專利名稱：揮發分低于10％的煤的燃燒方法
技術領域：
本發明涉及一種用具有權利要求1前敘部分的技術特征的燃燒空氣在噴火嘴中燃燒揮發分低于10％的煤的方法。
在已知方法中煤粉直接來自磨碎機，半直接在中間分離后或間接來自煤粉貯倉均借助于載體氣體輸入噴火嘴。
若燃料—空氣混合物應在一確定位置點燃時，必須滿足二個邊界條件第一在此位置的流速必須低于混合物的回火速度，另一條在燃料—空氣混合物中空氣系數n必須處于最小值和最大值之間(n最小＜n＜n最大)，這里空氣系數是混合物的壓力和溫度的函數。
為了穩定的點燃和加熱可燃氣體或一次氣體所需的能量在噴火嘴靠近區燃煤時可只由燃燒煤中放出的揮發分提供。若使全部揮發分組分放出并在噴火嘴出口燃燒，單就含揮發分組分為5％的無煙煤本身(無灰干基)計算出來的絕熱溫度升高為1000K。由此在火焰中心產生的溫度將能使殘炭剛好加熱和燃燒，相反若使煤中的大部分的揮發分發放出來，由一次氣體和空氣組成的混合物的溫度太低，火焰因為缺乏燃料就會熄滅。局部空氣系數太高，因而燃料/空氣混合物太貧。在煤粉噴火嘴中揮發分低于10％的煤燃燒時若不采取特殊的預防措施，這種情況就會出現。
本發明的任務是完成一種方法，使揮發分低于10％的粉狀煤在噴火嘴中能有把握的點燃并燃燒。
按照本發明此任務憑一種相應類型的方法通過權利要求1的特征部分的技術特征得到解決。有利的本發明實施方案是從屬權利要求的主題。
通過分離出煤粉并與預熱空氣混合提高煤粉—載體氣體—混合物中的煤粉載荷，由此提高煤粉中的揮發分絕對含量。以此有足夠大量的揮發分可供使用，該揮發分是在提高混合物的溫度時發放出來的。在一種鏈式反應中通過燃燒這種放出的揮發分，釋放出的燃燒熱達到殘炭的著火溫度。在半直接加熱時實行雙重煤粉的中間分離。在間接加熱時實行一次中間分離。通過分離并混以預熱空氣可使煤粉—載體氣體—混合物的溫度和煤粉載荷在很大范圍互相獨立地變動。
圖中描述了多個實施例，下面予以詳細說明，它們是
圖1為半直接地將煤粉吹入噴火嘴的方法略圖，圖2為間接地將煤粉吹入噴火嘴的方法略圖，圖3為噴火嘴的縱向截面圖和圖4為一示意圖。
在磨碎機1中將揮發分含量低于10％的煤(無煙煤)磨細，用預熱空氣作載體氣體由磨碎機1經煤粉管線2將這樣處理的煤粉抽出。基于磨碎機1中存在的情況在離開磨碎機1的煤粉—載體氣體—混合物中煤粉載荷為每kg載體氣體約為0.4kg煤粉。溫度約為100℃。為使一種這樣的混合氣在噴火嘴中能有把握的點燃和燃燒，對無煙煤煤粉進行如下所述地處理。
使煤粉—載體氣體—混合物輸入第一分離器3中，該分離器的構造可為旋風分離器。在此分離器3中使煤粉從載體氣體中分離出來。除去煤粉的載體氣體(蒸汽混合物)經蒸汽混合物管道4輸入鍋爐的燃燒室5中。分離出的煤粉經一給料機，例如格斗輪閘門6進到煤粉管道7中。將預熱的空氣經管道8輸進煤粉管道7中。預熱空氣的溫度優選約為400℃。此空氣以適當方式取自鍋爐的空氣預熱器。空氣用作煤粉的載體氣體并加熱煤粉—載體氣體混合物。空氣量取決于煤粉數量，選擇的量應使混合物的溫度提到358℃并使煤粉載荷μ調至約0.2kg/kg。將這種混合物送至第二分離器9或旋風分離器，在分離器中煤粉重新從載體氣體中分離出來。蒸汽混合物經第二條蒸汽混合物管道10輸進鍋爐的燃燒室5中，分離出的煤粉經第二個格斗輪閘門11重新與來自管道12的約400℃的預熱空氣混合并經另外的煤粉管道13輸入煤粉噴火嘴14中。多個這樣的煤粉噴火嘴14安裝在燃燒室5的墻壁上。按輸入的空氣量直接在煤粉噴火嘴入口前的另一管道13中混合物溫度在煤粉載荷μ＝1.4kg/kg時為379℃或煤粉載荷μ＝3.0kg/kg時為371℃。
也可使用圖2中所描述的間接加熱替代圖1中所描述的煤粉雙重分離的半直接加熱。在這種操作方法中使磨碎機磨細的煤粉中間貯存于煤粉倉15中。此煤粉倉15完成如圖1所描述的半直接加熱方法的第一個分離器相同的任務。這里煤粉進行一次分離就夠了。這種分離在第二個分離器9中進行，在分離器之后煤粉經過第二個格斗輸閘門11由煤粉倉抽出并在另一煤粉管道13中與來自管道12的預熱空氣混合。
所用的噴火嘴14，在圖3中已詳細描述過，為支持上述方法噴火嘴是這樣構成的，使在著火區內通過形成尾流出現一種比回火速度低的煤粉—載體氣體—混合物的流速，例如一種這樣的煤粉噴火嘴在德國專利說明書DE-PS4217879中已敘述過。噴火嘴以一種同心的流體截面構造而具特色。
