燃料流有旋向控制的预热燃烧锅炉及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种预热燃烧锅炉，包括炉膛和至少一对预热燃烧器，每对预热燃烧器彼此相对的分别设置在炉膛两侧，每个预热燃烧器包括：提升管(3)；旋风分离器(5)；分离器入口管段(4)，连接在提升管与旋风分离器之间；返料器(6)，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒(7)，以及与中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道(71)，其中：所述至少一对预热燃烧器中的一对预热燃烧器中，两个分离器入口管段与对应的旋风分离器的连接切入方向相同。本发明专利技术还涉及一种预热燃烧锅炉的燃烧控制方法。锅炉的燃烧控制方法。锅炉的燃烧控制方法。

【技术实现步骤摘要】
燃料流有旋向控制的预热燃烧锅炉及其控制方法


[0001]本专利技术的实施例涉及锅炉领域，尤其涉及一种预热燃烧锅炉及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会发展和城市化进程加快，中东部地区大气复合污染日益严峻，其中工业燃煤排放的大气污染物占雾霾来源的比例高达30-40％。燃煤工业锅炉凭借其蒸汽参数调节响应快、调节灵活、运行参数范围宽等优点，已广泛应用与冶金、化工、机械、农业等领域。目前，燃煤工业锅炉总数约60万台，年耗煤量达6.4亿吨，煤粉工业锅炉占现有工业锅炉总数的85％，并且以每年约1.5％的速度增长。
[0003]但是，现有燃煤工业锅炉属于高能耗、高污染的能源装备，我国燃煤工业锅炉一直存在如下技术缺陷：(1)气流组织不合理，火焰结构、传播和控制差；(2)燃煤污染物原始排放大、燃尽困难；(3)锅炉处于低负荷运行稳燃性差、燃烧效率低。因此，在国家严控大气污染物排放的法规条例下，燃煤工业锅炉的高效燃尽、污染物低排放和低负荷稳燃技术的开发具有重要意义。
[0004]现有的传统燃烧器对冲布置煤粉工业锅炉长期存在的技术难题主要包括：传统对冲燃烧器布置的煤粉工业锅炉长期存在由于组织配风不善造成的气流旋向严重不对称、偏斜刷墙、燃料混合较弱以及火焰充满度不足等问题，造成NOx原始排放高、低负荷稳燃性差、燃尽度偏低，特别是高负荷运行极易烧蚀、结渣损害炉膛内壁，严重影响了煤粉工业锅炉使用寿命。

技术实现思路

[0005]为缓解或解决上述问题中的至少一个方面，提出本专利技术。
[0006]本专利技术主要针对燃烧器对冲布置的中大型容量煤粉工业锅炉的上述主要技术缺陷，特别是针对对冲布置燃烧器的中大型工业锅炉，气流旋向存在严重不对称和偏斜刷墙、燃料混合较弱和火焰充满度不足等缺陷，提出了不同于常规前后墙对冲布置燃烧器的方案，该方案有助于实现以下中的至少一种：解决现有对冲煤粉工业锅炉(1)对冲旋流偏转刷墙，(2)燃料混合较弱，(3)火焰充满度不足的技术难题，以提高工业锅炉安全稳定运行和使用寿命。
[0007]根据本专利技术的实施例的一个方面，本专利技术提出一种预热燃烧锅炉，包括炉膛和至少一对预热燃烧器，每对预热燃烧器彼此相对地分别设置在炉膛两侧，每个预热燃烧器包括：
[0008]提升管；
[0009]旋风分离器；
[0010]分离器入口管段，连接在提升管与旋风分离器之间；
[0011]返料器，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；
[0012]分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒，以及与
中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道，
[0013]其中：
[0014]所述至少一对预热燃烧器中的一对预热燃烧器中，两个分离器入口管段与对应的旋风分离器的连接切入方向相同。
