本发明专利技术涉及具有自适应功能的防焦多级点火燃烧装置。现有燃烧装置内部发生结焦，影响燃烧装置的安全运行。本发明专利技术包括一级热源管、风箱、煤粉气流进料装置、初级预燃装置、后级预燃装置；初级预燃装置包括套置的内筒和外筒，内筒的内部空间为初级预燃室，内筒与外筒之间的空间为环形的煤粉气流通道，初级预燃装置的外筒两端分别连接有初级调节环和后级调节环；初级预燃装置的内筒分为引燃段和防焦段，防焦段内筒的侧壁开有呈阵列排列的防焦孔，防焦孔为倾斜的圆锥形通孔。本发明专利技术可替代现有的电站锅炉的一次风煤粉燃烧装置，拆卸更换方便，防焦孔具有自适应性，且具有气流的单向自锁性，可以有效防止装置内部发生结焦。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于多级点火，并具有自适应防焦功能的点火燃烧装置，适用于 以煤粉为燃料的锅炉。
技术介绍
在电力行业中，电站煤粉锅炉在启动时通常用价格昂贵的轻油来进行点火升炉， 并且在低负荷运行或煤质变差时也需用轻油来稳燃。同时，随着机组容量向大型化发展，要 求电网中有更多的机组参与调峰，致使点火和助燃用油大幅增加。而我国自2003年以来， 石油进口量和消耗量已超过日本，位居世界第二位，石油安全形势严峻。故而开发电站锅炉 的无油或少油直接点火与稳燃新技术为缓解我国石油供需矛盾，保障国家经济安全，具有 重要的现实意义。我国现有的煤粉直接点火技术，根据点燃煤粉的能量的最终来源(激发热源)的 不同，可以将直接点火技术分为两大类以某物质的燃烧热作为激发热源，包括马弗炉点 火，少油与微油点火，可燃性气体点火等点火方式；以电能作为激发热源，包括电阻加热点 火，中频感应加热热壁面点火，等离子体点火，中频感应加热高温空气点火等点火方式。而 对于大容量的电站煤粉锅炉来说，无论何种点火技术，如果采用单级点火的方式去点燃一 次风煤粉气流，外界所需供给的点火能量是非常巨大的，势必增加煤粉直接点火系统的设 计难度、设备成本和运行费用。对此，研究者们提出了多级点火的概念利用煤粉直接点火技术先将一小股煤粉 点燃，再利用这股煤粉放出的着火热去点燃后续的二三级煤粉，最终点燃整个一次风煤粉 气流，实现低功率点火。为了快速稳定地点燃一次风煤粉气流，多级点火都是内燃式点火。而煤粉气流的 着火放热呈现强烈的非线性，一旦被点燃后，煤粉气流放出的着火热进一步促进煤粉的燃 烧放热，不但提高了点火燃烧装置内部温度，而且迅速消耗气流中的氧气，产生大量C0，使 得燃烧室内的气氛转变为还原性气氛，这些都容易使煤粉在燃烧装置内部发生结焦，从而 影响燃烧装置的安全运行。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有煤粉多级点火技术中，煤粉着火燃烧与防焦的矛盾， 提出一种用于电站锅炉上具有自适应防焦功能的多级点火燃烧装置。本专利技术包括一级热源管、风箱、煤粉气流进料装置、初级预燃装置、后级预燃装置。初级预燃装置包括套置的内筒和外筒，内筒的内部空间为初级预燃室，内筒与外 筒之间的空间为环形的煤粉气流通道；外筒的长度为外筒内径D的1. 5 5倍；内筒的侧壁 端面设置有倒角，内筒长度为外筒长度的60 90%，内筒的两个端面均在外筒的两个端面 以内。后级预燃装置为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，圆筒的内部空间为后级预燃室，后级预燃装置圆筒的长度为0. 2 3D。煤粉气流进料装置包括进料管和连接筒，连接筒与为与初级预燃装置的外筒等径 的圆筒，进料管与连接筒连通，进料管轴线与连接筒轴线的夹角为φ，30°，连 接筒内对应进料管的进口设置有挡板。