[发明专利]一种超声波煤粒共振燃烧优化技术及设备

说明书

技术领域

本发明属于燃煤锅炉技术领域，特别涉及一种超声波煤粒共振燃烧优化技术及设备。

背景技术

我国火力发电主要是指使用动力煤发电，其所占中国总装机容量约在75％以上，对于燃煤炉而言，不完全燃烧热损失较高，不仅降低了锅炉效率，浪费了能源，而且也增加污染物的排放，随着全球能源的紧缺，节能减排已经作为一项国家基本政策，而减小燃煤不完全燃烧热损失及提高煤的燃烧效率，而通过大量的基础实验发现，采用超声波对煤粒产生共振，对煤的高效洁净燃烧效果非常显著。

共振提高燃烧效率的原理为：

(1)共振可以及时震掉煤粒表面的灰，可以使煤中可燃质及时接触高温烟气充分燃烧；

(2)煤粉炉基本处于扩散区或过渡区，煤粉共振使得煤粉与热空气的相对速度增加，即搞高了扩散速度，故提高了化学反应速度；

(3)煤粒共振减小煤粒粘结的几率，扩大了煤粒与空气的接触面积，使煤粉更充分接触空气；

(4)煤粉共振增加了颗粒的动能，抑制了颗粒之间、颗粒与热面之间的吸引力，可以减少结焦；

(5)煤粒共振提高了送入炉内氧量的利用效率，降低污染物NOx的排放。

但是，目前还没有相应的设备在实际生产中使用。

发明内容

本发明提供了一种超声波煤粒共振燃烧技术及设备，能根据送入锅炉煤粉颗粒的大小发出相应的频率的超声波，使绝大部分煤粉产生共振或振动，从而提高煤粒的燃烧率，从而达到燃烧优化的目的。

本发明所述的超声波煤粒共振燃烧技术，包括以下步骤：

(1)使用数字煤粒固有频率检测装置对进入锅炉燃烧的煤粒进行实时连续采样；采样频率为每3～5分钟一次；

(2)在数字煤粒固有频率检测装置中实时连续测定煤粒的固有频率；

(3)入炉煤粒的固有频率和锅炉负荷信息共同汇总到控制系统，由控制系统对超声波发生器进行调节，实时调整超声波发生器的频率为所述入锅煤粒的固有频率，调整超声波发生器的功率与锅炉负荷成正比，比例关系式为P＝k·D，其中P为超声波发生器的功率，D为锅炉负荷，k为关系系数，取值范围为10^-3～10^-1。

本发明提供的超声波煤粒共振燃烧设备，其结构为：在锅炉中、煤粒进料口的下方设置超声波发生器；该超声波发生器与控制系统连接，控制系统分别与煤粒固有频率检测装置、锅炉出力控制系统连接，接收煤粒固有频率检测装置和锅炉出力控制系统发送来的数据，并向煤粒固有频率检测装置和超声波发生器发出控制指令。

所述超声波发生器的频率和功率连续可调。

本发明的有益效果为：

对任何煤种，均能实时连续的检测煤粒的固有频率，从而实时调整超声波发生器的固有频率工功率，使煤粒发生共振或振动，达至优化燃烧。为锅炉的洁净燃烧和节能环保提供了新的方向，该技术不仅适用于煤粉炉，而且也适用于循环流化床锅炉，即适用新建电厂锅炉安装使用也适用于现有锅炉的技术改造。该装置简单实用，基本免维护，成本低，效率高。

附图说明

图1为所述超声波煤粉共振燃烧设备的结构示意图。

图中标号：

1-锅炉；2-超声波发生器；3-控制系统；4-煤粒固有频率检测装置；5-锅炉出力控制系统。

具体实施方式

本发明提供了一种超声波煤粒共振燃烧技术及设备，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，在锅炉1中、煤粒进料口的下方设置超声波发生器2；该超声波发生器2与控制系统3连接，控制系统3分别与煤粒固有频率检测装置4、锅炉出力控制系统5连接，接收煤粒固有频率检测装置和锅炉出力控制系统发送来的数据，并向煤粒固有频率检测装置和超声波发生器发出控制指令。其中，超声波发生器2的频率和功率连续可调。

该设备工作时，按以下步骤进行操作：

(1)使用数字煤粒固有频率检测装置对进入锅炉燃烧的煤粒进行实时连续采样；采样频率为每3分钟一次。

(2)在数字煤粒固有频率检测装置中实时连续测定煤粒的固有频率；

(3)入炉煤粒的固有频率和锅炉负荷信息共同汇总到控制系统，由控制系统对超声波发生器进行调节，实时调整超声波发生器的频率为入锅煤粒的固有频率，调整声波发生器的功率为P＝10^-2·D，其中D为锅炉负荷。