[0015]可选的，所述炉膛连接管道内设置有管道旋流强化结构。可选的，所述管道旋流强化结构包括至少一个螺旋型导流结构。可选的，所述螺旋型导流结构的螺旋升角α的取值范围为：30
°
≤α≤60
°
，进一步的，所述螺旋升角α满足0.6≤tanα≤1.5。可选的，所述至少一个螺旋型导流结构包括在圆周方向上彼此等角度间隔开的三个螺旋型导流结构。可选的，所述螺旋型导流结构为螺旋型导流凹槽或者螺旋型导流凸起。
[0016]可选的，所述炉膛连接管道在与炉膛连接的一端设置有喷口，所述喷口内设置有喷口旋流强化结构。可选的，所述喷口旋流强化结构包括设置在喷口中的多个挡板，相邻挡板之间形成旋转流道。可选的，所述喷口旋流强化结构包括设置在喷口中间的中心轴件，所述挡板连接到所述中心轴件。可选的，每一个挡板在垂直于喷口的轴线的截面中具有渐开线形状。可选的，每一个挡板的开度角β的取值范围为：0
°
<β<90
°
。
[0017]可选的，螺旋升角α与开度角β之间满足关系0.2≤sinαsinβ≤0.8以及0.3≤sinαcosβ≤1.0。
[0018]可选的，所述挡板在垂直于喷口轴线的平面上任一点的切线与所述螺旋型导流结构的旋出方向呈锐角。
[0019]可选的，两个预热燃烧器对称布置在炉膛的前后墙下部；且两个预热燃烧器的喷口中心线相互重合且穿过水平炉膛截面中心；或者两个预热燃烧器的喷口中心线在竖直方向上错开的距离不大于0.3D和/或在水平方向上错开的距离不大于0.1D，其中D表示喷口的出口端的外径。
[0020]根据本专利技术的实施例的另一方面，提出了一种预热燃烧锅炉，包括炉膛和至少两对预热燃烧器，每对预热燃烧器彼此相对地分别设置在炉膛两侧，每个预热燃烧器包括：
[0021]提升管；
[0022]旋风分离器；
[0023]分离器入口管段，连接在提升管与旋风分离器之间；
[0024]返料器，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；
[0025]分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒，以及与中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道，
[0026]其中，所述至少两对预热燃烧器中的两对预热燃烧器中：
[0027]布置在炉膛两侧且彼此相对的每对预热燃烧器的两个分离器入口管段与对应的旋风分离器的连接切入方向相反；且
[0028]所述两对预热燃烧器中布置在炉膛同侧的两个预热燃烧器的两个分离器入口管段与对应的旋风分离器的连接切入方向相反。
[0029]可选的，所述两对预热燃烧器中：
[0030]布置在炉膛两侧且彼此相对的每对预热燃烧器的两个分离器入口管段关于对应的第一炉膛中间截面镜像对称布置；且所述两对预热燃烧器中布置在炉膛同侧的两个预热燃烧器的两个分离器入口管段关于垂直中分第一炉膛中间截面的第二炉膛中间截面镜像
对称布置；或者
[0031]每一个预热燃烧器设置有与炉膛连接管道连接的喷口，布置在炉膛两侧且彼此相对的每对预热燃烧器的喷口中心线在竖直方向上错开的距离不大于0.3D和/或在水平方向上错开的距离不大于0.1D，和/或布置在炉膛同侧的两个预热燃烧器的的喷口中心线在竖直方向上错开的距离不大于0.3D和/或在水平方向上错开的距离不大于0.1D，其中D表示喷口的出口端的外径。
[0032]基于本专利技术的实施例，本专利技术还提出了一种预热燃烧锅炉的燃烧控制方法，所述预热燃烧锅炉包括炉膛和相对地布置在炉膛两侧的第一预热燃烧器和第二预热燃烧器，每个预热燃烧器包括：
[0033]提升管；
[0034]旋风分离器；
[0035]分离器入口管段，连接在提升管与旋风分离器之间；
[0036]返料器，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；
[0037]分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒，以及与中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道，
