CN103868060A - 一种w型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，包括氧气加热器、氧气母管、氧气管道、消旋稳燃器、燃油管道、旋风筒燃烧器、自动推进装置、微油枪及喷氧装置，氧气加热器与氧气母管相连通，氧气母管通过氧气管道与消旋稳燃器相连通，燃油管道与消旋稳燃器相连通，消旋稳燃器的中下部分安装在旋风筒燃烧器内，自动推进装置与消旋稳燃器的顶部相连接，消旋稳燃器的中心设有所述微油枪，底部安装有所述喷氧装置。本发明使得锅炉在低负荷或紧急情况下可以用高温氧气和极少量燃油实现自动稳燃，实现了毫秒级的稳燃响应速度，不仅能够节省锅炉用油，而且大大提高了锅炉运行的安全稳定性，减少了运行操作强度。

Description

一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置

技术领域

本发明涉及一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置。

背景技术

我国约有50多台燃烧器为旋风筒结构的W火焰锅炉，其点火和低负荷稳燃用油量巨大。一台600MW的该类型锅炉每次冷态启动约需消耗100～150吨燃油，同时每年的低负荷用油近千吨。在石油资源日益紧缺的情况下，巨大的石油用量给用户带来了沉重的经济负担。

针对这种情况，我国研发了各种各样的W炉节油点火技术来解决这个问题：

专利CN102913948A公布了一种用于W火焰锅炉的点火装置，该专利在原炉膛前后墙下部的三次风喷口处增加了煤粉燃烧器，并在原燃烧器与新增燃烧器之间安装了切换阀门。该专利的优势主要是没有改变原有燃烧器的性能，但存在低负荷或紧急情况下锅炉需要助燃时，不能及时切换的问题，同时，由于在炉膛下部增加了燃烧器，降低了火焰中心，将造成锅炉水冷壁管内的液态水汽化点提出，有可能出现上部水冷壁管超温现象。

专利CN201599792U公布了一种W火焰锅炉微油点火燃烧器，该专利在原旋风分离器之前的来粉管道上设计了分叉管，将引出的煤粉通过一个新增加的燃烧器送入炉膛，该方案解决了原旋流煤粉气流不易点火的问题，但新增燃烧器的冷却改变了原有的炉内空气动力场，否则易造成燃烧器喷口烧损，而且，该方案同样存在切换操作工作量大，不能在紧急情况下迅速投入稳燃的问题。

专利CN201496958U公布了一种W火焰旋风分离少油点火燃烧器，该专利在原燃烧器内进行改造，实现了无需切换，稳燃时可以迅速投入的问题，但是其减阻器采取的固定安装方案，必将改变原旋风筒燃烧器内煤粉气流的旋转强度，进而改变原有的炉内空气动力场，同时该方案将造成在实际运行过程中，煤粉气流的旋转强度无法根据煤质的变化和燃烧的工况及时进行调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原理先进、安全可靠、结构简单的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，主要目的是为燃烧器结构形式为旋风筒的W型锅炉提供一种自动稳燃装置，使得锅炉在低负荷或紧急情况下可以用高温氧气和极少量燃油实现自动稳燃，实现了毫秒级的稳燃响应速度，不仅能够节省锅炉用油，而且大大提高了锅炉运行的安全稳定性，减少了运行操作强度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，包括氧气加热器、氧气母管、氧气管道、消旋稳燃器、燃油管道、旋风筒燃烧器、自动推进装置、微油枪及喷氧装置，所述氧气加热器的顶部敞口，所述氧气加热器与所述氧气母管相连通，所述氧气母管通过所述氧气管道与所述消旋稳燃器的一侧相连通，所述燃油管道与所述消旋稳燃器的另一侧相连通，所述消旋稳燃器的中下部分安装在所述旋风筒燃烧器内，所述自动推进装置与所述消旋稳燃器的顶部相连接，所述氧气管道及燃油管道均靠近所述自动推进装置，所述消旋稳燃器为空心套管结构，所述消旋稳燃器的中心设有所述微油枪，底部安装有所述喷氧装置。

本发明的有益效果是：

1、消旋稳燃器为空心套管结构，所述消旋稳燃器的中心设有所述微油枪，高压风或氧气进入消旋稳燃器的内部，可以起到吹扫和冷却微油枪的作用，防止煤粉倒流进消旋稳燃器内造成微油枪的喷嘴堵塞；

当锅炉正常运行不需要稳燃时，煤粉气消旋稳燃器内送入的高压风可对微油枪进行吹扫和冷却，防止煤粉堵塞油枪喷嘴；当锅炉需要稳燃时，在煤粉气消旋稳燃器内送入氧气，对微油枪进行助燃，形成高温富氧火焰，瞬间点燃煤粉，完成稳燃任务。

