專利名稱：一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鍋爐中的煤粉燃燒技術，尤其涉及一種用于無煙煤的等離子體點火燃
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背景技術：
目前，火電機組最普遍的點火方式是用油槍點火。當鍋爐啟動時，先投油燃燒，待 爐膛溫度升高到煤粉氣流的著火溫度后，噴入煤粉進行油煤混燒，直到煤粉穩(wěn)定燃燒后才 斷油，完成點火過程。當鍋爐低負荷運行時，煤粉燃燒不穩(wěn)定，便又啟動油槍進行助燃以防 止熄火；這種點火方式的耗油量很大，且電廠多采用輕質柴油，成本很高。據統(tǒng)計，我國火 電機組的年耗油量約為1800萬噸，其中鍋爐點火啟動及穩(wěn)燃用油約為900萬噸。2008年 8月，國務院頒布了《關于進一步加強節(jié)油節(jié)電工作的通知》，通知中提到所有火電廠(包括 新建電廠)燃煤鍋爐都要采用等離子無油、小油槍等微油點火技術和低負荷穩(wěn)燃技術，降 低油耗。中央預算內投資和中央財政資金要加大對節(jié)約和替代石油項目的支持力度。采用等離子點火燃燒器，其點火和穩(wěn)燃與傳統(tǒng)的燃油相比具有經濟、環(huán)保、高效、 適宜自動化控制等幾大優(yōu)點(1)采用等離子點火，運行和技術維護費僅是使用重油點火 時費用的15% 20%，對于新建電廠，可以節(jié)約數千萬元的初投資和試運行費用。⑵由于 點火時不燃用油品，電除塵裝置可以在點火初期投入，減少了點火初期排放大量煙塵對環(huán) 境的污染；另外，電廠采用單一燃料后，減少了油品的運輸和儲存環(huán)節(jié)，亦改善了電廠的環(huán) 境。(3)等離子體內含有大量化學活性的粒子，如原子(C、H、0)、原子團(0H、H2、O2)、離子 (02-、0H-、0_、H+)和電子等，可加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒。(4)電廠可以單一燃料 運行，簡化了系統(tǒng)和運行方式。(5)電站鍋爐等離子點火所有設備運行方式均可實現(xiàn)自動 化，并可與DCS系統(tǒng)接口運行，具有很高的自動化水平和應用適應能力。目前，等離子點火及穩(wěn)燃技術已成功地應用于除無煙煤之外其他各類煤種、各種 燃燒方式和不同制粉系統(tǒng)約500余臺300MW以上的發(fā)電機組，總裝機容量達到2. 3億千瓦， 占全國火電裝機總量的1/3，累計為國家節(jié)約燃油500多萬噸，節(jié)約資金250多億元；并且 近年投產的全國主力發(fā)電機組(600麗和1000MW)都已使用該技術。無煙煤揮發(fā)分含量低并且析出溫度較高，揮發(fā)分的析出和燃燒不足以維持煤粉的 著火，使無煙煤燃燒困難，尤其在鍋爐點火啟動和低負荷運行時穩(wěn)燃困難，傳統(tǒng)的方法是摻 入大量的助燃油才能使其燃燒穩(wěn)定。目前，國內已探明的煤炭儲量中，低揮發(fā)分無煙煤所占 的比例約占15 %，而且在目前電廠煤種多變的情況下，積極開發(fā)研究低揮發(fā)分無煙煤燃燒 技術是真正實現(xiàn)電廠無油運行的關鍵。因此，在電廠實際運行中，如何使鍋爐安全經濟地燃 燒無煙煤等低反應能力的煤種，是電力工業(yè)迫切需要解決的一個課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對無煙煤的點火問題，提供一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，采 用“分級點燃，逐級放大”，實現(xiàn)無煙煤的等離子體點火燃燒。
