專利名稱：揮發(fā)分低于10％的煤的燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用具有權(quán)利要求1前敘部分的技術(shù)特征的燃燒空氣在噴火嘴中燃燒揮發(fā)分低于10％的煤的方法。
在已知方法中煤粉直接來(lái)自磨碎機(jī)，半直接在中間分離后或間接來(lái)自煤粉貯倉(cāng)均借助于載體氣體輸入噴火嘴。
若燃料—空氣混合物應(yīng)在一確定位置點(diǎn)燃時(shí)，必須滿足二個(gè)邊界條件第一在此位置的流速必須低于混合物的回火速度，另一條在燃料—空氣混合物中空氣系數(shù)n必須處于最小值和最大值之間(n最?。糿＜n最大)，這里空氣系數(shù)是混合物的壓力和溫度的函數(shù)。
為了穩(wěn)定的點(diǎn)燃和加熱可燃?xì)怏w或一次氣體所需的能量在噴火嘴靠近區(qū)燃煤時(shí)可只由燃燒煤中放出的揮發(fā)分提供。若使全部揮發(fā)分組分放出并在噴火嘴出口燃燒，單就含揮發(fā)分組分為5％的無(wú)煙煤本身(無(wú)灰干基)計(jì)算出來(lái)的絕熱溫度升高為1000K。由此在火焰中心產(chǎn)生的溫度將能使殘?zhí)縿偤眉訜岷腿紵喾慈羰姑褐械拇蟛糠值膿]發(fā)分發(fā)放出來(lái)，由一次氣體和空氣組成的混合物的溫度太低，火焰因?yàn)槿狈θ剂暇蜁?huì)熄滅。局部空氣系數(shù)太高，因而燃料/空氣混合物太貧。在煤粉噴火嘴中揮發(fā)分低于10％的煤燃燒時(shí)若不采取特殊的預(yù)防措施，這種情況就會(huì)出現(xiàn)。
本發(fā)明的任務(wù)是完成一種方法，使揮發(fā)分低于10％的粉狀煤在噴火嘴中能有把握的點(diǎn)燃并燃燒。
按照本發(fā)明此任務(wù)憑一種相應(yīng)類型的方法通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分的技術(shù)特征得到解決。有利的本發(fā)明實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。
通過(guò)分離出煤粉并與預(yù)熱空氣混合提高煤粉—載體氣體—混合物中的煤粉載荷，由此提高煤粉中的揮發(fā)分絕對(duì)含量。以此有足夠大量的揮發(fā)分可供使用，該揮發(fā)分是在提高混合物的溫度時(shí)發(fā)放出來(lái)的。在一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中通過(guò)燃燒這種放出的揮發(fā)分，釋放出的燃燒熱達(dá)到殘?zhí)康闹饻囟?。在半直接加熱時(shí)實(shí)行雙重煤粉的中間分離。在間接加熱時(shí)實(shí)行一次中間分離。通過(guò)分離并混以預(yù)熱空氣可使煤粉—載體氣體—混合物的溫度和煤粉載荷在很大范圍互相獨(dú)立地變動(dòng)。
圖中描述了多個(gè)實(shí)施例，下面予以詳細(xì)說(shuō)明，它們是

圖1為半直接地將煤粉吹入噴火嘴的方法略圖，圖2為間接地將煤粉吹入噴火嘴的方法略圖，圖3為噴火嘴的縱向截面圖和圖4為一示意圖。
在磨碎機(jī)1中將揮發(fā)分含量低于10％的煤(無(wú)煙煤)磨細(xì)，用預(yù)熱空氣作載體氣體由磨碎機(jī)1經(jīng)煤粉管線2將這樣處理的煤粉抽出?；谀ニ闄C(jī)1中存在的情況在離開磨碎機(jī)1的煤粉—載體氣體—混合物中煤粉載荷為每kg載體氣體約為0.4kg煤粉。溫度約為100℃。為使一種這樣的混合氣在噴火嘴中能有把握的點(diǎn)燃和燃燒，對(duì)無(wú)煙煤煤粉進(jìn)行如下所述地處理。
