专利名称：具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤粉燃烧器的改进，特别是具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，属煤粉燃烧技术领域。
负荷的变动和燃料品质的波动给煤粉锅炉的稳定运行带来严重的威胁。当锅炉燃用比设计煤种品质差的煤时，锅炉着火困难，且极易熄灭。当锅炉负荷由于外界需要降低时，锅炉难以保证稳定运行或不能运行。普通煤粉燃烧器一般只能保证锅炉在70％以上额定负荷时稳定运行。近年来新发展的浓淡煤粉燃烧器和其它种类的煤粉燃烧器最多也只能保证锅炉在50％额定负荷以上运行。要保证煤粉锅炉在50％以下超低负荷时的稳定运行和解决燃料的波动给煤粉锅炉稳定运行带来的影响是极难解决的世界性难题。
本发明的目的是提供一种具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，可从根本上解决锅炉超低负荷稳定燃烧问题，且具有优越的煤种适应性。利用超细化煤粉的优越的着火与燃烧特性，保证煤粉锅炉可在50％-30％及以下超低负荷时稳定运行，且同时满足煤质多变的要求。
煤粉锅炉燃用的煤粉通常由尺寸不同和形状不规则的颗料组成，它们的尺寸分布在1-500μm之间，其中20-60μm的颗粒占多数，其堆积密度大约为0.7t/m3。
在我国目前的科技文献与工程实践中，通常人们习惯于将极细的粉体如20μm以下直到亚微米级的粉体称为超细粉体。在煤粉锅炉燃烧方面可以将20μm以下的煤粉称为超细化煤粉。超细化煤粉的颗粒分布较之普通的煤粉更趋近一中心尺寸，有极狭窄的粒度分布。
超细化煤粉有许多独特的特性，概括如下1、超细化煤粉的平均颗粒直径为普通煤粉的八分之一，即使考虑到密度差异，超细化煤粉的比表面积也比普通煤粉的比表面积大几倍，这意味着超细化煤粉扩大了单位煤粉的比表面积，增大了氧气向燃烧表面的扩散面积，有利于煤粉的着火与燃烬。
2、氧向燃料粒子表面的扩散速度与粒子直径成反比。减小粒子的直径，可增大氧的扩散速度，强化氧向燃料粒子表面的扩散过程，所以随着燃料粒子直径的减小，燃烧过程的动力区可以扩展到更高的温度范围，即在更高的温度才进入扩散燃烧区，这就保证了燃料粒子在相对较低的温度下强化燃烧的一定条件。由此可见，超细化煤粉大大减小了煤粉粒径，可以强化煤粉的燃烧过程。
3、在炉膛中对煤粉气流着火起决定性作用的是对流换热量，约70％-90％。在一定的换热温度和对流放热系数下，煤粉颗粒被加热到一定的着火温度所需的着火热是随煤粉粒径减小而成二次方比例减小的。若普通煤粉的颗粒直径大致按平均值40μm、超细化煤粉颗粒直径按平均值5μm计算，则超细化煤粉的着火热理论值仅是普通煤粉颗粒着火热的几十分之一，这样可减少着火时间，又可使超细化煤粉提前着火，这是保证锅炉稳定燃烧的极其有利的条件。
4、根据希脱林燃烧理论，碳颗粒的燃烬时间与其初始半径ro成二次方关系，即煤粉颗粒越细其燃烬时间越短。所以，超细化煤粉颗粒的燃烬时间远远低于普通煤粉颗粒燃烬所需的时间。据计算，超细化煤粉的燃烬时间比粗粉要少几十倍。超细化煤粉的快速燃烧能迅速提高着火后煤粉气流的温度，并持续保持这个高温，这对煤粉气流的稳定燃烧是十分有利的。
综上所述，超细化煤粉所具备的特性可以使超细化煤粉在锅炉超低负荷运行和煤质变动时首先着火并燃烧放热以保证普通煤粉气流的着火和燃烧，从而实现超低负荷和煤质变动时的稳定燃烧。
本发明的目的是这样实现的煤粉燃烧器由携带煤粉气流风口和空气气流风口构成，其特点是具有超细化煤粉燃烧装置，根据煤粉品质的不同和降负荷运行的要求，超细化煤粉燃烧装置的热功率占煤粉燃烧器总热功率的5-50％。
超细化煤粉燃烧装置根据煤粉品质的特性和实际锅炉及系统结构可设置在一次风口中或设置在一次风口附近，且其射流方向可上下调节。超细化煤粉燃烧装置与燃烧器中一次风口的布置方式采用同向四角切圆布置或逆向四角切圆布置，且其切圆直径可与一次风相同或不同，使超细化煤粉气流的射流方向与一次风气流射流方向为同向切圆或逆向切圆，其切圆直径可与一次风的切圆直径相同或不同。设置超细化煤粉燃烧装置的数量可根据煤粉品质与煤粉燃烧器功率的不同而采用一层或多层布置。
下面结合附图给出的实施例对本发明进一步描述。
