专利名称：用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法
技术领域：
本发明属于电站锅炉燃油替代方法。
背景技术：
目前，随着社会的发展，我国燃油的进口量逐年增加，由于世界能源价格的持续上升，严重地制约了我国国民经济的长足发展，同时人们的能源及环保意识日益增强，选择可替代的绿色能源的燃料将是必然趋势。
电站锅炉一直以来以轻柴油作为点火和助燃燃料，其燃烧性能已经得到认可。由于燃料乙醇燃烧通常是气态燃烧，其燃烧温度比轻柴油低很多，液态燃烧困难很大，安全存放和输送保障方面也存在一定的问题。目前我国的锅炉燃油消耗量占总油消耗量的30％-40％。燃料乙醇的生产原料为生物源，它是一种可再生的能源。乙醇燃烧过程中所排放的CO2和含硫气体均低于汽油燃烧所产生的对应排放物，又由于它的燃烧比普通汽油更完全，使得其CO排放量可降低30％左右。因而，燃料乙醇被称为“绿色能源”或“清洁燃料”。而且，燃料乙醇燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2在数量上基本持平，这对减少大气污染及抑制“温室效应”意义重大。
液体乙醇燃烧时由于液态雾化时其火焰长度和火焰温度均不佳，在点燃煤粉上会出现不易点燃、燃烧不稳等情况。这都制约了以往燃料乙醇在电站锅炉中的应用。
发明内容
本发明提供一种用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法，以解决目前燃料乙醇在电站锅炉中应用存在的不易点燃、燃烧不稳等问题，同时降低了锅炉点火期间燃料消耗量。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是燃烧室一端为燃料出口，具有配风口的配风室与该燃烧室套接，在该燃烧室与配风室套接处有通气孔，弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部，该燃烧室另一端连接预燃室，蛇形管圈固定连接在该预燃室内，该蛇形管圈一端与乙醇进口连接，另一端与点火喷嘴连接，该点火喷嘴与预燃室连接，预燃室上有配风口；工作时，乙醇从进口进入蛇形管圈中，该进入的乙醇压力选取为0.3-0.7Mpa压力，乙醇流量在30kg/h～200kg/h，乙醇温度为室温；经点火喷嘴喷出，被点燃，与少量空气进行部分燃烧，在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇进入燃烧室，二、加氧燃烧汽化后的乙醇进入燃烧室后，和空气或氧气混和，混和按重量份数比为乙醇∶空气＝1∶9或乙醇∶氧气＝1∶4，进一步燃烧，最后从燃料出口喷出，进入锅炉；三、燃料乙醇直接点燃煤粉点燃煤粉的主要参数单支燃烧器煤粉流量按每小时4～6吨，煤粉浓度在0.20～0.60kg/kg；一次风速控制在21-24米。
本发明一种实施方式中，利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度，实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高；汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域，使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
本发明优点在于使燃料乙醇完全汽化后再进行燃烧，保证燃料乙醇与氧气均相反应，保证了燃烧的充分、完全、彻底。减少了有害气体排放。采用加氧燃烧技术保证汽化后的燃料乙醇燃烧反应剧烈，温度提高，燃烧高温区域出现明显扩大，改善乙醇燃烧通常出现的火焰短，着火温度低的问题。
采用燃料乙醇作为电站锅炉点火、稳燃，助燃的燃料完全满足电厂锅炉需要，同时适应降能的社会要求，实现微量燃料乙醇无需烘炉直接点燃煤粉。
图1是本发明电站锅炉燃料乙醇燃烧器结构示意图。
图2是电站锅炉燃料乙醇燃烧器点燃煤粉的示意图。
具体实施例方式
实施例1一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是燃烧室一端为燃料出口，具有配风口的配风室与该燃烧室套接，在该燃烧室与配风室套接处有通气孔，弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部，该燃烧室另一端连接预燃室，蛇形管圈固定连接在该预燃室内，该蛇形管圈一端与乙醇进口连接，另一端与点火喷嘴连接，该点火喷嘴与预燃室连接，预燃室上有配风口；工作时，乙醇从进口进入蛇形管圈中，该进入的乙醇压力选取为0.3Mpa压力，乙醇流量在30kg/h，乙醇温度为室温；经点火喷嘴喷出，被点燃，与少量空气进行部分燃烧，在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇进入燃烧室，二、加氧燃烧汽化后的乙醇进入燃烧室后，和氧气混和，混和按重量份数比为乙醇∶氧气＝1∶4，进一步燃烧，最后从燃料出口喷出，进入锅炉；三、燃料乙醇直接点燃煤粉点燃煤粉的主要参数单支燃烧器煤粉流量按每小时4吨，煤粉浓度在0.45kg/kg；一次风速控制在21-24米。
利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度，实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高；汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域，使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
本实施例中，燃料乙醇在汽态乙醇燃烧稳定后，可见火焰长度在1.0m-1.5m之间，不可见火焰长度1.5m-2.5m，明显长于相同条件下液态乙醇燃烧火焰可见长度在0.5m-0.8m。液态乙醇燃烧稳定情况下，火焰最高燃烧温度在1200℃；乙醇汽化燃烧火焰温度比液态时高。温度可达到1350℃以上。汽态乙醇燃烧时火焰锥角在50-60(°E)。高温区域范围大；燃烧稳定温度变化小。液态乙醇燃烧时，燃烧稳定情况下，火焰锥角在20-40(°E)，高温区域范围狭小。汽态乙醇燃烧具有燃烧稳定，不出现火刺、无火焰回卷、黑烟、火焰干扰、雪偏状火星及脱火等不良燃烧现象。燃烧气体中不含或少含NOX等有害气体。燃烧充分，燃烧废气中不含或少含CO或CxHy等可燃气体。乙醇完全燃烧前以气体形式与燃烧空气均匀混合，减少了着火后乙醇汽化所需的汽化潜热，其火焰温度比液态时高。温度可达到1350℃以上。火焰锥角在50-60(°E)，高温区域范围大。汽化后的燃料乙醇燃烧过程不存在液核，实现了均相反应，保证了燃烧的充分、完全、彻底，减少了有害气体排放。
汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域，使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。改善煤粉燃烧初期燃烧效率有利于提高煤粉燃尽程度，减少煤粉使用量。电站锅炉燃料乙醇燃烧器投入使用后，冷炉启动锅炉时间不超过4小时，启动用燃料乙醇量在0.6-0.8吨，通常需要10-15吨柴油。能满足锅炉30％及以下负荷的稳燃作用。
投粉后在看火孔可看到明亮的火炬，火炬燃烧稳定，火炬大体呈橘黄色。
实施例2一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是燃烧室一端为燃料出口，具有配风口的配风室与该燃烧室套接，在该燃烧室与配风室套接处有通气孔，弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部，该燃烧室另一端连接预燃室，蛇形管圈固定连接在该预燃室内，该蛇形管圈一端与乙醇进口连接，另一端与点火喷嘴连接，该点火喷嘴与预燃室连接，预燃室上有配风口；工作时，乙醇从进口进入蛇形管圈中，该进入的乙醇压力选取为0.5Mpa压力，乙醇流量在120kg/h，乙醇温度为室温；经点火喷嘴喷出，被点燃，与少量空气进行部分燃烧，在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇进入燃烧室，二、加氧燃烧汽化后的乙醇进入燃烧室后，和空气混和，混和按重量份数比为乙醇∶空气＝1∶9，进一步燃烧，最后从燃料出口喷出，进入锅炉；三、燃料乙醇直接点燃煤粉点燃煤粉的主要参数单支燃烧器煤粉流量按每小时5吨，煤粉浓度在0.60kg/kg；一次风速控制在21-24米。
利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度，实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高；汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域，使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
实施例3一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程。
通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是燃烧室一端为燃料出口，具有配风口的配风室与该燃烧室套接，在该燃烧室与配风室套接处有通气孔，弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部，该燃烧室另一端连接预燃室，蛇形管圈固定连接在该预燃室内，该蛇形管圈一端与乙醇进口连接，另一端与点火喷嘴连接，该点火喷嘴与预燃室连接，预燃室上有配风口；工作时，乙醇从进口进入蛇形管圈中，该进入的乙醇压力选取为0.7Mpa压力，乙醇流量在200kg/h，乙醇温度为室温；经点火喷嘴喷出，被点燃，与少量空气进行部分燃烧，在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇进入燃烧室，二、加氧燃烧汽化后的乙醇进入燃烧室后，和空气混和，混和按重量份数比为乙醇∶空气＝1∶9进一步燃烧，最后从燃料出口喷出，进入锅炉；三、燃料乙醇直接点燃煤粉点燃煤粉的主要参数单支燃烧器煤粉流量按每小时6吨，煤粉浓度在0.20kg/kg；一次风速控制在21-24米。
权利要求
1.用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法，包括下列步骤一、燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧，采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程；通过电站锅炉燃料乙醇燃烧器使燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧。该电站锅炉燃料乙醇燃烧器的结构是燃烧室一端为燃料出口，具有配风口的配风室与该燃烧室套接，在该燃烧室与配风室套接处有通气孔，弯曲叶片式稳流器固定连接在燃烧室内部，该燃烧室另一端连接预燃室，蛇形管圈固定连接在该预燃室内，该蛇形管圈一端与乙醇进口连接，另一端与点火喷嘴连接，该点火喷嘴与预燃室连接，预燃室上有配风口；工作时，乙醇从进口进入蛇形管圈中，该进入的乙醇压力选取为0.3-0.7Mpa压力，乙醇流量在30kg/h～200kg/h，乙醇温度为室温；经点火喷嘴喷出，被点燃，与少量空气进行部分燃烧，在预燃室里加热蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇进入燃烧室，二、加氧燃烧汽化后的乙醇进入燃烧室后，和空气或氧气混和，混和按重量份数比为乙醇∶空气＝1∶9或乙醇∶氧气＝1∶4，进一步燃烧，最后从燃料出口喷出，进入锅炉；三、燃料乙醇直接点燃煤粉点燃煤粉的主要参数单支燃烧器煤粉流量按每小时4～6吨，煤粉浓度在0.20～0.60kg/kg；一次风速控制在21-24米。
2.根据权利要求1所述的用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法，在步骤三中，利用风粉惯性分离提高锅炉一次风管中煤粉浓度，实现一次风管内局部煤粉浓度得到浓缩提高；汽化后的燃料乙醇燃烧后的火焰充满一次风管局部煤粉高浓度区域，使微量燃料乙醇具备点燃煤粉的能力。
全文摘要
本发明涉及一种用燃料乙醇替代电站锅炉燃油的方法，包括燃料乙醇完全蒸发汽化燃烧，采用燃料乙醇自我加热的方式进行燃料乙醇的蒸发，通过少量燃料乙醇燃烧释放出的能量加热燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，实现燃料乙醇的自我加热过程；加氧燃烧和燃料乙醇直接点燃煤粉三步骤，本发明优点在于采用燃料乙醇作为电站锅炉点火、稳燃，助燃的燃料完全满足电厂锅炉需要，同时适应降能的社会要求，实现微量燃料乙醇无需烘炉直接点燃煤粉。
文档编号F23D11/24GK1948832SQ20061001725
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月18日 优先权日2006年10月18日
发明者衣心亮, 王欣 申请人:吉林省电力科学研究院有限公司