基本信息
- 项目名称：
- 富氧燃烧器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 为了降低电站锅炉的整体燃料消耗或部分替代贫乏燃料,本文提出了一个基于富氧点火系统的煤粉锅炉点火装置。小煤粒适用于该系统。这种新型燃烧器包括内、外和中套管，采用内、外套管与中套管双重换热技术。富氧燃烧器已批准一项发明专利。实验研究和数值模拟分析验证了理论的可行性。研究表明:它可以提高最大燃烧速度和平均燃烧速度,并减少煤粉燃烧的着火温度和燃尽温度。此外,煤粉燃烧更容易点燃和全面改善综合燃烧特性指数。
- 详细介绍：
- 本发明的目的是提供一种用于电站燃煤锅炉点火系统的富氧燃烧器。 电厂进行发电时，首先需要点燃锅炉，锅炉进行燃烧时，将空气由空气进管通入空气分离器中，空气分离器将空气分离为氮气和富氧气体两部分，其中氮气由氮气出管排出，富氧气体由富氧气体出管排出，排出的富氧气体将煤粉运用气力输送原理吹入中套管中；中套管中的富氧气体、煤粉混合气流，一方面与外套管中流动的再生回流烟气运用逆流原理进行热交换，另一方面与内套管中流动的再生回流烟气运用顺流原理进行热交换，最后经过充分预热的富氧气体、煤粉混合气流进入锅炉炉膛中进行燃烧；燃烧产生的烟气经过外套管的进口流入外套管再生回流，该再生回流烟气与中套管中流动的富氧气体、煤粉混合气流经过逆流热交换后，再由内外套管连接管流入内套管中，在内套管中的再生回流烟气又与中套管中流动的富氧气体、煤粉混合气流经过顺流热交换，最后由内套管进入锅炉炉膛，如此不断循环回流进行热交换。 由以上可见，本发明不但能够使得电站锅炉在点火与稳燃过程中不再使用燃油，节约传统火电站锅炉消耗的高品位能；而且采用的烟气再生回流技术，在降低氮氧化物排放的同时，减少高温烟气所带走的余热；采用的内套管、外套管与中套管双重的换热技术，将使得富氧气体、煤粉混合气流得到充分预热，缩短煤粉在锅炉炉膛内的着火时间，提高回流气体预热煤粉的换热效率。同时本发明利用富氧气体吹送煤粉，使得富氧气体与煤粉得到充分、均匀的混合，这将有利于煤粉充分燃烧，克服了现有富氧燃烧技术的缺点。同时采用的内套管、外套管与中套管双重的换热技术，将使得富氧气体、煤粉混合气流得到充分预热，缩短煤粉在锅炉炉膛内的着火时间，提高回流气体预热煤粉的换热效率。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 过去的传统电站锅炉点火普遍采用油枪点火是由于煤粉点火时间长、耗费大以及低负荷时燃烧不稳定等，其着火条件比燃油和燃气的着火条件高得多。虽然国内已经出现多种点火技术，但是仍是借助于油。针对这种情况发明了用于电站燃煤锅炉的富氧燃烧器，是一个基于富氧点火系统的煤粉锅炉点火装置。本发明使得电站燃煤锅炉在点火与稳燃过程中不再使用燃油，节约传统火电站锅炉消耗的高品位能。燃烧器采用内外套管的结构可对富氧气体和煤粉进行双重换热，提高了煤粉的换热效率。这种采用富氧燃烧充分提高了火力发电厂的经济性。
科学性、先进性
- 锅炉进行燃烧时，将空气通入空气分离器中，空气分离器将空气分离为氮气和富氧气体两部分，该富氧燃烧器包括内、外和中套管，分离出的富氧气体将煤粉运用气力输送原理吹入中套管中；中套管中的富氧气体、煤粉混合气流，一方面与外套管中流动的再生回流烟气运用逆流原理进行热交换，另一方面与内套管中流动的再生回流烟气运用顺流原理进行热交换，最后经过充分预热的富氧气体、煤粉混合气流进入锅炉炉膛中进行燃烧。该富氧燃烧器使得电站燃煤锅炉在点火与稳燃过程中不再使用燃油，节约传统火电站锅炉消耗的高品位能，充分体现了国家的节能意识。
获奖情况及鉴定结果
- 1富氧燃烧器发明专利证书 2论文发表 [1]Ignition Characteristics of Pulverized Coal under High Oxygen Concentrations.（SCI收录） [2]Analysis and numerical simulation on an improved oxygen-enriched burner.（EI收录） [3]The Study of Numerical Simulation of Oxygen-enriched Burner System. [4]富氧煤粉气流着火机理的研究. 3挑战杯校赛获特等奖 4挑战杯省赛获特等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品发明了一种用于电站燃煤锅炉的富氧燃烧器，是一个基于富氧点火系统的煤粉锅炉点火装置。本发明采用富氧点火使得电站燃煤锅炉在点火与稳燃过程中不再使用燃油，节约传统火电站锅炉消耗的高品位能。该燃烧器采用三套管的结构可对富氧气体和煤粉进行双重换热，提高了煤粉的换热效率。这种采用富氧燃烧并进行双重换热充分提高了火力发电厂的经济性，对于电厂煤粉锅炉具有很好的推广价值。
同类课题研究水平概述
- 燃料的燃烧可在以下3种工况下进行: 贫氧燃烧工况、富氧燃烧工况和理论燃烧工况。为了使燃料充分燃烧, 一般工业燃烧装置中的燃料都应该在富氧燃烧工况下进行。 美国GE 公司、日本松下电器产业均已研制出成熟的工业富氧燃烧系统,美国已将富氧燃烧技术应用于航空发动机上, 日本已经在大多数船舶的燃烧系统中加装富氧装置。目前, 国内的富氧燃烧技术主要应用在工业燃烧装置上, 富氧率已成为煤粉燃烧装置的主要技术经济指标之一。 煤粉燃烧是发电厂锅炉的主要燃烧方式，燃烧煤粉的锅炉在其点火和低负荷稳定运行时，需消耗大量的燃料油，因此研究人员一直都在积极寻找更经济实用的解决办法。随着膜法富氧技术的成熟发展，研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性，不论对煤粉局部富氧的助燃还是煤粉的富氧点火技术研究都具有重要意义。 在燃煤锅炉中进行的富氧燃烧技术研究，目前还主要集中在富氧气流与回流烟气（CO2）的混合燃烧技术上，因此有些资料将燃煤中的富氧燃烧技术称为O2/CO2燃烧技术，或空气分离/烟气再循环技术，又被称为N2-free Process。美国、加拿大、日本、英国、荷兰、德国、法国、瑞典、挪威、芬兰、意大利、俄罗斯和乌克兰等许多国家都开展了富氧燃烧技术的试验或技术经济性研究，国内的浙江大学、华中科技大学及华北电力大学等也在进行积极的试验和理论研究。