2、消旋稳燃器的直径增加量很小，对旋风筒燃烧器的喷口的流通面积的减小量在原面积的10%以下，因此，可以通过调节阀气风门的开度来抵消喷口流通面积变化带来的影响。

3、氧气加热器为敞口结构，可以确保在任何情况下，氧气加热器内的水温均不会超过大气压力对应下的饱和温度，也就确保了氧气不会超温，危及安全；

氧气加热器采用了先用蒸汽将水加热，再用热水加热氧气的原理，其敞口式的结构保证了其工作压力与大气压力相同，也就可以确保加热器内的水温不会高于100℃，可以防止加热器内的氧气温度不会超过安全许可温度，该加热方式安全、可靠、可控，保证了氧气***的长期安全运行。

4、在自动推进装置的作用下，消旋稳燃器的垂直位置与锅炉负荷实现联锁，在实际运行过程中，当锅炉负荷变化时，自动调整消旋稳燃器的垂直位置，以改变煤粉气流的旋转强度和热烟气的回流量，以适应低负荷稳燃的需要。

消旋稳燃器可以利用自动推进装置实现垂直方向的上下移动，以此来满足锅炉负荷或煤质变化的需要，当锅炉负荷较低，或煤质变差时，可自动将消旋稳燃器向上移动，增大了旋风筒燃烧器出口处的煤粉气流的旋转强度，增加了回流区的热烟气量，明显改善了燃烧器的稳燃性能，也实现了锅炉负荷与消旋稳燃器联锁的自动控制。在实际运行过程中，根据预定曲线，消旋稳燃器的工作位置随锅炉负荷的变化而自动变化。

5、本发明有多种运行方式，油枪、高温氧气、低温氧气均可以单独投入或组合投入运行。在实际稳燃过程中，可以根燃煤煤质和锅炉运行工况的不同而选择相应的运行方式。当点火用煤为烟煤时，可以只投入常温氧气或高温氧气就可以达到稳定煤粉燃烧的目的，当W型锅炉在正常运行过程中煤种为无烟煤时，则将油枪和高温氧气全部投入，达到最佳的稳燃效果。因此，本专利的适用性非常广泛，而且运行灵活，用户可以根据自身的特点，选择适当的投运方式。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述氧气加热器上安装有加热器溢流阀及蒸汽流量调节阀，所述加热器溢流阀靠近所述氧气加热器的顶部，所述蒸汽流量调节阀靠近所述氧气加热器的底部。

采用上述进一步方案的有益效果是，在氧气加热器下部通过蒸汽流量调节阀送入电厂现有蒸汽，可将氧气加热器内的水加热至所需温度。

进一步，所述氧气加热器上还安装有加热器水温测点。

采用上述进一步方案的有益效果是，在实际加热过程中，可以根据加热器水温测点的温度指示，利用电厂现有蒸汽将氧气加热器内的水加热至所需温度，并通过蒸汽流量调节阀对水温在一定范围内调节。

进一步，所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括氧气管道金属软管及燃油管道金属软管，所述氧气管道通过所述氧气管道金属软管与所述所述消旋稳燃器相连通，所述燃油管道通过所述燃油管道金属软管与所述消旋稳燃器相连通。

采用上述进一步方案的有益效果是，消旋稳燃器仍然可以沿燃烧器轴线方向移动，以调整消旋效果。

进一步，所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括驱动装置及煤粉气流消旋片，所述驱动装置与所述自动推进装置相连接，用于驱动所述自动推进装置；所述煤粉气流消旋片位于所述旋风筒燃烧器内，且与所述消旋稳燃器的顶部相连接。

进一步，所述驱动装置为气缸或电磁阀中的一种。

进一步，所述氧气管道上安装有高压风速关阀及氧气温度测点。

进一步，所述燃油管道上安装有燃油速关阀。

进一步，所述旋风筒燃烧器的底部的两侧壁上均安装有一喷口壁温测点。

采用上述进一步方案的有益效果是，在旋风筒燃烧器的喷口的两侧处安装了喷口壁温测点，这二支喷口壁温测点将能够及时的监测旋风筒燃烧器在实际运行过程中的壁温情况，并将所测得的温度值与设定值进行比较，当这二支喷口壁温测点测量到的燃烧器壁面温度超过设定值时，将自动关小氧气流量调节阀，以防燃烧器出现超温现象；如果这二支喷口壁温测点的实测温度均低于设定值，则自动开大氧气流量调节阀，以改善煤粉的着火情况，直至将该阀开到最大。

