CN102032592A - 一种煤粉点火系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤粉点火系统，包括磨煤机和点火燃烧器，所述磨煤机通过出煤管道连接原煤仓，所述原煤仓输出的原煤经所述磨煤机磨成煤粉；所述磨煤机连接送风管道，并通过风粉管道连接所述点火燃烧器，使煤粉与所述送风管道送入的风混合，经所述风粉管道进入所述点火燃烧器；所述点火燃烧器的出口与循环流化床锅炉连接，所述点火燃烧器内设高温热源和内燃筒，所述高温热源在所述内燃筒中点燃煤粉，喷射到所述循环流化床锅炉内。本发明还公开一种煤粉点火系统的控制方法。本发明在循环流化床锅炉点火启动时，不需燃油加热循环流化床锅炉，可节省大量的燃油，具有较好的经济性，并且防止燃烧污染物通过烟囱直接排放到大气中，具有良好的环保性。

Description

一种煤粉点火系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃烧器领域，特别是涉及一种应用于循环流化床锅炉的煤粉点火系统及其控制方法。

背景技术

循环流化床(CFB)锅炉在工作时，炉膛内的煤粒被吹起呈沸腾状态悬浮燃烧，同时在炉膛出口将高温烟气进行分离，并将收集到的含碳量较多的飞灰送回炉膛再燃烧。因具有燃料适应范围广、燃烧效率高、易于实现脱硫、氮氧化物排放浓度低、机组负荷调节范围大等优点，CFB锅炉已被广泛应用在水泥、冶炼、发电等领域。

参见图1，示出现有的循环流化床锅炉结构，CFB锅炉101内设有点火床料102，点火床料102为石子、炉渣等材料。在CFB锅炉101启动时，点火床料102吸收并储存点火燃料释放出来的热量，当点火床料102温度升高至一定程度后，用来加热、点燃主燃料。CFB锅炉101的炉膛下方为点火风道107，点火风道107在CFB锅炉101工作时，将空气高速送入炉膛。

一般情况下，CFB锅炉101使用冷态点火启动方式，先在炉膛内铺设点火床料102，用大油枪111将点燃的燃油喷入炉膛，油燃烧释放出的热量加热点火床料102和炉膛内空气，当点火床料102和炉膛内空气温度升高到可以维持燃料煤的燃烧后，向炉膛内投入燃料煤，并退出大油枪111，CFB锅炉101完成点火启动。

CFB锅炉101在使用一段时间后，会因炉膛内灰含量较大，受热面磨损严重等原因，导致机组运行稳定性较低，CFB锅炉101启停操作频率较高，每次点火启动都需大量的燃油，使年燃油消耗量较大，造成能源浪费。以一台机组容量为135MW的CFB锅炉101为例，每年需要消耗大约400-500吨燃油，以一吨燃油6000元计算，每年燃油花费为240-300万元。

CFB锅炉101点火启动和燃烧时，炉膛内会产生大量的飞灰等污染物，CFB锅炉101通过电除尘器可去除该污染物，避免污染环境。但在上述点火启动期间，为防止未燃尽的油滴附着在电除尘器的极板上，使电除尘器失效，电除尘器不投入运行，导致大量飞灰等污染物通过烟囱直接排放到大气中，造成环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤粉点火系统，该煤粉点火系统应用到CFB锅炉，在CFB锅炉点火启动时，不需耗费大量的燃油，并可防止飞灰等污染物直接排放到大气中，具有较好的经济性和环保性。

本发明还提供一种煤粉点火系统的控制方法，该控制方法在CFB锅炉点火启动期间，不需耗费大量的燃油，并可防止飞灰等污染物直接排放到大气中，具有较好的经济性和环保性。

本发明公开一种煤粉点火系统，包括磨煤机和点火燃烧器，所述磨煤机通过出煤管道连接原煤仓，所述原煤仓输出的原煤经所述磨煤机磨成煤粉；所述磨煤机连接送风管道，并通过风粉管道连接所述点火燃烧器，使煤粉与所述送风管道送入的一次风空气混合，经所述风粉管道进入所述点火燃烧器；所述点火燃烧器的出口与循环流化床锅炉连接，所述点火燃烧器内设高温热源和内燃筒，所述高温热源在所述内燃筒中点燃煤粉，喷射到所述循环流化床锅炉内。

