一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器的制作方法

本发明属于煤粉燃烧器，具体涉及一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器。

背景技术：

1、众所周知，煤粉锅炉的炉内燃烧组织与点火密不可分，均在燃烧器出口处炉内点燃，然后炉内燃烧(工业煤粉燃烧装置除外)；目前煤粉锅炉的燃烧器主要有旋流煤粉燃烧器、直流煤粉燃烧器两类，这两种类型的煤粉燃烧器，实际是空气与煤粉的调和喷射器。旋流燃烧器的点燃是靠回流回热作为点火热源，回流回热是旋流燃烧器稳燃技术的核心问题之一；四角切圆燃烧方式的直流燃烧器，依靠上游旋转火焰汇入一次风作为点火源。火焰温度及混合量是直流燃烧器稳燃的核心问题之一。

2、回流回热量及上游火焰供给量难以控制，成为煤粉锅炉低负荷运行稳燃的桎梏。

3、目前300mw以上的电站机组绝大部分采用煤粉锅炉。为适应风力发电、太阳能光伏发电等新能源发电波动性和间歇性大的特点，煤电站机组的灵活性调峰能力成为必须解决的课题。煤粉锅炉在低负荷时，炉膛内温度水平降低，回流热量减弱，着火条件变差，甚至不满足着火条件，难以稳定运行，甚至锅炉熄火。

4、在存量煤电机组灵活性改造政策的大背景下，原有燃烧技术难以保证锅炉深度调峰时不投油稳定运行。要实现低负荷不投油稳燃，目前的常规做法是对锅炉燃烧器进行改造。燃烧器改造技术包括等离子点火技术、微油点火技术、富氧点火技术等。

5、等离子点火改造技术，在锅炉低负荷时，等离子必须持续打弧投运，需消耗电能；并且不适用于挥发份低于20％的烟煤种。微油点火技术在正常运行时需长时间投油，运行费用高，不符合降耗节能减排的双碳目标要求。

6、电站煤粉锅炉灵活性调峰能力实际是低负荷稳燃的问题，现有两类主流燃烧器无法实现30％锅炉负荷以下的稳定运行；对现有燃烧器的改造技术又存在诸多问题，发明一种适用于煤粉锅炉低负荷运行的新型燃烧器成为亟待解决的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器的结构形式及使用方法。能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器是设置在炉外的独立装置，为防止积渣，一般为立式布置。其壳体为圆筒形，中心截面视图酷似“贝”字；又因点火及稳燃均在本装置内完成，故称为能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器，包括耐高温绝热顶盖、圆筒形壳体、一次风煤粉气流喷射进口、喉管半开放式中心缩放筒、烟气与气化气出口、点火器；在圆筒形壳体的顶部设置耐高温绝热顶盖，耐高温绝热顶盖的中心位置设置延伸到圆筒形壳体内部的点火器，在圆筒形壳体的底部中心位置设置一次风煤粉气流喷射进口，在圆筒形壳体的底部偏心位置设置烟气与气化气出口，在圆筒形壳体内部设置喉管半开放式中心缩放筒，中心缩放筒的底部与所述的一次风煤粉气流喷射进口连通。

4、其工作原理为：一次风煤粉气流高速从底部射入，抽吸部分高温烟气(气化气)，在喉管半开放式中心缩放筒内通过传导，对流、辐射等换热方式持续加热，直至顶部遇到高温火焰，充分着火；其上部形成一个稳定的高温区，促进稳定着火燃烧，从而使本发明的稳定运行。

5、作为进一步的技术方案，所述的喉管半开放式中心缩放筒包括由从下至上依次连接的半开放喉管、扩张大小头、直筒体；在中心缩放筒的外圈的中下部设置两个气流挡板，所述的两个气流板将中心缩放筒外圈与圆筒形壳体中下部分围成的空间分隔成两个相对独立的的高温烟气与气化气抽吸区与高温烟气与气化气流出区；所述的半开放喉管的底部直接与一次风煤粉气流喷射进口相连。

6、作为进一步的技术方案，所述的半开放喉管为下部分开设有豁口的圆柱筒。

7、作为进一步的技术方案，所述的一次风煤粉气流喷射进口由依次连接的水平直管、90°弯头、缩口管及喷射管焊接而成，喷射管与圆筒形壳体的底部中心位置相连。

8、作为进一步的技术方案，所述圆筒形壳体由内至外依次为耐火耐磨浇注料层、隔热浇注料层、硅酸铝纤维毯及碳钢外壳，碳钢外壳上部设置非标法兰；圆筒形壳体底部的相应位置设置一由浇注料浇筑而成的扇形倾斜面，扇形倾斜面的圆心角与所述喉管半开放式中心缩放筒的半开放喉管的开放圆心角相等,并且其倾斜角度大于30°。

