专利名称：一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉燃烧方法及锅炉结构，尤其是指一种子母炉膛层一悬浮煤粉 与水煤浆复合燃烧的方法及锅炉结构。该种方法使锅炉燃烧时不仅负荷可调，而且燃烧热 效率高。
背景技术：
采用燃煤粉工业锅炉，锅炉效率将能达到86%以上，比传统锅炉高10%以上，可实 现节煤30%以上。但现在的煤粉工业锅炉存在一定的问题，正如严祯荣；罗晓明；时贵玉；王迪在 《然煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新》(节能技术2010年1月第1期)中所指 出的燃煤粉锅炉所存在的问题，主要是低负荷燃烧不稳定，当负荷率< 50%时，不易建立 必要的炉膛温度水平，燃烧很难掌握，有时发生灭火。燃用洁净煤粉的工业锅炉燃烧效率比 燃用水煤浆锅炉高约1.洲；中国煤炭科学研究总院负责的“十一五”国家科技支撑计划项 目“动力煤优质化技术与高效燃煤锅炉技术开发”的子课题之一高效工业煤粉锅炉系统及 关键技术。煤炭科学研究总院成功开发出4一20t/h系列新型高效煤粉锅炉。该锅炉采用 密闭运行、自动控制、高效燃煤、炉内脱硫、小空气过剩系数等先进技术，运行效率可达86% 以上，比传统锅炉节煤30%以上。2009年4月13日，煤炭科学研究总院日前成功研制出拥 有全部自主知识产权的新型高效煤粉工业锅炉技术系统。该技术可使煤的燃烧率达98%以 上，锅炉的热效率超过了 90%，比传统燃煤锅炉省煤30%以上，其烟尘(TSP)排放低于20mg/ Nm3 (国家标准为100mg/Nm3)，SO2低于500mg/Nm3(国家标准为900mg/Nm3)。由于工业锅 炉燃煤量小，燃烧器稳定燃烧困难，洁净煤粉的全部燃烧过程在炉膛内完成，而工业锅炉炉 膛容积较小，合理组织炉内的流动，使煤粉在小空间内能够完全燃烧，同时在炉内不发生结 渣，是比较困难的。所以这些较为先进的燃煤粉锅炉还是无法在低负荷时正常运行。水煤浆是一种煤、水、添加剂通过物理深加工的煤基液态燃料，具有低灰、低硫的 环保性，是一种环保型洁净燃料。水煤浆的发展一直是国家重点发展的清洁能源项目，国家 先后出台多项与之相关的政策与文件，近年关于水煤浆燃烧的研究成果不断涌现。公开号为CN201487940. U,实用新型名称为《水煤浆锅炉稳定燃烧装置》公开了一 种水煤浆锅炉稳定燃烧装置，采用双炉膛结构，水煤浆锅炉的炉膛分为两个，形成两个燃烧 室，一个为主燃烧室，另一个为副燃烧室，两燃烧室呈“7”字形布置，主燃烧室要大于副燃烧 室，锅炉燃烧过程中主燃烧室的负荷占锅炉总负荷的70%，副燃烧室为30%，且副燃烧室出 口设置在主燃烧室前侧。主燃烧室内布置一定数量的水冷壁；副燃烧室为绝热结构，为绝热 燃烧室。在主燃烧室和副燃烧室上分别配上对应的主燃烧器和副燃烧器，其中副燃烧器的 浆量调节比例为1:3。采用双炉膛结构使水煤浆锅炉燃烧负荷在10% 110%大范围内无级 调控，稳定燃烧，适应生产、生活的需要。以上专利虽然使锅炉负荷可调，但是由于水煤浆含有35%左右的水分，在水煤浆 燃烧的过程中，水分的蒸发必然要吸收一定的热量，而这部分热量的损失降低了水煤浆燃烧的热效率，工程上，因水煤浆含水，须带走5%左右的气化潜热，所以，水煤浆锅炉不适应 中、大吨位(如35t/h以上)的工业锅炉。因此如何综合燃煤粉工业锅炉和水煤浆锅炉得特点，是解决目前燃煤工业锅炉所 存在普遍问题的一种有效途径。
发明内容
本发明的目的在于针对现有水煤浆锅炉热效率不高和煤粉锅炉负荷低于50%时 燃烧不稳定和水煤浆燃烧损失5%气化潜热问题，提出一种既能使燃煤工业锅炉保证煤的 燃烧率达98%以上，锅炉的热效率超过了 90%，同时又能保持在负荷低于50%时仍能稳定燃 烧，且没有水煤浆燃烧损失5%气化潜热问题的新型复合燃煤工业锅炉燃烧方法及装置。本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方 法，在锅炉内设置主副两个燃烧室，其特点在于主副两个燃烧室分别采取悬浮煤粉与水煤 浆复合燃料燃烧方法；即主副两个燃烧室采取不同的燃料供给方式，一个供水煤浆；一个 供煤粉；主燃烧室为煤粉燃烧室，供给煤粉做燃料；副燃烧室为水煤浆燃烧室，供给水煤浆 做燃料。在需要全负荷运行时，两个炉膛同时运行，一个炉膛燃烧水煤浆，另一个炉膛同时 燃烧煤粉。这样就可以避免只烧水煤浆时造成的锅炉热效率不高的问题。当需要低负荷运 行时，只开启燃烧水煤浆燃烧室，并让水煤浆燃烧室炉膛全负荷运行，另一个燃烧煤粉炉膛 停止运行。