CN108488784B - 一种煤粉燃烧锅炉系统以及煤粉燃烧锅炉运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤粉燃烧锅炉系统以及煤粉燃烧锅炉运行方法。该煤粉燃烧锅炉系统包括：煤粉燃烧锅炉，具有炉膛；一个或多个相互隔离设置的燃烧器，燃烧器包括在竖直方向上相互不连通设置的多个一次风喷口和多个二次风喷口，相邻的一次风喷口之间设置一个或多个二次风喷口，各一次风喷口具有煤粉入口，至少两个位于最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，设置有等离子体发生器的一次风喷口为点火一次风喷口；位于点火一次风喷口下方的一个或多个二次风喷口具有燃气喷枪，煤粉燃烧锅炉系统还包括：甲醇合成废气供应装置，与二次风喷口的燃气喷枪相连以将甲醇合成废气作为燃气，且与甲醇合成废气供应装置相连的二次风喷口为废气源二次风喷口。

Description

一种煤粉燃烧锅炉系统以及煤粉燃烧锅炉运行方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，具体而言，涉及一种煤粉燃烧锅炉系统以及煤粉燃烧锅炉运行方法。

背景技术

目前百万吨级大型煤制甲醇项目通常都配备有几台高压锅炉，用来供气、供热、发电。常规煤粉燃烧锅炉中普遍采用油枪点火和低负荷投油稳燃方式，在锅炉启动时利用油枪将燃油点燃后直接喷入炉膛，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，此时再将煤粉喷入炉膛来点燃煤粉，然后使油枪逐步退出运行，在煤粉燃烧锅炉低负荷运行时投油进行稳燃。

随着等离子体煤粉点火技术的出现和不断成熟，在煤粉锅炉中采用了等离子体煤粉点火装置代替油枪，在锅炉启动过程中点燃煤粉，节省了大量燃油。然而，实际应用中，由于煤质、炉膛温度、一次风温、二次风温等因素的影响，单独采用等离子点火装置难以点火成功，且多数情况下，锅炉启动需要油枪伴燃；当锅炉接近最低稳燃负荷下时，安装等离子点火装置的制粉系统处于停备状态时的稳燃及时性最差，起不到稳燃作用，特别是在事故状态下，如果不能及时投入可能造成锅炉非停，因此还必需投入油枪稳燃。而锅炉非停及有可能导致化工装置的全厂非停，由于化工装置生产流程长及开启周期长，锅炉非停造成的物料浪费大、经济损失巨大。由此大型煤化工项目锅炉必须配置可靠的稳燃措施，这一点上与商业电站锅炉是不同的。选择合理的启动点火方式、正常运行燃烧方式、低负荷稳燃方式，可以将降低锅炉油耗和煤耗，可以为企业创造经济效益，减少环境污染。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种煤粉燃烧锅炉系统以及煤粉燃烧锅炉运行方法，以解决现有技术中的煤粉燃烧锅炉系统油耗高也燃烧不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤粉燃烧锅炉系统，包括：煤粉燃烧锅炉，具有炉膛；一个或多个相互隔离设置的燃烧器，设置在炉膛中且靠近炉膛的边缘设置，燃烧器包括在竖直方向上相互不连通设置的多个一次风喷口和多个二次风喷口，相邻的一次风喷口之间设置一个或多个二次风喷口，各一次风喷口具有煤粉入口，至少两个位于最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，设置有等离子体发生器的一次风喷口为点火一次风喷口；位于点火一次风喷口下方的一个或多个二次风喷口具有燃气喷枪，煤粉燃烧锅炉系统还包括：甲醇合成废气供应装置，与二次风喷口的燃气喷枪相连以将甲醇合成废气作为燃气，且与甲醇合成废气供应装置相连的二次风喷口为废气源二次风喷口。

进一步地，上述点火一次风喷口的横截面积为0.1～0.11m²。

进一步地，上述废气源二次风喷口的横截面积为0.1～0.15m²。

进一步地，上述燃烧器包括自下而上设置的第一二次风喷口、废气源二次风喷口、第三二次风喷口、点火一次风喷口、第四二次风喷口、第二一次风喷口、第五二次风喷口和第六二次风喷口。

进一步地，上述燃烧器还包括依次设置在第六二次风喷口上方的第三一次风喷口、第七二次风喷口、第四一次风喷口、第八二次风喷口、第九二次风喷口和第十二次风喷口。

进一步地，上述两边均设置有一次风喷口的二次风喷口还设置有油枪。

进一步地，上述燃烧器共四个，各燃烧器为直流式燃烧器且四个燃烧器布置在炉膛的四角形成四角切圆燃烧。

进一步地，上述对角设置的燃烧器的最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，或各燃烧器的最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器。

