本發(fā)明涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、在我國的能源結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電仍然扮演者及其重要的作用，火電長期以來在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著電力安全未定供應(yīng)、調(diào)峰、集中供熱等基礎(chǔ)性作用。旋流煤粉燃燒器是在當(dāng)前大型電站鍋爐中被廣泛使用的一種煤粉燃燒裝置，傳統(tǒng)旋流煤粉燃燒器的特點為：攜帶煤粉的一次風(fēng)以直流或者旋流的方式進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)從一次風(fēng)的外周旋轉(zhuǎn)進(jìn)入，氣流的強烈旋轉(zhuǎn)會在射流中心部分形成一個低壓區(qū)，存在徑向和軸向的壓力梯度，尤其是軸向方向的反向壓力梯度將爐膛中心部分的高溫?zé)煔饩砦貋?，加熱煤粉氣流?/p>

2、旋流煤粉燃燒器作為火力發(fā)電機組的核心設(shè)備之一，必須具備更優(yōu)的著火穩(wěn)燃性能、更高的燃盡率、更低氮氧化物排放、更寬的煤質(zhì)適應(yīng)性，這需要對旋流煤粉燃燒器進(jìn)行主乏氣分離改造，現(xiàn)今主流改造方案為在旋流煤粉燃燒器上設(shè)置外置式分離設(shè)備，通過旋流煤粉分離器和乏氣通道，對一次風(fēng)進(jìn)行濃淡預(yù)分離，降低送入爐膛的一次風(fēng)率，該改造方法存在以下缺陷：

3、1.高昂的改造成本：改造過程復(fù)雜，涉及設(shè)備購置、安裝與調(diào)試等多個環(huán)節(jié)，初期投入巨大。

4、2.分離效率不高：煤粉與空氣在主乏氣中的混合均勻度不佳，影響燃燒效率與充分性，分離效果未達(dá)理想狀態(tài)。

5、3.能耗增加：為彌補分離效率不足，往往采取增加送風(fēng)量和提升磨煤細(xì)度等措施，間接提升了系統(tǒng)整體能耗。

6、于是，我們提出一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，包括燃燒器彎頭、設(shè)在燃燒器彎頭內(nèi)腔的中心風(fēng)管，所述燃燒器彎頭包括彎曲段和直管段，所述直管段的一端與彎曲段固定連接，所述直管段的另一端為燃燒器噴口，所述彎曲段遠(yuǎn)離直管段的一端連接有分離閥塊，所述分離閥塊遠(yuǎn)離彎曲段的一端固定連接有流通一次風(fēng)粉的一次風(fēng)管道，所述一次風(fēng)管道由多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成；

4、所述直管段內(nèi)腔設(shè)有多級的濃淡分離器，多級的所述濃淡分離器將一次風(fēng)粉分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，所述淡煤粉氣流位于直管段內(nèi)腔軸向的中心區(qū)域，所述濃煤粉氣流位于淡煤粉氣流與直管段內(nèi)表面之間的區(qū)域；

5、所述燃燒器彎頭處設(shè)有乏氣管道，所述乏氣管道上均設(shè)有閥門，所述乏氣管道包括第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道，所述第一乏氣管道的進(jìn)氣端連通彎曲段內(nèi)腔，所述第一乏氣管道的出氣端連通淡煤粉氣流所在區(qū)域，所述第二乏氣管道的進(jìn)氣端與一次風(fēng)管道連通，所述第二乏氣管道的出氣端連通濃煤粉氣流所在區(qū)域，所述第三乏氣管道的進(jìn)氣端與分離閥塊的出氣端連通，所述第三乏氣管道的出氣端連通直管段靠近彎曲段的內(nèi)腔。

6、進(jìn)一步的，所述一次風(fēng)管道內(nèi)腔靠近分離閥塊的一端設(shè)有分離擋板。

7、進(jìn)一步的，所述閥門包括第一閥門、第二閥門和第三閥門，所述第一閥門設(shè)于第一乏氣管道的進(jìn)氣端，所述第二閥門設(shè)于第二乏氣管道的進(jìn)氣端，所述第三閥門設(shè)于第三乏氣管道的進(jìn)氣端。

8、進(jìn)一步的，所述中心風(fēng)管的進(jìn)氣端連通有二次風(fēng)箱，所述中心風(fēng)管的出氣端連通有爐膛，所述中心風(fēng)管內(nèi)流通中心風(fēng)。

9、進(jìn)一步的，所述燃燒器彎頭、一次風(fēng)管道和乏氣管道內(nèi)壁的材質(zhì)為雙層陶瓷材料、碳化硅材料中的至少一種。

10、第二方面，本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器的控制方法，采用如第一方面所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，所述的旋流煤粉燃燒器裝配于鍋爐中使用，控制方法包括：

11、當(dāng)鍋爐處于高負(fù)荷運行時，關(guān)閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，停止由第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道分離一次風(fēng)管道內(nèi)流通的一次風(fēng)粉，使一次風(fēng)粉的燃燒處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)；

