本發(fā)明涉及煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、在我國的能源結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電仍然扮演者及其重要的作用，火電長期以來在電力系統(tǒng)中承擔著電力安全未定供應、調(diào)峰、集中供熱等基礎(chǔ)性作用。旋流煤粉燃燒器是在當前大型電站鍋爐中被廣泛使用的一種煤粉燃燒裝置，傳統(tǒng)旋流煤粉燃燒器的特點為：攜帶煤粉的一次風以直流或者旋流的方式進入爐膛，二次風從一次風的外周旋轉(zhuǎn)進入，氣流的強烈旋轉(zhuǎn)會在射流中心部分形成一個低壓區(qū)，存在徑向和軸向的壓力梯度，尤其是軸向方向的反向壓力梯度將爐膛中心部分的高溫煙氣卷吸回來，加熱煤粉氣流。

2、旋流煤粉燃燒器作為火力發(fā)電機組的核心設(shè)備之一，必須具備更優(yōu)的著火穩(wěn)燃性能、更高的燃盡率、更低氮氧化物排放、更寬的煤質(zhì)適應性，這需要對旋流煤粉燃燒器進行主乏氣分離改造，現(xiàn)今主流改造方案為在旋流煤粉燃燒器上設(shè)置外置式分離設(shè)備，通過旋流煤粉分離器和乏氣通道，對一次風進行濃淡預分離，降低送入爐膛的一次風率，該改造方法存在以下缺陷：

3、1.高昂的改造成本：改造過程復雜，涉及設(shè)備購置、安裝與調(diào)試等多個環(huán)節(jié)，初期投入巨大。

4、2.分離效率不高：煤粉與空氣在主乏氣中的混合均勻度不佳，影響燃燒效率與充分性，分離效果未達理想狀態(tài)。

5、3.能耗增加：為彌補分離效率不足，往往采取增加送風量和提升磨煤細度等措施，間接提升了系統(tǒng)整體能耗。

6、于是，我們提出一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，包括燃燒器彎頭、設(shè)在燃燒器彎頭內(nèi)腔的中心風管，所述燃燒器彎頭包括彎曲段和直管段，所述直管段的一端與彎曲段固定連接，所述直管段的另一端為燃燒器噴口，所述彎曲段遠離直管段的一端連接有分離閥塊，所述分離閥塊遠離彎曲段的一端固定連接有流通一次風粉的一次風管道，所述一次風管道由多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成；

4、所述直管段內(nèi)腔設(shè)有多級的濃淡分離器，多級的所述濃淡分離器將一次風粉分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，所述淡煤粉氣流位于直管段內(nèi)腔軸向的中心區(qū)域，所述濃煤粉氣流位于淡煤粉氣流與直管段內(nèi)表面之間的區(qū)域；

5、所述燃燒器彎頭處設(shè)有乏氣管道，所述乏氣管道上均設(shè)有閥門，所述乏氣管道包括第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道，所述第一乏氣管道的進氣端連通彎曲段內(nèi)腔，所述第一乏氣管道的出氣端連通淡煤粉氣流所在區(qū)域，所述第二乏氣管道的進氣端與一次風管道連通，所述第二乏氣管道的出氣端連通濃煤粉氣流所在區(qū)域，所述第三乏氣管道的進氣端與分離閥塊的出氣端連通，所述第三乏氣管道的出氣端連通直管段靠近彎曲段的內(nèi)腔。

6、進一步的，所述一次風管道內(nèi)腔靠近分離閥塊的一端設(shè)有分離擋板。

7、進一步的，所述閥門包括第一閥門、第二閥門和第三閥門，所述第一閥門設(shè)于第一乏氣管道的進氣端，所述第二閥門設(shè)于第二乏氣管道的進氣端，所述第三閥門設(shè)于第三乏氣管道的進氣端。

8、進一步的，所述中心風管的進氣端連通有二次風箱，所述中心風管的出氣端連通有爐膛，所述中心風管內(nèi)流通中心風。

9、進一步的，所述燃燒器彎頭、一次風管道和乏氣管道內(nèi)壁的材質(zhì)為雙層陶瓷材料、碳化硅材料中的至少一種。

10、第二方面，本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器的控制方法，采用如第一方面所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，所述的旋流煤粉燃燒器裝配于鍋爐中使用，控制方法包括：

11、當鍋爐處于高負荷運行時，關(guān)閉第一閥門、第二閥門和第三閥門，停止由第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道分離一次風管道內(nèi)流通的一次風粉，使一次風粉的燃燒處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)；