进一步，所述氧气母管上安装有氧气流量调节阀及加热器旁路调温阀。

采用上述进一步方案的有益效果是，氧气加热后的温度可以通过加热器旁路调温阀自动调整，在稳燃过程中，如果煤火检闪烁现象始终存在，则自动关小加热器旁路调温阀，增大进入氧气加热器的氧气流量，以此来提高氧气加热后的温度，以达到进一步改善稳燃效果的目的。

进一步，所述微油枪为机械油枪、气泡油枪或机械+压缩空气雾化油枪中的任意一种。所述喷氧装置为氧气旋流片、氧气直流片或带外扩角的喷氧装置中的任意一种。

本发明W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置的工作原理如下：

当锅炉需要稳燃时，从氧气母管来的氧气首先经氧气加热器加热升温后，进入到消旋稳燃器内，流动到消旋稳燃器的下部后，在喷氧装置的作用下，发生旋流，与部分煤粉充分混合，形成局部高温富氧煤粉气流，同时，自动打开燃油速关阀，燃油从微油枪的喷嘴喷出后与高温纯氧混合，在炉膛辐射热和高温纯氧的加热作用下，燃油开始燃烧，形成的高温火焰直接加热富氧煤粉气流，煤粉瞬间被引燃，实现了高温纯氧微油稳燃。

本发明利用了自动控制原理，将旋风筒燃烧器对应的煤火检与消旋稳燃器进行联锁，实现了瞬间自动稳燃的目的。当锅炉在运行过程中，由于各种原因导致煤粉燃烧不稳时，煤火检首先出现闪烁现象，则自动打开氧气流量调节阀和燃油速关阀，高温氧气和燃油迅速进入消旋稳燃器内，通过微油枪的喷嘴和喷氧装置进入旋风筒燃烧器的喷口处，燃油在炉膛辐射热和高温氧气的双重加热作用下，开始燃烧，并在氧气的助燃下，形成高温富氧火焰，将煤粉瞬间点燃，达到稳燃目的。当煤粉燃烧不稳的现象消失时，自动关闭氧气流量调节阀和燃油速关阀，稳燃结束。该原理将在全炉膛范围内实现全程自动稳燃，而不需要运行人员进行任何操作和干预，将大大减少人为调整所需的反应时间，实现了毫秒级自动投油和投氧，并且降低了运行人员的操作强度，实现全炉膛自动稳燃。

在对锅炉进行稳燃时，有七种稳燃投运方式：

⑴只投入油枪和高压风，不投入氧气；

⑵只投入常温氧气，不投入油枪和高压风；

⑶只投入高温氧气，不投入油枪和高压冷却风；

⑷油枪和常温氧气同时投入；

⑸油枪和高温氧气同时投入；

⑹油枪、高温氧气和高压风同时投入；

⑺油枪、常温氧气和高压风同时投入。

附图说明

图1为本发明W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、加热器溢流阀，2、氧气加热器，3、高压风速关阀，4、氧气温度测点，5、氧气管道金属软管，6、消旋稳燃器，7、自动推进装置，8、驱动装置，9、燃油管道金属软管，10、燃油速关阀，11、蒸汽流量调节阀，12、氧气流量调节阀，13、氧气母管，14、加热器旁路调温阀，15、加热器水温测点，16、喷口壁温测点，17、微油枪，18、喷氧装置，19、煤粉气流消旋片，20、旋风筒燃烧器，21、氧气管道，22、燃油管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，如图1所示，包括氧气加热器2、氧气母管13、氧气管道21、消旋稳燃器6、燃油管道22、旋风筒燃烧器20、自动推进装置7、微油枪17及喷氧装置18，所述氧气加热器2的顶部敞口，所述氧气加热器2与所述氧气母管13相连通，所述氧气母管13通过所述氧气管道21与所述消旋稳燃器6的一侧相连通，所述燃油管道22与所述消旋稳燃器6的另一侧相连通，所述消旋稳燃器6的中下部分安装在所述旋风筒燃烧器20内，所述自动推进装置7与所述消旋稳燃器6的顶部相连接，所述氧气管道21及燃油管道22均靠近所述自动推进装置7，所述消旋稳燃器6为空心套管结构，所述消旋稳燃器6的中心设有所述微油枪17，底部安装有所述喷氧装置18。

所述氧气加热器2上安装有加热器溢流阀1及蒸汽流量调节阀11，所述加热器溢流阀1靠近所述氧气加热器2的顶部，所述蒸汽流量调节阀11靠近所述氧气加热器2的底部。

所述氧气加热器2上还安装有加热器水温测点15。

所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括氧气管道金属软管5及燃油管道金属软管9，所述氧气管道21通过所述氧气管道金属软管5与所述所述消旋稳燃器6相连通，所述燃油管道22通过所述燃油管道金属软管9与所述消旋稳燃器6相连通。

