專利名稱：煤粉火焰預熱燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱能與動力工程技術領域的燃燒裝置，具體涉及一種煤粉預熱燃燒裝置。
背景技術：
我國是以煤炭為主要能源的國家，煤粉燃燒裝置是火電生產的主要設備。提高煤粉燃燒的穩(wěn)定性，同時降低NOx的排放，是煤粉燃燒裝置研究的重點。因而濃淡燃燒、空氣分級、燃料分級等新技術被開發(fā)出來和廣泛應用于煤粉燃燒裝置中。煤的主要可燃成分可分為揮發(fā)分和固定碳，揮發(fā)分是煤在受熱分解析出的揮發(fā)性物質。煤粉燃燒主要產生的是燃料型N0X，一般來說這部分燃料型NOx主要來源于揮發(fā)分中的氮。采用高溫預熱煤粉，可使大量含氮化物的揮發(fā)份析出，若能創(chuàng)造還原氣氛，氮氧化物可被還原成隊，會顯著降低NOxW生成。此外，煤粉被高溫預熱后，著火穩(wěn)定性也會得到顯者提尚。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高煤粉燃燒穩(wěn)定性、降低NOx排放的煤粉預熱燃燒裝置。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是包括下端連接有預熱前一次風管、上端連接有預熱后一次風管的煤粉預熱室，在預熱前一次風管上安裝有與其相連通的給粉機，預熱后一次風管的出口經(jīng)煤粉燃燒器與爐膛相連通，所述的煤粉燃燒器還與煤粉燃燒器二次風管相連通，所述的煤粉預熱室的預熱室進口段的四周設置有與預熱燃燒器相連通的預熱燃燒器連接管，預熱燃燒器上還連接有預熱燃燒器燃料進口和預熱燃燒器助燃風進所述的煤粉預熱室豎直布置，預熱前一次風管由底部通入煤粉預熱室內，且預熱前一次風管與煤粉預熱室采用法蘭連接，預熱后一次風管由煤粉預熱室的頂部流出，預熱后一次風管與煤粉預熱室的頂部采用法蘭連接，且在預熱后一次風管的外側包扎有外絕熱材料。所述的煤粉預熱室為采用分段結構，包括預熱室進口段、一組以上相同結構的預熱室中間段和預熱室尾段構成，各段之間采用法蘭連接，預熱室進口段的底板為可拆裝的法蘭結構，預熱室尾段為錐形結構，出口方向截面不斷縮小。所述的預熱室中間段的四周設置有與預熱燃燒器相連通的預熱燃燒器連接管。所述的預熱燃燒器采用四角切圓方式布置于煤粉預熱室的四周，其切向夾角a的取值范圍為25 45°。所述的預熱燃燒器為高速燃燒器，以燃氣或輕油為燃料。所述的預熱燃燒器連接管為耐熱金屬管。所述的煤粉預熱室采用多層內絕熱結構，自內向外依次為重質耐火材料層、輕質耐火材料層、絕熱纖維材料層和支撐鋼板層。本發(fā)明采用明火加熱煤粉的方式，實現(xiàn)了煤粉在還原氣氛下的高溫預熱，使預熱析出的含氮揮發(fā)分還原為隊，不僅能夠提高著火穩(wěn)定性，而且會有效降低煤粉燃燒時NOx的排放。合理組織預熱室內流場結構，使煤粉能夠充分熱解，并使部分揮發(fā)分參與燃燒為預熱室提供熱量，減少預熱燃料消耗量。。


圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；圖2是本發(fā)明煤粉預熱室4的結構示意圖；圖3是煤粉預熱室的A-A剖視圖；圖4是煤粉預熱室和預熱燃燒器剖面-流場圖；圖5是煤粉預熱室多層內絕熱結構示意圖。圖中標記1-預熱前一次風管，2-給粉機，3-預熱燃燒器，4-煤粉預熱室，5-預熱后一次風管，6-煤粉燃燒器，7-煤粉燃燒器二次風，8-爐膛，9-預熱室進口段，10-預熱燃燒器連接管，11-第一預熱室中間段a，12-第二預熱室中間段b，13-預熱室尾段，14-預熱燃燒器燃料進口，15-預熱燃燒器助燃風進口，16-預熱室內絕熱材料，17-重質耐材層，18-輕質耐材層，19-絕熱纖維材料層，20-支撐鋼板層。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。參見圖1，本發(fā)明包括下端連接有預熱前一次風管1、上端連接有預熱后一次風管5的豎直布置的煤粉預熱室4，在預熱前一次風管1上安裝有與其相連通的給粉機2，預熱前一次風管1由底部通入煤粉預熱室4內，且預熱前一次風管1與煤粉預熱室4采用法蘭連接，預熱后一次風管5由煤粉預熱室4的頂部流出，預熱后一次風管5與煤粉預熱室4的頂部采用法蘭連接，由于預熱后一次風溫度較高，故在預熱后一次風管5的外側包扎有外絕熱材料，從而減少散熱損失，保持預熱后介質溫度，延長煤粉熱解時間。