多煤种燃烧器及其燃烧方法技术

本发明专利技术公开了一种兼有强化着火和强化燃尽的多煤种煤粉燃烧器。它可应用于单只燃烧热功率为１００ＫＷ以上的燃煤粉小型锅炉和炉窑上作主燃烧器用。也可以用于电站锅炉上。这种燃烧器具有独特的空气动力特性，使它兼具强化着火和强化燃尽的功能，并有良好的低负荷特性，它能燃烧褐煤，各类烟煤以及贫煤等煤种，其最小燃烧热功率可低达１００ＫＷ（３６００×１０＋［３］ＫＪ／ｈ或８６０×１０＋［３］ｋｃａｌ／ｈ）。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到的是煤粉燃烧器。现有的煤粉燃烧器有旋流式和直流式两种类型(见锅炉燃烧设备西安交通大学P263)，其共同特点是煤粉和全部燃烧空气在炉膛内最终混合，混合的早或晚取决于煤种，不同的煤种则由不同形式的燃烧器以及与其相应的配风参数来适应。由于锅炉用煤常在一定范围内变化，实际运行中锅炉负荷也在一定范围内变化，负荷的变化必定引起配风参数的变化，而现有的燃烧器对这些变化的适应能力低，常常会由此而降低燃烧的可靠性和运行经济性。寻求能适应多煤种且具有良好低负荷特性的燃烧器是锅炉实践所期望的。为此，对现有燃烧器常常采用各种措施来强化着火过程以图达到煤质变化和负荷降低时仍能保持燃烧稳定性国内已研制的“带火焰稳定器的燃粉燃烧器”(专利号CN85109436)、火速差同向射流技术(专利号CN85100050)和夹心风燃烧器(专利号 86102940)以及各种煤粉予燃室都属此类。这些措施都着重在强化其着火过程，并不能同时强化燃尽过程来提高燃烧经济性。本专利技术的目的是提供一种兼有良好着火性能和燃尽性能，且有良好低负荷特性，并能适应多煤种燃烧的燃烧器。其热功率低至1000KW的小容量煤粉燃烧器。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术措施是通过燃烧器结构实现一次风作旋转运动;全部二次风以束状形式分级高速并切向射入，在喷口内分别形成内回流区和外回流区。向回流区回流的高温烟气使煤粉获得了良好的着火条件。同时，高速的二次风以旋风束气流所具有的强扰动能力使煤粉在喷口内与空气强烈混合，获得了良好的燃尽条件。多煤种燃烧器就兼有强化着火和强化燃尽的功能。以下结合附图及实施实例对本专利技术作进一步描述。图一 多煤种燃烧器简图。图二 多煤种燃烧器气流流场图。下面对各附图进行进一步描述图一所示的燃烧器由一次风流道(1)、二次风流道(2)(3)(4)以及喷口(5)和点火器(6)所组成。煤粉燃烧所需的全部风量分为一、二次风进入燃烧器。其中一次风率根据负荷变化在10%至30%的范围内变化。一次风是通过螺旋线蜗壳旋流喷入燃烧器内腔。二次风是沿燃烧器轴向分三级以束状送入燃烧器内腔，第一级束状二次风通过二次风流道(2)和第二级束状二次风通过二次风流道(3)与燃烧器轴线气流前进方向同向并成角度，使喷至内腔的气流形成大小不同的假想切圆。第三级束状二次风通过二次风流道(4)其喷入方向是与燃烧器轴线垂直也形成一假想切圆。在圆周方向，第一级与第三级流道呈轴向并列，而第二级流道与它们错列。喷口(5)是燃烧器内腔的主要部份，呈正圆柱型。煤粉燃烧组织的主要过程是在燃烧器内腔里完成的。煤粉的点火是藉两只切向安装在一次风出口流道(1)与二次风箱(8)内壁之间空隙处的点火器(6)完成的。点火器火焰在一次风外管与二次风箱内管之间旋转喷出。在一次风中心管中，可插入助燃或掺烧用油枪或气枪，并通入相应的燃烧空气。图二所示为燃烧器空气动力流场图，它反映了组织燃烧的主要过程。从流场图中可以看出，一次风的旋转运动在出口处产生小的回流区(12)并使煤粉在其出口处就向燃烧器内腔壁面离析，造成壁面附近煤粉浓度集中。在点火时，它与点火器旋转火焰直接接触而具备了极为有利的点火条件。二次风束状分级切向喷入，形成了复杂的气流流场。在中心部位形成了中心回流区(10)并在喷口里端内壁和气流束间形成外回流区(11)。内、外回流区回流的高温烟气为煤粉提供了着火热源和稳定燃烧的基本条件，使燃烧器在正常无助燃之下具有良好的着火和稳定燃烧的性能。鉴于一、二次风在燃烧器内腔全部混合，且由于二次风具有很高速度，煤粉和全部燃烧空气在高扰动下于喷口内的小空间获得高强度的混合，为燃尽提供了极有利的条件，使入炉的过剩空气系数可以降至1.05～1.17而不降低燃烧经济性。上述的气流特性使燃烧器既能强化着火过程又能强化燃尽过程。燃烧器所采用的措施，通过其实施说明其独特的气流特性不仅使燃烧器具有很高的燃烧可靠性和经济性，具有良好的低负荷特性，还能适应于多煤种的燃烧。