專利名稱：用燃料乙醇替代電站鍋爐燃油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電站鍋爐燃油替代方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會的發(fā)展，我國燃油的進口量逐年增加，由于世界能源價格的持續(xù)上升，嚴重地制約了我國國民經(jīng)濟的長足發(fā)展，同時人們的能源及環(huán)保意識日益增強，選擇可替代的綠色能源的燃料將是必然趨勢。
電站鍋爐一直以來以輕柴油作為點火和助燃燃料，其燃燒性能已經(jīng)得到認可。由于燃料乙醇燃燒通常是氣態(tài)燃燒，其燃燒溫度比輕柴油低很多，液態(tài)燃燒困難很大，安全存放和輸送保障方面也存在一定的問題。目前我國的鍋爐燃油消耗量占總油消耗量的30％-40％。燃料乙醇的生產(chǎn)原料為生物源，它是一種可再生的能源。乙醇燃燒過程中所排放的CO2和含硫氣體均低于汽油燃燒所產(chǎn)生的對應(yīng)排放物，又由于它的燃燒比普通汽油更完全，使得其CO排放量可降低30％左右。因而，燃料乙醇被稱為“綠色能源”或“清潔燃料”。而且，燃料乙醇燃燒所排放的CO2和作為原料的生物源生長所消耗的CO2在數(shù)量上基本持平，這對減少大氣污染及抑制“溫室效應(yīng)”意義重大。
液體乙醇燃燒時由于液態(tài)霧化時其火焰長度和火焰溫度均不佳，在點燃煤粉上會出現(xiàn)不易點燃、燃燒不穩(wěn)等情況。這都制約了以往燃料乙醇在電站鍋爐中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用燃料乙醇替代電站鍋爐燃油的方法，以解決目前燃料乙醇在電站鍋爐中應(yīng)用存在的不易點燃、燃燒不穩(wěn)等問題，同時降低了鍋爐點火期間燃料消耗量。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，包括下列步驟一、燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程。
通過電站鍋爐燃料乙醇燃燒器使燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒。該電站鍋爐燃料乙醇燃燒器的結(jié)構(gòu)是燃燒室一端為燃料出口，具有配風(fēng)口的配風(fēng)室與該燃燒室套接，在該燃燒室與配風(fēng)室套接處有通氣孔，彎曲葉片式穩(wěn)流器固定連接在燃燒室內(nèi)部，該燃燒室另一端連接預(yù)燃室，蛇形管圈固定連接在該預(yù)燃室內(nèi)，該蛇形管圈一端與乙醇進口連接，另一端與點火噴嘴連接，該點火噴嘴與預(yù)燃室連接，預(yù)燃室上有配風(fēng)口；工作時，乙醇從進口進入蛇形管圈中，該進入的乙醇壓力選取為0.3-0.7Mpa壓力，乙醇流量在30kg/h～200kg/h，乙醇溫度為室溫；經(jīng)點火噴嘴噴出，被點燃，與少量空氣進行部分燃燒，在預(yù)燃室里加熱蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇進入燃燒室，二、加氧燃燒汽化后的乙醇進入燃燒室后，和空氣或氧氣混和，混和按重量份數(shù)比為乙醇∶空氣＝1∶9或乙醇∶氧氣＝1∶4，進一步燃燒，最后從燃料出口噴出，進入鍋爐；三、燃料乙醇直接點燃煤粉點燃煤粉的主要參數(shù)單支燃燒器煤粉流量按每小時4～6噸，煤粉濃度在0.20～0.60kg/kg；一次風(fēng)速控制在21-24米。