具體地，煤粉噴火嘴14有一中央的中心空氣噴射管16，噴射管內有一噴油燒嘴噴槍17并且該空氣噴射管由煤粉管18所包圍。煤粉管的入口18與煤粉管線13相接。圍繞煤粉管18同心地安裝了二次空氣管19，該二次空氣管與一螺旋形入口外殼20相連接。在二次空氣管19內安裝了可調節的軸向旋流檔板21，通過軸向旋流擋板使二次空氣以穩定的旋流摻入。圍繞二次空氣管19同心地安裝了三次空氣管22，三次空氣管同樣與螺旋形入口外殼23相接。在三次空氣管22內也安裝軸向旋流檔板24，通過軸向旋流檔扳使三次空氣以穩定的渦旋流摻入。燃燒空氣通過中心空氣噴射管16，二次空氣管19和三次空氣管22以三股支流分開供入。
在煤粉管18內在中央的中心空氣噴射管16上在其出口前的一定距離處有一旋流體25，此旋流體25使煤粉—載體氣體—混合物流體以旋轉流動摻入，由此在煤粉管18外周在同時富集煤粉時促使在煤粉管18內流過一種比較均勻的流動。在煤粉管18的出口安裝了一個穩定環26，在穩定環的周邊上設有單個安裝的相互有一定側面距離的片。穩定環26的片由外周邊伸向煤粉管內并由此使煤粉流均勻擴張，使煤粉向內散開并在穩定環26的尾流中構成這樣一個有益于著火的循環區。
直接在煤粉管18的出口處安裝了二次空氣轉向槽27作為煤粉管18的延長，三次空氣管22接在三次空氣轉向槽28上。由二次空氣和三次空氣的螺旋形的入口外殼20，23的形狀和結構以及空氣轉向槽27，28的安裝使燃燒空氣形成一種穩定的旋流，包圍著內部的火焰中心。為使界面的渦流減少并因此而使各流體很少過早的混合，故其旋轉方向是相同的。
由本發明方法取得的效果以圖4預以說明。圖4中以揮發分為5％的無煙煤為例表示出載荷(左邊Y-軸)，混合物溫度(X-軸)和釋放出的揮發分(右Y-軸)之間的關系。曲線A與右邊的Y-軸表明釋放揮發分與混合物溫度的關系。顯示出隨著混合物的溫度增高，在混合物中由煤中釋放出的揮發分組分增加。在磨碎機出口達到混合物溫度為100℃，載荷μ＝0.4kg/kg(B點)時沒有揮發分從無煙煤中釋放出來。因此按現有技術在直接加熱時在噴火嘴出口沒有可燃氣體供使用，所以不可能在噴火嘴出口點燃火焰。相反在半直接加熱時用雙重煤粉分離和混合物溫度從360至400℃按曲線C在使用本發明方法情況下可達到使在噴火嘴出口放出并點燃一定的揮發分組分。如從圖4可知，在混合物中載荷μ＝2.0kg/kg及溫度370℃放出1.6％揮發分。通過引燃混合物的溫度進一步提高，并按曲線A另外的組分放出來并燃燒。通過使用半直接加熱用一次分離也可達到相同的效果。
權利要求
1.用燃燒空氣在噴火嘴中燃燒揮發分低于10％的煤的方法，在此方法中使煤在磨碎機中磨細并用空氣作載體氣體以煤粉—載體氣體—混合物形式輸入噴火嘴中，其特征是，在進入噴火嘴前將煤粉由煤粉—載體氣體—混合物中分離出來，分離出的煤粉混以預熱空氣并使其轉成高溫和低煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物，使煤粉由此混合物中重新分離出來并與加熱空氣混合并轉成高溫和高煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物。
2.按權利要求1的方法，其特征是，來自磨碎機的煤粉半直接地輸入噴火嘴中并在串聯于磨碎機后的分離器中進行煤粉第一次分離。
3.按權利要求1的方法，其特征是，來自磨碎機的煤粉間接地輸入噴火嘴中并在一接在第二次分離前面的煤粉倉中進行煤粉第一次分離。
4.按權利要求1至3之一的方法，其特征是，將預熱空氣加熱至約400℃。
5.按權利要求1至4之一的方法，其特征是，使在空氣中的煤粉載荷通過輸入相應數量的預熱空氣在第一次分離后調至低于0.5，優選低于0.2kg煤粉/kg空氣并在第二次分離后調至高于1.0kg煤粉/kg空氣。
6.按權利要求1至4之一的方法，其特征是，將煤粉—載體氣體—混合物加熱到360至400℃。
全文摘要
為使揮發分低于10％的煤能有把握點燃并在噴火嘴中用燃燒空氣燃燒，將煤粉在進入煤粉噴火嘴前由煤粉—載體氣體—混合物中分離出來并與預熱空氣混合轉成高溫和低煤粉載荷的煤粉—載體混合物。從這種混合物中重新分離出煤粉，與加熱的空氣混合并轉成高溫和高煤粉載荷的煤粉—載體氣體—混合物。
文檔編號F23D1/00GK1150228SQ96108140
公開日1997年5月21日 申請日期1996年6月10日 優先權日1995年6月13日
發明者M·斯特里夫, A·雷瑟 申請人:巴考克·萊也茨發電廠技術有限公司