优选的，所述高温热源为等离子体发生器或小油枪。

优选的，所述高温热源轴向或径向插入所述点火燃烧器中。

优选的，所述送风管道上设有增压风机，用于提高所述送风管道内的风压。

优选的，所述送风管道上设有一次风加热器，用于加热所述送风管道内的一次风空气。

优选的，所述出煤管道上设有给煤机，用于将所述原煤仓输出的原煤送入磨煤机。

优选的，所述点火燃烧器的出口与所述循环流化床锅炉的点火风道连通，或与所述循环流化床锅炉的炉膛连通。

优选的，所述循环流化床锅炉上安装至少两个所述点火燃烧器，所述点火燃烧器的出口与所述循环流化床锅炉的炉膛和/或点火风道连通。

优选的，所述煤粉点火系统还包括图像检测设备，所述图像检测设备包括传感器和监视器，所述传感器设置在所述循环流化床锅炉内，将检测的炉火燃烧信息发送到所述监视器；所述监视器将所述炉火燃烧信息处理成图像格式，进行显示。

本发明还公开一种如权利要求1-9所述煤粉点火系统的控制方法，该控制方法包括：打开所述原煤仓的出口，输出原煤；在所述送风管道内通入一次风空气；启动所述磨煤机，将所述原煤磨制成煤粉，与一次风混合后，通过风粉管道送入所述点火燃烧器；启动所述点火燃烧器内的高温热源，在所述所述点火燃烧器的内燃筒中点燃煤粉，喷射到所述循环流化床锅炉内，燃烧的煤粉加热所述循环流化床锅炉的点火床料和炉膛内空气；所述点火床料和空气的温度升至预设温度时，退出所述点火燃烧器，所述循环流化床锅炉完成点火启动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用点火燃烧器点燃煤粉释放出的热量，以加热点火床料和炉膛内的空气，相对图1所示现有技术中，用大油枪将点燃的燃油喷入炉膛，加热点火床料和炉膛内空气，本发明不需燃油加热，因此，可节省大量的燃油，具有较好的经济性。

本发明使用燃烧的煤粉加热点火床料和炉膛内空气，煤粉燃烧生成气态的CO₂或CO，不会有未燃尽的液体或固体附着在电除尘器的极板上，损坏电除尘器。因此，在CFB锅炉点火启动时，电除尘器可投入运行，去除燃烧污染物，防止燃烧污染物通过烟囱直接排放到大气中，具有良好的环保性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的循环流化床结构示意图；

图2为本发明煤粉点火系统第一实施例示意图；

图3为本发明煤粉点火系统第二实施例示意图；

图4为本发明煤粉点火系统第三实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图2，示出本发明煤粉点火系统第一实施例，该点火系统包括CFB锅炉101、原煤仓103、点火燃烧器104、及磨煤机100。原煤仓103的出口连接出煤管道110输入端，出煤管道110输出端连接磨煤机100，磨煤机100将原煤仓103输出的原煤经磨成煤粉。

磨煤机100与风粉管道109的输入端和送风管道108的输出端相连通，使磨制煤粉与送风管道108输入的一次风混合，进入风粉管道109；风粉管道109的输出端连接点火燃烧器104的输入端，使煤粉气流可以通过风粉管道109进入点火燃烧器104。

点火燃烧器104安装在CFB锅炉101上，点火燃烧器104的出口与CFB锅炉101的炉膛连通。点火燃烧器104内设高温热源105和内燃筒106，内燃筒106是点火燃烧器104的内燃空间。高温热源105在内燃筒106中点燃煤粉，使煤粉在内燃筒106中燃烧。点火燃烧器104将燃烧的煤粉喷射到CFB锅炉101内，煤粉在CFB锅炉101内继续燃烧。

CFB锅炉101内设有点火床料102，点火床料102为石子、炉渣等材料。CFB锅炉101的炉膛下方为点火风道107，点火风道107在CFB锅炉101工作时，将空气送入炉膛。

本发明磨煤机100可安装在卡车等可移动设备上，或直接在磨煤机100上加设车轮等移动设备，使磨煤机100可根据生产现场的布设情况移动，灵活放置，提高生产现场各生产设备设置的灵活性。

现以上述煤粉点火系统为例，具体说明本发明煤粉点火系统的控制方法。

步骤一，CFB锅炉101点火启动时，打开原煤仓103的出口，输出原煤；并在送风管道108内通入一次风气流；

步骤二，启动磨煤机100，将原煤磨制成煤粉，与一次风混合后，通过风粉管道109送入点火燃烧器104；

步骤三，点火燃烧器104内的高温热源105启动，在点火燃烧器104的内燃筒106中点燃煤粉，喷射到CFB锅炉101内。煤粉中的C元素大量反应生成CO₂或CO气体，反应生成物及未燃尽的煤粉一同由点火燃烧器104的出口进入CFB锅炉101炉膛，煤粉在炉膛内继续燃烧反应，释放大量的热量，加热点火床料102和炉膛内的空气。

