煤粉粗细分离燃烧方法及其装置制造方法及图纸

煤粉粗细分离燃烧方法及其装置，属于煤粉燃烧技术领域，适用于煤粉燃烧锅炉。本发明专利技术方法包括：（１）分离步骤，将常规煤粉气流分离为细煤粉气流和粗煤粉气流；（２）引流燃烧步骤，将粗煤粉气流处于燃烧射流的中部；把细煤粉气流引到粗煤粉气流外部进行环绕燃烧，在粗煤粉气流周围形成稳定着火热源，以强化粗煤粉气流着火和稳燃。本发明专利技术的装置，主燃烧器前部装有旋风分离装置，旋风分离装置出口为双层圆形套管，双层圆形套管内管通过连接装置连接主燃烧器外一次风圆管，双层圆形套管外管通过连接装置连接主燃烧器内一次风圆管。本发明专利技术着火特性好，稳燃能力强，煤粉燃尽率高，ＮＯｘ排放量低，负荷和煤种适应性强，实现了煤粉的高效低污染燃烧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤粉燃烧
，特别涉及煤粉粗细分离燃烧方法及其装置，适用于煤粉燃烧锅炉。
技术介绍
中国是以煤为主要能源的大国，煤约占一次能源的70％以上，并且这种以煤为主的能源结构在今后相当长的时期内都不会改变，也决定了中国发电能源以煤为主的格局。随着发电机组日益向大容量发展，电力工业对煤粉燃烧提出了越来越高的要求，概括起来为高燃烧效率、稳燃、防结渣、低污染以及良好的煤种适应性和快速负荷变化适应性。煤粉的燃烧以非均相反应为主，其反应速度主要由煤粉颗粒的升温速度、氧向煤粒表面的扩散、吸附及表面反应等决定，而与煤粒的表面积成正比；增加煤粉浓度，就等于增加单位体积内煤粉的表面积，从而增加了燃烧的化学反应速度。因此，提高煤粉浓度可以大幅度加快化学反应速度。大量的理论分析及实验研究都已经证明煤粉浓度提高时，煤粉燃烧所形成的NOx减少，煤粉气流的着火热减少，着火温度降低，着火时间缩短，着火点提前，提高煤粉浓度无论对于提高火焰稳定性还是对降低NOx排放都有很好的作用。煤粉浓淡燃烧技术最初由美国、日本等国家提出和应用，引入中国后得到了大力的发展和广泛的应用。黄竹青在《煤粉浓缩燃烧技术的应用及其利弊分析》(锅炉技术，第34卷第6期，PP39-42)一文指出，国外技术多从降低NOx排放着手，而国内技术主要从稳燃、包括低负荷稳燃和劣质煤稳燃着手。浓淡型燃烧器在我国的应用已近十年，发挥了很大的作用，但仍然存在以下一些问题 (1)浓淡燃烧器对无烟煤、贫煤的调峰能力有限不同煤种的最佳煤粉浓度是不同的，而且不是越浓缩的越好，同时在全负荷运行和低负荷运行时，对煤粉的浓度要求也是不同的。全负荷运行时炉温较高，许多煤无需浓缩就可稳定燃烧；低负荷要求煤粉浓缩，如果浓淡燃烧器对煤粉浓度设计是不可调的或实际运行中调节性差，就不能很好地适应不同煤种和不同负荷的需要。仅仅采用浓淡燃烧技术解决无烟煤的低负荷运行能力有限，随着挥发分含量的降低，其着火温度随浓度变化而降低的幅度也下降。无烟煤本身着火温度就高，低负荷运行时炉温较低，尽管此时煤粉已被浓缩到最佳值，但因其着火温度的降低幅度不大，所以因炉温仍达不到着火条件而不能起到稳燃作用。所以一些浓淡燃烧器对无烟煤调峰的低限只有70％左右。(2)煤粉的浓缩与其后期混合之间的矛盾从着火和降低NOx的排放来说，希望气—粉分离，提高煤粉浓度，降低着火温度和着火热。但是任何燃烧过程，总希望燃料与空气混合得越均匀越好。因此将一次风粉在进入炉膛后分成浓淡两股，若在炉内不加强后期混合措施，势必造成飞灰含碳量增加，降低锅炉效率，尤其对低挥发分煤更加明显。诚然，由于浓缩后的煤粉着火提前，有利于煤粉的燃尽，从而可部分抵偿由于浓淡分离后造成的后期混合不好而导致锅炉效率的下降，这对反应性好及固定碳含量较低的高挥发分烟煤、劣质烟煤及褐煤可能问题不大，甚至会使飞灰含碳量下降，但对低挥发煤来说，矛盾就会显得突出。(3)大型锅炉浓侧水冷壁管的高温腐蚀浓侧缺氧，形成还原性气氛，烟气中含有CO等不完全燃烧气体。如果组织不当，造成水冷壁区域也形成还原性氛围；煤中硫分，在还原性气氛下生成H2S气体，造成水冷壁的H2S性高温腐蚀。还原性气氛中CO含量增加，H2S含量也将成比例增加。H2S可与金属铁直接反应生成FeS。然后FeS与金属反应又可生成低熔点的共晶体。另外，H2S也可透过疏松的Fe2O3层与致密的磁性氧化铁(Fe2O3·FeO)层中的FeO发生反应生成FeS，所形成的FeS缓慢氧化成暗黑色的磁性Fe3O4，因此水冷壁的外部腐蚀产物中有FeS、Fe3O4，而这一层FeS、Fe3O4本身呈多孔状，不起保护作用，可以使腐蚀不断进行下去。