同时使水煤浆燃烧室为绝热燃烧室，这样就保证了炉温，可以使水煤浆燃烧室炉 膛在锅炉低负荷工况下有足够的热源维持稳定燃烧，从而实现锅炉低负荷稳定运行。无论 水煤浆和煤粉进入锅炉燃烧室时在炉膛作悬浮燃烧，部分较粗水煤浆和煤粉颗粒和未燃尽 的水煤浆、煤粉颗粒掉落在炉排上层状燃烧。悬浮燃烧所需的氧气主要通过燃烧器的雾化 空气和二次配风提供，在活动炉排上层燃水煤浆和煤粉所需的氧气是由空气从炉底穿过活 动炉排提供。空气进入燃烧室的动力是引风机作用使燃烧室内形成一定的负压。燃烧室内 的灰渣可转动活动炉排使之落入出渣机并排出。根据上述方法所提出的一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，采用双炉膛结构， 一个为主燃烧室，一个为副燃烧室。分别在主副燃烧室设置主副燃烧器，主燃烧器为煤粉燃 烧器，副燃烧器为水煤浆燃烧器。在点火及需要低负荷运行时，由于煤粉的流量难以控制到 比较小的程度，同时低负荷时，也难以达到煤粉燃烧所需的炉膛温度。故锅炉低负荷运行时 关闭主燃烧器，只开副燃烧器。在需要中、高负荷运行时，主副燃烧器同时运行。本发明悬浮煤粉、水煤浆复合燃烧方法的特点是
1.采用煤粉与水煤浆拌烧的燃料结构，充分利用了煤粉和水煤浆各自的特点，煤粉可 以取代部分水煤浆，由于煤粉燃烧不需要蒸干水分，减少了热损失，从而提高了纯燃水煤浆 锅炉的热效率。同时由于在等量热值时，洁净煤粉的运输费用比水煤浆低以及洁净煤粉的 制备比水煤浆消耗更少的能量等因素，可以大大降低水煤浆锅炉的运行成本。而采用水煤 浆拌烧可以避免煤粉的流量难以控制到比较小的程度，低负荷时，也难以达到煤粉燃烧所 需的炉膛温度的不足。
2.采用双炉膛结构使水煤浆锅炉燃烧负荷在10% 110%大范围内无级调控，稳定燃 烧，适应生产、生活的需要。
3.双炉膛结构还可以实现无油点火，节约了点火燃油，大大降低运行成本，减少环境污染。
4.采用悬浮燃烧与层状燃烧，使得燃烧效果大大增强，因此对水煤浆的品质要求不高 且燃烧效率高，对水煤浆品种的适用范围广。
5.炉底通风有利于掉落下来的水煤浆颗粒完全燃烧，而且还冷却了灰渣，防止结焦。减 轻了锅炉本体受热面的磨损。锅炉能长期稳定运行。
图1 为本发明原理示意图。图中1一副燃烧器；2—副燃烧室；3—主燃烧器；4一主燃烧室。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做进一步的描述。从附图1可以看出，本发明为一种燃煤工业锅炉燃烧方法，在锅炉内设置主副两 个燃烧室，并在炉膛底部安装活动炉排，在每个燃烧室内设置有燃料供应装置，其特点在 于采取悬浮煤粉与水煤浆复合燃料燃烧方法，主副两个燃烧室采取不同的燃料供给方式， 一个供水煤浆；一个供煤粉；主燃烧室为煤粉燃烧室，供给煤粉做燃料；副燃烧室为水煤浆 燃烧室，供给水煤浆做燃料。主副两个燃烧室的燃料供给分别进行控制，在需要全负荷运行 时，两个炉膛同时运行，一个炉膛燃烧水煤浆，另一个炉膛同时燃烧煤粉。这样就可以避免 只烧水煤浆时造成的锅炉热效率不高的问题。当需要低负荷运行时，只开启燃烧水煤浆燃 烧室，并让水煤浆燃烧室炉膛全负荷运行，另一个燃烧煤粉炉膛停止运行。同时使水煤浆燃 烧室为绝热燃烧室，这样就保证了炉温，可以使水煤浆燃烧室炉膛在锅炉低负荷工况下有 足够的热源维持稳定燃烧，从而实现锅炉低负荷稳定运行。无论水煤浆和煤粉进入锅炉燃 烧室时在炉膛作悬浮燃烧，部分较粗水煤浆和煤粉颗粒和未燃尽的水煤浆、煤粉颗粒掉落 在炉排上层状燃烧。悬浮燃烧所需的氧气主要通过燃烧器的雾化空气和二次配风提供，在 活动炉排上层燃水煤浆和煤粉所需的氧气是由空气从炉底穿过活动炉排提供。空气进入燃 烧室的动力是引风机作用使燃烧室内形成一定的负压。燃烧室内的灰渣可转动活动炉排使 之落入出渣机并排出。根据上述方法所提出的一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，采用双炉膛双燃烧 器结构，一个为主燃烧室4，一个为副燃烧室2 ；主副两燃烧室从整个炉膛的水平横截面方 向看呈“7”字形布置。在主副燃烧室4内设置有主燃烧器3 ；在副燃烧室2内设置有副燃烧 器1，主燃烧器3为煤粉燃烧器，副燃烧器1为水煤浆燃烧器。锅炉燃烧过程中主燃烧室的 负荷占总负荷的65-75%，副燃烧室占锅炉总负荷的25-35%。并在炉膛底部安装活动炉排。 在点火及需要低负荷运行时，由于煤粉的流量难以控制到比较小的程度，同时低负荷时，也 难以达到煤粉燃烧所需的炉膛温度。故锅炉低负荷运行时关闭主燃烧器，只开副燃烧器。主 副两个燃烧室的燃料供给分别进行控制，在需要中、高负荷运行时，主燃烧器3和副燃烧器 1同时运行。主燃烧室4内布置用于热交换的水冷壁。副燃烧室出口设置在主燃烧室前侧。 副燃烧室为绝热结构，为绝热燃烧室。在主燃烧室和副燃烧室上分别配上对应的主燃烧器 和副燃烧器，其中副燃烧器的浆量调节比例为1 :2_4。