例如烟煤、褐煤、烟煤和无烟煤以及石油焦和烟煤的混合燃料，其燃尽率可达95～99%，燃烧器的热功率可低达1000KW。为了保持回流烟气的高温，根据煤种，燃烧器的出口处敷设不同程度的卫燃带。由于煤粉燃烧是从喷口内开始的，燃烧器内腔以及各级二次风喷咀必需用耐高温合金钢制成。喷口内衬应敷耐高温材料。实施实例应用上述的技术措施，在一台链条炉改造为煤粉炉的锅炉上得到了实施，所采用的燃烧器热功率为2000KW。燃烧器在额定功率下(即100%负荷)的参数是一次风率为10%，风温为32℃;二次风率为90%，风温为70℃。用液化气作为点火热源。燃烧器曾以褐煤、烟煤、无烟煤和烟煤混煤以及石油焦和烟煤混煤作为试烧煤种。燃烧器在不同负荷下经受了考验。试验结果列于下表权利要求1.一种多煤种燃烧方法，其特征在于带煤粉的一次风通过螺旋线蜗壳以旋转运动方式喷入燃烧器内腔(9)，造成内腔(9)壁面附近煤粉浓度集中，点火器(6)喷出的旋转火焰直接与高浓度煤粉接触从而提供了极其有利的点火条件，二次风沿燃烧器轴线气流前进方向分三级以束状喷入燃烧器内腔，所述三级中的第一级束状二次风通过二次风流道(2)和第二级束状二次风通过二次风流道(3)与燃烧器轴线气流前进方向同向并成角度，使喷至内腔的气流形成大小不同的假想切圆，第三级束状二次风通过二次风流道(4)其喷出方向与燃烧器轴线垂直并且也形成一个假想切圆，上述气流在内腔中形成了复杂的气流流场，中心部位形成了中心回流区(10)，而在内腔的内壁和气流束之间形成外回流区(11)，内外回流区回流的高温烟气为煤粉的着火与稳燃提供了基本条件，由于全部束状二次风分级以切向方式射入并具有很高的速度和扰动强度，使煤粉和全部燃烧空气在内腔的小空间内获得高强度混合，从而提供了燃尽的最佳条件，使入炉内过剩系数降低至1.05～1.17。2.按照权利要求1所述的燃烧方法，其特征在于其中一次风率占总风率的10～30%。3.按照权利要求1所述的燃烧方法，其特征在于，它能适应多种煤种的燃烧，例如烟煤、无烟煤、褐煤、烟煤和无烟煤以及石油焦和烟煤的混合燃料，其燃尽率可达95.78～99.09%，热功率可低达1000KW。4.一种为完成权利要求1所述燃烧方法的燃烧器，主要包括一次风流道，二次风箱、二次风流道、助燃枪、燃烧器喷口等，其特征在于一次风外壳为常规蜗壳旋流形，在一次风出口流道(1)的中心管内可有助燃枪(7)，与一次风出口流道(1)同轴的外部套有二次风箱(8)，两只点火枪(6)沿圆周等距切向安装在一次风出口流道(1)与二次风箱(8)内壁之间的空隙处，二次风箱内壁的前段为圆柱形，后段呈锥形扩张体，构成燃烧器内腔的前部分。锥形体扩张的端部与构成燃烧器内腔后部分的喷口(5)联结，两者前后端接并同轴，内腔喷口(5)为圆柱形。在所述二次风箱的内壁沿气流前进方向相距而分别引出和轴线成角度的第一级二次风流道(2)和第二级二次风流道(3)以及其出口垂直轴线的第三级二次风流道(4)，在圆周方向第一级与第三级二次风流道出口呈轴向并列，而第二级与第三级二次风流道出口呈错列。5.按照权利要求4所述的燃烧器，其特征在于插入一次风流道(1)中心管内的助燃枪可为燃油枪或燃气枪。6.按照权利要求4所述的燃烧器，其特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多煤种燃烧方法，其特征在于带煤粉的一次风通过螺旋线蜗壳以旋转运动方式喷入燃烧器内腔（９），造成内腔（９）壁面附近煤粉浓度集中，点火器（６）喷出的旋转火焰直接与高浓度煤粉接触从而提供了极其有利的点火条件，二次风沿燃烧器轴线气流前进方向分三级以束状喷入燃烧器内腔，所述三级中的第一级束状二次风通过二次风流道（２）和第二级束状二次风通过二次风流道（３）与燃烧器轴线气流前进方向同向并成角度，使喷至内腔的气流形成大小不同的假想切圆，第三级束状二次风通过二次风流道（４）其喷出方向与燃烧器轴线垂直并且也形成一个假想切圆，上述气流在内腔中形成了复杂的气流流场，中心部位形成了中心回流区（１０），而在内腔的内壁和气流束之间形成外回流区（１１），内外回流区回流的高温烟气为煤粉的着火与稳燃提供了基本条件，由于全部束状二次风分级以切向方式射入并具有很高的速度和扰动强度，使煤粉和全部燃烧空气在内腔的小空间内获得高强度混合，从而提供了燃尽的最佳条件，使入炉内过剩系数降低至１．０５～１．１７。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢毓麟，胡仁德，
申请(专利权)人：哈尔滨普华煤燃烧技术开发中心，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]