本發(fā)明一種實施方式中，利用風(fēng)粉慣性分離提高鍋爐一次風(fēng)管中煤粉濃度，實現(xiàn)一次風(fēng)管內(nèi)局部煤粉濃度得到濃縮提高；汽化后的燃料乙醇燃燒后的火焰充滿一次風(fēng)管局部煤粉高濃度區(qū)域，使微量燃料乙醇具備點燃煤粉的能力。
本發(fā)明優(yōu)點在于使燃料乙醇完全汽化后再進行燃燒，保證燃料乙醇與氧氣均相反應(yīng)，保證了燃燒的充分、完全、徹底。減少了有害氣體排放。采用加氧燃燒技術(shù)保證汽化后的燃料乙醇燃燒反應(yīng)劇烈，溫度提高，燃燒高溫區(qū)域出現(xiàn)明顯擴大，改善乙醇燃燒通常出現(xiàn)的火焰短，著火溫度低的問題。
采用燃料乙醇作為電站鍋爐點火、穩(wěn)燃，助燃的燃料完全滿足電廠鍋爐需要，同時適應(yīng)降能的社會要求，實現(xiàn)微量燃料乙醇無需烘爐直接點燃煤粉。


圖1是本發(fā)明電站鍋爐燃料乙醇燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是電站鍋爐燃料乙醇燃燒器點燃煤粉的示意圖。
具體實施例方式
實施例1一、燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程。
通過電站鍋爐燃料乙醇燃燒器使燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒。該電站鍋爐燃料乙醇燃燒器的結(jié)構(gòu)是燃燒室一端為燃料出口，具有配風(fēng)口的配風(fēng)室與該燃燒室套接，在該燃燒室與配風(fēng)室套接處有通氣孔，彎曲葉片式穩(wěn)流器固定連接在燃燒室內(nèi)部，該燃燒室另一端連接預(yù)燃室，蛇形管圈固定連接在該預(yù)燃室內(nèi)，該蛇形管圈一端與乙醇進口連接，另一端與點火噴嘴連接，該點火噴嘴與預(yù)燃室連接，預(yù)燃室上有配風(fēng)口；工作時，乙醇從進口進入蛇形管圈中，該進入的乙醇壓力選取為0.3Mpa壓力，乙醇流量在30kg/h，乙醇溫度為室溫；經(jīng)點火噴嘴噴出，被點燃，與少量空氣進行部分燃燒，在預(yù)燃室里加熱蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇進入燃燒室，二、加氧燃燒汽化后的乙醇進入燃燒室后，和氧氣混和，混和按重量份數(shù)比為乙醇∶氧氣＝1∶4，進一步燃燒，最后從燃料出口噴出，進入鍋爐；三、燃料乙醇直接點燃煤粉點燃煤粉的主要參數(shù)單支燃燒器煤粉流量按每小時4噸，煤粉濃度在0.45kg/kg；一次風(fēng)速控制在21-24米。
利用風(fēng)粉慣性分離提高鍋爐一次風(fēng)管中煤粉濃度，實現(xiàn)一次風(fēng)管內(nèi)局部煤粉濃度得到濃縮提高；汽化后的燃料乙醇燃燒后的火焰充滿一次風(fēng)管局部煤粉高濃度區(qū)域，使微量燃料乙醇具備點燃煤粉的能力。
本實施例中，燃料乙醇在汽態(tài)乙醇燃燒穩(wěn)定后，可見火焰長度在1.0m-1.5m之間，不可見火焰長度1.5m-2.5m，明顯長于相同條件下液態(tài)乙醇燃燒火焰可見長度在0.5m-0.8m。液態(tài)乙醇燃燒穩(wěn)定情況下，火焰最高燃燒溫度在1200℃；乙醇汽化燃燒火焰溫度比液態(tài)時高。溫度可達到1350℃以上。汽態(tài)乙醇燃燒時火焰錐角在50-60(°E)。高溫區(qū)域范圍大；燃燒穩(wěn)定溫度變化小。液態(tài)乙醇燃燒時，燃燒穩(wěn)定情況下，火焰錐角在20-40(°E)，高溫區(qū)域范圍狹小。汽態(tài)乙醇燃燒具有燃燒穩(wěn)定，不出現(xiàn)火刺、無火焰回卷、黑煙、火焰干擾、雪偏狀火星及脫火等不良燃燒現(xiàn)象。燃燒氣體中不含或少含NOX等有害氣體。燃燒充分，燃燒廢氣中不含或少含CO或CxHy等可燃氣體。乙醇完全燃燒前以氣體形式與燃燒空氣均勻混合，減少了著火后乙醇汽化所需的汽化潛熱，其火焰溫度比液態(tài)時高。溫度可達到1350℃以上。火焰錐角在50-60(°E)，高溫區(qū)域范圍大。汽化后的燃料乙醇燃燒過程不存在液核，實現(xiàn)了均相反應(yīng)，保證了燃燒的充分、完全、徹底，減少了有害氣體排放。