[0038]其中，所述方法包括步骤：
[0039]使得经由第一预热燃烧器进入炉膛的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预热燃烧锅炉，包括炉膛和至少一对预热燃烧器，每对预热燃烧器彼此相对地分别设置在炉膛两侧，每个预热燃烧器包括：提升管(3)；旋风分离器(5)；分离器入口管段(4)，连接在提升管与旋风分离器之间；返料器(6)，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒(7)，以及与中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道(71)，其中：所述至少一对预热燃烧器中的一对预热燃烧器中，两个分离器入口管段与对应的旋风分离器的连接切入方向相同。2.根据权利要求1所述的预热燃烧锅炉，其中：所述炉膛连接管道内设置有管道旋流强化结构。3.根据权利要求2所述的预热燃烧锅炉，其中：所述管道旋流强化结构包括至少一个螺旋型导流结构。4.根据权利要求3所述的预热燃烧锅炉，其中：所述螺旋型导流结构的螺旋升角α的取值范围为：30
°
≤α≤60
°
。5.根据权利要求4所述的预热燃烧锅炉，其中：所述螺旋升角α满足0.6≤tanα≤1.5。6.根据权利要求3所述的预热燃烧锅炉，其中：所述至少一个螺旋型导流结构包括在圆周方向上彼此等角度间隔开的三个螺旋型导流结构。7.根据权利要求3-6中任一项所述的预热燃烧锅炉，其中：所述螺旋型导流结构为螺旋型导流凹槽或者螺旋型导流凸起。8.根据权利要求1-7中任一项所述的预热燃烧锅炉，其中：所述炉膛连接管道在与炉膛连接的一端设置有喷口，所述喷口内设置有喷口旋流强化结构。9.根据权利要求8所述的预热燃烧锅炉，其中：所述喷口旋流强化结构包括设置在喷口中的多个挡板，相邻挡板之间形成旋转流道。10.根据权利要求9所述的预热燃烧锅炉，其中：所述喷口旋流强化结构包括设置在喷口中间的中心轴件，所述挡板连接到所述中心轴件。11.根据权利要求9所述的预热燃烧锅炉，其中：每一个挡板在垂直于喷口的轴线的截面中具有渐开线形状。12.根据权利要求11所述的预热燃烧锅炉，其中：每一个挡板的开度角β的取值范围为：0
°
<β<90
°
。13.根据权利要求12所述的预热燃烧锅炉，其中：所述螺旋型导流结构的螺旋升角α的取值范围为：30
°
≤α≤60
°
；且螺旋升角α与开度角β之间满足关系0.2≤sinαsinβ≤0.8以及0.3≤sinαcosβ≤1.0。
14.根据权利要求9-13所述的预热燃烧锅炉，其中：所述挡板在垂直于喷口轴线的平面上任一点的切线与所述螺旋型导流结构的旋出方向呈锐角。15.根据权利要求1-14中任一项所述的预热燃烧锅炉，其中：所述炉膛连接管道在与炉膛连接的一端设置有喷口，两个预热燃烧器对称布置在炉膛的前后墙下部；且两个预热燃烧器的喷口中心线相互重合且穿过水平炉膛截面中心；或者两个预热燃烧器的喷口中心线在竖直方向上错开的距离不大于0.3D和/或在水平方向上错开的距离不大于0.1D，其中D表示喷口的出口端的外径。16.一种预热燃烧锅炉，包括炉膛和至少两对预热燃烧器，每对预热燃烧器彼此相对地分别设置在炉膛两侧，每个预热燃烧器包括：提升管(3)；旋风分离器(5)；分离器入口管段(4)，连接在提升管与旋风分离器之间；返料器(6)，自旋风分离器底部出口连接到提升管下部；分离器出口管段，包括与旋风分离器上端出口相连的竖向布置的中心筒(7)，以及与中心筒相连的水平连接到炉膛的炉膛连接管道(71)，其中，所述至少两对预热燃烧器中的两对预热燃烧器...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建国，刘敬樟，李百航，满承波，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：