使煤粉—載體氣體—混合物輸入第一分離器3中，該分離器的構(gòu)造可為旋風(fēng)分離器。在此分離器3中使煤粉從載體氣體中分離出來(lái)。除去煤粉的載體氣體(蒸汽混合物)經(jīng)蒸汽混合物管道4輸入鍋爐的燃燒室5中。分離出的煤粉經(jīng)一給料機(jī)，例如格斗輪閘門6進(jìn)到煤粉管道7中。將預(yù)熱的空氣經(jīng)管道8輸進(jìn)煤粉管道7中。預(yù)熱空氣的溫度優(yōu)選約為400℃。此空氣以適當(dāng)方式取自鍋爐的空氣預(yù)熱器?？諝庥米髅悍鄣妮d體氣體并加熱煤粉—載體氣體混合物?？諝饬咳Q于煤粉數(shù)量，選擇的量應(yīng)使混合物的溫度提到358℃并使煤粉載荷μ調(diào)至約0.2kg/kg。將這種混合物送至第二分離器9或旋風(fēng)分離器，在分離器中煤粉重新從載體氣體中分離出來(lái)。蒸汽混合物經(jīng)第二條蒸汽混合物管道10輸進(jìn)鍋爐的燃燒室5中，分離出的煤粉經(jīng)第二個(gè)格斗輪閘門11重新與來(lái)自管道12的約400℃的預(yù)熱空氣混合并經(jīng)另外的煤粉管道13輸入煤粉噴火嘴14中。多個(gè)這樣的煤粉噴火嘴14安裝在燃燒室5的墻壁上。按輸入的空氣量直接在煤粉噴火嘴入口前的另一管道13中混合物溫度在煤粉載荷μ＝1.4kg/kg時(shí)為379℃或煤粉載荷μ＝3.0kg/kg時(shí)為371℃。
也可使用圖2中所描述的間接加熱替代圖1中所描述的煤粉雙重分離的半直接加熱。在這種操作方法中使磨碎機(jī)磨細(xì)的煤粉中間貯存于煤粉倉(cāng)15中。此煤粉倉(cāng)15完成如圖1所描述的半直接加熱方法的第一個(gè)分離器相同的任務(wù)。這里煤粉進(jìn)行一次分離就夠了。這種分離在第二個(gè)分離器9中進(jìn)行，在分離器之后煤粉經(jīng)過(guò)第二個(gè)格斗輸閘門11由煤粉倉(cāng)抽出并在另一煤粉管道13中與來(lái)自管道12的預(yù)熱空氣混合。
所用的噴火嘴14，在圖3中已詳細(xì)描述過(guò)，為支持上述方法噴火嘴是這樣構(gòu)成的，使在著火區(qū)內(nèi)通過(guò)形成尾流出現(xiàn)一種比回火速度低的煤粉—載體氣體—混合物的流速，例如一種這樣的煤粉噴火嘴在德國(guó)專利說(shuō)明書DE-PS4217879中已敘述過(guò)。噴火嘴以一種同心的流體截面構(gòu)造而具特色。
具體地，煤粉噴火嘴14有一中央的中心空氣噴射管16，噴射管內(nèi)有一噴油燒嘴噴槍17并且該空氣噴射管由煤粉管18所包圍。煤粉管的入口18與煤粉管線13相接。圍繞煤粉管18同心地安裝了二次空氣管19，該二次空氣管與一螺旋形入口外殼20相連接。在二次空氣管19內(nèi)安裝了可調(diào)節(jié)的軸向旋流檔板21，通過(guò)軸向旋流擋板使二次空氣以穩(wěn)定的旋流摻入。圍繞二次空氣管19同心地安裝了三次空氣管22，三次空氣管同樣與螺旋形入口外殼23相接。在三次空氣管22內(nèi)也安裝軸向旋流檔板24，通過(guò)軸向旋流檔扳使三次空氣以穩(wěn)定的渦旋流摻入。燃燒空氣通過(guò)中心空氣噴射管16，二次空氣管19和三次空氣管22以三股支流分開供入。
在煤粉管18內(nèi)在中央的中心空氣噴射管16上在其出口前的一定距離處有一旋流體25，此旋流體25使煤粉—載體氣體—混合物流體以旋轉(zhuǎn)流動(dòng)摻入，由此在煤粉管18外周在同時(shí)富集煤粉時(shí)促使在煤粉管18內(nèi)流過(guò)一種比較均勻的流動(dòng)。在煤粉管18的出口安裝了一個(gè)穩(wěn)定環(huán)26，在穩(wěn)定環(huán)的周邊上設(shè)有單個(gè)安裝的相互有一定側(cè)面距離的片。穩(wěn)定環(huán)26的片由外周邊伸向煤粉管內(nèi)并由此使煤粉流均勻擴(kuò)張，使煤粉向內(nèi)散開并在穩(wěn)定環(huán)26的尾流中構(gòu)成這樣一個(gè)有益于著火的循環(huán)區(qū)。
直接在煤粉管18的出口處安裝了二次空氣轉(zhuǎn)向槽27作為煤粉管18的延長(zhǎng)，三次空氣管22接在三次空氣轉(zhuǎn)向槽28上。由二次空氣和三次空氣的螺旋形的入口外殼20，23的形狀和結(jié)構(gòu)以及空氣轉(zhuǎn)向槽27，28的安裝使燃燒空氣形成一種穩(wěn)定的旋流，包圍著內(nèi)部的火焰中心。為使界面的渦流減少并因此而使各流體很少過(guò)早的混合，故其旋轉(zhuǎn)方向是相同的。