汽化后的燃料乙醇燃燒后的火焰充滿一次風(fēng)管局部煤粉高濃度區(qū)域，使微量燃料乙醇具備點燃煤粉的能力。改善煤粉燃燒初期燃燒效率有利于提高煤粉燃盡程度，減少煤粉使用量。電站鍋爐燃料乙醇燃燒器投入使用后，冷爐啟動鍋爐時間不超過4小時，啟動用燃料乙醇量在0.6-0.8噸，通常需要10-15噸柴油。能滿足鍋爐30％及以下負荷的穩(wěn)燃作用。
投粉后在看火孔可看到明亮的火炬，火炬燃燒穩(wěn)定，火炬大體呈橘黃色。
實施例2一、燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程。
通過電站鍋爐燃料乙醇燃燒器使燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒。該電站鍋爐燃料乙醇燃燒器的結(jié)構(gòu)是燃燒室一端為燃料出口，具有配風(fēng)口的配風(fēng)室與該燃燒室套接，在該燃燒室與配風(fēng)室套接處有通氣孔，彎曲葉片式穩(wěn)流器固定連接在燃燒室內(nèi)部，該燃燒室另一端連接預(yù)燃室，蛇形管圈固定連接在該預(yù)燃室內(nèi)，該蛇形管圈一端與乙醇進口連接，另一端與點火噴嘴連接，該點火噴嘴與預(yù)燃室連接，預(yù)燃室上有配風(fēng)口；工作時，乙醇從進口進入蛇形管圈中，該進入的乙醇壓力選取為0.5Mpa壓力，乙醇流量在120kg/h，乙醇溫度為室溫；經(jīng)點火噴嘴噴出，被點燃，與少量空氣進行部分燃燒，在預(yù)燃室里加熱蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇進入燃燒室，二、加氧燃燒汽化后的乙醇進入燃燒室后，和空氣混和，混和按重量份數(shù)比為乙醇∶空氣＝1∶9，進一步燃燒，最后從燃料出口噴出，進入鍋爐；三、燃料乙醇直接點燃煤粉點燃煤粉的主要參數(shù)單支燃燒器煤粉流量按每小時5噸，煤粉濃度在0.60kg/kg；一次風(fēng)速控制在21-24米。
利用風(fēng)粉慣性分離提高鍋爐一次風(fēng)管中煤粉濃度，實現(xiàn)一次風(fēng)管內(nèi)局部煤粉濃度得到濃縮提高；汽化后的燃料乙醇燃燒后的火焰充滿一次風(fēng)管局部煤粉高濃度區(qū)域，使微量燃料乙醇具備點燃煤粉的能力。
實施例3一、燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程。
通過電站鍋爐燃料乙醇燃燒器使燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒。該電站鍋爐燃料乙醇燃燒器的結(jié)構(gòu)是燃燒室一端為燃料出口，具有配風(fēng)口的配風(fēng)室與該燃燒室套接，在該燃燒室與配風(fēng)室套接處有通氣孔，彎曲葉片式穩(wěn)流器固定連接在燃燒室內(nèi)部，該燃燒室另一端連接預(yù)燃室，蛇形管圈固定連接在該預(yù)燃室內(nèi)，該蛇形管圈一端與乙醇進口連接，另一端與點火噴嘴連接，該點火噴嘴與預(yù)燃室連接，預(yù)燃室上有配風(fēng)口；工作時，乙醇從進口進入蛇形管圈中，該進入的乙醇壓力選取為0.7Mpa壓力，乙醇流量在200kg/h，乙醇