[发明专利]具有自适应功能的防焦多级点火燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多级点火，并具有自适应防焦功能的点火燃烧装置，适用于以煤粉为燃料的锅炉。

背景技术

在电力行业中，电站煤粉锅炉在启动时通常用价格昂贵的轻油来进行点火升炉，并且在低负荷运行或煤质变差时也需用轻油来稳燃。同时，随着机组容量向大型化发展，要求电网中有更多的机组参与调峰，致使点火和助燃用油大幅增加。而我国自2003年以来，石油进口量和消耗量已超过日本，位居世界第二位，石油安全形势严峻。故而开发电站锅炉的无油或少油直接点火与稳燃新技术为缓解我国石油供需矛盾，保障国家经济安全，具有重要的现实意义。

我国现有的煤粉直接点火技术，根据点燃煤粉的能量的最终来源(激发热源)的不同，可以将直接点火技术分为两大类：以某物质的燃烧热作为激发热源，包括马弗炉点火，少油与微油点火，可燃性气体点火等点火方式；以电能作为激发热源，包括电阻加热点火，中频感应加热热壁面点火，等离子体点火，中频感应加热高温空气点火等点火方式。而对于大容量的电站煤粉锅炉来说，无论何种点火技术，如果采用单级点火的方式去点燃一次风煤粉气流，外界所需供给的点火能量是非常巨大的，势必增加煤粉直接点火系统的设计难度、设备成本和运行费用。

对此，研究者们提出了多级点火的概念：利用煤粉直接点火技术先将一小股煤粉点燃，再利用这股煤粉放出的着火热去点燃后续的二三级煤粉，最终点燃整个一次风煤粉气流，实现低功率点火。

为了快速稳定地点燃一次风煤粉气流，多级点火都是内燃式点火。而煤粉气流的着火放热呈现强烈的非线性，一旦被点燃后，煤粉气流放出的着火热进一步促进煤粉的燃烧放热，不但提高了点火燃烧装置内部温度，而且迅速消耗气流中的氧气，产生大量CO，使得燃烧室内的气氛转变为还原性气氛，这些都容易使煤粉在燃烧装置内部发生结焦，从而影响燃烧装置的安全运行。

发明内容

本发明的目的就是针对现有煤粉多级点火技术中，煤粉着火燃烧与防焦的矛盾，提出一种用于电站锅炉上具有自适应防焦功能的多级点火燃烧装置。

本发明包括一级热源管、风箱、煤粉气流进料装置、初级预燃装置、后级预燃装置。

初级预燃装置包括套置的内筒和外筒，内筒的内部空间为初级预燃室，内筒与外筒之间的空间为环形的煤粉气流通道；外筒的长度为外筒内径D的1.5～5倍；内筒的侧壁端面设置有倒角，内筒长度为外筒长度的60～90％，内筒的两个端面均在外筒的两个端面以内。

后级预燃装置为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，圆筒的内部空间为后级预燃室，后级预燃装置圆筒的长度为0.2～3D。

煤粉气流进料装置包括进料管和连接筒，连接筒与为与初级预燃装置的外筒等径的圆筒，进料管与连接筒连通，进料管轴线与连接筒轴线的夹角为Ф，30°≤Ф≤70°，连接筒内对应进料管的进口设置有挡板。

煤粉气流进料装置中的连接筒与初级预燃装置的外筒之间设置有初级调节环，初级预燃装置的外筒与后级预燃装置的圆筒之间设置有后级调节环，初级预燃装置的外筒的一端与初级调节环以及连接筒通过法兰连接，初级预燃装置的外筒的另一端与后级调节环以及后级预燃装置的圆筒通过法兰连接。

初级调节环和后级调节环均为圆环形，包括连接为一体的环形平面和圆锥面，其中环形平面作为法兰，圆锥面母线与法兰环形平面的夹角为θ，30°≤θ≤80°，圆锥面的高度h＝0.1～0.3D，初级调节环的圆锥面在初级预燃装置的外筒内、后级调节环的圆锥面在后级预燃室内。

风箱包括圆筒形的本体和与本体端面中心连通的套筒，套筒的轴向与本体端面垂直，本体的侧面开有进风口。

风箱的套筒穿过煤粉气流进料装置的连接筒进入初级预燃室，一级热源管穿过风箱的本体伸入套筒内，一级热源管与套筒间隙配合，一级热源管的出口端面与套筒的出口端面的距离k＝0～0.8D，一级热源管与套筒之间的环形空间为微调风道。

初级预燃装置的内筒分为引燃段和防焦段，防焦段的长度L为内筒总长度的20～80％；防焦段内筒的侧壁开有呈阵列排列的防焦孔，防焦孔为倾斜的圆锥形通孔，圆锥孔的顶点位于初级预燃室内，圆锥孔的顶角β为15～60°，圆锥孔的轴线与内筒的轴线夹角α为30～60°，圆锥孔在内筒内壁的开口的最小孔径大于等于4mm，圆锥孔在内筒外壁的开口面积为防焦段内筒外壁总面积的60～95％。

一级热源管、风箱的本体和套筒、初级预燃装置的内筒和外筒、后级预燃装置的圆筒同轴设置。