預熱后一次風管5的出口經(jīng)煤粉燃燒器6與爐膛8相連通，所述的煤粉燃燒器6還與煤粉燃燒器二次風管7相連通，預熱后的一次風經(jīng)預熱后一次風管5進入煤粉燃燒器6，在煤粉燃燒器6中與二次風混合后進入爐膛8參與燃燒?，F(xiàn)有煤粉燃燒器(濃淡燃燒、空氣分級、燃料分級等)適當調整后便可用于燃燒預熱后攜粉一次風，獲得著火穩(wěn)定，低NOx排放的效果。參加圖2，本發(fā)明的煤粉預熱室4為分段結構，由預熱室進口段9、第一預熱室中間段11、第二預熱室中間段12和預熱室尾段13構成，各段之間采用法蘭連接，其中第一、二預熱室中間段11、12的結構完全相同，可以根據(jù)工藝的要求增加或減少預熱室中間段，調整煤粉預熱室4的長度。預熱室進口段9的底板為可拆裝的法蘭結構，便于煤粉預熱室4的檢修和維護。預熱室尾段13為錐形結構，出口方向截面不斷縮小，以逐步提高煤粉預熱室4內氣體的流速，使氣流平緩進入預熱后一次風管5，減少局部沖刷，提高部件使用壽命。預熱燃燒器3為高速燃燒器，以燃氣或輕油為燃料，燃料由預熱燃燒器燃料進口14進入燃燒器3，助燃空氣由預熱燃燒器助燃風進口 15進入預熱燃燒器3，燃料在預熱燃燒器3內與助燃空氣混合，并部分燃燒，形成溫度大于1400°C的高溫廢氣，從預熱燃燒器3中以大于> 120m/s的速度高速噴出。預熱燃燒器3采用四角切圓方式布置于預熱室的四周，如圖3所示，切向夾角a的取值范圍為25 45°。預熱燃燒器3布置在預熱室進口段9，如有工藝需要，在預熱室中間段11、12增設預熱燃燒器3。預熱燃燒器3通過預熱燃燒器連接管10與煤粉預熱室4連接，預熱燃燒器連接管10為耐熱金屬管，在入口端設置有法蘭。安裝時，先在預熱燃燒器3的燃燒室外纏繞耐高溫絕熱纖維，然后再將預熱燃燒器3塞入預熱燃燒器連接管10中，并用螺栓將兩者連接牢固。參見圖5，煤粉預熱室4采用多層內絕熱結構，自內向外依次為重質耐火材料層17、輕質耐火材料層18、絕熱纖維材料層19和支撐鋼板層20。采用多層內絕熱結構可以提高預熱室的壽命，減少預熱室散熱，同時可以降低預熱室鋼結構的材質要求，節(jié)約成本。本發(fā)明的工作過程如下煤粉由給粉機2或其他給粉裝置送入預熱前一次風管1，并按工藝要求控制一次風量，一般為總風量的5%左右。一次風及煤粉經(jīng)由預熱前一次風管1送入煤粉預熱室4內。預熱燃燒器3的燃料由預熱燃燒器燃料進口 14進入預熱燃燒器3，助燃空氣由預熱燃燒器助燃風進口 15進入預熱燃燒器3，燃料在預熱燃燒器內與助燃空氣混合，并部分燃燒，形成高溫廢氣，從燃燒器高速噴出(> 120m/s)。預熱燃燒器高速噴出的廢氣在煤粉預熱爐4內形成旋轉流場，如圖4所示。預熱燃燒器3過?？諝庀禂?shù)要求控制在0. 8 0. 9左右，以保證預熱室預熱燃燒器的燃燒產物為還原性氣氛，減少NOx的生產。攜粉一次風從預熱燃燒器形成的旋轉流場中部通過，被卷吸向周邊擴展，同時被快速加熱。煤粉被預熱后，析出揮發(fā)分，析出后的揮發(fā)分與一次風中的氧氣發(fā)生反應，為預熱室繼續(xù)提供熱量。由于過?？諝庀禂?shù)很低，預熱室內大部分空間為還原氣氛，因而使預熱析出的含氮揮發(fā)分還原為N2。由于合理控制一次風比例，預熱室出口混合物溫度被控制在合理的溫度范圍，即750 850°C。煤粉預熱室3反應后的混合氣體，經(jīng)預熱后一次風管5進入煤粉燃燒器6，在煤粉燃燒器6的合理組織下，進入爐膛參與燃燒。本發(fā)明具有以下特點在煤粉預熱室4內采用明火加熱方式預熱煤粉，煤粉被預熱后析出揮發(fā)分，析出后的揮發(fā)分與一次風中的氧氣發(fā)生反應，為預熱室繼續(xù)提供熱量。煤粉預熱室4出口混合物溫度要控制在合理的溫度范圍750 850°C。因此，一次風量不宜過大，控制在總風量的5%左右。從一次風的攜粉能力來說，要求
1.5< 煤 量旦 <2.5 kg/kgo
一次風質量煤粉預熱室4的預熱燃燒器3采用高速燃燒器，高速燃燒器采用燃氣或輕油為燃料，燃料在燃燒器內燃燒室與助燃空氣混合，然后部分燃燒，形成高溫廢氣，從燃燒器高速噴出(> 120m/s)。本發(fā)明要求預熱燃燒器3的過?？諝庀禂?shù)控制在0. 8 0. 9左右，以保證預熱燃燒器3的燃燒產物為還原性氣氛，減少NOx的生產。煤粉預熱室4豎直放置，一次風由預熱室底部中心位置通入其內，利于煤粉在爐內均勻懸浮。預熱燃燒器3采用四角切圓的形式布置于煤粉預燃室4的四周，如圖3所示，在預熱燃燒器3布置的剖面上，形成如圖4所示的旋轉流場。煤粉預熱室4采用分段結構，各段之間采用法蘭連接。