一种点火稳燃煤粉燃烧器及点火方法与流程

1.本发明属于火力发电的技术领域，具体公开了一种点火稳燃煤粉燃烧器及点火方法。


背景技术：

2.目前火力发电行业用于点火、稳燃的燃烧器或辅助系统，一般采用燃油和煤粉作为燃料。如cn201822194419.1公开了一种燃油燃烧器装置及锅炉，燃油燃烧器装置具备：在内部形成有用于供给液体燃料的第一流路及第二流路、以及用于供给雾化流体的第三流路的燃烧器主体；以及燃烧器喷尖，其与燃烧器主体连接，该燃烧器喷尖包括将由第一流路供给的液体燃料与由第三流路供给的雾化流体混合而喷射的至少一个第一混合喷嘴；以及将由第二流路供给的液体燃料与由第三流路供给的雾化流体混合而喷射的至少一个第二混合喷嘴，该至少一个第二混合喷嘴具有比第一混合喷嘴的喷射孔小的喷射孔。上述专利能够扩大燃料喷射量的调整范围。
3.但是使用燃油燃烧器存在启动阶段燃烧不完全，烟气处理环保设备不能投用，存在尾气排放超标问题；在点火和稳燃阶段，燃油消耗量巨大，不符合国家产业政策，而且燃油价格昂贵、运行费用很高。
4.煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术可以直接点燃煤粉代替燃油，且使用安全、经济、可靠。目前，等离子点火及稳燃技术已成功应用于数百台各种机组锅炉，机组容量等级从50mw到1000mw；燃用煤质包括贫煤、劣质烟煤﹑烟煤和褐煤；燃烧方式包括直流燃烧器切向燃烧和旋流燃烧器墙式燃烧；制粉系统类型包括采用中速磨、风扇磨和双进双出钢球磨的直吹式制粉系统，以及采用单进单出钢球磨的中储式制粉系统。
5.但是等离子技术用于点火时对煤种有一定限制，特别是对低挥发分煤种点火能力不够理想；用于稳燃时，运行时需要持续消耗电能，经济性差；另外等离子点火装置的阴极材料使用寿命短，需要频繁更换，严重影响运行。


