一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器

摘要

本发明公开了一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器，包括前端风粉管道、煤热解室、煤热解气喷头、引烟管道、缩放喷管和送风管道，其中，送风管道的前端与煤热解室的进口端相连通，并且与所述的风粉管道呈并联状，汇交于煤热解室的进口端，送风管道的后端与缩放喷管的前端相连通，缩放喷管的后端用于连接送风机，所述缩放喷管横向设置，所述引烟管道为竖向设置的弯管，引烟管道的上端用于与锅炉的水平烟道相连通，下端与缩放喷管的喉部相连通，引烟管道将锅炉水平烟道中的高温烟气引入煤热解室，为煤粉热解提供热源。本发明的燃烧器结构简单，可实现调峰机组的低负荷稳定运行，提高机组运行经济性和安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电厂锅炉的附属设备，具体是指一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器。

背景技术

燃煤电站的运行在我国较为普遍，且有较为成熟的技术。但机组低负荷时的投油助燃成本仍是影响发电企业提高生产效益的一大难题。锅炉投油多发生在以下工况：1.调峰机组低负荷运行接近50%负荷及以下时，由于一次风煤粉浓度低，炉膛温度低，一、二次风配比不合理，导致燃烧不稳定。2.煤种变差时，风粉配比调整困难，为了炉内稳定燃烧，有时会投油稳燃。3.锅炉冷、热态启动过程中，油系统一般都要投运。4.正常停炉过程中，当锅炉负荷降到一定程度后，为了保持燃烧稳定防止突然灭火和爆燃事故，应投入点火油枪助燃。

用煤热解产生的热解煤气助燃，代替部分投油是行之有效的方法，但如果在现有的电站额外加装新的煤气产生系统，费用高，投资相对较大，经济效益不高。为解决以上问题，考虑就电站设备改造一种经济性高，实用性强的煤气产生系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器，该燃烧器结构简单，可实现调峰机组的低负荷稳定运行，提高机组运行经济性和安全性。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器，包括自上而下依次串联的前端风粉管道、煤热解室和煤热解气喷头，前端风粉管道与煤热解室均竖向设置，前端风粉管道伸入锅炉的主燃烧器中，并且与煤热解室的进口端相连通，用于将主燃烧器中的一次风粉混合物引入煤热解室内，所述的煤热解气喷头横向设置，煤热解室的出口端与煤热解气喷头之间连接有弯折的尾部烟道，其特征在于：所述的低负荷燃烧器还包括引烟管道、缩放喷管和送风管道，其中，送风管道的前端与煤热解室的进口端相连通，并且与所述的风粉管道呈并联状，汇交于煤热解室的进口端，送风管道的后端与缩放喷管的前端相连通，缩放喷管的后端用于连接送风机，所述缩放喷管横向设置，所述引烟管道为竖向设置的弯管，引烟管道的上端用于与锅炉的水平烟道相连通，下端与缩放喷管的喉部相连通，引烟管道将锅炉水平烟道中的高温烟气引入煤热解室，为煤粉热解提供热源。

本发明的低负荷燃烧器，主要由燃煤锅炉引烟系统和热解系统两大部分组成。燃煤锅炉引烟系统与热解系统通过引风管道连接其中。引烟系统的主要作用在于利用缩放喷管和卷吸原理，利用压差从锅炉水平烟道中引取高温烟气为热解提供热源，从而大量减少附加设备和运行费用，提高电站效率，且由于需要引取的烟气量较小，不会明显影响水平烟道烟气的温度水平。送风机作为该子系统的主要动力原件，同时也向系统中输送大量的300℃的热空气，通过送风机获得的热空气与通过卷吸作用从水平烟道获得的热烟气流经缩放喷管和送风管道混合后进入煤热解室。

本发明中，所述引烟管道与锅炉的水平烟道相连通处靠近锅炉的折焰角，引烟管道中烟气的流速方向与水平烟道呈40°的夹角α，与缩放喷管中热空气的流速方向呈50°的夹角β。