溫度為室溫；經(jīng)點火噴嘴噴出，被點燃，與少量空氣進行部分燃燒，在預(yù)燃室里加熱蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇進入燃燒室，二、加氧燃燒汽化后的乙醇進入燃燒室后，和空氣混和，混和按重量份數(shù)比為乙醇∶空氣＝1∶9進一步燃燒，最后從燃料出口噴出，進入鍋爐；三、燃料乙醇直接點燃煤粉點燃煤粉的主要參數(shù)單支燃燒器煤粉流量按每小時6噸，煤粉濃度在0.20kg/kg；一次風(fēng)速控制在21-24米。
權(quán)利要求
1.用燃料乙醇替代電站鍋爐燃油的方法，包括下列步驟一、燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒，采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程；通過電站鍋爐燃料乙醇燃燒器使燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒。該電站鍋爐燃料乙醇燃燒器的結(jié)構(gòu)是燃燒室一端為燃料出口，具有配風(fēng)口的配風(fēng)室與該燃燒室套接，在該燃燒室與配風(fēng)室套接處有通氣孔，彎曲葉片式穩(wěn)流器固定連接在燃燒室內(nèi)部，該燃燒室另一端連接預(yù)燃室，蛇形管圈固定連接在該預(yù)燃室內(nèi)，該蛇形管圈一端與乙醇進口連接，另一端與點火噴嘴連接，該點火噴嘴與預(yù)燃室連接，預(yù)燃室上有配風(fēng)口；工作時，乙醇從進口進入蛇形管圈中，該進入的乙醇壓力選取為0.3-0.7Mpa壓力，乙醇流量在30kg/h～200kg/h，乙醇溫度為室溫；經(jīng)點火噴嘴噴出，被點燃，與少量空氣進行部分燃燒，在預(yù)燃室里加熱蛇形管圈中的乙醇，使之汽化，汽化后的乙醇進入燃燒室，二、加氧燃燒汽化后的乙醇進入燃燒室后，和空氣或氧氣混和，混和按重量份數(shù)比為乙醇∶空氣＝1∶9或乙醇∶氧氣＝1∶4，進一步燃燒，最后從燃料出口噴出，進入鍋爐；三、燃料乙醇直接點燃煤粉點燃煤粉的主要參數(shù)單支燃燒器煤粉流量按每小時4～6噸，煤粉濃度在0.20～0.60kg/kg；一次風(fēng)速控制在21-24米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用燃料乙醇替代電站鍋爐燃油的方法，在步驟三中，利用風(fēng)粉慣性分離提高鍋爐一次風(fēng)管中煤粉濃度，實現(xiàn)一次風(fēng)管內(nèi)局部煤粉濃度得到濃縮提高；汽化后的燃料乙醇燃燒后的火焰充滿一次風(fēng)管局部煤粉高濃度區(qū)域，使微量燃料乙醇具備點燃煤粉的能力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用燃料乙醇替代電站鍋爐燃油的方法，包括燃料乙醇完全蒸發(fā)汽化燃燒，采用燃料乙醇自我加熱的方式進行燃料乙醇的蒸發(fā)，通過少量燃料乙醇燃燒釋放出的能量加熱燃料乙醇，使燃料乙醇汽化，實現(xiàn)燃料乙醇的自我加熱過程；加氧燃燒和燃料乙醇直接點燃煤粉三步驟，本發(fā)明優(yōu)點在于采用燃料乙醇作為電站鍋爐點火、穩(wěn)燃，助燃的燃料完全滿足電廠鍋爐需要，同時適應(yīng)降能的社會要求，實現(xiàn)微量燃料乙醇無需烘爐直接點燃煤粉。
文檔編號F23D11/24GK1948832SQ20061001725
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者衣心亮, 王欣 申請人:吉林省電力科學(xué)研究院有限公司