技术实现要素：

6.本发明提供一种点火稳燃煤粉燃烧器，使用煤粉作为燃料，和电厂现有燃料一致，可以完全替代燃油燃烧器和等离子点火装置，可以实现电厂锅炉超低负荷稳燃和灵活性调节功能，火力发电厂不必再使用燃油作为燃料，基于上述点火稳燃煤粉燃烧器，还提供一种点火方法。
7.本发明提供一种点火稳燃煤粉燃烧器，包括点火枪、入口段、预燃室和传焰管；预燃室内设置有燃烧区以及用于将二次风送入燃烧区的二次风通道；入口段的前端伸入预燃室对准燃烧区，后端位于预燃室外为一次风入口；点火枪安装在入口段前端的中心上，前端伸入预燃室对准燃烧区；传焰管的后端与预燃室的前端相接，用于将燃烧区中燃烧的煤粉火焰送至主燃烧器中预设位置，与主燃烧器的煤粉气流会合。
8.进一步地，入口段为直角弯管，前端为水平部分的端头，后端为垂直部分的端头，
水平部分和垂直部分通过弯头连接；水平部分内沿中心设置有中心套管，用以安装点火枪；弯头内设置有导流叶片，导流叶片采用陶瓷材质，与弯头同方向弯曲，位于中心套管的下方。
9.进一步地，入口段的水平部分内沿着轴向设置有多组扰流组件，每组扰流组件中均包括多个沿水平部分内壁圆周方向均布的扰流块，相邻两组扰流组件错位设置；扰流块为楔形或半球形，采用陶瓷材质。
10.进一步地，中心套管的前端套设有分流锥，分流锥的直径由后到前逐渐增大，分流锥采用陶瓷或碳化硅材质；分流锥的大端面上垂直设置有固定环，固定环固定在入口段的内壁上。
11.进一步地，预燃室包括外层板、内层板、环形隔板ⅰ、环形隔板ⅱ、环形隔板ⅲ和二次风入口；内层板的前端和外层板的前端通过环形隔板ⅰ连接，内层板的后端位于外层板内，内层板的后端和外层板的内壁之间通过环形隔板ⅲ连接，外层板、内层板、环形隔板ⅰ和环形隔板ⅲ围合成环形腔体，环形隔板ⅲ与外层板的后端之间为集气腔，内层板内设置有燃烧区；环形隔板ⅱ位于环形隔板ⅰ和环形隔板ⅲ之间，将环形腔体由前到后分隔为分气腔和预热夹层；二次风入口设置在分气腔对应的外层板外，与分气腔连通；环形隔板ⅱ上设置有分气孔，环形隔板ⅲ上设置有集气孔；二次风入口、分气腔、分气孔、预热夹层、集气孔、集气腔构成二次风通道。
12.进一步地，内层板的内壁上设置有耐火材料层，耐火材料层的后端设置有密封槽，耐火材料层的后端与预燃室的前端相接，密封槽中填充密封填料。
13.进一步地，耐火材料层内的空间由后到前依次为进口圆台段、直筒段和出口圆台段；进口圆台段和出口圆台段的直径由后到前均逐渐减小；入口段的前端位于直筒段内，外侧安装有二次风旋流叶片；二次风旋流叶片之后的直筒段和出口圆台段构成燃烧区。
14.进一步地，点火枪以燃油或燃气作为燃料，包括火焰检测器、点火电极、点火燃料入口和点火枪管；火焰检测器、点火电极安装在点火枪管后端，点火燃料入口设置在点火枪管的侧壁上。
15.进一步地，点火枪管外套设有安装法兰ⅰ，点火枪管插入中心套管，安装法兰ⅰ与中心套管后端的连接法兰ⅰ相接；入口段的水平部分外套设有安装法兰ⅱ，安装法兰ⅱ与外层板后端的连接法兰ⅱ相接；传焰管的后端与预燃室的前端通过安装法兰ⅲ固定在主燃烧器背板上。
16.本发明还提供一种点火方法，采用上述点火稳燃煤粉燃烧器进行，包括下述步骤：
17.s1，在启动前，先点燃点火枪喷出的燃油或燃气，将预燃室预热至750℃～800℃，然后通入一次风及煤粉，一次风及煤粉点燃以后，关闭点火枪的燃油或燃气；
18.s2，通入二次风，二次风由二次风入口进入，在分气腔均匀分布，通过分气孔进入预热夹层，经过集气孔3.7均匀进入集气腔3.8，经过二次风旋流叶片后形成旋流，在燃烧区内与一次风及煤粉均匀混合，促进一次风及煤粉充分燃烧，形成持续、稳定的火焰；
19.s3，点燃的煤粉火焰以及高温烟气从预燃室喷出，穿过传焰管，到达预设位置与主燃烧器的煤粉气流混合，形成持续、稳定的点火热源，并点燃主燃烧器的煤粉气流。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
21.1、上述点火稳燃煤粉燃烧器能够实现煤粉燃料在冷炉条件下的点火启动和稳定
燃烧，运行中不需要使用燃油、燃气或电能作为辅助能源；
22.2、采用二次风冷却预燃室的设计方案，不但降低了预燃室的材质要求，而且二次风预热以后提高了煤粉燃烧的稳定性；
23.3、以煤粉作为点火热源，其点火能量远大于等离子点火、微油点火等点火方法，点火可靠性高、稳燃效果好。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为点火稳燃煤粉燃烧器的剖面图；
26.图2为点火枪的外形图；
27.图3为入口段的剖面图；
28.图4为预燃室的剖面图。
29.图中：1-点火枪；1.1-火焰检测器；1.2-点火电极；1.3-点火燃料入口；1.4-安装法兰ⅰ；1.5-点火枪管；2-入口段；2.1-一次风入口；2.2-中心套管；2.3-导流叶片；2.4-扰流块；2.5-安装法兰ⅱ；2.6-分流锥；2.7-固定环；2.8-二次风旋流叶片；3-预燃室；3.1-二次风入口；3.2-分气腔；3.3-分气孔；3.4-外层板；3.5-内层板；3.6-预热夹层；3.7-集气孔；3.8-集气腔；3.9-耐火材料层；3.10-密封槽；4-传焰管；5-密封填料；6-安装法兰ⅲ；7-主燃烧器背板。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本实施例提供一种点火稳燃煤粉燃烧器，包括点火枪1、入口段2、预燃室3和传焰管4；预燃室3内设置有燃烧区以及用于将二次风送入燃烧区的二次风通道；入口段2的前端伸入预燃室3对准燃烧区，后端位于预燃室3外为一次风入口2.1；点火枪1安装在入口段2前端的中心上，前端伸入预燃室3对准燃烧区；传焰管4的后端与预燃室3的前端相接，用于将燃烧区中燃烧的煤粉火焰送至主燃烧器中预设位置，与主燃烧器的煤粉气流会合。
