一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法及裝置的製作方法
2023-06-12 20:03:26 4
專利名稱：一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍋爐燃燒方法及鍋爐結構，尤其是指一種子母爐膛層一懸浮煤粉 與水煤漿複合燃燒的方法及鍋爐結構。該種方法使鍋爐燃燒時不僅負荷可調，而且燃燒熱 效率高。
背景技術：
採用燃煤粉工業鍋爐，鍋爐效率將能達到86%以上，比傳統鍋爐高10%以上，可實 現節煤30%以上。但現在的煤粉工業鍋爐存在一定的問題，正如嚴禎榮；羅曉明；時貴玉；王迪在 《然煤粉工業鍋爐的發展前景及節能減排技術創新》(節能技術2010年1月第1期)中所指 出的燃煤粉鍋爐所存在的問題，主要是低負荷燃燒不穩定，當負荷率< 50%時，不易建立 必要的爐膛溫度水平，燃燒很難掌握，有時發生滅火。燃用潔淨煤粉的工業鍋爐燃燒效率比 燃用水煤漿鍋爐高約1.洲；中國煤炭科學研究總院負責的「十一五」國家科技支撐計劃項 目「動力煤優質化技術與高效燃煤鍋爐技術開發」的子課題之一高效工業煤粉鍋爐系統及 關鍵技術。煤炭科學研究總院成功開發出4一20t/h系列新型高效煤粉鍋爐。該鍋爐採用 密閉運行、自動控制、高效燃煤、爐內脫硫、小空氣過剩係數等先進技術，運行效率可達86% 以上，比傳統鍋爐節煤30%以上。2009年4月13日，煤炭科學研究總院日前成功研製出擁 有全部自主智慧財產權的新型高效煤粉工業鍋爐技術系統。該技術可使煤的燃燒率達98%以 上，鍋爐的熱效率超過了 90%，比傳統燃煤鍋爐省煤30%以上，其煙塵(TSP)排放低於20mg/ Nm3 (國家標準為100mg/Nm3)，SO2低於500mg/Nm3(國家標準為900mg/Nm3)。由於工業鍋 爐燃煤量小，燃燒器穩定燃燒困難，潔淨煤粉的全部燃燒過程在爐膛內完成，而工業鍋爐爐 膛容積較小，合理組織爐內的流動，使煤粉在小空間內能夠完全燃燒，同時在爐內不發生結 渣，是比較困難的。所以這些較為先進的燃煤粉鍋爐還是無法在低負荷時正常運行。水煤漿是一種煤、水、添加劑通過物理深加工的煤基液態燃料，具有低灰、低硫的 環保性，是一種環保型潔淨燃料。水煤漿的發展一直是國家重點發展的清潔能源項目，國家 先後出臺多項與之相關的政策與文件，近年關於水煤漿燃燒的研究成果不斷湧現。公開號為CN201487940. U,實用新型名稱為《水煤漿鍋爐穩定燃燒裝置》公開了一 種水煤漿鍋爐穩定燃燒裝置，採用雙爐膛結構，水煤漿鍋爐的爐膛分為兩個，形成兩個燃燒 室，一個為主燃燒室，另一個為副燃燒室，兩燃燒室呈「7」字形布置，主燃燒室要大於副燃燒 室，鍋爐燃燒過程中主燃燒室的負荷佔鍋爐總負荷的70%，副燃燒室為30%，且副燃燒室出 口設置在主燃燒室前側。主燃燒室內布置一定數量的水冷壁；副燃燒室為絕熱結構，為絕熱 燃燒室。在主燃燒室和副燃燒室上分別配上對應的主燃燒器和副燃燒器，其中副燃燒器的 漿量調節比例為1:3。採用雙爐膛結構使水煤漿鍋爐燃燒負荷在10% 110%大範圍內無級 調控，穩定燃燒，適應生產、生活的需要。以上專利雖然使鍋爐負荷可調，但是由於水煤漿含有35%左右的水分，在水煤漿 燃燒的過程中，水分的蒸發必然要吸收一定的熱量，而這部分熱量的損失降低了水煤漿燃燒的熱效率，工程上，因水煤漿含水，須帶走5%左右的氣化潛熱，所以，水煤漿鍋爐不適應 中、大噸位(如35t/h以上)的工業鍋爐。因此如何綜合燃煤粉工業鍋爐和水煤漿鍋爐得特點，是解決目前燃煤工業鍋爐所 存在普遍問題的一種有效途徑。