12、當(dāng)鍋爐處于低負(fù)荷運行時，打開第一閥門、第二閥門和第三閥門，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道對一次風(fēng)管道內(nèi)流通的一次風(fēng)粉進(jìn)行分離，一次風(fēng)管道內(nèi)的其余一次風(fēng)粉經(jīng)過多級的濃淡分離器的分離形成內(nèi)淡外濃的分布，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道增加一次風(fēng)粉的進(jìn)風(fēng)量并提高一次風(fēng)粉內(nèi)淡外濃的均勻分布，使一次風(fēng)粉的燃燒處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

14、通過采用多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成一次風(fēng)管道，一次風(fēng)粉在一次風(fēng)管道中流通，通過不同尺寸的的縮放，使一次風(fēng)粉中的煤粉進(jìn)行充分的混合，提高一次風(fēng)攜帶煤粉的均勻性；通過在燃燒器彎頭直管段內(nèi)腔設(shè)置多級濃淡分離器，一次風(fēng)粉經(jīng)過多級濃淡分離器的分離作用形成濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，淡煤粉氣流位于中心部位，濃煤粉氣流位于淡煤粉氣流外側(cè)，一次風(fēng)粉形成內(nèi)淡外濃的分布，實現(xiàn)了對煤粉氣流的精細(xì)調(diào)控，提高了分離效果；通過設(shè)置第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道對一次風(fēng)粉進(jìn)行分離，第三乏氣管道增加了燃燒器水平方向的一次風(fēng)量，第一乏氣管道、第二乏氣管道通過和多級濃淡分離器的協(xié)同工作，進(jìn)一步提高了一次風(fēng)粉內(nèi)淡外濃分布的均勻性。從整體上來說，本燃燒器通過漸縮漸擴管組成的一次風(fēng)管道，使煤粉的均勻性得到提高，為后續(xù)煤粉濃淡分離、優(yōu)化燃燒過程奠定基礎(chǔ)，后面采用多種分離舉措，分離效率好，增加了一次風(fēng)粉內(nèi)淡外濃分布的均勻性，提高了煤粉的燃燒穩(wěn)定性、燃盡率和燃燒效率，降低了nox排放，間接地降低了系統(tǒng)整體能耗，同時改造過程簡單，安全性和可靠性好，降低了成本。

技術(shù)特征：

1.一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，包括燃燒器彎頭(4)、設(shè)在燃燒器彎頭(4)內(nèi)腔的中心風(fēng)管(3)，所述燃燒器彎頭包括彎曲段(41)和直管段(42)，所述直管段(42)的一端與彎曲段(41)固定連接，所述直管段(42)的另一端為燃燒器噴口(5)，所述彎曲段(41)遠(yuǎn)離直管段(42)的一端固定連接有分離閥塊(7)，所述分離閥塊(7)遠(yuǎn)離彎曲段(41)的一端固定連接有流通一次風(fēng)粉的一次風(fēng)管道，所述一次風(fēng)管道由多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述一次風(fēng)管道內(nèi)腔靠近分離閥塊(7)的一端設(shè)有分離擋板(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述閥門包括第一閥門(14)、第二閥門(15)和第三閥門(16)，所述第一閥門(14)設(shè)于第一乏氣管道(6)的進(jìn)氣端，所述第二閥門(15)設(shè)于第二乏氣管道(8)的進(jìn)氣端，所述第三閥門(16)設(shè)于第三乏氣管道(9)的進(jìn)氣端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述中心風(fēng)管(3)的進(jìn)氣端連通有二次風(fēng)箱，所述中心風(fēng)管(3)的出氣端連通有鍋爐爐膛，所述中心風(fēng)管(3)內(nèi)流通中心風(fēng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述燃燒器彎頭(4)、一次風(fēng)管道和乏氣管道內(nèi)壁的材質(zhì)為雙層陶瓷材料、碳化硅材料中的至少一種。

6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器的控制方法，其特征在于，所述的旋流煤粉燃燒器裝配于鍋爐中使用，控制方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法，屬于煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，包括燃燒器彎頭和中心風(fēng)管，所述燃燒器彎頭包括彎曲段和直管段，所述直管段與彎曲段固定連接，所述直管段的另一端為燃燒器噴口，所述彎曲段遠(yuǎn)離直管段的一端連接有分離閥塊，所述分離閥塊遠(yuǎn)離彎曲段的一端固定連接有流通一次風(fēng)粉的一次風(fēng)管道，所述直管段內(nèi)腔設(shè)有多級的濃淡分離器，多級的所述濃淡分離器將一次風(fēng)粉分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，所述燃燒器彎頭處設(shè)有乏氣管道，所述乏氣管道上均設(shè)有閥門。本發(fā)明提高了煤粉的燃燒穩(wěn)定性、燃盡率和燃燒效率，降低了NOx排放，間接地降低了系統(tǒng)整體能耗，同時改造過程簡單，降低了成本。

技術(shù)研發(fā)人員：陳紹光,黃欽,曾學(xué)文,張麗新,盛琦凱,王陽陽,方永旭,相明輝,武學(xué)謙
受保護的技術(shù)使用者：國能神華九江發(fā)電有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26