一種適於混煤燃燒的燃煤電廠旋流燃燒器的製作方法
2023-12-04 11:47:31
本實用新型涉及鍋爐技術領域，特別是燃煤電廠使用的一種旋流燃燒器。
背景技術：
一般來說，火電廠佔電力行業發電份額的80％以上。燃煤電廠鍋爐在設計時是根據特定煤種來進行設計的，根據煤種的不同，鍋爐的爐型、結構和燃燒器的選擇也會有不同。設計鍋爐時依據的煤種為設計煤種，是最佳的「適爐」煤種。但實際上，隨著電煤供應的市場化以及大型燃煤電廠的不斷增加，目前越來越多的電廠在生產運行時，使用設計煤種的可能性越來越小。為了最大限度的保證鍋爐燃燒的穩定性、經濟性、安全性以及環保要求，混煤摻燒已經成為很多火電廠的必然選擇。
現有燃煤電廠燃燒器，大致分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩種。無論哪種燃燒器，煤粉均由一股一次風統一攜帶入爐，輔以二次風助燃，同時可能還包括中心風、周界風等。旋流燃燒器是目前燃煤機組主流燃燒器，由於其可以在燃燒過程中通過對氧化區和還原區的控制實現降低NOX的生成而備受關注。目前市場上應用的煤粉燃燒器大都採用了低NOX燃燒技術對汙染物排放進行了優化，且增強了卷吸作用儘量讓煤粉燃盡效果變好。這類燃燒器在燃燒單煤的時候往往會取得很好的效果，但是當面對摻燒兩種煤質差異較大的混煤時，由於無法準確區分氧化區和還原區的界限，效果並不理想。
伴隨著混煤摻燒，一直有一些問題亟待解決，主要分為以下幾類：(1)煙煤鍋爐摻燒低揮發分無煙煤，引起煤粉燃盡度變差和燃燒不穩；(2)鍋爐摻燒低灰熔點煤，燃燒器區和屏區受熱面出現嚴重結渣，引起管壁超溫、排煙溫度升高、鍋爐降參數運行和鍋爐效率降低等；(3)不同煤燃燒速率不同，導致還原區和氧化區界限不明確，造成NOX控制效果不理想。導致這些問題的核心之一就是「搶風」現象。「搶風」會因為難燃煤在燃燒初段燃燒不完全，從而使入爐煤粉燃燒不穩定、燃盡程度差。且難燃煤燃燒延後，在爐頂得到燃盡風氧氣補充時才會繼續燃燒，易造成受熱面超溫、結焦等問題，危害機組的安全運行。
通過改進燃燒器解決以上混煤燃燒時所伴隨的問題，則會提升鍋爐對煤種的適應性，改善燃煤機組運行的安全性和經濟性。因此業內迫切需要一種適於混煤燃燒的燃煤電廠旋流燃燒器。
技術實現要素：
本實用新型用於克服已有技術之缺陷，提供一種適於混煤燃燒的燃煤電廠旋流燃燒器，這種燃燒器既能顯著提升鍋爐對煤種的適應性，又能夠改善燃煤機組運行的效率和安全性。
本實用新型解決上述問題所採用的技術方案如下：
一種適於混煤燃燒的燃煤電廠旋流燃燒器，採用四風道設計，雙一次風道給粉。結構上由裡向外包括依次配置的油槍、內一次風道、內二次風道、外一次風道和外二次風道。所述內一次風道與難燃煤粉輸送通道相連通，難燃煤粉通過燃燒器的內一次風噴口噴入爐膛；所述外一次風道與易燃煤粉輸送通道相連通，易燃煤粉通過燃燒器的外一次風噴口噴入爐膛。所述內一次風道和外一次風道之間為內二次風道，內二次風道上增設內二次風量調杆、內二次風旋流葉片和內二次風旋流強度調杆。在外一次風道的外圍設置外二次風道，外二次風道上增設外二次風量調杆、外二次風旋流葉片和外二次風旋流強度調杆。