發明內容
本發明的目的在於針對現有水煤漿鍋爐熱效率不高和煤粉鍋爐負荷低於50%時 燃燒不穩定和水煤漿燃燒損失5%氣化潛熱問題，提出一種既能使燃煤工業鍋爐保證煤的 燃燒率達98%以上，鍋爐的熱效率超過了 90%，同時又能保持在負荷低於50%時仍能穩定燃 燒，且沒有水煤漿燃燒損失5%氣化潛熱問題的新型複合燃煤工業鍋爐燃燒方法及裝置。本發明的目的是通過下述技術方案實現的，一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方 法，在鍋爐內設置主副兩個燃燒室，其特點在於主副兩個燃燒室分別採取懸浮煤粉與水煤 漿複合燃料燃燒方法；即主副兩個燃燒室採取不同的燃料供給方式，一個供水煤漿；一個 供煤粉；主燃燒室為煤粉燃燒室，供給煤粉做燃料；副燃燒室為水煤漿燃燒室，供給水煤漿 做燃料。在需要全負荷運行時，兩個爐膛同時運行，一個爐膛燃燒水煤漿，另一個爐膛同時 燃燒煤粉。這樣就可以避免只燒水煤漿時造成的鍋爐熱效率不高的問題。當需要低負荷運 行時，只開啟燃燒水煤漿燃燒室，並讓水煤漿燃燒室爐膛全負荷運行，另一個燃燒煤粉爐膛 停止運行。同時使水煤漿燃燒室為絕熱燃燒室，這樣就保證了爐溫，可以使水煤漿燃燒室爐 膛在鍋爐低負荷工況下有足夠的熱源維持穩定燃燒，從而實現鍋爐低負荷穩定運行。無論 水煤漿和煤粉進入鍋爐燃燒室時在爐膛作懸浮燃燒，部分較粗水煤漿和煤粉顆粒和未燃盡 的水煤漿、煤粉顆粒掉落在爐排上層狀燃燒。懸浮燃燒所需的氧氣主要通過燃燒器的霧化 空氣和二次配風提供，在活動爐排上層燃水煤漿和煤粉所需的氧氣是由空氣從爐底穿過活 動爐排提供。空氣進入燃燒室的動力是引風機作用使燃燒室內形成一定的負壓。燃燒室內 的灰渣可轉動活動爐排使之落入出渣機並排出。根據上述方法所提出的一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，採用雙爐膛結構， 一個為主燃燒室，一個為副燃燒室。分別在主副燃燒室設置主副燃燒器，主燃燒器為煤粉燃 燒器，副燃燒器為水煤漿燃燒器。在點火及需要低負荷運行時，由於煤粉的流量難以控制到 比較小的程度，同時低負荷時，也難以達到煤粉燃燒所需的爐膛溫度。故鍋爐低負荷運行時 關閉主燃燒器，只開副燃燒器。在需要中、高負荷運行時，主副燃燒器同時運行。本發明懸浮煤粉、水煤漿複合燃燒方法的特點是
1.採用煤粉與水煤漿拌燒的燃料結構，充分利用了煤粉和水煤漿各自的特點，煤粉可 以取代部分水煤漿，由於煤粉燃燒不需要蒸乾水分，減少了熱損失，從而提高了純燃水煤漿 鍋爐的熱效率。同時由於在等量熱值時，潔淨煤粉的運輸費用比水煤漿低以及潔淨煤粉的 製備比水煤漿消耗更少的能量等因素，可以大大降低水煤漿鍋爐的運行成本。而採用水煤 漿拌燒可以避免煤粉的流量難以控制到比較小的程度，低負荷時，也難以達到煤粉燃燒所 需的爐膛溫度的不足。
2.採用雙爐膛結構使水煤漿鍋爐燃燒負荷在10% 110%大範圍內無級調控，穩定燃 燒，適應生產、生活的需要。
3.雙爐膛結構還可以實現無油點火，節約了點火燃油，大大降低運行成本，減少環境汙染。
4.採用懸浮燃燒與層狀燃燒，使得燃燒效果大大增強，因此對水煤漿的品質要求不高 且燃燒效率高，對水煤漿品種的適用範圍廣。