本发明中，所述缩放喷管为两端粗中间细的腰鼓型渐变管。

.本发明中，所述前端风粉管道的中部设置有控流挡板和均流器，其中，控流挡板位于均流器的上方，控流挡板为中间开孔的圆形板，均流器为上小下大的圆台体。

本发明中，所述的尾部烟道由一体成型的竖直管、连接弯管和横直管组成，其中，竖直管与所述煤热解室的出口端相连通，横直管与所述煤热解气喷头相连通，所述横直管中还横向设置有隔板，将整个横直管从中间横向分隔成上半管和下半管，所述的煤热解气喷头由煤气喷头和煤粉喷头组成，煤气喷头位于煤粉喷头的上方，煤气喷头与横直管的上半管相连通，煤粉喷头与横直管的下半管相连通，所述的煤气喷头和煤粉喷头用于向锅炉的炉膛进行喷射煤气和煤粉。

本发明中，所述的煤气喷头和煤粉喷头相互独立，并且喷头方向能够上下调整，两喷头之间的最大夹角λ为24°。

本发明热解系统的煤热解室是热解发生的主要空间，后续的尾部管道充分利用浓淡分离原理，使富气流和贫气流适当区分，并用隔板保持区分状态，直至混合物通过两个独立的喷头向炉膛中的不同方向喷出，起到区分浓淡，充分引燃，稳定炉内燃烧工况的作用。

与现有技术相比，本发明的低负荷燃烧器在原有的电站锅炉燃烧器基础上加装热解系统，由热解、分离、燃烧工序构成。一次风携带一定量的煤粉进入煤热解室，并采用卷吸原理从水平烟道引取高温烟气使煤粉热解，使用循环热烟气提供煤粉热解所需的热量，以煤粉热解气为助燃燃料，热解后的煤粉在尾部烟道处通过转向设计实现浓淡分离后进入燃烧器的喷嘴，可将浓淡气流分别向上下两个不同的方向喷出。当机组低负荷运行接近50%负荷及以下或锅炉冷、热态启动时，用热解燃烧器来代替机组的部分投油，稳定了低负荷时炉内的燃烧，提高机组运行经济性和安全性，实现电站调峰机组低负荷时的燃烧调整，燃烧器的稳燃效果好。本发明不需要额外为热解系统提供额外的热源，设备简单易行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明低负荷燃烧器从锅炉中引烟的原理示意图；

图2为本发明低负荷燃烧器的整体结构示意图。

附图标记说明

1——主燃烧器                2——前端风粉管道

3——控流挡板                4——均流器

5——煤热解室                6——缩放喷管

7——送风机                  8——送风管道

9——尾部烟道                10——煤热解气喷头

11——风粉补充管道           12——隔板

13——煤气喷头               14——煤粉喷头

15——引烟管道               16——水平烟道

17——引风口                 18——炉膛

19——竖直烟道

具体实施方式

如图1、图2所示的一种锅炉烟道热量再利用的锅炉用低负荷燃烧器，包括自上而下依次串联的前端风粉管道2、煤热解室5和煤热解气喷头10，前端风粉管道2与煤热解室5均竖向设置，前端风粉管道2伸入锅炉的主燃烧器1中，并且与煤热解室5的进口端相连通，用于将主燃烧器1中的一次风粉混合物引入煤热解室5内，煤热解气喷头10横向设置，煤热解室5的出口端与煤热解气喷头10之间连接有弯折的尾部烟道9，该低负荷燃烧器还包括引烟管道15、缩放喷管6和送风管道8，其中，送风管道8的前端与煤热解室5的进口端相连通，并且与风粉管道2呈并联状，汇交于煤热解室5的进口端，送风管道8的后端与缩放喷管6的前端相连通，缩放喷管6的后端用于连接送风机7，缩放喷管6为两端粗中间细的腰鼓型渐变管，缩放喷管6横向设置，引烟管道15为竖向设置的弯管，引烟管道15的上端用于与锅炉的水平烟道16的引风口17相连通，下端与缩放喷管6的喉部相连通，其中，引烟管道15与锅炉的水平烟道相连通处靠近锅炉的折焰角，引烟管道15中烟气的流速方向与水平烟道呈40°的夹角α，与缩放喷管6中热空气的流速方向呈50°的夹角β，引烟管道15将锅炉水平烟道中的高温烟气引入煤热解室5，为煤粉热解提供热源。