攜帶不同煤種的內外一次風由內二次風隔開，將難燃煤與易燃煤的燃燒區域分開，使得易燃煤在燃燒時不會從難燃煤的燃燒區域「搶風」，這保證了難燃煤在燃燒初期有充足的氧氣；另外，把難燃煤布置在燃燒器最內層噴管處，外側易燃煤先著火加熱內側難燃煤，這樣可以充分利用旋流燃燒器內回流區所卷吸的高溫煙氣來快速加熱內一次風裡的難燃煤粉，促進難燃煤的升溫和揮發分析出過程，使得難燃煤快速著火燃燒，有利於提高鍋爐效率和維持機組運行的安全性。這一改進不僅克服了傳統單一一次風噴口旋流燃燒器在混燒燃燒特性差異較大的煤時所存在的「搶風」問題，而且還能促進難燃煤種的著火和燃燒，有效降低混燒時飛灰含碳量大的問題。
根據鍋爐煙氣氮氧化合物生成機理，影響氮氧化合物生成量的因素主要有火焰溫度、燃燒器區段氧濃度、燃燒產物在高溫區停留時間和煤的特性。從現有電廠低氮燃燒技術來看，在燃燒設計煤種時往往可以很好的控制氮氧化合物的生成，但是在摻燒混煤時經常容易造成NOX生成量控制不穩定的問題。而本專利通過內外二次風旋流強度調杆以及內外二次風量調杆可以實現對兩種煤粉混合點的精確控制，進而通過該混合點可實現氧化區和還原區的控制，最終更為有效的控制NOX的生成。同時還可通過對這些風道擋板的控制來優化燃燒，調整煤的著火和燃盡，既不讓燃燒器出口局部出現超溫問題，又能讓煤粉在爐內儘量充分地燃燒。此外，變負荷時，可以在風煤比不變的情況下通過調整內外一次風的比例來實現效果。本實用新型可顯著提升鍋爐對煤種的適應性，實現燃煤機組更好的運行經濟性和安全性，適於推廣使用。
附圖說明：
圖1是本實用新型提供的混煤旋流燃燒器剖面示意圖；
圖2是混煤旋流燃燒器噴口布置示意圖。
圖中各標號分別表示為：
1、外二次風旋流葉片，2、內二次風旋流葉片，3、外二次風入口，4、內二次風入口，5、外二次風量調杆，6、外二次風旋流強度調杆，7、內二次風量調杆，8、內二次風旋流強度調杆，9、油槍，10、內一次風接口，11、外一次風接口，12、油槍噴口，13、內一次風噴口，14、內二次風噴口，15、外一次風噴口，16、外二次風噴口。
具體實施方式
一種適於混煤燃燒的燃煤電廠旋流燃燒器，如圖1所示，結構上自外向內包括外二次風道、外一次風道、內二次風道、內一次風道和油槍。所述外二次風道在燃燒器的最外層，包括外二次風入口、外二次風量調杆、外二次風旋流強度調杆、外二次風旋流葉片和外二次風噴口，其中，外二次風量調杆調節外二次風入爐風量，外二次風旋流強度調杆配合外二次風旋流葉片，調節外二次風旋流強度。外一次風道在外二次風道裡側，包括外一次風接口和外一次風噴口，外一次風道與易燃煤粉輸送通道相連通。內二次風道的構成包括內二次風入口、內二次風量調杆、內二次風旋流強度調杆、內二次風旋流葉片和內二次風噴口。內一次風道在內二次風道裡側，包括內一次風接口和內一次風噴口，內一次風道與難燃煤粉輸送通道相連通。油槍在燃燒器中心位置。燃燒器噴口布置如圖2所示，噴口自內向外依次為油槍噴口、內一次風噴口、內二次風噴口、外一次風噴口和外二次風噴口。摻燒混煤時，難燃煤粉通過燃燒器的內一次風噴口噴入爐膛，易燃煤粉通過燃燒器的外一次風噴口噴入爐膛，加入內二次風把攜帶難燃煤粉與易燃煤粉的內外一次風隔開，使難燃煤和易燃煤的燃燒相對獨立。
各風道比例可以通過風量調杆進行調整；旋流強度調杆配合旋流葉片，調節旋流風佔入爐總風量的比例，進而調節旋流風強度。鍋爐運行負荷變化時，可以在風煤比不變的情況下調整內外一次風的比例。在降低負荷時，減少內一次風比例增加外一次風比例，增加易燃煤減少難燃煤更有利於機組的低負荷穩燃；在增加負荷時，可以適當增加內一次風的比例，多摻燒一些難燃劣質煤，降低發電成本。