5.爐底通風有利於掉落下來的水煤漿顆粒完全燃燒，而且還冷卻了灰渣，防止結焦。減 輕了鍋爐本體受熱面的磨損。鍋爐能長期穩定運行。
圖1 為本發明原理示意圖。圖中1一副燃燒器；2—副燃燒室；3—主燃燒器；4一主燃燒室。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明做進一步的描述。從附圖1可以看出，本發明為一種燃煤工業鍋爐燃燒方法，在鍋爐內設置主副兩 個燃燒室，並在爐膛底部安裝活動爐排，在每個燃燒室內設置有燃料供應裝置，其特點在 於採取懸浮煤粉與水煤漿複合燃料燃燒方法，主副兩個燃燒室採取不同的燃料供給方式， 一個供水煤漿；一個供煤粉；主燃燒室為煤粉燃燒室，供給煤粉做燃料；副燃燒室為水煤漿 燃燒室，供給水煤漿做燃料。主副兩個燃燒室的燃料供給分別進行控制，在需要全負荷運行 時，兩個爐膛同時運行，一個爐膛燃燒水煤漿，另一個爐膛同時燃燒煤粉。這樣就可以避免 只燒水煤漿時造成的鍋爐熱效率不高的問題。當需要低負荷運行時，只開啟燃燒水煤漿燃 燒室，並讓水煤漿燃燒室爐膛全負荷運行，另一個燃燒煤粉爐膛停止運行。同時使水煤漿燃 燒室為絕熱燃燒室，這樣就保證了爐溫，可以使水煤漿燃燒室爐膛在鍋爐低負荷工況下有 足夠的熱源維持穩定燃燒，從而實現鍋爐低負荷穩定運行。無論水煤漿和煤粉進入鍋爐燃 燒室時在爐膛作懸浮燃燒，部分較粗水煤漿和煤粉顆粒和未燃盡的水煤漿、煤粉顆粒掉落 在爐排上層狀燃燒。懸浮燃燒所需的氧氣主要通過燃燒器的霧化空氣和二次配風提供，在 活動爐排上層燃水煤漿和煤粉所需的氧氣是由空氣從爐底穿過活動爐排提供。空氣進入燃 燒室的動力是引風機作用使燃燒室內形成一定的負壓。燃燒室內的灰渣可轉動活動爐排使 之落入出渣機並排出。根據上述方法所提出的一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，採用雙爐膛雙燃燒 器結構，一個為主燃燒室4，一個為副燃燒室2 ；主副兩燃燒室從整個爐膛的水平橫截面方 向看呈「7」字形布置。在主副燃燒室4內設置有主燃燒器3 ；在副燃燒室2內設置有副燃燒 器1，主燃燒器3為煤粉燃燒器，副燃燒器1為水煤漿燃燒器。鍋爐燃燒過程中主燃燒室的 負荷佔總負荷的65-75%，副燃燒室佔鍋爐總負荷的25-35%。並在爐膛底部安裝活動爐排。 在點火及需要低負荷運行時，由於煤粉的流量難以控制到比較小的程度，同時低負荷時，也 難以達到煤粉燃燒所需的爐膛溫度。故鍋爐低負荷運行時關閉主燃燒器，只開副燃燒器。主 副兩個燃燒室的燃料供給分別進行控制，在需要中、高負荷運行時，主燃燒器3和副燃燒器 1同時運行。主燃燒室4內布置用於熱交換的水冷壁。副燃燒室出口設置在主燃燒室前側。 副燃燒室為絕熱結構，為絕熱燃燒室。在主燃燒室和副燃燒室上分別配上對應的主燃燒器 和副燃燒器，其中副燃燒器的漿量調節比例為1 :2_4。
權利要求
1.一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法，在鍋爐內設置主副兩個燃燒室，其特徵在於 主副兩個燃燒室分別採取懸浮煤粉與水煤漿複合燃料燃燒方法；即主副兩個燃燒室採取 不同的燃料供給方式，一個供水煤漿；一個供煤粉；主燃燒室為煤粉燃燒室，供給煤粉做燃 料；副燃燒室為水煤漿燃燒室，供給水煤漿做燃料。
