一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统技术方案

本发明专利技术一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，包括锅炉，所述锅炉为竖直设置的矩形结构，所述锅炉相对的两侧对称设有第一燃烧器和多组上下间隔的腔室组，且所述第一燃烧器设置在多组所述腔室组的上方，所述第一燃烧器上设有出风口，所述锅炉对应所述第一燃烧器的位置设有第一缺口，所述第一燃烧器上的出风口通过对应的所述第一缺口与所述锅炉的内部连通，每组所述腔室组包括多个附加燃料腔室，多个所述附加燃料腔室均水平设置，并分别沿左右方向均匀间隔设置在所述锅炉上。本发明专利技术所述的对冲燃烧器系统，具有燃烧效率高、火焰稳定性强等优点。

A Hedging Burner System for Supercritical Carbon Dioxide Coal-fired Boiler

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统
本专利技术涉及先进发电设备领域。更具体地说，本专利技术涉及一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统。
技术介绍
当下，以水作为循环工质的燃煤发电系统遇到了提高效率的瓶颈。为了提高总效率，减少传热损失，只能不断提高工质循环的参数，但这又受到了材料的限制，越来越难找到能够适应高蒸汽参数的材料且材料成本也越来越高。由于这些情况的出现，超临界二氧化碳动力系统得到关注。超临界二氧化碳具有特殊的物理性质，以其作为工质的发电系统拥有更小的尺寸、更小的占地面积，而且由于其能量密度比水大，按照现有钢材耐高温水平，超临界二氧化碳锅炉系统效率更高。现有的水循环燃煤锅炉对冲燃烧器的原理是将旋流燃烧器在两面墙(或同一轴线)上相对布置，燃料和空气喷入锅炉后各自扩展，在锅炉中心进行撞击并点燃形成上升火焰。这种燃烧方式对比四角切圆燃烧具有燃烧经济性高，燃烧稳定性好，锅炉结渣倾向低，锅炉出口烟温偏差小等特点。当将其应用到超临界二氧化碳燃煤锅炉中时，又对其有了新的要求，需要更均匀的锅炉热负荷分布同时又能保证燃烧稳定性。根据模拟数据的结果，超临界二氧化碳的传热系数大约只有水工质的1/3，为了保证吸热量，通常会选择增大锅炉的尺寸或在其内增加内壁面。而无论是增大锅炉尺寸或是在其中增加内壁面均会存在煤粉在燃烧时火焰不稳定和出口烟温偏差大的问题。由于超临界二氧化碳布雷顿循环的特性，锅炉进口二氧化碳工质的温度压力很高，同时传热系数又小，这两个问题组合起来就会导致在锅炉尖峰热负荷区域壁面温度特别高，存在爆管的安全隐患。因此，现有技术中缺乏将超临界二氧化碳应用对冲燃烧器系统中的有效手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，用于解决上述问题。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，包括锅炉，其为竖直设置的矩形结构，所述锅炉相对的两侧的上部对称设有第一燃烧器，所述锅炉相对的两侧的中部对称设有多组上下间隔设置的腔室组，每组所述腔室组包括多个附加燃料腔室，多个所述附加燃料腔室均水平设置，并分别沿左右方向均匀间隔的设置在所述锅炉上，所述附加燃料腔室靠近所述锅炉的一端设有开口，所述锅炉上开有与所述附加燃料腔室的开口一一对应的的多个缺口，所述开口与对应的所述缺口连通，所述附加燃料腔室远离所述锅炉的一端设有第二燃烧器，所述第二燃烧器上设有出风口，所述附加燃料腔室上设有进气口，所述第二燃烧器的出风口与对应的所述进气口连通，所述附加燃料腔室内均竖直设有与所述开口匹配的挡板，所述挡板的上端伸出对应的所述附加燃料腔室外，并与设置在对应的附加燃料腔室上的驱动机构传动连接，所述的驱动机构驱动对应的所述挡板上下移动，以遮住或打开对应的所述开口，并将所述挡板固定在其滑动轨迹的任意位置。进一步地，所述锅炉由前侧墙、后侧墙、左侧墙和右侧墙围合而成，多组所述腔室组上下间隔的对称设在所述前侧墙和所述后侧墙上。进一步地，所述腔室组设有三组，每组所述腔室组设有四个附加燃料腔室。进一步地，所述第一燃烧器为SOFA风燃烧器，所述第二燃烧器为旋流燃烧器。进一步地，所述驱动机构为伸缩气缸，所述伸缩气缸均通过支架竖直设置在对应的所述附加燃料腔室的上端，其伸缩杆朝下设置，所述伸缩气缸伸缩杆的下端对应设有所述挡板，所述伸缩气缸通过其伸缩杆驱动对应的所述挡板上下移动，并将对应的所述挡板固定在其滑动轨迹的任意位置。进一步地，所述附加燃料腔室内的着火距离为0<L0<L，其中，L为附加燃料腔室沿一次风运动方向的长度。进一步地，所述附加燃烧腔室的出风口的直径为其中，d0为所述第二燃烧器的出风口的直径，d为附加燃烧腔室垂直于一次风运动方向的长度，n为所述锅炉每侧每组第二燃烧器的个数，H为锅炉设有第二燃烧器一侧墙面的宽度。进一步地，所述挡板的开度为30％<s≤100％。本专利技术的有益效果是：(1)区别于传统的锅炉将煤粉集中在锅炉内燃烧的方式，本专利技术将煤粉主要集中在附加燃烧腔室中进行燃烧，解决了煤粉在锅炉内燃烧的不稳定性的问题，满足了在超临界二氧化碳燃煤锅炉中对于火焰稳定性的要求，同时还降低了出口烟温差和提高了煤粉的燃烧效率。(2)本专利技术中设置多个附加燃料腔室，使得锅炉的受热均匀，防止锅炉出现局部超温的现象，解除了爆管的安全隐患。(3)本专利技术中的挡板可方便调节火焰在附加燃烧腔室的停留时间，以此保证在不同负荷不同风速条件下都能实现高效稳定的煤粉燃烧。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术所述一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统的结构示意图；图2为本专利技术所述一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。如图1-图2所示，本专利技术的实施例提供一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，包括一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，包括锅炉10，其为竖直设置的矩形结构，所述锅炉10相对的两侧的上部对称设有第一燃烧器30，所述锅炉10相对的两侧的中部对称设有多组上下间隔设置的腔室组，每组所述腔室组包括多个附加燃料腔室20，多个所述附加燃料腔室20均水平设置，并分别沿左右方向均匀间隔的设置在所述锅炉10上，所述附加燃料腔室20靠近所述锅炉10的一端设有开口，所述锅炉10上开有与所述附加燃料腔室20的开口一一对应的的多个缺口16，所述开口与对应的所述缺口16连通，所述附加燃料腔室20远离所述锅炉10的一端设有第二燃烧器40，所述第二燃烧器40上设有出风口，所述附加燃料腔室20上设有进气口，所述第二燃烧器40的出风口与对应的所述进气口连通，所述附加燃料腔室20内均竖直设有与所述开口匹配的挡板50，所述挡板50的上端伸出对应的所述附加燃料腔室20外，并与设置在对应的附加燃料腔室20上的驱动机构60传动连接，所述的驱动机构60驱动对应的所述挡板50上下移动，以遮住或打开对应的所述开口，并将所述挡板50固定在其滑动轨迹的任意位置。在上述实施例中，第二燃烧器40与对应的附加燃料腔室20连通，所述附加燃料腔室20通过对应的缺口16与锅炉10的内部连通，设置在附加燃料腔室20内部的挡板50在对应的驱动机构的驱动下上下移动，以调节对应附加燃料腔室20开口的大小，进而以对应的改变附加燃料腔室20与锅炉10的连通面积的大小，以此来实现对应附件燃料腔室20内火焰停留时间的调节。在本实施例中，锅炉10的长度方向沿竖直方向设置，其宽度方向沿水平方向设置，在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，其特征在于，包括锅炉(10)，其为竖直设置的矩形结构，所述锅炉(10)相对的两侧的上部对称设有第一燃烧器(30)，所述锅炉(10)相对的两侧的中部对称设有多组上下间隔设置的腔室组，每组所述腔室组包括多个附加燃料腔室(20)，多个所述附加燃料腔室(20)均水平设置，并分别沿左右方向均匀间隔的设置在所述锅炉(10)上，所述附加燃料腔室(20)靠近所述锅炉(10)的一端设有开口，所述锅炉(10)上开有与所述附加燃料腔室(20)的开口一一对应的多个缺口(16)，所述开口与对应的所述缺口(16)连通，所述附加燃料腔室(20)远离所述锅炉(10)的一端设有第二燃烧器(40)，所述第二燃烧器(40)上设有出风口，所述附加燃料腔室(20)上设有进气口，所述第二燃烧器(40)的出风口与对应的所述进气口连通，所述附加燃料腔室(20)内均竖直设有与所述开口匹配的挡板(50)，所述挡板(50)的上端伸出对应的所述附加燃料腔室(20)外，并与设置在对应的附加燃料腔室(20)上的驱动机构(60)传动连接，所述的驱动机构(60)驱动对应的所述挡板(50)上下移动，以遮住或打开对应的所述开口，并将所述挡板(50)固定在其滑动轨迹的任意位置。...

