[发明专利]多燃烧器并联加热大功率脉动燃烧蒸汽锅炉

说明书

技术领域

本发明属于先进能源技术领域，特别涉及一种多燃烧器并联加热大功率脉动 燃烧蒸汽锅炉，具体涉及到脉动燃烧器组的并联机结构和并联控制。

背景技术

脉动燃烧是与常规稳态燃烧过程不同的一种特殊周期性脉动燃烧过程。脉动 燃烧技术与常规燃烧技术相比，具有燃烧强度高、传热系数大、CO、NO_X排放 量小、自吸和增压、结构紧凑等优点。20世纪60年代人们开始将脉动燃烧技术 应用在加热、采暖等方面。80年代欧、美、日等相继开发出商业及家用脉动燃烧 蒸汽锅炉、暖风机、食品烤箱等。

尽管脉动燃烧是一种非常理想的节能环保的供热装置，并且在传热效率方面 在不断改进，但国内在大功率脉动燃烧锅炉方面仍是空白。目前，国内的脉动燃 烧器供热是采用单脉动燃烧器系统供热，功率范围为80-100KW，属于中小型脉 动燃烧器系统。而小型锅炉的功率范围为15-100MW，大型锅炉的功率要超过 300MW，可见，在脉动燃烧器大功率的应用方面，仍存在着差距。在油田方面， 据测算.若大功率脉动燃烧器锅炉(约1000KW)能在全国油田全面推广和普及使 用，我国每年可节约燃料和运行维护费用3.8亿元，年节约天然气高达10亿立方 米。而国内的脉动燃烧设备多是从国外进口，并且缺乏大功率设备。因此，实现 单台脉动燃烧供热装置的大功率化在工业应用中是非常有必要的。

目前，提高脉动燃烧器功率的方式有以下几种：一种方法是通过增加燃气流 量的方式。脉动燃烧器是热声耦合的结果，增加燃气流量，就需要相应的增加燃 烧室尺寸和尾管长度，而这种方法所能够提高的程度是有限的。因为尾管是脉动 燃烧器的主要换热面，在提高功率的同时，为了避免热量被尾管产生的烟气带走， 就要尽可能的延长尾管的长度，以保证传热效率。而尾管的增长并不是无限制的， 在保证脉动燃烧器稳定运行的前提下，尾管长度有一定的适应范围，一旦超越范 围，就会使工况恶劣。也有人提出，可以在此基础上，将单尾管结构更改为多尾 管结构，但此种方法对于燃烧室和尾管尺寸比例要求很高，是否可以稳定运行尚 未知。另一种方法是利用小型锅炉外部并联的方式提高总功率。若利用这种方法 达到800KW功率，则需要并联8-10台锅炉设备，设备组庞大繁琐，并且并没有 从根本上提高单台锅炉的输出功率。因此，如何能够在保证热效率的前提下，增 大单台锅炉设备的输出功率，是一个亟待解决的问题。

综上所述，在保证锅炉热效率的同时，寻找到一种新的设计方法以弥补单台 大功率脉动燃烧锅炉的空白是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于设计一种单台大功率的脉动燃烧蒸汽锅炉，期望通过将中 型脉动燃烧器在锅壳内部并联的方式提高其单台蒸汽锅炉的输出功率。

本发明所采取的技术方案是：采用多组脉动燃烧器联动方式为蒸汽锅炉供 热，即多个脉动燃烧器并联浸没于锅壳内；并联的脉动燃烧器的安全点火及控制 通过电控系统程序设定，实现并联的多个脉动燃烧器中每个脉动燃烧器独立的点 火-熄火保护-重新启动，达到安全自动控制功能；在去耦室内加入管网作为余热 回收装置，以充分利用热量、提高蒸汽锅炉热效率。

所述脉动燃烧器采用亥姆霍兹型脉动燃烧器的基本结构。

所述脉动燃烧器的数量7个，单个脉动燃烧器的功率为130kW，并联后的输 入功率达到800kW以上。

所述7个脉动燃烧器的燃烧室和尾管全部浸入蒸汽锅壳水中，7个脉动燃烧 器平行排列，其位置分别位于正六边形的六个顶点及中心处，布置形式紧凑，传 热效果好；为充分利用热能，脉动燃烧器的燃烧室和尾管的总长度不小于3.6m。

所述安全点火及控制程序，保证并联的多个脉动燃烧器中任意一个未点燃的 燃烧器，可进行单独的循环点火直至点火成功；多个脉动燃烧器之间独立点火， 实现并联结构安全的点火-熄火保护-重新启动过程。

所述脉动燃烧器采用空气阀主阀和空气阀支阀联合控制，每个空气阀支阀均 配备一台风机；点火前开启空气阀支阀，空气由风机供应，点火后开启空气阀主 阀，空气由采用单向阀的空气阀主阀的自吸作用供给。

本发明所述的多燃烧器并联加热大功率脉动燃烧蒸汽锅炉的点火控制方法 如下：