一般在進口段布置預熱燃燒器，中間段預留預熱燃燒器連接管10，當有需要時，在中間段加設預熱燃燒器。根據(jù)工藝需要，可以增加或減少中間段，調整預熱室的尺寸。煤粉預熱室4采用多層內絕熱結構，如圖5所示，可以提高預熱室的壽命，減少預熱室散熱，同時可以降低預熱室鋼結構的材質要求，節(jié)約成本。煤粉預熱室4出口混合氣體稱為預熱后一次風。預熱后一次風含有大量的揮發(fā)分，且含氮化物的揮發(fā)份大部分被還原成隊。預熱后一次風經(jīng)保溫的預熱后一次風管道5送至煤粉燃燒器6。現(xiàn)有煤粉燃燒器(濃淡燃燒、空氣分級、燃料分級等)適當調整后便可用于燃燒預熱后攜粉一次風，獲得著火穩(wěn)定，低NOx排放的效果。
權利要求
1.一種煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于包括下端連接有預熱前一次風管(1)、上端連接有預熱后一次風管(5)的煤粉預熱室G)，在預熱前一次風管(1)上安裝有與其相連通的給粉機O)，預熱后一次風管(5)的出口經(jīng)煤粉燃燒器(6)與爐膛(8)相連通，所述的煤粉燃燒器(6)還與煤粉燃燒器二次風管(7)相連通，所述的煤粉預熱室的預熱室進口段(9)的四周設置有與預熱燃燒器C3)相連通的預熱燃燒器連接管(10)，預熱燃燒器(3)上還連接有預熱燃燒器燃料進口(14)和預熱燃燒器助燃風進口(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的煤粉預熱室(4)豎直布置，預熱前一次風管(1)由底部通入煤粉預熱室內，且預熱前一次風管(1)與煤粉預熱室(4)采用法蘭連接，預熱后一次風管(5)由煤粉預熱室(4)的頂部流出，預熱后一次風管(5)與煤粉預熱室的頂部采用法蘭連接，且在預熱后一次風管(5)的外側包扎有外絕熱材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的煤粉預熱室(4)為采用分段結構，包括預熱室進口段(9)、一組以上相同結構的預熱室中間段和預熱室尾段(13)構成，各段之間采用法蘭連接，預熱室進口段(9)的底板為可拆裝的法蘭結構，預熱室尾段(13)為錐形結構，出口方向截面不斷縮小。
4.根據(jù)權利要求3所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的預熱室中間段的四周設置有與預熱燃燒器C3)相連通的預熱燃燒器連接管(10)。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的預熱燃燒器(3)采用四角切圓方式布置于煤粉預熱室的四周，其切向夾角a的取值范圍為25 45°。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的預熱燃燒器(3)為高速燃燒器，以燃氣或輕油為燃料。
7.根據(jù)權利要求1所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的預熱燃燒器連接管(10)為耐熱金屬管。
8.根據(jù)權利要求1所述的煤粉火焰預熱燃燒裝置，其特征在于所述的煤粉預熱室(4)采用多層內絕熱結構，自內向外依次為重質耐火材料層(17)、輕質耐火材料層(18)、絕熱纖維材料層(19)和支撐鋼板層00)。
全文摘要
一種煤粉火焰預熱燃燒裝置，由預熱前一次風管、預熱燃燒器、煤粉預熱室、預熱后一次風管、煤粉燃燒器等主要部件構成，其中煤粉預熱室為本發(fā)明的關鍵裝置。該裝置采用明火加熱煤粉的方式，實現(xiàn)了煤粉在還原氣氛下的高溫預熱。煤粉預熱室采用四角切圓方式布置的高速燃燒器加熱，形成旋轉流場，快速加熱進入煤粉預熱室的一次風及其攜帶的煤粉。煤粉被加熱后釋放出大量揮發(fā)分，由于煤粉預熱室大部分空間為還原氣氛，使預熱析出的含氮揮發(fā)分還原為N2，有效降低NOx的排放。煤粉預熱室反應后的混合氣體，經(jīng)預熱后一次風管進入煤粉燃燒器，在煤粉燃燒器的合理組織下，進入爐膛參與燃燒。該裝置具有燃燒穩(wěn)定性好，NOx排放低等特點。
文檔編號F23D1/00GK102563635SQ20121000609
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權日2012年1月10日
發(fā)明者劉長春, 孫鵬, 惠世恩, 曾俊, 梁凌, 王宇峰, 趙帥, 高振強 申請人:西安交通大學