CN100582581C - 一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于热力锅炉领域，公开了一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统。它包括等离子发生器和燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包含反应室、设置在反应室中的喷水装置、与反应室出口连通的反应筒、风煤室、与风煤室出口连通的风煤筒、风室、与风室出口连通的风筒；所述风煤室和风煤筒套装在反应筒外周，风煤筒伸出反应筒外端，所述风室和风筒套装在风煤筒外周，风筒伸出风煤筒外端；所述等离子发生器出口与反应室连通。

Description

一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统

技术领域

本发明属于热力锅炉领域，涉及锅炉附件，尤其涉及一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统。

背景技术

传统的热力锅炉点火普遍采用的方式为油枪点火。锅炉启动时先点燃油枪，油在炉膛中燃烧一定时间后将炉膛加热到煤粉的着火温度，此时将煤粉喷入炉膛进行煤油混烧。当锅炉达到50％以上负荷，煤粉可以稳定燃烧时才将油逐渐切断，完成点火启动过程。一般情况下，一台200MW的新建机组投产前试运行阶段要烧掉燃油5000吨以上，每次冷炉启动需要点火用油在50吨以上。而600MW机组点火一次耗油300吨，运行一年需要助燃油23300吨。据97“中国能源”白皮书公布的数字，95年我国火力发电机组用于点火、助燃用油高达520万吨，如果按每吨燃油综合价格(包括燃油系统设备、投资消耗、储备、运输等)按0.25万元/吨估算，折合人民币为104亿。电站锅炉耗油量巨大，随着国际油价不断上涨和国民经济的不断发展，包括等离子点火技术在内的多种无油点火技术得到了大力开发和推广。

等离子无油点火技术可以不使用燃油而直接点燃煤粉气流，同时采用等离子点火技术可以抑制电站锅炉在点火过程中的污染物生成，同时点火初期电除尘器就可以运行，有利于电站锅炉的污染物减排和环境保护。当前的等离子无油点火技术已经成功运用于烟煤锅炉的运行，但在低挥发分的无烟煤和贫煤锅炉上的应用不理想，主要原因是无烟煤和贫煤的挥发分含量低，造成点火失败。而国家能源政策要求电站锅炉“少燃油、多燃煤、多燃劣质煤”，挥发分含量低的无烟煤和贫煤被大量利用为电站锅炉的燃料煤，低挥发分煤的点火和稳燃成为电站锅炉运行中遇到的实际问题，低挥发分煤(例如：无烟煤)具有挥发分低、难着火、难稳燃、难燃尽的特性，由于其挥发分含量低，煤中挥发分的发热量比率低，并且煤的着火点提高，使得煤的着火和燃尽都比较困难，使得低挥发分煤的燃烧技术成为制约电厂建设的一个重要因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统，它针对低挥发分煤中挥发分含量低的特点，能够设法引入或者制造易燃的挥发分来帮助点火和稳燃，实现低挥发分煤的点火和稳燃。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案予以实现：一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统，包括等离子发生器和燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包含反应室、设置在反应室中的喷水装置、与反应室出口连通的反应筒、风煤室、与风煤室出口连通的风煤筒、风室、与风室出口连通的风筒；所述风煤室和风煤筒套装在反应筒外周，风煤筒伸出反应筒外端，所述风室和风筒套装在风煤筒外周，风筒伸出风煤筒外端；所述等离子发生器出口与反应室连通。更进一步改进是，所述等离子发生器与反应室同轴安装。

在本发明燃烧器的反应室内，等离子发生器喷出的等离子体形成一个局部高温区，高温等离子体、煤粉气流和水蒸汽充满其中。煤粉颗粒在高温等离子体的作用下迅速破裂成更小的碎粒，释放出的挥发分大大超过原来的挥发分含量，相当于再造挥发分；煤粉颗粒中的碳和水蒸汽在高温环境下发生水煤气生成反应，将难燃烧的焦炭转化为易于燃烧的氢气和一氧化碳，也相当于再造了挥发分。煤粉在反应室内经过物理的和化学的作用，上述两种作用都是在气相中进行，制造出大量挥发分，并且混合物中固体组分的粒级也发生了变化，使得从反应室喷出的混合物可以迅速点燃并稳定燃烧。

