[發明專利]多燃燒器并聯加熱大功率脈動燃燒蒸汽鍋爐

無效

• 申請號: 201010137574.5
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101799154A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 劉相東;王莉婷;宮英振;崔峰;周孟;柴本銀;李選友
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: F22B31/00
• 分類號: F22B31/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于先進能源技術領域，特別涉及一種多燃燒器并聯加熱大功率脈動 燃燒蒸汽鍋爐，具體涉及到脈動燃燒器組的并聯機結構和并聯控制。

背景技術

脈動燃燒是與常規穩態燃燒過程不同的一種特殊周期性脈動燃燒過程。脈動 燃燒技術與常規燃燒技術相比，具有燃燒強度高、傳熱系數大、CO、NO_X排放 量小、自吸和增壓、結構緊湊等優點。20世紀60年代人們開始將脈動燃燒技術 應用在加熱、采暖等方面。80年代歐、美、日等相繼開發出商業及家用脈動燃燒 蒸汽鍋爐、暖風機、食品烤箱等。

盡管脈動燃燒是一種非常理想的節能環保的供熱裝置，并且在傳熱效率方面 在不斷改進，但國內在大功率脈動燃燒鍋爐方面仍是空白。目前，國內的脈動燃 燒器供熱是采用單脈動燃燒器系統供熱，功率范圍為80-100KW，屬于中小型脈 動燃燒器系統。而小型鍋爐的功率范圍為15-100MW，大型鍋爐的功率要超過 300MW，可見，在脈動燃燒器大功率的應用方面，仍存在著差距。在油田方面， 據測算.若大功率脈動燃燒器鍋爐(約1000KW)能在全國油田全面推廣和普及使 用，我國每年可節約燃料和運行維護費用3.8億元，年節約天然氣高達10億立方 米。而國內的脈動燃燒設備多是從國外進口，并且缺乏大功率設備。因此，實現 單臺脈動燃燒供熱裝置的大功率化在工業應用中是非常有必要的。

目前，提高脈動燃燒器功率的方式有以下幾種：一種方法是通過增加燃氣流 量的方式。脈動燃燒器是熱聲耦合的結果，增加燃氣流量，就需要相應的增加燃 燒室尺寸和尾管長度，而這種方法所能夠提高的程度是有限的。因為尾管是脈動 燃燒器的主要換熱面，在提高功率的同時，為了避免熱量被尾管產生的煙氣帶走， 就要盡可能的延長尾管的長度，以保證傳熱效率。而尾管的增長并不是無限制的， 在保證脈動燃燒器穩定運行的前提下，尾管長度有一定的適應范圍，一旦超越范 圍，就會使工況惡劣。也有人提出，可以在此基礎上，將單尾管結構更改為多尾 管結構，但此種方法對于燃燒室和尾管尺寸比例要求很高，是否可以穩定運行尚 未知。另一種方法是利用小型鍋爐外部并聯的方式提高總功率。若利用這種方法 達到800KW功率，則需要并聯8-10臺鍋爐設備，設備組龐大繁瑣，并且并沒有 從根本上提高單臺鍋爐的輸出功率。因此，如何能夠在保證熱效率的前提下，增 大單臺鍋爐設備的輸出功率，是一個亟待解決的問題。

綜上所述，在保證鍋爐熱效率的同時，尋找到一種新的設計方法以彌補單臺 大功率脈動燃燒鍋爐的空白是非常必要的。

發明內容

本發明的目的在于設計一種單臺大功率的脈動燃燒蒸汽鍋爐，期望通過將中 型脈動燃燒器在鍋殼內部并聯的方式提高其單臺蒸汽鍋爐的輸出功率。

本發明所采取的技術方案是：采用多組脈動燃燒器聯動方式為蒸汽鍋爐供 熱，即多個脈動燃燒器并聯浸沒于鍋殼內；并聯的脈動燃燒器的安全點火及控制 通過電控系統程序設定，實現并聯的多個脈動燃燒器中每個脈動燃燒器獨立的點 火-熄火保護-重新啟動，達到安全自動控制功能；在去耦室內加入管網作為余熱 回收裝置，以充分利用熱量、提高蒸汽鍋爐熱效率。

所述脈動燃燒器采用亥姆霍茲型脈動燃燒器的基本結構。

所述脈動燃燒器的數量7個，單個脈動燃燒器的功率為130kW，并聯后的輸 入功率達到800kW以上。

所述7個脈動燃燒器的燃燒室和尾管全部浸入蒸汽鍋殼水中，7個脈動燃燒 器平行排列，其位置分別位于正六邊形的六個頂點及中心處，布置形式緊湊，傳 熱效果好；為充分利用熱能，脈動燃燒器的燃燒室和尾管的總長度不小于3.6m。

所述安全點火及控制程序，保證并聯的多個脈動燃燒器中任意一個未點燃的 燃燒器，可進行單獨的循環點火直至點火成功；多個脈動燃燒器之間獨立點火， 實現并聯結構安全的點火-熄火保護-重新啟動過程。

所述脈動燃燒器采用空氣閥主閥和空氣閥支閥聯合控制，每個空氣閥支閥均 配備一臺風機；點火前開啟空氣閥支閥，空氣由風機供應，點火后開啟空氣閥主 閥，空氣由采用單向閥的空氣閥主閥的自吸作用供給。

本發明所述的多燃燒器并聯加熱大功率脈動燃燒蒸汽鍋爐的點火控制方法 如下：