12、當鍋爐處于低負荷運行時，打開第一閥門、第二閥門和第三閥門，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道對一次風管道內(nèi)流通的一次風粉進行分離，一次風管道內(nèi)的其余一次風粉經(jīng)過多級的濃淡分離器的分離形成內(nèi)淡外濃的分布，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道增加一次風粉的進風量并提高一次風粉內(nèi)淡外濃的均勻分布，使一次風粉的燃燒處于穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

14、通過采用多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成一次風管道，一次風粉在一次風管道中流通，通過不同尺寸的的縮放，使一次風粉中的煤粉進行充分的混合，提高一次風攜帶煤粉的均勻性；通過在燃燒器彎頭直管段內(nèi)腔設(shè)置多級濃淡分離器，一次風粉經(jīng)過多級濃淡分離器的分離作用形成濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，淡煤粉氣流位于中心部位，濃煤粉氣流位于淡煤粉氣流外側(cè)，一次風粉形成內(nèi)淡外濃的分布，實現(xiàn)了對煤粉氣流的精細調(diào)控，提高了分離效果；通過設(shè)置第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道，第一乏氣管道、第二乏氣管道和第三乏氣管道對一次風粉進行分離，第三乏氣管道增加了燃燒器水平方向的一次風量，第一乏氣管道、第二乏氣管道通過和多級濃淡分離器的協(xié)同工作，進一步提高了一次風粉內(nèi)淡外濃分布的均勻性。從整體上來說，本燃燒器通過漸縮漸擴管組成的一次風管道，使煤粉的均勻性得到提高，為后續(xù)煤粉濃淡分離、優(yōu)化燃燒過程奠定基礎(chǔ)，后面采用多種分離舉措，分離效率好，增加了一次風粉內(nèi)淡外濃分布的均勻性，提高了煤粉的燃燒穩(wěn)定性、燃盡率和燃燒效率，降低了nox排放，間接地降低了系統(tǒng)整體能耗，同時改造過程簡單，安全性和可靠性好，降低了成本。

技術(shù)特征：

1.一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，包括燃燒器彎頭(4)、設(shè)在燃燒器彎頭(4)內(nèi)腔的中心風管(3)，所述燃燒器彎頭包括彎曲段(41)和直管段(42)，所述直管段(42)的一端與彎曲段(41)固定連接，所述直管段(42)的另一端為燃燒器噴口(5)，所述彎曲段(41)遠離直管段(42)的一端固定連接有分離閥塊(7)，所述分離閥塊(7)遠離彎曲段(41)的一端固定連接有流通一次風粉的一次風管道，所述一次風管道由多節(jié)漸縮漸擴管組裝形成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述一次風管道內(nèi)腔靠近分離閥塊(7)的一端設(shè)有分離擋板(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述閥門包括第一閥門(14)、第二閥門(15)和第三閥門(16)，所述第一閥門(14)設(shè)于第一乏氣管道(6)的進氣端，所述第二閥門(15)設(shè)于第二乏氣管道(8)的進氣端，所述第三閥門(16)設(shè)于第三乏氣管道(9)的進氣端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述中心風管(3)的進氣端連通有二次風箱，所述中心風管(3)的出氣端連通有鍋爐爐膛，所述中心風管(3)內(nèi)流通中心風。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器，其特征在于，所述燃燒器彎頭(4)、一次風管道和乏氣管道內(nèi)壁的材質(zhì)為雙層陶瓷材料、碳化硅材料中的至少一種。

6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器的控制方法，其特征在于，所述的旋流煤粉燃燒器裝配于鍋爐中使用，控制方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種主乏氣分離的旋流煤粉燃燒器及其控制方法，屬于煤粉燃燒設(shè)備領(lǐng)域，包括燃燒器彎頭和中心風管，所述燃燒器彎頭包括彎曲段和直管段，所述直管段與彎曲段固定連接，所述直管段的另一端為燃燒器噴口，所述彎曲段遠離直管段的一端連接有分離閥塊，所述分離閥塊遠離彎曲段的一端固定連接有流通一次風粉的一次風管道，所述直管段內(nèi)腔設(shè)有多級的濃淡分離器，多級的所述濃淡分離器將一次風粉分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，所述燃燒器彎頭處設(shè)有乏氣管道，所述乏氣管道上均設(shè)有閥門。本發(fā)明提高了煤粉的燃燒穩(wěn)定性、燃盡率和燃燒效率，降低了NOx排放，間接地降低了系統(tǒng)整體能耗，同時改造過程簡單，降低了成本。

技術(shù)研發(fā)人員：陳紹光,黃欽,曾學文,張麗新,盛琦凱,王陽陽,方永旭,相明輝,武學謙
受保護的技術(shù)使用者：國能神華九江發(fā)電有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26