煤粉直接点火燃烧的机理浅析

煤粉直接点火燃烧的机理浅析

1无油或少油煤粉直接点火技术传统的电压炉应消耗大量燃料。这些燃油的消耗主要有两种途径:一是在锅炉启动点火过程中,要达到煤粉的燃烧工况,所投入的燃油数量往往是很可观的,如某台670th锅炉在冷态启动过程中,要耗费50t轻质柴油;另一个途径是锅炉运行中,为了调峰的需要,在低负荷时拌油燃烧,以防发生熄火事故。大量的燃油消耗,以及因此而带来的在燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用,无疑加大了发电成本。为了降低这一成本,开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器便成了大家一直公认的一条途径。二十多年来,世界各国科技人员在这方面做了大量的工作,开发了一些新式煤粉直接点火燃烧器,取得了一些成果。但是,可以看到,这些成果有以下特点:零散化,没有成为系统;当有一项新技术问世后,大家只是紧随其后,没有创新,拘泥于某一种形式。2助力燃料创造电导率的c煤粉点火需要有一个激发热源,按照这一激发热源的形式,煤粉直接点火燃烧器可以分为两大类:一是以某种物质的燃烧热为激发热源的形式,我们称之为CES;二是以电能作为激发热源的形式,我们称之为EES。对CES系列,这些化学物质具有以下特点:(1)着火温度较低;(2)化学动力反应速度快;(3)释热量大;(4)扩散系数大。比如天然气、甲烷、乙炔、轻质柴油……。根据这些燃料的不同,可将CES划分为不同的子系列。对同一种燃料,可以采用不同的燃烧器结构,以不同的方式利用它的燃烧热来点燃煤粉气流3煤粉燃烧技术的现状及机理3.1低温等离子体无油直接点火技术煤粉燃烧器无油直接点火技术主要分为以下三种:(1)低温等离子体无油直接点火技术;(2)感应式无油直接点火技术;(3)以易燃气体燃烧热作为煤粉气流的着火热,这些易燃气体包括乙炔、甲烷等。3.1.1低温等离子体无油直接点火技术低温等离子炬发生装置用于电站煤粉锅炉无油直接点火,阴极与阳极之间的高压电场,将流过其间的工作气体电离,形成温度达4000K以上的低温等离子体流简单地讲,低温等离子体无油直接点火技术,以具极高能量密度的等离子体炬为核心激发能量,来点燃大量的煤粉气流。因此,其技术关键在于如何恰好地运用这部分能量,在引燃煤粉气流的同时,又使火炬的能量得到最大的增值。3.1.2煤粉火炬的燃烧方式煤粉火炬与等离子炬相比,前者能量密度远不如后者;但是,在相对小的功率输入下,感应式加热无油直接点火燃烧器可以形成一个初始直径较大的火炬。进入炉膛后,引燃周界煤粉气流的方式也大不相同。煤粉火炬温度相对较低,主要靠常规的化学反应方式进行;等离子炬则靠极高的能量密度,特别是在初始阶段,与煤粉气流发生非常规的物理化学反应。感应式加热无油直接点火燃烧器比较适合于点燃挥发分较高的烟煤、贫煤。如果采取诸如增大回流等强化着火措施,无烟煤也可以引燃。3.1.3以燃料再燃增加火炬的扩散能力以易燃气体燃烧热作为煤粉气流着火热的点火技术以易燃气体燃烧热作为煤粉气流着火热的直接点火燃烧器,其点火机制比较简单:甲烷、乙炔或其它易燃气体,从燃烧器的中心引入,被点火枪引燃,燃烧气体喷入炉膛,火焰迅速扩散至周界煤粉气流,煤粉气流在燃烧气体的火炬中进行热解,挥发分乃至碳的燃烧。由于气体燃料的强扩散能力,使火炬的扩张能力也很强。这种机制,同电站锅炉中应用极广的小油枪点火基本一致,但问题的关键是如何供给易燃气体。电站一般设在城市的远郊,对于一些没有城市煤气系统的地方,还要在电站附近设立易燃气体供给系统。这一点无疑削弱了该点火技术同其它技术竞争的优势。但是,利用烃基燃料再燃技术,可以将氧化性气氛中生成的NOx降解。如果将该直接点火技术同燃气再燃脱硝技术结合起来,将有很好的发展前景。3.2小油枪煤粉直接点火技术煤粉燃烧器少油直接点火技术分为以下三种:(1)小油枪煤粉直接点火技术;(2)抛物线内筒式少油直接点火技术;(3)微油量气化燃烧直接点燃煤粉技术。3.2.1燃烧管与材质之间的环型通道进入燃烧器的一次风粉混合物的一部分通过燃烧管,其余部分通过燃烧管与外壳之间的环型通道,当锅炉点火或稳燃时,可用点火枪将流经燃烧管的一次风点燃,而流经管外的一次风起冷却作用,并在燃烧器出口与从燃烧管喷出的火焰混合而燃烧,形成以煤粉为主的火炬3.2.2旋转小油枪及加热煤粉煤粉直接点火燃烧器,是一种发展较成熟的结构形式锥形管与抛物线形燃烧筒相连通为一个整体,锥形管主要设置有一次风管、小油枪套管。锥形管可使一次风煤粉进入抛物线型燃烧筒发生旋转,在锥形管轴线位置设置小油枪套管,小油枪套管内置小油枪提供点火热源。旋转的气流一是可延长煤粉在燃烧筒内的停留时间,二是在锥形管出口处造成回流区,可吸引一部分高温热烟气对风粉根部加热,有利煤粉提前着火。这两股热量同时对风粉根部加热,足以满足煤粉着火时所需的着火热量及对环境温度的要求。煤粉点燃后通过调整均匀分布在风套上的二次风喷嘴的风量,使燃烧达到稳定状态。3.2.3增设高温燃烧节氧微油量气化燃烧直接点火燃烧器由高强度、小功率油(气)燃烧室,一级煤粉浓缩燃烧室,二级和三级燃烧室组成。二次风从二级和三级燃烧室的周向引入,通过多级环缝进入燃烧室内,并在壁面附近形成高速气流,起到防止壁面结渣和烧坏作用,同时补充燃烧所需要的氧量。高强度油燃烧室的作用是使燃油在很短的时间内发生剧烈燃烧,产生高温火焰,为点燃第一级燃烧室中的煤粉提供初始热源。由于采用了气化燃烧原理,火焰刚性强,长度短,火焰根部呈白炽状态,燃烧强度很高,火焰平均温度可达15004无油点火技术煤粉点火技术的在电站锅炉中的应用及发展方向主要以无油直接点火和少油直接点火两种技术为主,其中无油直接点火技术有其节能效果明显,高效等特点,但无油点火技术在技术上有相当大的难度,不易掌握,且初期投资巨大;少油直接点火技术经过不断的研究发展及应用,