[发明专利]一种气力输送锅炉煤粉燃烧系统

说明书

本发明公开了一种气力输送煤粉燃烧系统，适用于发电厂锅炉、水泥炉窑和工业煤粉炉。燃烧系统包括一次风机、煤粉仓、给粉机、煤粉混合器、滤波器和煤粉燃烧器及连接管道，经煤粉混合器送入煤粉燃烧器的送粉管路上连接有滤波器；所述的滤波器包括入口扩锥段、直管段和出口收缩锥段，所述入口扩锥段的入口直径为入口扩压角为β，所述直管段的直径为长度为L，所述收缩锥段的出口直径为出口收缩锥段的出口收缩角为α。本系统解决煤粉锅炉因给粉波动引起的炉膛燃烧波动和飞灰含碳量上升，滤波器结构简单，操作方便，使用效果好，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种煤粉燃烧系统，尤其是一种适用于发电厂锅炉、水泥炉窑和工业煤粉炉中的气力输送锅炉煤粉燃烧系统。

背景技术

煤粉被广泛应用在发电厂锅炉、水泥炉窑和工业煤粉炉中，煤粉虽然像油和气一样类似于流体便于输送，通常称为气力输送，输送按气固比又可分为稀相输送和密相输送，但是对于稀相输送的煤粉炉来讲，低负荷稳燃一直以来都是一个难题，最近10年工业煤粉锅炉越来越多，负荷变动也比之前的电站锅炉频繁和幅度更大。对于电站煤粉锅炉来讲一般最低不投油稳燃负荷为额定负荷的30～40％，而工业煤粉锅炉容量比电站锅炉更小，反而要求更低的不投油稳燃负荷，因此，提出了更为苛刻的要求。经过大量实践，国内外摸索出了较多的方法。比如煤碳研究总院研发了中心逆喷的煤粉燃烧器，笔者单位徐州燃烧控制研究院开发了双旋流中心钝体煤粉燃烧器。但是在运行时发现原有针对电厂的煤粉气力输送系统难以适应，因此也产生了大量的煤粉输送专利。基本上达成了这样的共识，给粉波动造成了锅炉燃烧不好炉膛负压波动灭火。

专利号为CN201510660373.6公开了一种煤粉燃烧产生高温高氧火炬点火的方法，在实践中发现即使该预燃室不点火也起到一定的稳燃作用。但满足不了《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》，DL/T5121-2000中9.4.9条规定了煤粉管道输送速度不小于18m/s，热风送粉不小于25m/s；7.2.3条给出了管道扩散角宜为7-15度，收缩管最佳角为25度。专利号为CN201510521968公开了二次稳压系统的链条锅炉煤粉输送管路，在链条炉喷煤时加入了缓冲装置，该专利认为是压力波动造成了爆燃，为了不与火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000中9.4.9条的规定相冲突，自我限制了其应用范围仅属于链条锅炉煤粉输送管路，按其所述的缓冲筒I的通流截面积是正常煤粉管道的2-8倍，按煤粉管道正常最低设计流速18m/s，那么缓冲筒的最低设计流速为2.25m/s,缓冲筒实质是流速较低的气流床，没有达到流化床内循环的标准。专利号为CN201510521968公开了中流速和角度都没有遵守以上规程的规定，也未给出解释，在应用上述专利时无法自圆其说，存在严重的事故隐患，在实用性上不足。

对于正常运转的煤粉输送系统，叶轮给粉机、螺旋给料机、星型给料机都存在着给粉波动性，以最常见的叶轮给粉机为例，正常的转速在20～80转/分，经典给粉机搅拌器仅有2个叶片，12个拨粉叶片理论上煤粉浓淡变化周期T达到了1秒级，也就是典型的波动频率在1Hz附近，正常的煤火焰从光学频谱分析来看，波动频率集中在30-120Hz，油火焰的主频更高，显然在30Hz以上频率的波动几乎与灭火无关。正常的稀相送粉风速在20～30m/s之间，0.1秒断粉导致喷口2米长的无火距离足以造成炉内火焰吹脱，这是造成锅炉燃烧不好炉膛负压波动灭火的理论原因。在实际运行中我们观察到这样的现象，如果炉前油系统在炉前的管径较细，仅有2个油枪时，实际点火时经常发生在投第2个油枪时把正在着火的第1个油枪带灭，这是典型的油压突降造成的短暂燃料波动造成的灭火，加大炉前油系统管径后通常能消除这种情况。煤粉锅炉在实际运行中我们也观察到给粉机偶尔存在突然转速变慢1～3秒再恢复转速的情况，有时煤粉中的板结块通过给粉机时出现短暂中断，这种给粉波动是导致炉膛突然灭火的直接原因，这种波动即使是在煤粉质量较好，锅炉负荷较高时也不能完全避免。在实践中我们发现煤粉湿度是影响下粉连续性的重要原因，煤粉湿度大时易发生给粉不能连续导致灭火，即使不灭火也导致炉膛负压大幅波动，飞灰含碳量上升；另外煤粉储存时间越长流动性也越差。