煤粉气流进料装置中的连接筒与初级预燃装置的外筒之间设置有初级调节环，初 级预燃装置的外筒与后级预燃装置的圆筒之间设置有后级调节环，初级预燃装置的外筒的 一端与初级调节环以及连接筒通过法兰连接，初级预燃装置的外筒的另一端与后级调节环 以及后级预燃装置的圆筒通过法兰连接。初级调节环和后级调节环均为圆环形，包括连接为一体的环形平面和圆锥面，其 中环形平面作为法兰，圆锥面母线与法兰环形平面的夹角为θ，30° < θ <80°，圆锥面 的高度h = 0. 1 0. 3D，初级调节环的圆锥面在初级预燃装置的外筒内、后级调节环的圆锥 面在后级预燃室内。风箱包括圆筒形的本体和与本体端面中心连通的套筒，套筒的轴向与本体端面垂 直，本体的侧面开有进风口。风箱的套筒穿过煤粉气流进料装置的连接筒进入初级预燃室，一级热源管穿过风 箱的本体伸入套筒内，一级热源管与套筒间隙配合，一级热源管的出口端面与套筒的出口 端面的距离k = 0 0. 8D，一级热源管与套筒之间的环形空间为微调风道。 初级预燃装置的内筒分为引燃段和防焦段，防焦段的长度L为内筒总长度的20 80% ；防焦段内筒的侧壁开有呈阵列排列的防焦孔，防焦孔为倾斜的圆锥形通孔，圆锥孔的 顶点位于初级预燃室内，圆锥孔的顶角β为15 60°，圆锥孔的轴线与内筒的轴线夹角 α为30 60°，圆锥孔在内筒内壁的开口的最小孔径大于等于4mm，圆锥孔在内筒外壁的 开口面积为防焦段内筒外壁总面积的60 95%。一级热源管、风箱的本体和套筒、初级预燃装置的内筒和外筒、后级预燃装置的圆 筒同轴设置。本专利技术可替代现有的电站锅炉的一次风煤粉燃烧装置，其中初级调节环和后级调 节环采用法兰连接，拆卸更换方便，其结构形状可根据煤种、煤粉细度的变化而改变，对燃 料的适应性强。本专利技术的防焦段的防焦孔的斜向圆锥孔的布置形式使得进入初级预燃室的 冷态后级稀相煤粉气流的流量与二级预燃室的燃烧状况相适应，具有自适应性，且具有气 流的单向自锁性。点燃电站锅炉一次风煤粉的一级点火源，可来自于等离子体、高温空气、 微油、可燃性气体等点火方式点燃的少量一级煤粉气流产生的高温烟气，也可以用单纯的 高温空气、或燃油、燃气产生的高温烟气。本专利技术加入微调风，可对燃烧装置内部的燃烧状 态进行调节。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中初级调节环和后级调节环的截面示意图；图3为图1中初级预燃装置内筒的截面示意图；图4为采用不同微调风时初级预燃室的轴向温度场；图5为采用不同微调风时点火燃烧装置出口端面中心温度；图6为采用不同微调风时点火燃烧装置出口端面中心处烟气中0)，0)2、02的浓度。 具体实施例方式如图1、2和3所示，具有自适应功能的防焦多级点火燃烧装置包括一级热源管1、 风箱、煤粉气流进料装置、初级预燃装置、后级预燃装置6。一级热源管1内通过作为点火热源的高温气流，它可以是由等离子、微油、高温空 气、可燃性气体等方式点燃的少量煤粉气流形成的高温烟气，或燃油、燃气产生的高温烟 气，也可以是单纯的高温空气。初级预燃装置包括套置的内筒9和外筒5，内筒9的内部空间为初级预燃室，内筒 9与外筒5之间的空间为环形的煤粉气流通道；外筒5的长度为外筒5内径D的1. 5 5 倍；内筒9的侧壁端面设置有倒角，内筒9的长度为外筒5长度的60 90%，内筒9的两 个端面均在外筒5的两个端面以内。内筒9将电站锅炉的一次风煤粉气流分为内外两股， 其内部的煤粉气流为初级煤粉气流，在初级预燃室内被一级热源管内的高温气流点燃，其 外部的煤粉气流通过内筒与外筒之间的环形通道进入后级预燃室。在后级预燃室被已经着 火燃烧的初级煤粉气流点燃。后级预燃装置6为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，圆筒的内部空间为后级预 燃室。