[發明專利]一種低負荷穩燃旋流型燃燒器

在審

• 申請號: 201710128666.9
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106705039A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李啟明;鐘迪;周賢;彭爍;王保民;王劍釗
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能集團技術創新中心
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46;F23L1/00;F23L9/00;F23D14/82;F23K3/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于煤粉燃燒器技術領域，特別涉及一種低負荷穩燃旋流型燃燒器。

背景技術

隨著新能源的大力發展，其在電網中的比例逐漸擴大，造成多地出現棄風、棄光以及棄水等現象。自2010年開始，棄風問題愈演愈烈，全國平均棄風率長期高于10％。2015年，這一數據攀升至15％，較上一年上升7個百分點。“三北”地區的棄風問題尤為嚴峻，2015年吉林、甘肅、新疆等地的棄風率超過30％。特別是2015年入冬后，甘肅、寧夏、黑龍江等地的一些風電項目的棄風率甚至高達60％以上。

為貫徹落實十八屆五中全會提出的創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，推進“四個革命、一個合作”，加快能源技術創新，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系，我國將在“三北”地區大力發展新能源發電。“三北”地區燃煤熱電比例高，調峰電源建設條件差，冬季供暖期調峰困難，棄風棄光問題嚴重。如何借鑒和吸收引進國外相關經驗，提升我國火電尤其是熱電的靈活性運行能力，挖掘燃煤機組調峰潛力，破解當前和未來的新能源消納困境，減少棄風棄光，是電力工業亟待開展的工作之一，具有重要的意義。

為此，燃煤機組需要具有低負荷運行的能力。根據調研資料顯示，丹麥火電機組基本上是熱電聯產機組，冬季供熱期最小出力可以低至15％-20％，德國熱電聯產機組可以低至40％；德國純凝燃煤機組技術出力可以低至25％。目前我們國家供暖期熱電機組“以熱定電”運行，冬季最小出力一般在60％-70％左右，和國外的差距還比較大。

燃煤機組低負荷穩定運行的關鍵是保證燃燒穩定，也就是燃燒器能夠在低負荷下穩燃。為此，人們采用了一些措施，包括(1)在燃燒器區域敷設衛燃帶，采用預燃室、穩燃腔等都是維持局部高溫；(2)采用旋流燃燒器、鈍體燃燒器和射流燃燒器等，利用煙氣回流來加熱一次風粉射流；(3)采用濃淡燃燒器，通過提高濃股氣流的煤粉濃度來提高煤粉燃燒的穩定性；(4)采用分級著火以及局部低速和高湍流脈動等。以上這些措施，雖然能夠起到一定的作用，但都難以實現較低負荷下的穩燃，尤其是30％以下的負荷，基本不可能達到。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種低負荷穩燃旋流型燃燒器，該燃燒器主要由天然氣管、中心風管、一次風管、內二次風管、預燃室以及外二次風筒等組成，通過摻混天然氣，實現較低負荷下的穩定燃燒。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種低負荷穩燃旋流型燃燒器，包括天然氣管1，天然氣管1伸入中心風管2向其中輸送天然氣，與中心風管2中通入的空氣混合，中心風管2的出口設置旋流器一12，向預燃室5輸送混合氣體進行燃燒，中心風管2外設置有向預燃室5提供一次風粉的一次風管3，一次風管3外設置有向預燃室5提供內二次風的內二次風管4，內二次風管4的出口設置有旋流器二13，所述預燃室5外設置有向其提供外二次風的外二次風筒6。

所述天然氣管1的末端壁面為多孔結構，天然氣從該多孔結構多股入射進入中心風管2，方向與中心風管2中空氣的流動方向垂直。

所述一次風管3出口為兩段擴展結構，第二段相比第一段，水平方向的傾斜角度有所減小。

所述預燃室5為兩段擴展結構，第二段相比第一段，水平方向的傾斜角度有所減小，第二段是指遠離混合氣體入口的一段。

所述一次風管3的出口與中心風管2的出口平齊，且均深入至預燃室5的第一段中部，所述內二次風管4的出口位于預燃室5的第一段入口處。

所述天然氣管1、中心風管2、一次風管3、內二次風管4、預燃室5以及外二次風筒6為同軸布置。

所述預燃室5由耐熱鋼1Cr18Ni9Ti卷制而成，內襯耐火材料。

所述天然氣管1的天然氣入口7進入的天然氣與中心風管2的中心風入口8進入的空氣混合，屬于部分預混，天然氣管1與旋流器一12之間是天然氣和空氣的預混段。

二次風分為內、外兩股，內二次風由內二次風入口10送入內二次風管4，經由旋流器二13噴入預燃室5，外二次風由外二次風入口11送入外二次風筒6，從燃燒室5出口處傾斜旋流噴入。

摻混天然氣的熱量占燃料總熱量的10～30％。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、天然氣由天然氣管送入，空氣由中心風管送入，二者在中心風管后半段充分混合，達到部分預混的目的。

2、預混氣體經過中心風管末端的旋流器噴入預燃室，有利于與周邊一次風粉的混合和燃燒，同時防止回火，避免天然氣發生爆燃或爆炸危險。