一种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置

摘要

本发明公开了一种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，包括壳体，所述壳体一端上连接有能够摆动的多相流喷口，所述壳体内设有前部和所述多相流喷口连接后部纵截面为三角形结构的稳定燃烧钝体；所述壳体内所述稳定燃烧钝体的上方及下方设有分离预燃装置；所述壳体内设有测温装置及冷却保护装置；所述稳定燃烧钝体内部为构成高温流体回流装置的中空结构；该燃烧装置能稳定燃用挥发份在10％以下的贫煤；可以实现对分离预燃室内的高温流体回流量、回流区、回流区位置的精准控制和调整，使该燃烧装置对火力发电厂煤粉锅炉的稳燃性能大大增强，可以防止锅炉灭火和防止燃烧器烧损，同时有效提高锅炉运行的安全性及经济性。

权利要求

1.一种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体一端上连接有能够摆动的多相流喷口，所述壳体内设有前部和所述多相流喷口连接后部纵截面为三角形结构的稳定燃烧钝体；所述壳体内所述稳定燃烧钝体的上方及下方设有分离预燃装置；所述壳体内设有测温装置及冷却保护装置；所述稳定燃烧钝体内部为构成高温流体回流装置的中空结构；所述分离预燃装置由所述稳定燃烧钝体上部及壳体上壁之间形成的第一分离预热通道及所述稳定燃烧钝体下部和壳体下壁之间形成的第二分离预热通道构成；

所述稳定燃烧钝体和所述壳体为一体式铸造成型结构。

2.如权利要求1所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述多相流喷口包括上部浓相喷口、下部淡相喷口及设于所述上部浓相喷口及所述下部淡相喷口之间的中部金属耐热喷口。

3.如权利要求2所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述多相流喷口连接有摆动连杆，所述摆动连杆连接有摆动气缸。

4.如权利要求2所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述上部浓相喷口、下部淡相喷口及中部金属耐热喷口的口部均设有煤粉气流扩散板。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述稳定燃烧钝体外壁贴有防磨陶瓷。

6.如权利要求1-4任一项所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述测温装置设在所述壳体内正对所述多相流喷口的中心位置。

7.如权利要求1-4任一项所述的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，其特征在于：所述冷却保护装置为接入所述壳体内的冷却风管。

说明书

一种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置

技术领域

[0001] 本发明涉及火力发电厂电站锅炉以及化工、冶金等行业动力锅炉的燃烧系统中的燃烧装置技术领域，具体属于一种适用于火力发电厂煤粉锅炉在燃用低挥发份煤种时，能够有效改善燃烧工况并强化低挥发份煤种在燃烧中出现的燃烧不稳、氮氧化物高、燃尽效率差诸多问题的一种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置。

背景技术

[0002] 目前，我国火力发电厂的电煤利用效率不高。符合电厂锅炉设计煤种的煤来量较少，大量的来煤很多都偏离了设计和效核煤种。

[0003] 1、目前，对于燃用低挥发份贫煤的普通直流式燃烧器，必须掺配50％高挥发份烟煤，而掺配不均发生断层时，炉膛负压会突然不稳而发生锅炉灭火。

[0004] 2、对于燃用低挥发份贫煤的其他形式燃烧器，例如挡块式、百叶窗式等浓淡型煤粉燃烧器，当掺配一些高挥发份烟煤时，由于掺配有时不均匀，就经常有锅炉灭火、燃烧中心升高、主蒸汽超温、过热器爆管等事故和异常情况的发生。

[0005] 3、对于燃用贫煤和挥发份较低的劣质贫煤的锅炉，采用预燃装置的燃烧器，如果入炉煤杂乱，有烟煤、贫煤、无烟煤，而且有时这些煤掺配不均，这样锅炉会出现燃烧器烧坏、结焦等事故和异常。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供对煤种煤质适应范围宽、防灭火稳燃能力强、防烧损及磨损使用寿命长、结构简单、改装布置方便、能有效降低NOX排放的用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0008] 该种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，包括壳体，所述壳体一端上连接有能够摆动的多相流喷口，所述壳体内设有前部和所述多相流喷口连接后部纵截面为三角形结构的稳定燃烧钝体；所述壳体内所述稳定燃烧钝体的上方及下方设有分离预燃装置；所述壳体内设有测温装置及冷却保护装置；所述稳定燃烧钝体内部为构成高温流体回流装置的中空结构。