图1、图3和图2、图4为具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器的结构布置图。图1、图3为超细化煤粉燃烧装置布置在一次风口内的情况；图2、图4为该装置布置在一次风口附近的情况；图1与图2为燃用低挥发份煤的型式；图3与图4为燃用高挥发份煤的型式。图5为燃烧器的切圆布置示意图。为清楚起见，以内圆表示超细化煤粉，外圆表示一次风，实际布置时切圆直径及方向可相同或不同，需根据实际情况确定。
在一次风口内或一次风口附近加装超细化煤粉燃烧装置，送入携带超细化煤粉的气流。一次风口送入携带普通煤粉的气流。由于超细化煤粉具有温升着火速度快，燃烧、燃烬特性好。送入炉膛内首先着火形成高温区，使之成为引燃携带普通煤粉的一次风煤粉气流的稳定着火源，从而保证普通煤粉在煤粉品质变动和锅炉负荷降低时稳定燃烧。
锅炉运行时，超细化煤粉燃烧装置送入携带超细化煤粉的气流，一次风口送入携带普通煤粉的气流。由于超细化煤粉的燃烧特性，使其首先着火燃烧而形成引燃一次风气流的稳定热源。通过调节超细化煤粉燃烧装置的数量和热功率、布置层数及其一次风切圆和超细化煤粉燃烧装置切圆直径和气流的旋转方向可改变超细化煤粉气流的火源位置、大小和温度及对一次风气流的传热强度，以适应不同的运行工况。
本发明与现有技术相比，具有如下优点(1)由于超细化煤粉燃烧装置所具有的燃烧特性，而在一次风气流内或一次风气流附近形成引燃普通煤粉气流的稳定着火源。因而可保证一次风的稳定着火与燃烧，使锅炉具有良好的负荷调节特性可在50％-30％或以下的超低负荷下长期稳定运行；(2)根据负荷降低的程度和燃料品质可方便调节超细化燃烧装置的热功率，以适应不同的工况；(3)在锅炉启动过程中，使用中心管的小油枪，首先点燃超细化煤粉燃烧装置中的超细化煤粉气流而后利用超细化煤粉气流燃烧所产生的热量作为一次风着火的稳定热源，这样可以大幅度节省点火用油；(4)超细化煤粉燃烧装置有效地改善了一次风煤粉气流的着火与燃烧条件，使锅炉的燃烧效率和热效率提高；(5)由于超细化煤粉燃烧装置的优越着火燃烧特性，使燃烧器具有通用性，具有良好的煤种适应性。具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，可从根本上解决了煤粉锅炉在50％-30％及以下超低负荷稳定运行和解决了燃料品质波动使煤粉炉不能稳定运行的世界性难题。且可大量节省点火与稳燃用油，是新一代煤粉主燃烧器，可在煤粉燃烧领域各种容量的煤粉锅炉上广泛推广应用。
权利要求
1.一种具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，由携带煤粉气流风口和空气气流风口构成，其特征在于具有超细化煤粉燃烧装置，根据煤粉品质的不同和降负荷运行的要求，超细化煤粉燃烧装置的热功率占煤粉燃烧器总热功率的5-50％。
2.根据权利要求1所述的具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，其特征是超细化煤粉燃烧装置可设置在一次风口中或设置在一次风口附近，且射流方向可上下调节。
3.根据权利要求1所述的具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，其特征是超细化煤粉燃烧装置与燃烧器一次风口采用同向四角切圆布置或逆向四角切圆布置。
4.根据权利要求1、3所述的具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，其特征是超细化煤粉燃烧装置与燃烧器一次风口采用同向切圆布置或逆向切圆布置时其切圆直径可与一次风相同或不同。
5.根据权利要求1所述的具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器，其特征是其超细化煤粉燃烧装置可以一层或多层布置。
全文摘要
具有超细化煤粉燃烧装置的煤粉燃烧器属煤粉燃烧技术领域,它是利用超细化煤粉(20μm以下)的着火与燃烧特性解决普通煤粉燃烧器的低负荷燃烧不稳定与熄火及在煤粉品质变化较大时燃烧不稳定与熄火问题。这种装置可根据煤粉品质的不同设置在一次风口内部或附近,其射流方向可上下调节,其布置可采用一层或多层布置,布置方式为一次风气流与超细化煤粉气流同向切圆或逆向切圆,切圆直径与一次风的切圆直径可相同也可不同。
文档编号F23C5/00GK1181477SQ9612223
公开日1998年5月13日 申请日期1996年11月5日 优先权日1996年11月5日
发明者姜秀民, 孙健, 张靖波 申请人:姜秀民