所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括驱动装置8及煤粉气流消旋片19，所述驱动装置8与所述自动推进装置7相连接，用于驱动所述自动推进装置7；所述煤粉气流消旋片19位于所述旋风筒燃烧器20内，且与所述消旋稳燃器6的底部相连接。

所述驱动装置8为气缸或电磁阀中的一种。

所述氧气管道21上安装有高压风速关阀3及氧气温度测点4。

所述燃油管道22上安装有燃油速关阀10。

所述旋风筒燃烧器20的底部的两侧壁上均安装有一喷口壁温测点16。

所述氧气母管13上安装有氧气流量调节阀12及加热器旁路调温阀。

本发明的工作流程如下：

当旋风筒燃烧器20出口处的煤粉着火不够稳定时，自动打开燃油速关阀10和氧气流量调节阀12；燃油从燃油管道22流动到微油枪17的喷嘴处，以30°～60°的扩散角喷出；同时，纯氧从氧气母管13进入氧气加热器2，加热升温后流动到消旋稳燃器6的前端，通过氧气旋流片18以旋转扩散的方式流出，一部分氧气为微油枪17喷出的燃油助燃，另一部分氧气与煤粉混合，形成富氧煤粉气流，在微油枪17火焰的作用下，瞬间着火，达到稳燃目的。

本发明W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置综合运用了高压油膜破碎技术、纯氧助燃技术、气固两相流局部湍流混合技术、氧气加热技术，消旋技术、自动推进技术等，在微油枪出口形成了“高温度、高氧量、高刚性”的纯氧油火焰，并在燃烧器喷口的局部范围内形成了“高温度、高浓度、高氧量”的煤粉火焰，并创造性的使用了氧气调节阀与燃烧器壁面温度测点联锁控制，自动调节氧气用量的原理，确保了将氧气的助燃效果发挥到最佳的同时，不会出现燃烧器壁面温度超温的现象。创造出非常适合W炉旋风筒燃烧器煤粉着火的有利条件，可用节省该类型锅炉在稳燃时的用油量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：包括氧气加热器、氧气母管、氧气管道、消旋稳燃器、燃油管道、旋风筒燃烧器、自动推进装置、微油枪及喷氧装置，所述氧气加热器的顶部敞口，所述氧气加热器与所述氧气母管相连通，所述氧气母管通过所述氧气管道与所述消旋稳燃器的一侧相连通，所述燃油管道与所述消旋稳燃器的另一侧相连通，所述消旋稳燃器的中下部分安装在所述旋风筒燃烧器内，所述自动推进装置与所述消旋稳燃器的顶部相连接，所述氧气管道及燃油管道均靠近所述自动推进装置，所述消旋稳燃器为空心套管结构，所述消旋稳燃器的中心设有所述微油枪，底部安装有所述喷氧装置。

2.根据权利要求1所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述氧气加热器上安装有加热器溢流阀及蒸汽流量调节阀，所述加热器溢流阀靠近所述氧气加热器的顶部，所述蒸汽流量调节阀靠近所述氧气加热器的底部。

3.根据权利要求2所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述氧气加热器上还安装有加热器水温测点。

4.根据权利要求1所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括氧气管道金属软管及燃油管道金属软管，所述氧气管道通过所述氧气管道金属软管与所述所述消旋稳燃器相连通，所述燃油管道通过所述燃油管道金属软管与所述消旋稳燃器相连通。

5.根据权利要求1所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置还包括驱动装置及煤粉气流消旋片，所述驱动装置与所述自动推进装置相连接，用于驱动所述自动推进装置；所述煤粉气流消旋片位于所述旋风筒燃烧器内，且与所述消旋稳燃器的顶部相连接。

6.根据权利要求5所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述驱动装置为气缸或电磁阀中的一种。

7.根据权利要求1所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述氧气管道上安装有高压风速关阀及氧气温度测点；所述燃油管道上安装有燃油速关阀；所述旋风筒燃烧器的底部的两侧壁上均安装有一喷口壁温测点。

8.根据权利要求1所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述氧气母管上安装有氧气流量调节阀及加热器旁路调温阀。

9.根据权利要求1至8任一项所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述微油枪为机械油枪、气泡油枪或机械+压缩空气雾化油枪中的任意一种。

10.根据权利要求1至8任一项所述的W型锅炉双旋风筒燃烧器自动稳燃装置，其特征在于：所述喷氧装置为氧气旋流片、氧气直流片或带外扩角的喷氧装置中的任意一种。

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