由本發(fā)明方法取得的效果以圖4預(yù)以說(shuō)明。圖4中以揮發(fā)分為5％的無(wú)煙煤為例表示出載荷(左邊Y-軸)，混合物溫度(X-軸)和釋放出的揮發(fā)分(右Y-軸)之間的關(guān)系。曲線A與右邊的Y-軸表明釋放揮發(fā)分與混合物溫度的關(guān)系。顯示出隨著混合物的溫度增高，在混合物中由煤中釋放出的揮發(fā)分組分增加。在磨碎機(jī)出口達(dá)到混合物溫度為100℃，載荷μ＝0.4kg/kg(B點(diǎn))時(shí)沒(méi)有揮發(fā)分從無(wú)煙煤中釋放出來(lái)。因此按現(xiàn)有技術(shù)在直接加熱時(shí)在噴火嘴出口沒(méi)有可燃?xì)怏w供使用，所以不可能在噴火嘴出口點(diǎn)燃火焰。相反在半直接加熱時(shí)用雙重煤粉分離和混合物溫度從360至400℃按曲線C在使用本發(fā)明方法情況下可達(dá)到使在噴火嘴出口放出并點(diǎn)燃一定的揮發(fā)分組分。如從圖4可知，在混合物中載荷μ＝2.0kg/kg及溫度370℃放出1.6％揮發(fā)分。通過(guò)引燃混合物的溫度進(jìn)一步提高，并按曲線A另外的組分放出來(lái)并燃燒。通過(guò)使用半直接加熱用一次分離也可達(dá)到相同的效果。
權(quán)利要求
1.用燃燒空氣在噴火嘴中燃燒揮發(fā)分低于10％的煤的方法，在此方法中使煤在磨碎機(jī)中磨細(xì)并用空氣作載體氣體以煤粉—載體氣體—混合物形式輸入噴火嘴中，其特征是，在進(jìn)入噴火嘴前將煤粉由煤粉—載體氣體—混合物中分離出來(lái)，分離出的煤粉混以預(yù)熱空氣并使其轉(zhuǎn)成高溫和低煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物，使煤粉由此混合物中重新分離出來(lái)并與加熱空氣混合并轉(zhuǎn)成高溫和高煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，來(lái)自磨碎機(jī)的煤粉半直接地輸入噴火嘴中并在串聯(lián)于磨碎機(jī)后的分離器中進(jìn)行煤粉第一次分離。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，來(lái)自磨碎機(jī)的煤粉間接地輸入噴火嘴中并在一接在第二次分離前面的煤粉倉(cāng)中進(jìn)行煤粉第一次分離。
4.按權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征是，將預(yù)熱空氣加熱至約400℃。
5.按權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征是，使在空氣中的煤粉載荷通過(guò)輸入相應(yīng)數(shù)量的預(yù)熱空氣在第一次分離后調(diào)至低于0.5，優(yōu)選低于0.2kg煤粉/kg空氣并在第二次分離后調(diào)至高于1.0kg煤粉/kg空氣。
6.按權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征是，將煤粉—載體氣體—混合物加熱到360至400℃。
全文摘要
為使揮發(fā)分低于10％的煤能有把握點(diǎn)燃并在噴火嘴中用燃燒空氣燃燒，將煤粉在進(jìn)入煤粉噴火嘴前由煤粉—載體氣體—混合物中分離出來(lái)并與預(yù)熱空氣混合轉(zhuǎn)成高溫和低煤粉載荷的煤粉—載體混合物。從這種混合物中重新分離出煤粉，與加熱的空氣混合并轉(zhuǎn)成高溫和高煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物。
文檔編號(hào)F23D1/00GK1150228SQ96108140
公開日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1996年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者M·斯特里夫, A·雷瑟 申請(qǐng)人:巴考克·萊也茨發(fā)電廠技術(shù)有限公司