℃。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述喷嘴1第一出口1010的操作气速为20～40m/s。

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述空气量/煤粉量为0.5～3Nm

根据本发明所述的稳燃方法，其中，所述二次空气量为400～800Nm

本发明具有如下优点：

1、稳燃器结构简单，主要由喷嘴和壳体组成，加工成本低。

2、煤种适应性强，可以电厂用煤或当地煤种。

3、运行调节幅度大(45％-100％)，满足燃煤锅炉深度调峰要求。

4、本发明没有易损构件，使用寿命长，运行成本低。

附图说明

图1是根据本发明一个具体实施方式的气油共用引燃煤粉稳燃器的示意图；

图2是根据本发明一个具体实施方式的气油共用引燃煤粉稳燃器喷嘴的剖面示意图。

附图标记说明：1喷嘴，2热电偶，3壳体，4隔热材料，5耐磨材料，6稳燃器出口，7连接法兰；101燃油接管进口，102燃油接管，103燃气进口，104第二法兰，105点火器套管，106第一进口，107外环套管，108第一法兰，109燃油分配头，1010第一出口，1011第三法兰，1012燃气套管，1013接线柱，1014煤粉套管，1015空气套管，1016第二进口，1017点火器，1018燃气分配头，1019第二出口。

具体实施方式

必须指出的是，除非上下文另外明确规定，否则如本说明书及所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”既可包括一个指代物，又可包括多个指代物(即两个以上，包括两个)。

除非另外指明，否则本发明中的数值范围为大约的，并且因此可以包括在所述范围外的值。所述数值范围可在本发明表述为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一个方面包括从所述一个特定值和/或至另一个特定值。相似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解，所述特定值形成另一个方面。还应当理解，数值范围中每一个的端点在与另一个端点的关系中均是重要的并独立于另一个端点。

在说明书和最后的权利要求书中提及组合物或制品中特定元素或组分的重量份是指组合物或制品中该元素或组分与任何其它元素或组分之间以重量份表述的重量关系。

在本发明中，除非具体指出有相反含义，或基于上下文的语境或所属技术领域内惯用方式的暗示，否则本发明中提及的溶液均为水溶液；当水溶液的溶质为液体时，所有分数以及百分比均按体积计，且组分的体积百分比基于包含该组分的组合物或产品的总体积；当水溶液的溶质为固体时，所有分数以及百分比均按重量计，且组分的重量百分比基于包含该组分的组合物或产品的总重量。

本发明中提及的“包含”、“包括”、“具有”以及类似术语并不意欲排除任何可选组分、步骤或程序的存在，而无论是否具体公开任何可选组分、步骤或程序。为了避免任何疑问，除非存在相反陈述，否则通过使用术语“包含”要求的所有方法可以包括一个或多个额外步骤、设备零件或组成部分以及/或物质。相比之下，术语“由……组成”排除未具体叙述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明，否则术语“或”是指单独以及以任何组合形式列举的成员。

此外，本发明中任何所参考的专利文献或非专利文献的内容都以其全文引用的方式并入本发明，尤其关于所属领域中公开的定义(在并未与本发明具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器。

如图1-2所示，所述气油共用引燃煤粉稳燃器，包括炉体，炉体进口处嵌入喷嘴1，出口处6通过法兰7与燃煤锅炉连接；炉体进口处和出口处中心线与炉体剖面中心线共轴设置；除进口处和出口处之外，炉体由外至内，依次为壳体3、隔热层4和炉体内壁5；炉体内壁5具有至少一层耐磨层，并且炉体内壁上设有热电偶2。

所述耐磨层的烧后耐压强度为70MPa；和,所述隔热层的导热系数为0.35W/m·k。

所述炉体内壁沿着轴向至出口处依次呈现为大圆柱体、截头圆锥体和小圆柱体的三段式结构；所述大圆柱体的直径为小圆柱体直径的3倍。

所述喷嘴1包括燃油接管102、燃气套管1012、点火器套管105、煤粉套管1014和空气套管1015；燃油接管102、燃气套管1012、点火器套管105、煤粉套管1014和空气套管采用同心套管式结构，并且通过法兰进行连接。

燃油接管102具有燃油接管进口101和燃油接管出口，后者末端设置燃油分配头109。

燃气套管1012与燃油接管102具有第一环隙，燃气通过所述第一环隙进入喷嘴1；燃气套管1012的进口处位于其一侧，出口处有燃气分配头1018。

点火器套管105与燃气套管1012之间具有第二环隙，点火器1017位于所述第二环隙内，接线柱1013和点火器1017连接。

煤粉套管1014与点火器套管105之间具有第三环隙，煤粉套管1014外部一侧具有第一进口106，第一进口106与所述第三环隙连通；煤粉及输送空气从第一进口106进入喷嘴1，经第一出口1010排入炉体；空气套管1015与煤粉套管1014之间具有第四环隙，空气套管1015外部一侧具有第二进口1016，第二进口1016所述第四环隙相通，二次空气从第二进口1016进入喷嘴1，经第二出口1019排入炉体。

所述第三环隙的截面积为所述第一出口1010截面积的2倍；和，所述第一出口1010截面积(直径为AA’的圆)等于燃油分配头109和燃气分配头1018的截面积(直径为CC’的圆)之和。

煤粉套管1014沿着轴向至所述第一出口1010处依次呈现为大圆柱体和截头圆锥体的两段式结构；截头圆锥体上底面的直径即所述第一出口1010的直径AA’，截头圆锥体下底面的直径即大圆柱体的直径BB’；截头圆锥体沿着轴向的剖面为等腰梯形，其锐角为45°。

进一步地，在一个具体实施方式中，本发明提供了使用上述图1-2所示气油共用引燃煤粉稳燃器的稳燃方法，包括以下操作步骤：

依次从第一进口106输入空气、从燃油进口101输入柴油、启动点火器1017，当热电偶2测定的稳燃器温度开始升高后，关闭点火器1017；调整柴油流量和空气量对稳燃器进行烘炉，稳燃器温度达到指定温度并维持2小时后，停止从燃油进口101输入柴油；调整第一进口106输入的空气量，依次从第一进口106输入煤粉，从第二进口1016输入二次空气，通过调整煤粉量和二次空气量调节稳燃器的工艺参数。采用霍林河褐煤，煤粉粒径为100～200μm，喷嘴1第一出口1010的操作气速为30m/s，煤粉量为500kg/h，输送空气量为150Nm

在又一个具体实施方式中，将前述具体实施方式的煤油替换为天然气，所述气油共用引燃煤粉稳燃器运行调节幅度不变。

在另一个具体实施方式中，采用大同烟煤，煤粉粒径为50～100μm，喷嘴1第一出口1010的操作气速为35m/s，煤粉量为500kg/h，输送空气量为200Nm

在又一个具体实施方式中，采用神木烟煤，煤粉粒径为50～100μm，喷嘴1第一出口1010的操作气速为30m/s，煤粉量为400kg/h，输送空气量为150Nm

在另一个具体实施方式中，采用晋城无烟煤，煤粉粒径为20～80μm，喷嘴1第一出口1010的操作气速为40m/s，煤粉量为500kg/h，输送空气量为250Nm

本发明所述的燃煤锅炉调峰的气油共用引燃煤粉稳燃器结构简单，主要由喷嘴和壳体组成，加工成本低。煤种适应性强，可以电厂用煤或当地煤种。运行调节幅度大(45％-100％)，满足燃煤锅炉深度调峰要求。本发明没有易损构件，使用寿命长，运行成本低。

此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。