本发明中，前端风粉管道2的中部设置有控流挡板3和均流器4，其中，控流挡板3位于均流器4的上方，控流挡板3为中间开孔的圆形板，均流器4为上小下大的圆台体。

本发明中，尾部烟道9由一体成型的竖直管、连接弯管和横直管组成，其中，竖直管与煤热解室5的出口端相连通，横直管与煤热解气喷头10相连通，横直管中还横向设置有隔板12，将整个横直管从中间横向分隔成上半管和下半管，煤热解气喷头10由煤气喷头13和煤粉喷头14组成，煤气喷头13位于煤粉喷头14的上方，煤气喷头13与横直管的上半管相连通，煤粉喷头14与横直管的下半管相连通，煤气喷头13和煤粉喷头14相互独立，并且喷头方向能够上下调整，两喷头之间的最大夹角λ为24°，该煤气喷头13和煤粉喷头14用于向锅炉的炉膛18进行喷射煤气和煤粉。

本发明中，主燃烧器1还插装有风粉补充管道11，风粉补充管道11末端为弯管，出口置于主燃烧器1一次风管的中部，用于向主燃烧器1中补充风和煤粉。

前端风粉管道2的直径不应超过主燃烧器1一次风管道的半径，它从主燃烧器一次风管道弯管的外侧取风粉混合物。控流挡板3为圆形。均流器4上下断面为直径上小下大不等的圆形。热解室5为椭球状，为了使煤充分热解和考虑到气体膨胀的因素，其宽度大于前端风粉管道的半径。煤气喷头13和煤粉喷头14可上下摆动。

本发明的工作过程如下：如图1所示，在锅炉的水平烟道16的中部开一个引风口17，并使之与引烟管道15相连接，引烟管道15另一端与缩放喷管6的喉部相连接，用以输送从炉膛水平烟道16引出的高温烟气。送风机7连接着缩放喷管6的入口，并将300℃热空气送入缩放喷管6中，热空气在缩放喷管6流动过程中压力降低，速度升高，从而导致缩放喷管6的喉部压力比较低，引烟管道15将锅炉水平烟道中的热烟气利用卷吸作用抽取出来送入缩放喷管6中，送风管道8将进入缩放喷管6的热烟气与热空气送入煤热解室5中，为煤粉热解提供热源。

如图2所示，一次风携带煤粉进入前端风粉管道2，然后流经控流挡板3和均流器4后进入煤热解室5，利用来自锅炉水平烟道的热烟气提供的热量，煤粉在煤热解室5中热解，热解产生的煤气在尾部管道9中浓淡分离，弯管内侧以煤气为主，弯管外侧则以残余煤粉和热解后的固体颗粒为主，弯管尾部的隔板12保持了这种浓淡分离效果。流过尾部烟道9的热解气被隔板12分成两股气流，即：富气流和贫气流。富气流进入煤气喷头13，而贫气流进入煤粉喷头14，两个相互独立可调方向。调整煤气喷头13向上，煤粉喷头14向下时，富气流可以托起主燃烧器喷出的煤粉，为煤粉着火提供有效的热源，使浓淡燃烧出现应有的效果。

对于不同工况，需要调整热解煤气的产生量。通过调整控流挡板3的开度可以有效的控制进入热解室的混合物流量。通过调整送风机7的功率，可以改变进入缩放喷管6和煤热解室5热烟气和热空气的流量，从而控制煤热解的程度，由此来满足火电厂不同负荷的要求。

锅炉在正常运行时，在引烟管道15的入口处有一个挡板，同时送风机7不工作，此时水平烟道的热烟气不会经过引烟管道15流入缩放喷管6中，热解燃烧器不工作;当机组在低负荷运行时，打开挡板，同时送风机7送入300℃的热空气，水平烟道的热烟流经过引烟管道15流入缩放喷管6中，为煤粉的热解提供热量，热解燃烧器正常工作。缩放喷管6喉部前管内气体温度约为300℃，喉部后管内混合物温度介于800—900℃。

当机组低负荷运行或锅炉冷、热态启动时，用热解燃烧器来代替机组的部分投油，稳定了低负荷时炉内的燃烧，提高机组运行经济性和安全性。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明的上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。