步骤四，当点火床料102和炉膛内空气的温度升至预设温度时，给入主燃料煤，主燃料煤被高温的点火床料和空气点燃，点火燃烧器104退出运行，CFB锅炉101完成点火启动，CFB锅炉101进入正常运行状态。预设温度是指满足向CFB锅炉101投入主燃料煤后，主燃料煤点燃并维持燃烧的温度。

本发明利用点火燃烧器104点燃的煤粉，以加热点火床料102和炉膛内的空气，相对图1所示现有技术中，用大油枪将点燃的燃油喷入炉膛，加热点火床料102和炉膛内空气，本发明不需燃油加热，因此，可节省大量的燃油，具有较好的经济性。

本发明使用燃烧的煤粉加热点火床料和炉膛内空气，煤粉燃烧生成气态的CO₂或CO，不会有未燃尽的液体或固体附着在电除尘器的极板上，损坏电除尘器。因此，在CFB锅炉101点火启动时，电除尘器可投入运行，去除燃烧污染物，防止燃烧污染物通过烟囱直接排放到大气中，具有良好的环保性。

本发明点火燃烧器104含有高温热源105，优选地，高温热源105为等离子体发生器或小油枪。如高温热源105为小油枪，燃油点火燃烧器喷射燃烧的油料作为点火源，在燃烧器内点燃煤粉，直接向CFB锅炉101内喷射火焰。相对于CFB锅炉101的炉膛，内燃筒体积非常小，只需少量燃油即可使内燃筒温度升高到可直接点燃煤粉，每次点火启动所需燃油量非常少，因此，上述点火燃烧器104可更好的节省燃油，具有良好的经济性。

如高温热源105为等离子体发生器，等离子体发生器以等离子体电弧为点火源，点燃煤粉，不需耗费燃油，具有更佳的经济性。应用等离子体发生器还可取消提供燃油所需的输油管道等附属设备，避免消防安全隐患，提高整个煤粉点火系统的安全性。

当然，本发明点火燃烧器104还可以是燃气点火装置、激光点火装置等。

高温热源105可以轴向或径向方式布置在点火燃烧器104内。轴向布置时，煤粉气流流动方向与高温热源105的设置方向相同，点火燃烧器104内烧损的几率小；采用径向布置时，煤粉气流大部分直接与高温热源105接触，点火较容易。

实施例二。

本发明CFB锅炉101上可以安装一台或多台点火燃烧器104，点火燃烧器104的出口可与CFB锅炉101的炉膛相连接，也可与CFB锅炉101的点火风道107连接。

参见图3，示出示出本发明粉煤点火系统第二实施例，该点火系统包括CFB锅炉101、原煤仓103、两个点火燃烧器104、及磨煤机100。原煤仓103的出口连接出煤管道110输入端，出煤管道110输出端连接磨煤机100；磨煤机100与风粉管道109的输入端和送风管道108的输出端相连通，风粉管道109具有两个输出端，两个输出端分别连接两个点火燃烧器104的输入端。

两个点火燃烧器104，其中一个的出口与CFB锅炉101的炉膛连通，另一个的出口与CFB锅炉101的点火风道107连通。

CFB锅炉101点火启动时，原煤仓103输出原煤，经磨煤机100磨成煤粉，与送风管道108输入的一次风混合后形成煤粉气流，进入风粉管道109，并通过风粉管道109分别送入两个点火燃烧器104内。

两个点火燃烧器104分别将煤粉点燃，并从上、下两个方向加热点火床料102和炉膛内的空气，可在较短的时间内使点火床料102和空气迅速升温，达到达到预设温度，使CFB锅炉101快速点火启动，提高点火启动效率。

本发明可在CFB锅炉101上安装一个点火燃烧器104，点火燃烧器104的出口与点火风道107连接或与CFB锅炉101的炉膛相连接。本领域人员应知，本发明可在CFB锅炉101上安装多个点火燃烧器104，多个点火燃烧器104的出口可全部与点火风道107连接，也可全部与炉膛连接，还可部分与点火风道107连接，部分与炉膛连接。

多个点火燃烧器104在点火启动阶段同时燃烧煤粉，以提高CFB锅炉101点火启动效率，在此不一一赘述。

实施例三。

在生产现场，CFB锅炉101内的压力可能高于送风管道108内的压力，使送风管道108输入的一次风很难将煤粉送入点火燃烧器104，造成煤粉输送困难。本发明通过在送风管道108上加设增压风机解决上述问题。