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為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)。一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，其特征在于，包括依次由內向外同軸布 置的第一級燃燒筒、第二級燃燒筒、第三級燃燒筒以及徑向伸入第一級燃燒筒的等離子體 發(fā)生器；所述第一級燃燒筒的入口設置有用于導入煤粉氣流的彎頭，第二級燃燒筒和第三 級燃燒筒的入口分別設置有用于導入煤粉氣流的蝸殼。本發(fā)明的進一步改進和特點在于所述第二級燃燒筒內設置有第二級煤粉旋流收縮環(huán)，第二級煤粉旋流收縮環(huán)靠近 第一級燃燒筒的出口。所述第三級燃燒筒內設置有第三級煤粉旋流收縮環(huán)，第三級煤粉旋流收縮環(huán)靠近 第二級燃燒筒的出口。所述第一級燃燒筒的煤粉氣流濃度分別大于第二、三級燃燒筒的煤粉氣流濃度。本發(fā)明是針對無煙煤的點火問題，燃燒器依據“分級點燃，逐級放大”的設計思想， 第一級燃燒筒、第二級燃燒筒、第三級燃燒筒依次由內向外同軸布置，等離子體發(fā)生器采用 徑向布置方式，實現(xiàn)三級點火方式。第二、第三級燃燒筒采用旋流送粉方式，并分別設置有 第二、二級煤粉旋流收縮環(huán)，使得旋流運行的濃煤粉氣流能流向燃燒器中心，這樣就更容易 被上一級火焰點燃。同時，煤粉氣流在進入本發(fā)明的等離子體點火燃燒器前被分離成三股， 其中一股煤粉氣流的濃度較大，被送到第一級燃燒筒進行熱裂解處理，該煤粉氣流被高溫 的等離子體射流直接點燃，并在噴口形成高溫火焰。另兩股煤粉氣流的濃度較小，分別送至 第二，第三級燃燒筒，分別在上一級燃燒筒壁面預熱以后，在其出口被上一級煤粉火焰直接 點燃，從而實現(xiàn)等離子體點火燃燒器的多級點火功能。本發(fā)明的優(yōu)點是可以直接點燃無煙煤等低揮發(fā)煤種的煤粉氣流，主要應用于旋 流燃燒器的改造，在鍋爐進行冷爐點火時，可以充當點火燃燒器，當鍋爐達到一定負荷時， 可以關閉等離子體發(fā)生器，該燃燒器便可作為主燃燒器進行運行，并且其結構簡單，改造方 便，運行費用低。此外，還可在鍋爐低負荷運行時作為穩(wěn)燃裝置使用。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1為一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器的結構示意圖；圖2為圖1的左視示意圖；圖中1、等離子體發(fā)生器；2、第一級燃燒筒；3、第二級燃燒筒；4、第三級燃燒筒； 5、彎頭；6、第二級煤粉旋流收縮環(huán)；7、第二級煤粉旋流收縮環(huán)；8、第二級燃燒筒蝸殼；9、第 三級燃燒筒蝸殼。
具體實施例方式參照圖1、圖2，為采用本發(fā)明的一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，主要包 括依次由內向外同軸布置的第一級燃燒筒2、第二級燃燒筒3、第三級燃燒筒4以及徑向伸 入第一級燃燒筒2的等離子體發(fā)生器1。第一級燃燒筒2的入口設置有用于導入煤粉氣流 的彎頭5，等離子體發(fā)生器靠近彎頭的外側壁。第二級燃燒筒3和第三級燃燒筒4的入口 分別設置有用于導入煤粉氣流的第二級燃燒筒蝸殼8和第三級燃燒筒蝸殼9。第二級燃燒筒3內設置有第二級煤粉旋流收縮環(huán)6，第二級煤粉旋流收縮環(huán)6靠近第一級燃燒筒2的出 口。第三級燃燒筒4內設置有第三級煤粉旋流收縮環(huán)7，第三級煤粉旋流收縮環(huán)7靠近第二 級燃燒筒4的出口。第一級燃燒筒2形成熱裂解室(為第一級反應室A)，其中等離子體發(fā)生器1徑向 插入到熱裂解室中，運行時能在熱裂解室的入口段形成等離子體高溫區(qū)域，第一級燃燒筒 2、第二級燃燒筒3和第三級燃燒筒4為同軸布置，其中第一級燃燒筒2的長度小于第二級 燃燒筒3的長度，第二級燃燒筒3的長度小于第三級燃燒筒4的長度。第一級燃燒筒2出 口與第二級燃燒筒3的出口之間形成第二級反應室B，第二級燃燒筒3出口與第三級燃燒筒 4出口之間形成第三級反應室C，各級反應室的出口均能形成穩(wěn)定的火焰。第一級燃燒筒2的煤粉氣流濃度分別大于第二、三級燃燒筒3、4的煤粉氣流濃度。 即一次風在進入等離子體點火燃燒器前被濃淡分離成三級，其中第一級煤粉氣流Al濃度 較高，第二、三級煤粉氣流A2、A3的濃度相對較低。第一級煤粉氣流Al被送入熱裂解室(第 一級燃燒筒2)中進行熱裂解處理，在進行煤粉氣流熱裂解處理的過程中，煤粉顆粒受到高 溫沖擊，迅速破裂成細小顆粒，致使固相反應表面積的增加，同時加速了揮發(fā)分的產生。