简论微油点火煤粉燃烧技术改造及应用(2)

简论微油点火煤粉燃烧技术改造及应用

　　三、微油点火煤粉燃烧器系统构造及作用 
　　1.微油点火煤粉燃烧器系统组成 
　　微油点火煤粉燃烧器系统由微油量气化小油枪点火系统、煤粉燃烧系统、控制保护系统三大部分组成。 
　　微油量气化小油枪点火系统由高能点火器、点火油枪、辅助油枪、燃油系统、压缩空气系统等组成。 
　　煤粉燃烧系统由煤粉浓缩器、煤粉燃烧器、周界风冷却系统等组成。 
　　控制保护系统由DCS系统和就地控制箱、火检保护系统、燃烧器壁温监测系统、火焰电视监测系统等组成，对点火系统和送粉系统进行控制，实现程控点火与油枪灭火联锁保护，保证锅炉安全稳定可靠运行。 
　　2.微油点火煤粉燃烧器构造及作用 
　　微油点火煤粉燃烧器由高能点火器、点火油枪、辅助油枪、煤粉浓缩器、一次燃烧室、二次燃烧室、周界二次风、压缩空气、高压风（压力冷风）等部分组成。 
　　高能点火器用于点火油枪点火，点火油枪用于点燃煤粉，辅助油枪用于强化点火燃烧效果，加快煤粉的点火速度，增加煤粉的燃烧强度。 
　　煤粉浓缩器采用双层煤粉浓缩环结构，以提高煤粉浓缩效果。煤粉浓缩率达63.4%。 
　　一次燃烧室作用：一次风粉混合物经浓淡分离后，浓相煤粉进入一次燃烧室与微油量气化小油枪气化燃烧生成的高温火焰混合，在微油量气化小油枪高温火焰作用下析出挥发份并着火燃烧。 
　　二次燃烧室作用：稀相煤粉进入二次燃烧室与浓相着火燃烧的煤粉混合并被点燃。被点燃的煤粉火焰在燃烧过程中喷入炉膛，火焰长度可达5米以上，可直接点燃与其相邻的主燃烧器。 
　　周界二次风作用：冷却二次燃烧室外壁，防止燃烧器烧损和结焦，补充煤粉燃烧所需氧量。 
　　压缩空气作用：小油枪点火初期用于燃油雾化，正常燃烧时加速燃油气化并提供燃烧所需氧量。 
　　高压风（压力冷风）作用：为小油枪着火初期提供氧量，补充正常燃烧所需氧量。 
　　四、微油点火煤粉燃烧器工作原理 
　　微油点火煤粉燃烧器采用微油点火技术、煤粉浓缩技术、逐级放大技术和气膜冷却技术等先进技术。 
　　1.微油点火技术 
　　传统的机械雾化燃烧方式是，燃油被雾化成﹤200～250μm的油雾液滴，以增加燃油蒸发表面积，提高蒸发速度，实现油雾蒸汽燃烧。但是机械雾化不能从根本上改变燃油液态本质。采用燃油气化燃烧原理，气化后的燃油粒度为气体分子级，其化学反应速率远远大于机械雾化产生的油雾液滴。伴随着气化反应，油温也随之上升，根据燃烧学原理，温度每提高10℃，化学反应速度将增加2～4倍。微油点火技术就是根据这一原理设计的。 
　　2.煤粉浓缩技术 
　　由于炉膛结焦、煤质下降及低负荷调峰稳燃需要，近几年的电站锅炉改造中出现了各种煤粉浓缩燃烧器。为了强化燃烧效果，微油点火稳燃燃烧器创造性地引进了煤粉浓缩技术；换言之，微油点火稳燃燃烧器煤粉浓缩技术是在借鉴以往经验的基础上进行改造创新的结果。 
　　3.逐级放大技术 
　　能量逐级放大技术的前提是，引火源具有很高的燃烧强度和后续燃料的迅速引燃。微油点火及稳燃燃烧器点火系统中，气化雾化油枪保证了引火源的燃烧强度。浓相煤粉被引燃时，在一级燃烧室内就形成了“三高区”，即：点火温度高，煤粉浓度高，燃烧强度高。煤粉在高强度的燃烧火核引燃下迅速升温破碎并析出挥发份，进一步增强燃烧效果；浓相煤粉着火后进入二级乃至三级燃烧室与稀相煤粉混合后继续强化燃烧，达到了能量逐级放大效果。 
　　4.气膜冷却技术 
　　由于煤粉在燃烧器筒体内燃烧，燃烧器筒体内烟气温度高达1000℃左右，燃烧器金属壁面的工作环境比较恶劣，极易造成燃烧器结焦、烧损。为防止燃烧器结焦、烧损，在微油点火及稳燃燃烧器系统中引进了航空航天领域的气膜冷却技术，即用稀相一次风冷却一次燃烧室壁面，用送风机压力冷风作为周界二次风冷却二次燃烧室壁面。气膜冷却技术是在燃烧器壁面形成一层冷风气膜，它具有两个重要保护作用：一是将高温燃气与壁面隔开，以避免高温燃气直接对壁面进行对流换热，这是隔热作用；二是将高温燃气与火焰的辐射热量从壁面带走一部分，这是冷却作用。通过这两种保护方式可以有效防止燃烧器结焦和过热烧损。 
　　5.微油量气化小油枪工作原理 
　　微油量气化小油枪利用压缩空气的高速射流将燃油直接击碎，雾化成超细油滴进行点火燃烧，在极短时间内完成油滴的气化蒸发，使微油量气化小油枪直接燃烧气体燃料，从而大大提高了燃烧效率及火焰温度。气化后的燃油火焰刚性强、传播速度快，火焰呈完全透明状，根部为蓝色火焰，中间及尾部为白色透明火焰，火焰中心温度可达1500℃～2000℃。气化后的燃油火焰作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉。这种点火方式点火迅速，稳燃性能好，从而实现了以粉代油，节省点火及低负荷稳燃用油的目的。

　　6.微油点火煤粉燃烧器工作原理 
　　微油量气化小油枪通过燃油气化燃烧产生高温火焰，在煤粉燃烧器一次燃烧室内形成温度梯度较大的高温火核，进入一次燃烧室的浓相煤粉遇到高温火核时，煤粉颗粒温度急剧升高而破裂粉碎，挥发份迅速析出并着火燃烧。着火燃烧的浓相煤粉进入二次燃烧室时，再与稀相煤粉混合并将稀相煤粉点燃，促使煤粉分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到了煤粉迅速点火并强化燃烧的效果。这种点火方式可以大大减少煤粉燃烧所需的引燃能量，以满足锅炉冷态启动、滑参数停止以及低负荷稳燃需要。