[发明专利]粉状燃料自预热装置和方法、粉状燃料燃烧锅炉系统

说明书

一种粉状燃料自预热装置，包括：循环流化床预热室，设置有预热室出口和返料口；分离器，与预热室出口相通；返料器，与返料口相通；锥形部，顶部大于底部，锥形部的顶部端缘与预热室的底部端缘在形状上相配合而彼此相接；以及风粉输送管，与锥形部的底部相通，用于经由锥形部向预热室内输送粉状燃料和一次风，粉状燃料适于在预热室中部分燃烧而放热。本发明还涉及一种粉状燃料自预热方法。

技术领域

本发明涉及燃烧技术领域，特别是一种粉状燃料自预热方法和装置以及利用该粉状燃料自预热装置的粉状燃料燃烧锅炉系统。

背景技术

煤粉电站锅炉是中国火力发电的主要方式，2013年，燃煤火电装机容量超过7.6亿千瓦，发电量达37866亿千瓦时，占总供电能力的80％以上。然而，低负荷条件下，煤粉电站锅炉常需要投油助燃，低负荷稳定燃烧能力差。此外，挥发分低于10％的无烟煤、半焦等燃料，存在着火困难、稳燃特性差和燃烧效率低等主要问题。实现燃料特别是低挥发分燃料变负荷的高效稳定燃烧，是煤粉高效燃烧技术遇到的主要困难。

CN102032564A公开了一种利用在燃烧器前设置等离子体或小型油枪方法，持续预热煤粉，预热的煤粉再送入燃烧室燃烧；煤粉预热温度超过800℃，预热的煤粉送入燃烧室后不存在着火稳定性和燃尽性问题，且负荷调节范围宽。但该方法需要外部热源持续加热煤粉，增加了系统的复杂性。

CN 1082164A公开了一种流化床煤粉预燃加热燃烧器，在煤粉一次风喷口外设置一小型流化床煤粉预燃加热室，以期燃用难燃煤种，并解决煤粉锅炉低负荷下通常需要助燃的问题。由于加入预燃加热室的煤粉将被流化风直接向上输送至燃烧室出口，无法在加热室底部形成炽热的密相区，因此很难提供高温的煤粉。

CN 101158468A公开了一种煤粉高温预热方法，煤粉从循环流化床燃烧室中下部加入，从其底部通入空气，通过煤粉部分燃烧放热，将煤粉预热到800℃以上。由于煤粉电站锅炉的送粉系统采用一次风携带煤粉形成风粉混合物喷入锅炉燃烧器，因此该方法无法与现有电站锅炉送粉系统对接。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉状燃料自预热装置及方法，可用于粉状燃料、特别是低挥发分煤粉及其它低挥发分粉状燃料的高效、稳定燃烧。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一个方面的实施例，提出了一种粉状燃料自预热装置，包括：循环流化床预热室，设置有预热室出口和返料口；分离器，与预热室出口相通；返料器，与返料口相通；锥形部，锥形部的顶部大于锥形部的底部，锥形部的顶部端缘与预热室的底部端缘在形状上相配合而彼此相接；以及风粉输送管，与锥形部的底部相通，用于经由锥形部向预热室内输送粉状燃料和一次风，其中，粉状燃料适于在预热室中部分燃烧而放热。

可选地，风粉输送管的输送通道的尺寸与锥形部的底部的通道的尺寸相同。

可选地，在上下方向的投影中，锥形部的底部的投影位于锥形部的顶部的投影的中心。

可选地，所述预热室的从预热室的底部到顶部的整个内部空间构造为粉状燃料的循环流化空间。

可选地，所述预热室的从预热室的底部到顶部的横截面的形状和面积保持不变。

可选地，风粉输送管与预热室的横截面积之比为1∶10～1∶30。

根据本发明的另一个方面的实施例，提出了一种粉状燃料燃烧锅炉系统，包括：粉状燃料燃烧锅炉，具有炉膛；和上述的粉状燃料自预热装置，其中：分离器的气体出口连接有粉状燃料出口管道，用于将预热的粉状燃料以及烟气送往炉膛。所述粉状燃料可以为煤粉。