這 些細小煤粉顆粒同氧氣的相互作用比大顆粒要強很多，同時又增強了顆粒的裂解，形成一 個正反饋回路。這種情況下，煤粉顆粒加熱到揮發(fā)分析出溫度的速度要比大煤粉顆粒直接 燃燒時快很多，在熱裂解室的前端設置的有彎頭5，當第一級煤粉氣流Al經過該彎頭5時， 由于受到離心力的作用，大部分煤粉會緊貼著彎頭外側進入熱裂解室，這樣也使得大部分 煤粉氣流直接通過等離子體射流的中心高溫區(qū)域，熱裂解的效果更加明顯，在經過熱裂解 室后，第一級煤粉氣流Al會在其出口形成第一級火焰；第二級煤粉氣流A2通過第二級燃燒 器蝸殼進入第二級燃燒筒3，在此過程中第二級煤粉氣流A2首先對熱裂解室的壁面進行冷 卻，由于經過蝸殼后煤粉氣流的運行方式為旋流，在燃燒筒的運行時間就會變長，對壁面的 冷卻效果就會變好，同時第二級煤粉氣流A2在反應前吸收了更多的熱量，其反應活性得到 了一定的增強，當第二級煤粉氣流A2進入第二級反應室B后，即被第一級火焰點燃，并在第 二級燃燒筒3的出口形成穩(wěn)定的第二級火焰，在第二級燃燒筒3的內部設置有第二級煤粉 旋流收縮環(huán)6，當第二級煤粉氣流A2噴入第二級反應室B時，由于受到第二級煤粉旋流收縮 環(huán)6的作用，大部分煤粉氣流會被集中到第二級反應室B的中心進行點燃，這一舉措不僅能 加強第二級反應室B的燃燒強度，同時也能降低壁面溫度，防止結渣；同理，第三級反應室 C和第二級反應室B的實施過程及功能是一致的，最終通過三級點火燃燒器的運行，在第三 級反應室C的出口形成穩(wěn)定的火焰。盡管以上結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的 具體實施方案，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領域 的普通技術人員在本說明書的啟示下，在不脫離本發(fā)明權利要求所保護的范圍的情況下， 還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護之列。
權利要求
一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，其特征在于，包括依次由內向外同軸布置的第一級燃燒筒、第二級燃燒筒、第三級燃燒筒以及徑向伸入第一級燃燒筒的等離子體發(fā)生器；所述第一級燃燒筒的入口設置有用于導入煤粉氣流的彎頭，第二級燃燒筒和第三級燃燒筒的入口分別設置有用于導入煤粉氣流的蝸殼。
2.根據權利要求1所述的一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，其特征在于，所述 第二級燃燒筒內設置有第二級煤粉旋流收縮環(huán)，第二級煤粉旋流收縮環(huán)靠近第一級燃燒筒 的出口。
3.根據權利要求1所述的一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，其特征在于，所述 第三級燃燒筒內設置有第三級煤粉旋流收縮環(huán)，第三級煤粉旋流收縮環(huán)靠近第二級燃燒筒 的出口。
4.根據權利要求1所述的一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器，其特征在于，所述 第一級燃燒筒的煤粉氣流濃度分別大于第二、三級燃燒筒的煤粉氣流濃度。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍋爐中的煤粉燃燒技術，公開了一種用于無煙煤的等離子體點火燃燒器。它包括依次由內向外同軸布置的第一級燃燒筒、第二級燃燒筒、第三級燃燒筒以及徑向伸入第一級燃燒筒的等離子體發(fā)生器；所述第一級燃燒筒的入口設置有用于導入煤粉氣流的彎頭，第二級燃燒筒和第三級燃燒筒的入口分別設置有用于導入煤粉氣流的蝸殼。
文檔編號F23D1/02GK101900330SQ20101023520
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者施海華, 王樹眾, 趙軍 申請人:西安交通大學