后级预燃装置6圆筒的长度为0. 2 3D。煤粉气流进料装置包括进料管2和连接筒3，连接筒3与为与初级预燃装置的 外筒5等径的圆筒，进料管2与连接筒3连通，进料管轴线与连接筒轴线的夹角为Φ， 30° ，锅炉一次风煤粉气流从进料管进入多级点火燃烧装置。连接筒内对应进 料管的进口设置有挡板10。该挡板能够减少一次风煤粉气流拐弯处形成的回流区，防止煤 粉在该处沉积。煤粉气流进料装置中的连接筒3与初级预燃装置的外筒5之间设置有初级调节环 4，初级预燃装置的外筒5与后级预燃装置6的圆筒之间设置有后级调节环7，初级预燃装 置的外筒5的一端与初级调节环4以及连接筒3通过法兰连接，初本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有自适应功能的防焦多级点火燃烧装置，包括一级热源管、风箱、煤粉气流进料装置、初级预燃装置、后级预燃装置；其特征在于：所述的初级预燃装置包括套置的内筒和外筒，内筒的内部空间为初级预燃室，内筒与外筒之间的空间为环形的煤粉气流通道；外筒的长度为外筒内径Ｄ的１．５～５倍；内筒的侧壁端面设置有倒角，内筒长度为外筒长度的６０～９０％，内筒的两个端面均在外筒的两个端面以内；所述的后级预燃装置为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，圆筒的内部空间为后级预燃室，后级预燃装置圆筒的长度为０．２～３Ｄ；所述的煤粉气流进料装置包括进料管和连接筒，连接筒与为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，进料管与连接筒连通，进料管轴线与连接筒轴线的夹角为Ф，３０°≤Ф≤７０°，连接筒内对应进料管的进口设置有挡板；煤粉气流进料装置中的连接筒与初级预燃装置的外筒之间设置有初级调节环，初级预燃装置的外筒与后级预燃装置的圆筒之间设置有后级调节环，初级预燃装置的外筒的一端与初级调节环以及连接筒通过法兰连接，初级预燃装置的外筒的另一端与后级调节环以及后级预燃装置的圆筒通过法兰连接；所述的初级调节环和后级调节环均为圆环形，包括连接为一体的环形平面和圆锥面，其中环形平面作为法兰，圆锥面母线与法兰环形平面的夹角为θ，３０°≤θ≤８０°，圆锥面的高度ｈ＝０．１～０．３Ｄ，初级调节环的圆锥面在初级预燃装置的外筒内、后级调节环的圆锥面在后级预燃室内；所述的风箱包括圆筒形的本体和与本体端面中心连通的套筒，套筒的轴向与本体端面垂直，本体的侧面开有进风口；风箱的套筒穿过煤粉气流进料装置的连接筒进入初级预燃室，一级热源管穿过风箱的本体伸入套筒内，一级热源管与套筒间隙配合，一级热源管的出口端面与套筒的出口端面的距离ｋ＝０～０．８Ｄ，一级热源管与套筒之间的环形空间为微调风道；所述的初级预燃装置的内筒分为引燃段和防焦段，防焦段的长度Ｌ为内筒总长度的２０～８０％；防焦段内筒的侧壁开有呈阵列排列的防焦孔，所述的防焦孔为倾斜的圆锥形通孔，圆锥孔的顶点位于初级预燃室内，圆锥孔的顶角β为１５～６０°，圆锥孔的轴线与内筒的轴线夹角α为３０～６０°，圆锥孔在内筒内壁的开口的最小孔径大于等于４ｍｍ，圆锥孔在内筒外壁的开口面积为防焦段内筒外壁总面积的６０～９５％；所述的一级热源管、风箱的本体和套筒、初级预燃装置的内筒和外筒、后级预燃装置的圆筒同轴设置。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：聂欣，吕明，严圣林，潘华辰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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