32.进一步地，点火枪1以燃油或燃气作为燃料，包括火焰检测器1.1、点火电极1.2、点火燃料入口1.3、安装法兰ⅰ1.4和点火枪管1.5；火焰检测器1.1、点火电极1.2安装在点火枪管1.5后端，点火燃料入口1.3设置在点火枪管1.5的侧壁上。安装法兰ⅰ1.4套设在点火枪管1.5外。
33.进一步地，入口段2为直角弯管，前端为水平部分的端头，后端为垂直部分的端头，水平部分和垂直部分通过弯头连接，水平部分外套设有安装法兰ⅱ2.5；水平部分内沿中心设置有中心套管2.2，点火枪管1.5插入中心套管2.2，安装法兰ⅰ1.4与中心套管2.2后端的连接法兰ⅰ相接，从而实现点火枪1的安装；弯头内设置有导流叶片2.3，导流叶片2.3采用陶
瓷材质，与弯头同方向弯曲，位于中心套管2.2的下方，防止空气在急转弯处产生涡流导致气流不畅，损失能量，产生噪音等弊病。
34.为了增强一次风及煤粉气流的紊流度，破坏层流底层，达到增强换热的效果，入口段2的水平部分内沿着轴向设置有多组扰流组件，每组扰流组件中均包括多个沿水平部分内壁圆周方向均布的扰流块2.4，相邻两组扰流组件错位设置；扰流块2.4为楔形或半球形，采用陶瓷材质。本实施例中，共设置3组扰流组件，每组扰流组件中均包括4个扰流块2.4，相邻两组扰流组件的安装角度沿水平部分内壁圆周方向旋转60
°
。
35.进一步地，中心套管2.2的前端套设有分流锥2.6，分流锥2.6的直径由后到前逐渐增大；分流锥2.6的大端面上垂直设置有固定环2.7，固定环2.7固定在入口段2的内壁上，从而固定分流锥2.6。分流锥2.6用于将由入口段2来的一次风及煤粉气流打散，在预燃室3腔体内均匀分布，同时分流锥2.6后部能够形成回流区，使点火枪1和一次风煤粉的火焰在此稳定。分流锥2.6采用陶瓷或碳化硅材质，要求耐磨、耐高温。
36.入口段2的前端外侧安装有二次风旋流叶片2.8，用以使二次风起旋。
37.进一步地，预燃室3包括外层板3.4、内层板3.5、环形隔板ⅰ、环形隔板ⅱ、环形隔板ⅲ和二次风入口3.1；内层板3.5的前端和外层板3.4的前端通过环形隔板ⅰ连接，内层板3.5的后端位于外层板内，内层板3.5的后端和外层板的内壁之间通过环形隔板ⅲ连接，外层板3.4、内层板3.5、环形隔板ⅰ和环形隔板ⅲ围合成环形腔体，环形隔板ⅲ与外层板3.4的后端之间为集气腔3.8，内层板3.5内设置有燃烧区；环形隔板ⅱ位于环形隔板ⅰ和环形隔板ⅲ之间，将环形腔体由前到后分隔为分气腔3.2和预热夹层3.6；二次风入口3.1设置在分气腔3.2对应的外层板3.4外，与分气腔3.2连通；环形隔板ⅱ上设置有分气孔3.3，环形隔板ⅲ上设置有集气孔3.7；二次风入口3.1、分气腔3.2、分气孔3.3、预热夹层3.6、集气孔3.7、集气腔3.8构成二次风通道，可以保证二次风均匀流入和燃烧区，确保点火稳燃效果。外层板3.4、内层板3.5采用钢板，二次风在预热夹层3.6中冷却内层板3.5，同时自身得到预热。
38.进一步地，内层板3.5的内壁上设置有耐火材料层3.9，减少预燃室3热损失；耐火材料层3.9采用重质低水泥浇注料材质，要求密度大、体积稳定性好、强度高、抗热震、耐冲刷，在800～1200℃时强度无显著下降。耐火材料层3.9的后端设置有密封槽3.10，耐火材料层3.9的后端与预燃室4的前端相接，密封槽3.10中填充密封填料5。进一步地，耐火材料层3.9内的空间由后到前依次为进口圆台段、直筒段和出口圆台段；进口圆台段和出口圆台段的直径由后到前均逐渐减小；入口段2的二次风旋流叶片2.8插入直筒段内，安装法兰ⅱ2.5与外层板3.4后端的连接法兰ⅱ相接；二次风旋流叶片2.8之后的直筒段和出口圆台段构成燃烧区。
39.预燃室3长度l1与所使用煤种有关，取值范围0.9m～1.1m。预燃室3内径d1与煤粉流量相关，d1取值范围0.3m～0.5m。
40.传焰管4具有稳燃作用，长度l2由主燃烧器结构确定，l2取值不能超过3m。传焰管4内径d2与煤粉流量相关，d2取值范围0.6d1～0.8d1。传焰管4材质为碳化硅或氮化硅，要求化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，能在2000℃高温下长期运行。
41.传焰管4的后端与预燃室3的前端通过安装法兰ⅲ6和螺栓固定在主燃烧器背板7上。
42.以下结合附图，描述采用上述点火稳燃煤粉燃烧器的点火方法的具体过程。
43.在启动前，先点燃点火枪1喷出的燃油或燃气，将预燃室3预热至750℃～800℃，然后通入一次风及煤粉；一次风及煤粉点燃以后，关闭点火枪1的燃油或燃气。
44.通入二次风，二次风由二次风入口3.1进入，在分气腔3.2均匀分布，通过分气孔3.3进入预热夹层3.6；二次风对内层板3.5起到冷却作用，同时二次风得到预热；二次风经过集气孔3.7均匀进入集气腔3.8；二次风经过二次风旋流叶片2.8后形成旋流，在燃烧区内与一次风及煤粉均匀混合，促进一次风及煤粉充分燃烧，形成持续、稳定的火焰。
45.点燃的煤粉火焰以及高温烟气，从预燃室3喷出，穿过传焰管4，在适当位置与主燃烧器的煤粉气流混合，形成持续、稳定的点火热源，并点燃主燃烧器的煤粉气流。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。