进一步地，上述甲醇合成废气供应装置包括甲醇驰放气收集器、变压吸附解析气收集器、膜分离非渗透气收集器、甲醇合成不凝气收集器和粗甲醇溶解气收集器中的任意一个或多个，甲醇驰放气收集器、解析气收集器、膜分离非渗透气收集器、甲醇合成不凝气收集器和/或粗甲醇溶解气收集器通过废气回收管网与燃气喷枪相连。

进一步地，上述甲醇合成废气供应装置还包括：气液分离器，连接设置在废气回收管网和燃气喷枪之间；减压站，连接设置在气液分离器和燃气喷枪之间；盲板阀，连接设置在减压站和燃气喷枪之间；阻火器，连接设置在盲板阀和燃气喷枪之间；以及氮气源，与废气回收管网相连以对废气回收管网进行吹扫。

进一步地，上述各燃烧器还包括相连的多个火焰检测器和多个火检冷却风装置，各火焰检测器设置在各一次风喷口的上部和废气源二次风喷口的上部。

根据本发明的另一方面，提供了一种煤粉燃烧锅炉运行方法，该煤粉燃烧锅炉运行方法包括：在煤粉燃烧锅炉启动时采用甲醇合成废气与等离子发生器复合点火；煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用甲醇合成废气作为部分燃料进行煤粉燃烧；以及煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉的下层燃烧甲醇合成废气。

进一步地，以体积百分比计甲醇合成废气的主要成份包括30～50.1％H₂、10-30％CH₄、 2～10％乙烷、2～27％％CO、2～30％二氧化碳、9～17.95％氮气、1.47～8％氩气，优选甲醇合成废气的发热量为11.7MJ/Nm³～17.4MJ/Nm³，优选甲醇合成废气包括甲醇驰放气、变压吸附解析气、膜分离非渗透气、甲醇合成不凝气以及粗甲醇溶解气中的任意一种或多种。

进一步地，上述煤粉为烟煤，优选以质量百分比计，烟煤中收到基灰分24.3％、收到基水份17.84％、干燥无灰基挥发分36.49％。

应用本发明的技术方案，利用甲醇合成废气对炉膛进行预热，配合等离子体发生器可以完成煤粉燃烧锅炉的点火要求；在煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用甲醇合成废气作为部分燃料配合一次风喷口的煤粉燃烧即可完成煤粉燃烧，此时一次风喷口的煤粉燃烧所需的煤粉燃料可以相对于掺烧甲醇合成废气之前有所减少；煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉的下层燃烧甲醇合成废气，利用甲醇合成废气的燃烧热量足以进行稳燃，不需要燃油稳燃，弥补在煤粉燃烧锅炉接近最低稳燃负荷下时等离子体发生器不能及时发挥作用的缺陷，避免了稳燃不及时造成的煤粉燃烧锅炉非停的现象。而且由于甲醇合成废气为废气回收利用，因此相对于采用油燃来进行低负荷稳燃的方式成本大大降低。。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种典型实施方式提供的煤粉燃烧锅炉系统的煤粉燃烧锅炉部分内部结构示意图；

图2示出了根据本发明一种实施例提供的燃烧器的结构示意图；以及

图3示出了根据本发明一种实施例提供的甲醇合成废气供应装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、煤粉燃烧锅炉；

20、燃烧器；211、点火一次风喷口；212、第二一次风喷口；213、第三一次风喷口；214、第四一次风喷口；221、第一二次风喷口；222、废气源二次风喷口；223、第三二次风喷口； 224、第四二次风喷口；225、第五二次风喷口；226、第六二次风喷口；227、第七二次风喷口；228、第八二次风喷口；229、第九二次风喷口；230、第十二次风喷口；23、火焰检测器；24、火检冷却风装置；

30、甲醇合成废气供应装置；31、气液分离器；32、减压站；33、盲板阀；34、阻火器；35、氮气源。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术中的煤粉燃烧锅炉系统油耗高也燃烧不稳定的问题，本申请发明人对现有技术中的常用燃料以及潜在燃料进行了研究，发现煤气化合成甲醇装置排放的废气具有可燃成分多、发热量相对较高、容易着火、燃烧速度快的特点。煤气化合成甲醇装置排放的废气主要是氢气、甲烷、乙烷、一氧化碳等可燃气体和N₂、CO₂、氩气等不可燃气体两大部分组成，低位发热量为8000KJ/Nm³左右。随着甲醇技术的成熟，逐渐向大型化发展，百万吨级以上的甲醇装置成为发展主流，产生的废气排放量大，大约都在3500Nm³/h以上，如果直接通过火炬燃烧排放将造成能源的浪费。因此可以考虑将煤气化合成甲醇装置排放的废气应用于煤粉锅炉燃烧中，但是煤粉锅炉日常点火用柴油，低位发热量一般在41MJ/kg以上，而上述废气燃烧发热量远远低于柴油，如果锅炉启动单独采用废气进行点火，则点火能量明显不足，无法独立完成点火；如果煤粉锅炉靠燃烧废气进行产气则废气量也远远不够。