[0009] 所述分离预燃装置由所述稳定燃烧钝体上部及述壳体上壁之间形成的第一分离预热通道及所述稳定燃烧钝体下部和所述壳体下壁之间形成的第二分离预热通道构成。

[0010] 所述多相流喷口包括上部浓相喷口、下部淡相喷口及设于所述上部浓相喷口及所述下部淡相喷口之间的中部金属耐热喷口。

[0011] 所述多相流喷口连接有摆动连杆，所述摆动连杆连接有摆动气缸。

[0012] 所述上部浓相喷口、下部淡相喷口及中部金属耐热喷口的口部均设有煤粉气流扩散板。

[0013] 所述稳定燃烧钝体和所述壳体为一体式铸造成型结构。

[0014] 所述稳定燃烧钝体外壁贴有防磨陶瓷。

[0015] 所述测温装置设在所述壳体内正对所述多相流喷口的中心位置。

[0016] 所述冷却保护装置为接入所述壳体内的冷却风管。

[0017] 本发明的优点在于：本发明通过多相流喷口燃烧、分离预燃室燃烧、高温流体回流装置、尾翼式稳燃钝体、冷却保护装置五项技术的结合，使得该燃烧装置能稳定燃用挥发份在10％以下的贫煤；可以实现对分离预燃室内的高温流体回流量、回流区、回流区位置的精准控制和调整，使该燃烧装置对火力发电厂煤粉锅炉的稳燃性能大大增强，可以防止锅炉灭火和防止燃烧器烧损，同时有效提高锅炉运行的安全性及经济性；火力发电厂煤粉锅炉采用该燃烧装置运行能有效减少NOX排放。

附图说明

[0018] 下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

[0019] 图1为本发明用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置的纵截面结构示意图。

[0020] 图2为本发明用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置的横截面结构示意图。

[0021] 图3为本发明用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置的多相流喷口的平面结构示意图。

[0022] 上述图中的标记均为：

[0023] 1、多相流喷口；2、分离预燃装置；3、冷却保护装置；4、测温装置；5、稳定燃烧钝体；6、高温流体回流装置，7、摆动机构，8、壳体，9、上部浓相喷口，10、下部淡相喷口，11、中部金属耐热喷口。

具体实施方式

[0024] 下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0025] 如图1及图2所示，该种用于低挥发份贫煤的稳定燃烧装置，包括壳体8，壳体8一端上连接有能够摆动的多相流喷口1，壳体8内设有稳定燃烧钝体5，稳定燃烧钝体5前部和多相流喷口1连接，稳定燃烧钝体5后部纵截面为三角形结构；壳体8内稳定燃烧钝体5的上方及下方设有分离预燃装置2；壳体8内设有测温装置4及冷却保护装置3；稳定燃烧钝体5内部为构成高温流体回流装置6的中空结构。

[0026] 多相流喷口1能够有效将低挥发份燃料气流进行有效的分割稳流，以达到不同的燃烧功能及区域。分离预燃装置2能够对进入燃烧器的煤粉气流进行预加热，提高其着火温度，降低着火热，使之能在较低的吸热能力下提前着火。冷却保护装置3能够调节分离预燃装置2的温度，防止装置烧损。测温装置4通过探测温度，来调节冷却装置的风量。稳定燃烧钝体5后部为尾翼式结构，能够对煤粉气流进行一级分离，同时提高煤粉出口速度、浓度的均匀性，有利于降低氮氧化物。高温流体回流装置6能够控制煤粉着火温度以及控制煤粉着火距离。

[0027] 分离预燃装置2由稳定燃烧钝体5上部和壳体8上壁之间形成的第一分离预热通道及稳定燃烧钝体5下部和壳体8下壁之间形成的第二分离预热通道构成。分离预燃装置2由上下两个不同浓度的煤粉通道组成，使其出口风速达到25-30m/s，而在两个煤粉通道中央形成负压区域，可以将高温的空气气流通过卷吸作用，卷吸到煤粉通道的根部，加热温度较低的煤粉气流，使其着火温度提高1-2倍，能够迅速起到点火作用，为下一步的完全燃烧奠定基础；煤粉通道的表面积和出口速度是决定预燃效果的关键。

[0028] 如图3所示，多相流喷口1包括上部浓相喷口9、下部淡相喷口10及设于上部浓相喷口9及下部淡相喷口10之间的中部金属耐热喷口11。燃烧稳定着火工况以及燃烧着火点的控制都由多相流喷口1来优化。一次风煤粉经过卷吸高温烟气预热煤粉来达到着火目的，其扩散角度、浓淡煤粉喷口比例根据所燃烧的煤种的挥发份、热值、灰分、碱金属的不同存在不同的区别。

[0029] 多相流喷口1连接有摆动机构7，摆动机构7包括和多相流喷口1连接的摆动连杆，摆动连杆连接有摆动气缸。多相流喷口1和壳体8活动连接，通过摆动气缸及摆动连杆的作用，多相流喷口1具有15-20度的摆动角度，以提高对燃烧稳定着火工况以及燃烧着火点的控制。

[0030] 上部浓相喷口9、下部淡相喷口10及中部金属耐热喷口11的口部均设有煤粉气流扩散板。煤粉气流扩散板为和水平面呈30-45°度倾斜角度的倾斜板。煤粉气流扩散板能够提高煤粉气流的扩散角度，以提高燃烧效果。

