[发明专利]一种用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统

说明书

技术领域

本发明属于火电锅炉低负荷稳燃领域，具体涉及一种用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统。

背景技术

电站锅炉在深度调峰时，经常长时间低负荷运行，需要投入油枪助燃，给用户造成了沉重的经济负担。据统计，一台600MW的大型电站锅炉每年的稳燃用油量平均约400吨左右。

针对这种情况，我国研发了各种各样的节油稳燃技术来解决这个问题：

以等离子点火和高温空气点火技术为代表的无油稳燃技术，该技术专利众多，如用于直接点燃电站煤粉锅炉的等离子点火装置(CN1230659)、等离子点火燃烧装置(CN201106846)、一种电厂燃煤锅炉交流等离子点火装置(CN202048592U)、煤粉锅炉高温空气点火装置(CN2591434)等等，该类技术将锅炉下层煤粉燃烧器改造为点火燃烧器，同时，使得改造后的燃烧器可以实现无油稳燃，但是该类型的燃烧器主要是为节省锅炉冷态用油设计的，其低氮燃烧的性能较差，所以该技术只能应用于锅炉最下面一层(或最下面二层)燃烧器的改造，而其余燃烧器在低负荷或紧急情况下，仍然需要投油稳燃。

以燃烧器结构改造为代表的稳燃技术，该方面专利众多，如高效、低氧化氮、强稳燃的双一次风通道煤粉主燃烧器(CN1059022A)、浓淡组合式煤粉燃烧器(CN1239763)、一种楔形钝体燃烧装置9CN1046795)等等，该类技术不同程度的改善了锅炉的低负荷性能，但同时存在一定的局限性，主要是该类技术均存在一个最低稳燃负荷的要求，当低于各自的最低稳燃负荷时，便不能确保煤粉的稳定燃烧，仍需要投入大油枪，所以该类技术尚不是真正的超低负荷无油稳燃技术，不能满足锅炉深度调峰的需要。

脉动燃烧在一定的声振条件下能够形成周期性振荡燃烧现象，具有燃烧强度高、燃烧效率高、传热传质效率高和排烟污染小的技术优势，在燃油和燃气领域得到了广泛的应用，但在火电燃煤领域，由于燃烧器的长径比不能满足脉动燃烧的要求，而且煤粉的着火难度要大于燃油、燃气，因此脉动燃烧在火电燃煤锅炉领域没有得到应用，本专利采用附加高压气流声场和高温氧气助燃的方法，使得煤粉在微长径比脉动燃烧器内能够稳定点燃，解决了锅炉超低负荷无油稳燃的问题。

发明内容

本发明的目的是解决燃煤锅炉在超低负荷稳燃过程中用油量大的问题，尤其是燃用劣质煤的锅炉，不仅耗油量十分巨大，而且超低负荷运行时，飞灰的含碳量较高，造成了资源浪费。本发明提供一种原理先进、结构简单的用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统，用脉动燃烧方式促进煤粉燃烧过程的传热传质速率，加快化学反应过程，改善煤粉着火效果，实现无油稳燃，降低锅炉低负荷工况的运行成本。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于燃煤锅炉的Rijke型脉动燃烧系统，包括燃烧器喷口、脉动本体管、氧气流量调节阀、高压气流蜂鸣器、压力变送器、氧气流量计、煤粉管弯头、电磁感应加热装置、热电偶、支撑管、推进装置、氧枪管和耐高温金属软管，所述氧枪管安装在支撑管的内腔中，且为同轴线平行方向布置，在氧枪管右端的管壁处设有氧气入口，在氧枪管右端安装有推进装置，在支撑管右端的管壁处设有高压吹扫风入口，支撑管从煤粉管弯头的转弯中心处开孔插入，且与煤粉管弯头的出口截面垂直，煤粉管弯头的出口与脉动本体管的入口连接，燃烧器喷口设在脉动本体管的出口，氧枪管、脉动本体管和燃烧器喷口为同轴平行布置，高压气流蜂鸣器安装在氧枪管的左端出口，压力变送器通过取样管与高压气流蜂鸣器连通；氧气流量调节阀的入口与氧气管道连接，氧气流量调节阀的出口通过管道与氧气流量计的入口连接，氧气流量计的出口通过管道与电磁感应加热装置的入口连接，电磁感应加热装置的出口通过管道与耐高温金属软管的入口连接，耐高温金属软管的出口连接氧枪管的氧气入口，热电偶穿过支撑管安装在氧枪管的壁面上，热电偶的测量信号通过补偿导线输入到电磁感应加热装置。

所述高压气流蜂鸣器从左向右依次由双曲线扩压段、谐振腔、喇叭喉和气室组成。

所述气室的直径是喇叭喉出口直径的8倍以上；喇叭喉的形状是双曲线渐缩型；双曲线扩压段的出口直径是喇叭喉出口直径的3倍以上；谐振腔的长度L4是喇叭喉出口直径的2倍；谐振腔的长度L4和双曲线扩压段的长度L3相等。

所述脉动本体管的入口直径和燃烧器喷口的直径相等；脉动本体管的直径不小于脉动本体管入口直径的1.5倍；脉动本体管的长度L1是脉动本体管直径的5倍；脉动本体管上半部分的端角β为90°；脉动本体管下半部分的端角α不大于135°；高压气流蜂鸣器出口到脉动本体管出口之间的距离L2为脉动本体管长度L1的3/4。