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，其特征在于，包括锅炉(10)，其为竖直设置的矩形结构，所述锅炉(10)相对的两侧的上部对称设有第一燃烧器(30)，所述锅炉(10)相对的两侧的中部对称设有多组上下间隔设置的腔室组，每组所述腔室组包括多个附加燃料腔室(20)，多个所述附加燃料腔室(20)均水平设置，并分别沿左右方向均匀间隔的设置在所述锅炉(10)上，所述附加燃料腔室(20)靠近所述锅炉(10)的一端设有开口，所述锅炉(10)上开有与所述附加燃料腔室(20)的开口一一对应的多个缺口(16)，所述开口与对应的所述缺口(16)连通，所述附加燃料腔室(20)远离所述锅炉(10)的一端设有第二燃烧器(40)，所述第二燃烧器(40)上设有出风口，所述附加燃料腔室(20)上设有进气口，所述第二燃烧器(40)的出风口与对应的所述进气口连通，所述附加燃料腔室(20)内均竖直设有与所述开口匹配的挡板(50)，所述挡板(50)的上端伸出对应的所述附加燃料腔室(20)外，并与设置在对应的附加燃料腔室(20)上的驱动机构(60)传动连接，所述的驱动机构(60)驱动对应的所述挡板(50)上下移动，以遮住或打开对应的所述开口，并将所述挡板(50)固定在其滑动轨迹的任意位置。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳燃煤锅炉的对冲燃烧器系统，其特征在于，所述锅炉(10)由前侧墙(11)、后侧墙(12)、左侧墙(13)和右侧墙(14)围合而成，多组所述腔室组上下间隔的对称设在所述前侧墙(11)和所述后侧墙(12)上。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，朱萌，周敬，胡松，苏胜，汪一，许凯，徐俊，何立模，韩亨达，凌鹏，李艾书，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42