[0031] 多相流喷口1主要包括中温辅助风耐高温耐磨损复合金属喷口部件、带有30-45°角度的煤粉气流扩散板、上部一次浓相煤粉喷口、下部一次淡相煤粉喷口以及摆动机构五部分结构部件。燃烧装置主要的燃烧稳定着火工况以及燃烧着火点的控制都由其来优化。一次风煤粉经过卷吸高温烟气预热煤粉来达到着火目的，其扩散角度、浓淡煤粉喷口比例根据所燃烧的煤种的挥发份、热值、灰分、碱金属的不同存在不同的区别。

[0032] 稳定燃烧钝体5和壳体8为一体式铸造成型结构。稳定燃烧钝体5整体铸造在燃烧器壳体8内，结构可靠性好。

[0033] 稳定燃烧钝体5外壁贴有防磨陶瓷，以提高稳定燃烧钝体5外壁的耐磨性，进一步地提高结构可靠性。

[0034] 稳定燃烧钝体5两侧为和壳体8为一体式铸造成型的封闭结构，稳定燃烧钝体5后部纵截面为三角形结构，稳定燃烧钝体5内部为构成高温流体回流装置6的中空结构。稳定燃烧钝体5为类似于船舶和飞机的尾翼形状的装置，通过气流同流面积的减缩以及通道的角度渐变，在重力作用和沿程阻力变化的过程中，流体的浓度、速度发生变化，逐渐分离为浓淡两相流，其扩散角的扩散提高了高温烟气的回流强度，增加了质量回流率。

[0035] 测温装置4设在壳体8内正对多相流喷口1的中心位置。多相流喷口1的中心位置为温度最高区域，测温装置4为热电偶测温元件，通过检测温度最高区域的温度，以实现燃烧装置的内部温度控制，防止燃烧装置烧坏。

[0036] 冷却保护装置3为接入壳体8内的冷却风管；冷却风通过冷却风管进入到壳体8内，可以随时根据测温装置4测量的温度，来调节冷却风管风量的大小，实现燃烧装置的内部降温，以防止燃烧装置烧坏，提供可靠的冷却保护作用。

[0037] 本发明为解决目前电站锅炉直流浓淡型及预燃室型的煤粉燃烧器结构复杂、布置困难、不适应目前电煤情况的变化，对煤质的适应范围小；(由于来煤杂乱，想要均匀掺配十分困难，这就造成了进入炉膛的燃煤时好时坏)由此而带来的锅炉经常有燃烧不稳灭火、结焦、燃烧器烧坏、过热器超温爆管、飞灰可燃物异常升高、制粉系统爆炸等事故和异常情况的发生，影响电厂生产正常进行等问题，采用以下技术方案：

[0038] 1、设计多相流喷口1，主要功能在于：有效将低挥发份燃料气流进行有效的分割稳流，以达到不同的燃烧功能及区域；

[0039] 2、设计分离预燃装置2，主要功能对进入燃烧器的煤粉气流进行预加热，提高其着火温度，降低着火热，使之能在较低的吸热能力下提前着火；

[0040] 3、设计冷却保护装置3，主要作用调节分离预燃装置2的温度，防止装置烧损；

[0041] 4、设计测温装置4，主要通过探测温度，来调节冷却装置的风量；

[0042] 5、设计尾翼式稳燃钝体，主要功能是对煤粉气流进行一级分离，同时提高煤粉出口速度、浓度的均匀性，有利于降低氮氧化物；

[0043] 6、设计高温流体回流装置6，主要功能控制煤粉着火温度以及控制煤粉着火距离。

[0044] 采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

[0045] 1、有效改善燃烧工况并强化低挥发份煤种在燃烧中出现的燃烧不稳、锅炉灭火现象；

[0046] 2、有效降低燃烧工况并强化低挥发份煤种在燃烧中氮氧化物生成，采用本燃烧装置可以降低30％的氮氧化物；

[0047] 3、有效降低燃烧工况并强化低挥发份煤种在燃烧中燃尽效率低的现象。

[0048] 该燃烧装置安装于电站锅炉主燃烧器区域，主要针对一次煤粉的使用区域及范围；通过多相流喷口1燃烧、分离预燃室燃烧、高温流体回流装置6、尾翼式稳燃钝体、冷却保护装置3五项技术的结合，使得该燃烧装置能稳定燃用挥发份在10％一下的贫煤；可以实现对分离预燃室内的高温流体回流量、回流区、回流区位置的精准控制和调整，使该燃烧装置对火力发电厂煤粉锅炉的稳燃性能大大增强，可以防止锅炉灭火和防止燃烧器烧损，同时有效提高锅炉运行的安全性及经济性；火力发电厂煤粉锅炉采用该燃烧装置运行能有效减少NOX排放。

[0049] 显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。