9、第二方面，本发明的实施例提供了一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器，包括耐高温绝热顶盖、圆筒形壳体、一次风煤粉气流喷射进口、中心缩放筒、烟气与气化气出口、点火器；在圆筒形壳体的顶部设置耐高温绝热顶盖，耐高温绝热顶盖的中心位置设置延伸到圆筒形壳体内部的点火器，在圆筒形壳体的底部中心位置设置一次风煤粉气流喷射进口，在圆筒形壳体的一侧设置烟气与气化气出口，在圆筒形壳体内部设置中心缩放筒，中心缩放筒的底部与所述的一次风煤粉气流喷射进口的喷射管上沿留有一定距离，并且二者中心线为同一铅垂线。

10、其工作原理为：一次风煤粉气流高速从底部射入，抽吸部分高温烟气(气化气)，在中心缩放筒中通过传导，对流、辐射等换热方式持续加热，直至顶部遇到高温火焰，充分着火；其上部形成一个稳定的高温区，促进稳定着火燃烧，从而使本发明的稳定运行。

11、作为进一步的技术方案，所述的中心缩放筒包括由从下至上依次连接的喉管、扩张大小头、直筒体；在中心缩放筒的外圈设置支撑板，且喉管底部与一次风煤粉气流喷射进口之间具有一定的距离。

12、作为进一步的技术方案，所述的一次风煤粉气流喷射进口由依次连接的水平直管、90°弯头、缩口管及喷射管焊接而成，喷射管与圆筒形壳体的底部中心位置相连。

13、作为进一步的技术方案，所述的水平直管与烟气与气化气出口位于圆筒形壳体的相对侧。

14、作为进一步的技术方案，所述圆筒形壳体由内至外依次为耐火耐磨浇注料层、隔热浇注料层、硅酸铝纤维毯及碳钢外壳，碳钢外壳上部设置非标法兰。

15、上述结构形式的设计及相互间位置的设置可以实现高速冷一次风煤粉气流射流抽吸部分高温烟气与气化气，使冷热气流，冷热煤粉交汇混合，在该处可实现冷一次风高速喷入引射高温烟气与气化气、热煤粉，这为一次风稳定燃烧(气化)提供了高温环境及充足的热量，从而实现一次风煤粉的稳定燃烧(气化)。所述气流挡板及限位板与所述圆筒形壳体内壁及底部的扇形倾斜面的两侧面配合，既实现本部件的卡位固定，又方便后期的检修或更换本部件，该部件材质可为耐高温不锈钢、刚玉、陶瓷或碳化硅等耐高温耐磨材质。

16、能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器的使用方法，其独立设置在煤粉锅炉之外，可就近设置在原有燃烧器的附近，作为一次风管道的旁路，锅炉低负荷时投运本发明，锅炉高负荷时停运本发明。也可直接替代煤粉锅炉原有燃烧器。能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器也可用于非煤粉的其他粉状固体或液体燃料。

17、本发明的有益效果如下：

18、1.本发明提出的一种能够燃烧器内点火稳燃的贝字形元燃烧器真正实现了燃烧器内的点火与燃烧，与炉内燃烧解耦，不受炉内燃烧及负荷变化的影响，对于煤粉燃烧，在燃烧器内已经半煤气化，煤粉颗粒已经热解焦化，喷入锅炉后，容易燃烧、烧烬。贝字形元燃烧器在筒体顶部存在稳定的高温火焰区域，起到稳燃作用。本发明点火不使用其它助燃气体，使用一次风气流即可，系统配置简单。对应于不同的空气/燃料比，贝字形元燃烧器用作半气化、气化、完全燃烧。立式布置、底部出口流速高，底部壁面不易积渣。贝字形元燃烧器与各种炉膛配合，形成全新的燃烧方式，应有全新的燃烧组织形式，适应高效、低氮燃烧及其它整体性能需求。

19、2.在火电煤粉锅炉灵活性改造时，只需在原有燃烧器前一次风管道的适当位置引一条旁路管道与本发明装置对应进出口连接即可完成改造，而无需对锅炉进行其他改造，改造工作量小，费用低，适应性强，风险小，锅炉在40％-100％bmcr工况运行时，只需将本发明前的切换阀门关闭即可，对锅炉的正常运行无任何负面影响，能够实现锅炉超低负荷稳定运行。

20、3.本发明可以提高一次风煤粉气流温度至900～1200℃，这种高温一次风混入原有燃烧器或直接通入锅炉炉膛与富氧的二次风混合，有利于煤粉的点燃，从而实现锅炉10％-30％bmcr负荷的稳定运行。

21、4.本发明运行时不需消耗电能或其他形式的能源，而是通过燃烧一次风中部分煤粉提供热量。因此具有系统简单，初期投资及运行费用低的优势。