[實(shí)用新型]煤粉粗細(xì)分離燃燒裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720088403.1
• 申請(qǐng)日: 2007-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN201281329Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周懷春;方慶艷;汪華劍;傅培舫;羅自學(xué);婁春;程強(qiáng);姚斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F23D1/00
• 分類號(hào): F23D1/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 方 放

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于煤粉燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及煤粉粗細(xì)分離燃燒裝置，適用于煤粉燃燒鍋爐。

背景技術(shù)

中國(guó)是以煤為主要能源的大國(guó)，煤約占一次能源的70％以上，并且這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都不會(huì)改變，也決定了中國(guó)發(fā)電能源以煤為主的格局。隨著發(fā)電機(jī)組日益向大容量發(fā)展，電力工業(yè)對(duì)煤粉燃燒提出了越來(lái)越高的要求，概括起來(lái)為：高燃燒效率、穩(wěn)燃、防結(jié)渣、低污染以及良好的煤種適應(yīng)性和快速負(fù)荷變化適應(yīng)性。煤粉的燃燒以非均相反應(yīng)為主，其反應(yīng)速度主要由煤粉顆粒的升溫速度、氧向煤粒表面的擴(kuò)散、吸附及表面反應(yīng)等決定，而與煤粒的表面積成正比；增加煤粉濃度，就等于增加單位體積內(nèi)煤粉的表面積，從而增加了燃燒的化學(xué)反應(yīng)速度。因此，提高煤粉濃度可以大幅度加快化學(xué)反應(yīng)速度。大量的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究都已經(jīng)證明：煤粉濃度提高時(shí)，煤粉燃燒所形成的NO_x減少，煤粉氣流的著火熱減少，著火溫度降低，著火時(shí)間縮短，著火點(diǎn)提前，提高煤粉濃度無(wú)論對(duì)于提高火焰穩(wěn)定性還是對(duì)降低NO_x排放都有很好的作用。

煤粉濃淡燃燒技術(shù)最初由美國(guó)、日本等國(guó)家提出和應(yīng)用，引入中國(guó)后得到了大力的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。黃竹青在《煤粉濃縮燃燒技術(shù)的應(yīng)用及其利弊分析》(鍋爐技術(shù)，第34卷第6期，PP：39-42)一文指出，國(guó)外技術(shù)多從降低NO_x排放著手，而國(guó)內(nèi)技術(shù)主要從穩(wěn)燃、包括低負(fù)荷穩(wěn)燃和劣質(zhì)煤穩(wěn)燃著手。濃淡型燃燒器在我國(guó)的應(yīng)用已近十年，發(fā)揮了很大的作用，但仍然存在以下一些問(wèn)題：

(1)濃淡燃燒器對(duì)無(wú)煙煤、貧煤的調(diào)峰能力有限

不同煤種的最佳煤粉濃度是不同的，而且不是越濃縮的越好，同時(shí)在全負(fù)荷運(yùn)行和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)煤粉的濃度要求也是不同的。全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐溫較高，許多煤無(wú)需濃縮就可穩(wěn)定燃燒；低負(fù)荷要求煤粉濃縮，如果濃淡燃燒器對(duì)煤粉濃度設(shè)計(jì)是不可調(diào)的或?qū)嶋H運(yùn)行中調(diào)節(jié)性差，就不能很好地適應(yīng)不同煤種和不同負(fù)荷的需要。僅僅采用濃淡燃燒技術(shù)解決無(wú)煙煤的低負(fù)荷運(yùn)行能力有限，隨著揮發(fā)分含量的降低，其著火溫度隨濃度變化而降低的幅度也下降。無(wú)煙煤本身著火溫度就高，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐溫較低，盡管此時(shí)煤粉已被濃縮到最佳值，但因其著火溫度的降低幅度不大，所以因爐溫仍達(dá)不到著火條件而不能起到穩(wěn)燃作用。所以一些濃淡燃燒器對(duì)無(wú)煙煤調(diào)峰的低限只有70％左右。

(2)煤粉的濃縮與其后期混合之間的矛盾

從著火和降低NOx的排放來(lái)說(shuō)，希望氣—粉分離，提高煤粉濃度，降低著火溫度和著火熱。但是任何燃燒過(guò)程，總希望燃料與空氣混合得越均勻越好。因此將一次風(fēng)粉在進(jìn)入爐膛后分成濃淡兩股，若在爐內(nèi)不加強(qiáng)后期混合措施，勢(shì)必造成飛灰含碳量增加，降低鍋爐效率，尤其對(duì)低揮發(fā)分煤更加明顯。誠(chéng)然，由于濃縮后的煤粉著火提前，有利于煤粉的燃盡，從而可部分抵償由于濃淡分離后造成的后期混合不好而導(dǎo)致鍋爐效率的下降，這對(duì)反應(yīng)性好及固定碳含量較低的高揮發(fā)分煙煤、劣質(zhì)煙煤及褐煤可能問(wèn)題不大，甚至?xí)癸w灰含碳量下降，但對(duì)低揮發(fā)煤來(lái)說(shuō)，矛盾就會(huì)顯得突出。

(3)大型鍋爐濃側(cè)水冷壁管的高溫腐蝕

濃側(cè)缺氧，形成還原性氣氛，煙氣中含有CO等不完全燃燒氣體。如果組織不當(dāng)，造成水冷壁區(qū)域也形成還原性氛圍；煤中硫分，在還原性氣氛下生成H₂S氣體，造成水冷壁的H₂S性高溫腐蝕。還原性氣氛中CO含量增加，H₂S含量也將成比例增加。H₂S可與金屬鐵直接反應(yīng)生成FeS。然后FeS與金屬反應(yīng)又可生成低熔點(diǎn)的共晶體。另外，H₂S也可透過(guò)疏松的Fe₂O₃層與致密的磁性氧化鐵(Fe₂O₃·FeO)層中的FeO發(fā)生反應(yīng)生成FeS，所形成的FeS緩慢氧化成暗黑色的磁性Fe3O4，因此水冷壁的外部腐蝕產(chǎn)物中有FeS、Fe₃O₄，而這一層FeS、Fe₃O₄本身呈多孔狀，不起保護(hù)作用，可以使腐蝕不斷進(jìn)行下去。腐蝕速度與H₂S濃度成正比，與管壁溫度成指數(shù)關(guān)系，在300℃以下，腐蝕速度很小，隨著管壁溫度的增加，管壁的腐蝕速度增加很快。因此管壁的高溫腐蝕都發(fā)生在高溫、高壓的大型鍋爐中，而對(duì)中小型鍋爐影響不大。

(4)濃側(cè)的還原性氣氛引發(fā)爐膛結(jié)渣