煤粉二次气化燃烧消除锅炉内热偏差的方法技术

煤粉二次气化燃烧消除锅炉内热偏差的方法主要应用在锅炉燃烧领域，该方法主要是在炉膛的上部采用蒸汽喷雾，使煤粉中未燃烬的焦炭颗粒气化燃烧，从气固两相燃烧转化为气－气均相燃烧，加之采用一、二、三次风同心正反切圆和旋转动量平衡补偿的方法重新组织上部气流的高温烟气动力分布和热力分布，解决切圆燃烧不可避免的火焰中心偏斜的问题，克服由热偏差而引起的超温爆管结渣等现象，即可起到节能的作用，又可提高锅炉运行的可靠性。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种采用蒸汽二次气化煤粉燃烧，消除锅炉内热偏差的方法，属于电站大型锅炉燃烧的
随着锅炉容量的增大，炉内燃烧气体温度的分布，由于结构上和运行设备上的因素，四角的一、二次风的流量和速度不等，以及各喷燃器出口的煤粉浓度不均的现象较为普遍，炉内火焰中心往往偏离中心区域;另一方面，由于采用四角切圆燃烧的特点，炉内旋转动量矩在炉膛出口处还保持一定的余量，旋流矢量埸和烟气引风的合成流埸会产生烟气的流量偏差和温度偏差，同时也影响到管壁金属的温度偏差和工质的温度偏差。在现埸大量的实测记录中，少则烟温偏差～80℃，多则＞100℃，而在炉膛出口区域布置有大量过热器和再热器受热面，其内部工质为过热状态的气相介质，管内传热系数相对较小，加之介质的温度较高，一般均在420～540℃，而使用的金属材料为耐热有限的合金钢，大部分许用温度仅高出工质温度30～50℃，炉内热偏差的存在会使金属壁温超出极限温度，管材许用应力急剧下降，最终导致管材爆破损坏。对于直流锅炉的上辐射区，管内水平已全部“蒸干”，对炉内的热偏差也非常敏感，某些引进CE技术的350MW控制循环锅炉经测试炉内热偏差竟达200℃，终究会导至爆管事故。因此，采取针对性的防止措施甚为重要。四角喷燃的煤粉炉，客观上会存在热偏差是不可避免的，尽管为此而采用同心圆正反切圆、对冲切圆等方法，还是没有根本解决问题。本专利技术的目的是提出一种采用蒸汽二次气化煤粉燃烧，消除炉内热偏差的方法。本专利技术的主要是在炉膛的上部采用蒸汽喷雾，使煤粉中未燃烬的焦碳颗粒气化燃烧，从气固两相燃烧转化为气-气均相燃烧，加之采用一、二、三次风同心正反切圆和旋转动量平衡补偿的方法重新组织上部气流的高温烟气动力分布和热力分布，解决切圆燃烧不可避免的火焰中心偏斜的问题，克服由热偏差而引起的超温爆管结渣等现象。蒸汽喷雾燃烧处于热解和着火完全结束以后的位置，即处于炉内温度区域较高的范围(1400～1600℃)。此时，煤粉的成份已成为半焦(灰份和碳的合成物)，动力场已趋弱势，气流中氧的浓度也急剧下降，燃烬极为困难，进入了燃烧的“扩散区”。通过蒸汽喷雾对燃烧也有显著的促进作用。蒸汽喷嘴采用低流线型设计且处于炉膛上部两侧或前后墙相对交错布置。采用本专利技术的其优点在于由于喷入了蒸汽，其蒸汽射流重新组织炉内空气动力场，使烟气温度和流速分布均衡，消除炉内热偏差，另外，气化位置处于高温区，对炉壁热负荷有平缓作用，避免水冷壁发生高温氧化现象，并减少NOx有害物的生成量。同时，蒸汽射流搅动煤粉颗粒，增强表面的燃烧产物脱附和过剩氧的吸附作用，促进燃烧。另外，蒸汽和烟气中的过剩氧量在高温区是很好的燃烧催化剂，水蒸汽和灼热焦碳接触，使之产生水煤气，新生的可燃气较之碳燃烧反应迅速且完全。