2.如權利要求1所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法，其特徵在於主副兩個燃燒 室的燃料供給分別進行控制，在需要全負荷運行時，兩個爐膛同時運行，一個爐膛燃燒水煤 漿，另一個爐膛同時燃燒煤粉；當需要低負荷運行時，只開啟燃燒水煤漿燃燒室，並讓水煤 漿燃燒室爐膛全負荷運行，另一個燃燒煤粉爐膛停止運行。
3.如權利要求1所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法，其特徵在於鍋爐燃燒過程 中主燃燒室的負荷佔總負荷的65-75%，副燃燒室佔鍋爐總負荷的25-35%。
4.如權利要求1-3所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法，其特徵在於水煤漿燃燒 室為絕熱燃燒室。
5.一種實現權利要求1-4所述方法的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，採用雙爐膛雙 燃燒器結構，一個為主燃燒室，一個為副燃燒室；在主副燃燒室內設置有主燃燒器；在副燃 燒室內設置有副燃燒器；其特徵在於主燃燒器為煤粉燃燒器，副燃燒器為水煤漿燃燒器。
6.如權利要求5所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，其特徵在於主副兩燃燒室 從整個爐膛的水平橫截面方向看呈「 7，，字形布置。
7.如權利要求6所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，其特徵在於鍋爐燃燒過程 中主燃燒室的負荷佔總負荷的65-75%，副燃燒室佔鍋爐總負荷的25-35%。
8.如權利要求5-6任意一項所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，其特徵在於主 燃燒室內布置用於熱交換的水冷壁，並在爐膛底部安裝活動爐排；在每個燃燒室內設置有 燃料供應裝置。
9 .如權利要求5-6任意一項所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，其特徵在於副 燃燒室出口設置在主燃燒室前側；副燃燒室為絕熱結構，為絕熱燃燒室。
10.如權利要求5-6任意一項所述的懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒裝置，其特徵在於在 主燃燒室和副燃燒室上分別配上對應的主燃燒器和副燃燒器，其中副燃燒器的漿量調節比 例為1 :2-4。
全文摘要
一種懸浮煤粉與水煤漿複合燃燒方法及裝置，鍋爐內設置主副兩個燃燒室，主副兩個燃燒室分別採取懸浮煤粉與水煤漿複合燃料燃燒方法，即主副兩個燃燒室採取不同的燃料供給方式，一個供水煤漿；一個供煤粉；主燃燒室為煤粉燃燒室，供給煤粉做燃料；副燃燒室為水煤漿燃燒室，供給水煤漿做燃料。在需要全負荷運行時，兩個爐膛同時運行，一個爐膛燃燒水煤漿，另一個爐膛同時燃燒煤粉。這樣就可以避免只燒水煤漿時造成的鍋爐熱效率不高的問題。當需要低負荷運行時，只開啟燃燒水煤漿燃燒室，並讓水煤漿燃燒室爐膛全負荷運行，另一個燃燒煤粉爐膛停止運行。本發明採用煤粉與水煤漿拌燒的燃料結構，充分利用了煤粉和水煤漿各自的特點，降低鍋爐運行成本。
文檔編號F23C1/10GK102102871SQ20101054943
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者劉建文, 陳楠 申請人:株洲市藍宇熱能科技研製有限公司