在工作过程中，磨煤机100将含有水分的原煤磨成颗粒微小的煤粉，如果磨煤机100内的空气温度较低，干燥能力不强，将不利于磨煤机100的正常工作。本发明通过在送风管道108上加设一次风加热器解决上述问题。

参见图4，示出本发明粉煤点火系统第三实施例，该点火系统包括CFB锅炉101、原煤仓103、点火燃烧器104、及磨煤机100。原煤仓103的出口连接出煤管道110输入端，出煤管道110输出端连接磨煤机100，磨煤机100将原煤仓103输出的原煤经磨成煤粉。磨煤机100与风粉管道109的输入端和送风管道108的输出端相连通，风粉管道109的输出端连接点火燃烧器104的输入端，使煤粉气流可以通过风粉管道109进入点火燃烧器103。点火燃烧器104安装在CFB锅炉101上，点火燃烧器104的出口与CFB锅炉101的炉膛连通。

本实施例送风管道108上设有增压风机201和一次风加热器202，送风管道108输入的一次风经过增压风机201时，增压风机201提高一次风的风压，使一次风足以克服管道阻力和CFB锅炉101炉膛内的气压，将煤粉送入点火燃烧器104。

一次风加热器202将风粉管道内的空气加热至一定温度，然后送入磨煤机100内，用于干燥并携带含有水分的煤粉，确保磨煤机100正常工作。一次风加热器202可以采取蒸汽加热式，也可以是小油枪加热的形式。

本实施例在出煤管道110上设有给煤机203，给煤机203将原煤仓103输出的原煤送入磨煤机100，实现原煤的顺利输出。

本发明煤粉点火系统还包括图像检测设备，图像检测设备包括传感器和监视器，传感器设置在CFB锅炉101内，将检测的炉火燃烧信息发送到监视器，监视器将炉火燃烧信息处理成图像格式，进行显示。炉火燃烧信息包括炉火温度信息等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，也可以上述具体实施方式的进行组合，这些改进、润饰及组合形成的技术方案也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤粉点火系统，其特征在于，包括磨煤机和点火燃烧器，所述磨煤机通过出煤管道连接原煤仓，所述原煤仓输出的原煤经所述磨煤机磨成煤粉；所述磨煤机连接送风管道，并通过风粉管道连接所述点火燃烧器，使煤粉与所述送风管道送入的一次风空气混合，经所述风粉管道进入所述点火燃烧器；

所述点火燃烧器的出口与循环流化床锅炉连接，所述点火燃烧器内设高温热源和内燃筒，所述高温热源在所述内燃筒中点燃煤粉，喷射到所述循环流化床锅炉内。

2.如权利要求1所述的煤粉点火系统，其特征在于，所述高温热源为等离子体发生器或小油枪。

3.如权利要求2所述的煤粉点火系统，其特征在于，所述高温热源轴向或径向插入所述点火燃烧器中。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述送风管道上设有增压风机，用于提高所述送风管道内的风压。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述送风管道上设有一次风加热器，用于加热所述送风管道内的一次风空气。

6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述出煤管道上设有给煤机，用于将所述原煤仓输出的原煤送入磨煤机。

7.如权利要求1或2所述的煤粉点火系统，其特征在于，所述点火燃烧器的出口与所述循环流化床锅炉的点火风道连通，或与所述循环流化床锅炉的炉膛连通。

8.如权利要求1或2所述的煤粉点火系统，其特征在于，所述循环流化床锅炉上安装至少两个所述点火燃烧器，所述点火燃烧器的出口与所述循环流化床锅炉的炉膛和/或点火风道连通。

9.如权利要求1或2所述的煤粉点火系统，其特征在于，所述煤粉点火系统还包括图像检测设备，所述图像检测设备包括传感器和监视器，所述传感器设置在所述循环流化床锅炉内，将检测的炉火燃烧信息发送到所述监视器；所述监视器将所述炉火燃烧信息处理成图像格式，进行显示。

10.一种如权利要求1-9所述煤粉点火系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

打开所述原煤仓的出口，输出原煤；在所述送风管道内通入一次风空气；

启动所述磨煤机，将所述原煤磨制成煤粉，与一次风混合后，通过风粉管道送入所述点火燃烧器；

启动所述点火燃烧器内的高温热源，在所述所述点火燃烧器的内燃筒中点燃煤粉，喷射到所述循环流化床锅炉内，燃烧的煤粉加热所述循环流化床锅炉的点火床料和炉膛内空气；

所述点火床料和空气的温度升至预设温度时，退出所述点火燃烧器，所述循环流化床锅炉完成点火启动。

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