由上可知，煤粉二次气化燃烧既可节能，又可提高锅炉运行的可靠性。本专利技术的实施方案如下在电站锅炉采用蒸汽喷雾燃烧的方法，利用现有的设备结构，加上一些辅设的管系统和喷嘴，实施较为简便。蒸汽源采用中压缸排出的再热汽，在锅炉再热器进口管路上装配分支管引至炉膛上部两侧相对交错布置。喷嘴采用低阻的流线型设计，喉部通径为d≈5mm，出口的当量直径dd1≈10mm，蒸汽流速ω≈75m/s，有效的主体段动量矩射程Lyx≈6～8m，单只喷嘴的质量流量G≈240kg/时，喷嘴直接和水冷壁接触，其伸出炉内长度几乎与水冷壁面在同一平面，冷却条件较好，即使处于停止供汽状态下，喷嘴的金属温度＞540℃，故可采用普通不锈钢材。考虑到气化条件，在420t/h锅炉上宜采用10～12只喷嘴，总体蒸汽量约为2.5吨/时，约占锅炉蒸发量的0.5%。按设计燃料的成分(Cfgd＝56%、Wy＝7%)，假定有15%的碳元素采用气化燃烧，单位燃料发生煤气的汽耗率为48kgH2O/kgC，该值是煤气发生最佳参数。两侧喷雾蒸汽的流量可以根据炉内热力分布调整，使之均衡为最佳流量匹配，但总量变化不大，总量的调整范围可随负荷而变动。权利要求1.一种采用煤粉二次气化燃烧，消除炉内热偏差的方法，其特征在于在炉膛的上部采用蒸汽喷雾，使煤粉中未燃烬的焦碳颗粒气化燃烧，从气固两相燃烧转化为气-气均相燃烧，加之采用一、二、三次风同心正反切圆和旋转动量平衡补偿的方法重新组织上部气流的高温烟气动力分布和热力分布，解决切圆燃烧不可避免的火焰中心偏斜的问题，克服由热偏差而引起的超温爆管结渣等现象。2.根据权利要求1所述的，其特征在于蒸汽喷雾燃烧处于热解和着火完全结束以后的位置，即处于炉内温度区域较高的范围(1400～1600℃)。3.根据权利要求1或2所述的其特征在于蒸汽喷嘴采用低阻流线型设计且处于炉膛上部两侧或前后墙相对交错布置。全文摘要主要应用在锅炉燃烧领域，该方法主要是在炉膛的上部采用蒸汽喷雾，使煤粉中未燃烬的焦炭颗粒气化燃烧，从气固两相燃烧转化为气—气均相燃烧，加之采用一、二、三次风同心正反切圆和旋转动量平衡补偿的方法重新组织上部气流的高温烟气动力分布和热力分布，解决切圆燃烧不可避免的火焰中心偏斜的问题，克服由热偏差而引起的超温爆管结渣等现象，即可起到节能的作用，又可提高锅炉运行的可靠性。文档编号F23C9/00GK1092515SQ9311510公开日1994年9月21日 申请日期1993年11月27日 优先权日1993年11月27日专利技术者张永福, 薛启华, 李方钺 申请人:东南大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用煤粉二次气化燃烧，消除炉内热偏差的方法，其特征在于在炉膛的上部采用蒸汽喷雾，使煤粉中未燃烬的焦碳颗粒气化燃烧，从气固两相燃烧转化为气－气均相燃烧，加之采用一、二、三次风同心正反切圆和旋转动量平衡补偿的方法重新组织上部气流的高温烟气动力分布和热力分布，解决切圆燃烧不可避免的火焰中心偏斜的问题，克服由热偏差而引起的超温爆管结渣等现象。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永福，薛启华，李方钺，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]