而且，本发明的燃烧器采用分级燃烧结构，进入燃烧器的煤粉气流分为两股，一股煤粉气流在反应室内被等离子体点燃，并在反应筒出口处稳定燃烧后，形成新的点火源，点燃由风煤室进入另外一股煤粉气流，从而使全部的煤粉气流分级点燃，然后逐级放大燃烧，实现了“分级燃烧、逐级放大”的功能。

本发明的优点是：不用燃料油，可以直接点燃低挥发分的煤粉-空气混合物(煤粉气流)；可以充当电站锅炉的点火燃烧器，也可以充当电站锅炉的主燃烧器；适用煤种广泛，负荷调节范围大，工作效率高；结构合理简单，投资和运行费用适中。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1等离子燃烧器系统结构图；图中：1、等离子发生器；2、反应室；3、反应筒；4、风煤室；5、风煤筒；6、风室；7、风筒；8、喷水装置。

具体实施方式

参照图1，为本发明的用于低挥发分煤的等离子体无油点火系统，包括等离子发生器1和燃烧器。燃烧器的最内层为反应室2和反应筒3，最外层为风室6和风筒7，中间层为风煤室4和风煤筒5，三层之间同轴套筒型式布置，各层之间有间隙，用于通风或者通煤粉气流。风煤室4的出口连通的风煤筒5，风室6的出口连通的风筒7；所述风煤室4和风煤筒5套装在反应筒2外周，风煤筒5伸出反应筒3外端；所述风室6和风筒7套装在风煤筒5外周，风筒7伸出风煤筒5外端。在反应室2出口的对面同轴安装等离子发生器5作为点火源。

反应室2的入口设置在侧面，输送煤粉气流，其中煤粉气流引入为圆旋流。反应室2的入口的对面设置有喷水装置8，喷水装置8可以由水管和喷头组成，其作用是向反应室2内喷入水。风煤室4的入口设置在侧面，输送另一股煤粉气流，实现分级燃烧；风室6的入口也设置在侧面，输送空气，助燃，并冷却风煤筒5。

煤粉气流进入反应室2后，等离子发生器1产生的电弧与煤粉在此发生强烈的电化学反应，煤粉超快速热裂解，产生大量挥发分，反应室2内的喷水装置8喷水，高温状态下的碳和喷入反应室2的水或水蒸汽发生水煤气生成反应，一部分难燃烧的焦炭转化为易于燃烧的氢气和一氧化碳，使低挥发分煤被点燃。反应室2中的挥发分及煤粉继续燃烧，沿反应筒3向前推进，并将后续的风煤室4和风煤筒5引入的另一股煤粉气流点燃，从而实现分级燃烧；进入风室6的高速气流，通过风筒7，冷却风煤筒5，同时将全部风煤混合物推入炉膛燃烧。

可以改变两股煤粉气流中的煤粉浓度，形成浓、淡两股煤粉气流。等离子点火器1首先点燃浓煤粉气流，等离子气流和煤粉在反应室2内发生强烈的物理变化和化学反应，产生大量挥发分并被点燃。在反应筒3出口形成火炬，继续点燃淡煤粉气流，形成浓淡燃烧的着火环境。

Claims (2)

1.一种用于低挥发分煤的等离子无油点火系统，包括等离子发生器和燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包含反应室、设置在反应室中的喷水装置、与反应室出口连通的反应筒、风煤室、与风煤室出口连通的风煤筒、风室、与风室出口连通的风筒；所述风煤室和风煤筒套装在反应筒外周，风煤筒伸出反应筒外端，所述风室和风筒套装在风煤筒外周，风筒伸出风煤筒外端；所述等离子发生器出口与反应室连通。

2.如权利要求1所述的用于低挥发分煤的等离子无油点火系统，其特征在于，所述等离子发生器与反应室同轴安装。

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