权利要求
1.一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法，在锅炉内设置主副两个燃烧室，其特征在于 主副两个燃烧室分别采取悬浮煤粉与水煤浆复合燃料燃烧方法；即主副两个燃烧室采取 不同的燃料供给方式，一个供水煤浆；一个供煤粉；主燃烧室为煤粉燃烧室，供给煤粉做燃 料；副燃烧室为水煤浆燃烧室，供给水煤浆做燃料。
2.如权利要求1所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法，其特征在于主副两个燃烧 室的燃料供给分别进行控制，在需要全负荷运行时，两个炉膛同时运行，一个炉膛燃烧水煤 浆，另一个炉膛同时燃烧煤粉；当需要低负荷运行时，只开启燃烧水煤浆燃烧室，并让水煤 浆燃烧室炉膛全负荷运行，另一个燃烧煤粉炉膛停止运行。
3.如权利要求1所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法，其特征在于锅炉燃烧过程 中主燃烧室的负荷占总负荷的65-75%，副燃烧室占锅炉总负荷的25-35%。
4.如权利要求1-3所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法，其特征在于水煤浆燃烧 室为绝热燃烧室。
5.一种实现权利要求1-4所述方法的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，采用双炉膛双 燃烧器结构，一个为主燃烧室，一个为副燃烧室；在主副燃烧室内设置有主燃烧器；在副燃 烧室内设置有副燃烧器；其特征在于主燃烧器为煤粉燃烧器，副燃烧器为水煤浆燃烧器。
6.如权利要求5所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，其特征在于主副两燃烧室 从整个炉膛的水平横截面方向看呈“ 7，，字形布置。
7.如权利要求6所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，其特征在于锅炉燃烧过程 中主燃烧室的负荷占总负荷的65-75%，副燃烧室占锅炉总负荷的25-35%。
8.如权利要求5-6任意一项所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，其特征在于主 燃烧室内布置用于热交换的水冷壁，并在炉膛底部安装活动炉排；在每个燃烧室内设置有 燃料供应装置。
9 .如权利要求5-6任意一项所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，其特征在于副 燃烧室出口设置在主燃烧室前侧；副燃烧室为绝热结构，为绝热燃烧室。
10.如权利要求5-6任意一项所述的悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧装置，其特征在于在 主燃烧室和副燃烧室上分别配上对应的主燃烧器和副燃烧器，其中副燃烧器的浆量调节比 例为1 :2-4。
全文摘要
一种悬浮煤粉与水煤浆复合燃烧方法及装置，锅炉内设置主副两个燃烧室，主副两个燃烧室分别采取悬浮煤粉与水煤浆复合燃料燃烧方法，即主副两个燃烧室采取不同的燃料供给方式，一个供水煤浆；一个供煤粉；主燃烧室为煤粉燃烧室，供给煤粉做燃料；副燃烧室为水煤浆燃烧室，供给水煤浆做燃料。在需要全负荷运行时，两个炉膛同时运行，一个炉膛燃烧水煤浆，另一个炉膛同时燃烧煤粉。这样就可以避免只烧水煤浆时造成的锅炉热效率不高的问题。当需要低负荷运行时，只开启燃烧水煤浆燃烧室，并让水煤浆燃烧室炉膛全负荷运行，另一个燃烧煤粉炉膛停止运行。本发明采用煤粉与水煤浆拌烧的燃料结构，充分利用了煤粉和水煤浆各自的特点，降低锅炉运行成本。
文档编号F23C1/10GK102102871SQ20101054943
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘建文, 陈楠 申请人:株洲市蓝宇热能科技研制有限公司