腐蚀速度与H2S浓度成正比，与管壁温度成指数关系，在300℃以下，腐蚀速度很小，随着管壁温度的增加，管壁的腐蚀速度增加很快。因此管壁的高温腐蚀都发生在高温、高压的大型锅炉中，而对中小型锅炉影响不大。(4)浓侧的还原性气氛引发炉膛结渣影响炉内结渣程度的主要因素有煤质特性、火焰温度、煤粉气流冲刷水冷壁的程度以及水冷壁附近的温度工况和介质气氛等。炉内结渣的必要条件是灰粒或未燃尽的碳处于熔化粘着状态。一种煤灰的熔化温度并不是一个常数，而是和煤粒周围的气氛有关。在还原性气氛中，灰中熔点较高的Fe2O3被CO还原成熔点较低的FeO，而FeO与SiO2等进一步形成熔点更低的共晶体，有时会使灰熔点下降50～100℃。浓淡型燃烧器，煤粉分成浓淡两股进入炉膛，浓侧煤粉容易在一次风口附近形成还原性气氛，结渣的可能性增加。一般而言，浓淡分离技术大多是采用惯性分离原理，浓侧的煤粉一般是因为其颗粒较大、惯性较大而被富集。因此，浓侧煤粉具有较大的粒径分布，而这可能是减弱浓淡分离技术稳定燃烧的原因较粗的颗粒因为热惯性较大，升温较慢，导致挥发分释放和燃烧速率下降。微细粒技术已被作为一种新兴的煤粉燃烧技术处于开发研究中。在我国目前的科技文献和工程实践活动中，人们习惯于将极细的粉体如10μm以下直到亚微米的粉体称为“超细”粉体。在电站煤粉锅炉燃烧方面，把超细化煤粉定义为20μm以下的煤粉。姜秀民等在《粉煤颗粒粒度对燃烧特性影响热分析》(中国电机工程学报，第22卷、第12期，PP142-145)一文表明，超细化煤粉燃烧技术就是从改变煤粉自身的物理与化学特性入手，来达到完善煤粉燃烧过程的目的。煤粉超细化后，其物理结构与燃烧特性得到完善，其燃烧效率，燃烧稳定性进一步提高，NOX气体生成量要远小于常规煤粉，超细化煤粉为燃料的电厂综合经济性指标亦高于常规煤粉为燃料的燃煤电厂。超细化煤粉燃烧方式与常规煤粉燃烧方式相比具有稳燃效果好、燃烧效率高、低NOX污染以及综合经济性高等优点。尽管超细化煤粉燃烧技术拥有很多优点，但是超细化煤粉制备的成本较高，目前还缺乏一种有效的制备方法，应用受到极大的限制。随着电力工业的迅速发展，火电站煤耗量显著增加，使原煤供应受到很大的冲击，出现了全国性的电煤市场紧缺，火电厂燃料供应十分紧张，而且这种状况短时间内难以改善。同时，我国长期的能源政策要求大型电站锅炉尽量燃用劣质煤。因此，许多电站锅炉不得不燃用非设计煤种，而且是多种不同地区，燃烧特性差异比较大的非设计煤种，燃煤品质也越来越差。这给锅炉运行带来了一系列问题燃烧不稳甚至灭火、飞灰含碳量升高，燃烧效率降低、发电煤耗增加，汽温特性难以控制，锅炉爆管频繁，锅炉严重结渣等影响锅炉的安全经济运行。上述分析表明，浓淡燃烧技术得到广泛的应用，也取得了一定的效果，但也存在一些问题，因此仍然亟需开展相关燃烧技术研究。
技术实现思路
本专利技术提出一种煤粉粗细分离燃烧方法，目的在于克服浓淡分离燃烧技术所存在的弊端和超细化煤粉制备成本较高的问题，实现高燃烧效率、稳燃、防结渣、低污染以及良好的煤种适应性和快速负荷变化适应性；同时，提供实现煤粉粗细分离燃烧方法的装置。本专利技术的一种煤粉粗细分离燃烧方法，包括(1)分离步骤，将常规煤粉气流分离为细煤粉气流和粗煤粉气流两部分；(2)引流燃烧步骤，将粗煤粉气流处于燃烧射流的中部着火优先区域之外，增加其在燃烧室内的停留时间；把细煤粉气流引到粗煤粉气流外部着火优先区域进行环绕燃烧，在粗煤粉气流周围形成稳定着火热源，以强化粗煤粉气流的着火和稳燃。本专利技术的实现煤粉粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉粗细分离燃烧方法，包括：（１）分离步骤，将常规煤粉气流分离为细煤粉气流和粗煤粉气流两部分；（２）引流燃烧步骤，将粗煤粉气流处于燃烧射流的中部着火优先区域之外，增加其在燃烧室内的停留时间；把细煤粉气流引到粗煤粉气流外部着火优先区域进行环绕燃烧，在粗煤粉气流周围形成稳定着火热源，以强化粗煤粉气流的着火和稳燃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周怀春，方庆艳，汪华剑，傅培舫，罗自学，娄春，程强，姚斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[]