在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种煤粉燃烧锅炉系统，如图1和图2所示，该煤粉燃烧锅炉系统包括煤粉燃烧锅炉10、一个或多个相互隔离设置的燃烧器20和甲醇合成废气供应装置30，煤粉燃烧锅炉10具有炉膛；燃烧器20设置在炉膛中且靠近炉膛的边缘设置，燃烧器20包括在竖直方向上相互不连通设置的多个一次风喷口和多个二次风喷口，相邻的一次风喷口之间设置一个或多个二次风喷口，各一次风喷口具有煤粉入口，位于最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，设置有等离子体发生器的一次风喷口为点火一次风喷口 211，位于点火一次风喷口211下方的一个或多个二次风喷口具有燃气入口；甲醇合成废气供应装置30与二次风喷口的燃气入口相连以将甲醇合成废气作为燃气，且与甲醇合成废气供应装置30相连的二次风喷口为废气源二次风喷口222。

利用甲醇合成废气对炉膛进行预热，配合等离子体发生器可以完成煤粉燃烧锅炉10的点火要求；在煤粉燃烧锅炉10稳定运行时，采用甲醇合成废气作为部分燃料配合一次风喷口的煤粉燃烧即可完成煤粉燃烧，此时一次风喷口的煤粉燃烧所需的煤粉燃料可以相对于掺烧甲醇合成废气之前有所减少；煤粉燃烧锅炉10在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉10 的下层燃烧甲醇合成废气，利用甲醇合成废气的燃烧热量足以进行稳燃，不需要燃油稳燃，弥补在煤粉燃烧锅炉10接近最低稳燃负荷下时等离子体发生器不能及时发挥作用的缺陷，避免了稳燃不及时造成的煤粉燃烧锅炉10非停的现象。而且由于甲醇合成废气为废气回收利用，因此相对于采用油燃来进行低负荷稳燃的方式成本大大降低。

上述煤粉锅炉燃烧系统运行时，其主要包括如下运行过程：

煤粉锅炉启动时，先开启甲醇合成废气点火装置，即开启燃气喷枪并在相应的二次风喷口中将该甲醇合成废气点燃；待炉膛加热至煤粉点火温度时，启动等离子体发生器和一次风机，将煤粉从设置有等离子体发生器的一次风喷口送入，煤粉在等离子体发生器作用下点燃，点火完成后关闭等离子体发生器。在锅炉正常燃烧时，甲醇合成废气与煤粉一块进行燃烧发热，为锅炉产气提供热量。在锅炉低负荷时(一般为磨煤机故障或其他情况造成锅炉负荷降低，这时炉膛温度降低，一二次风和二次风温度降低)由于煤粉的着火温度高，容易造成煤粉燃烧不稳定炉膛灭火故障，而甲醇合成废气的着火点低，容易着火，在低负荷时，炉膛底部的燃烧器20喷出甲醇合成废气进行燃烧，可以不进行投油来进行稳燃，避免了柴油的使用。

由于在点火过程中采用了甲醇合成废气对炉膛进行了预热，因此，点火所需的氧量和风量都可减小，具体地，一次风喷口横截面积需要根据燃气贡献热值的多少需重新设计，喷口面积相对全部为煤粉燃烧适当减小，减小量需考虑综合考虑一次风的速度和一次风比率，根据目前常用的锅炉规格以及工作负荷，优选上述点火一次风喷口211的横截面积为0.1～0.11m²。该横截面积相对于现有技术常规的用于点火的一次风喷口的横截面积减少了10％左右。上述横截面积可以理解为煤粉的流道面积，即图2中垂直于纸面方向的点火一次风喷口211的截面面积。

进一步地，二次风喷口的面积需考虑燃烧时燃烧器20下部热负荷增大，燃烧器20区域容易形成还原气氛进而造成燃烧器20结焦，所以炉膛内的二次风喷口面积需重新设计，保证燃烧区域的供氧量，喷口面积适当增大，根据目前常用的锅炉规格以及工作负荷，优选上述废气源二次风喷口222的横截面积为0.1～0.15m²。上述横截面积可以理解为煤粉的流道面积，即图2中垂直于纸面方向的废气源二次风喷口222的截面面积。

本申请的燃烧器20可以采用现有技术中常用的在竖直方向上相连通的多个一次风喷口和多个二次风喷口的燃烧器20，优选如图2所示，上述燃烧器20包括自下而上设置的第一二次风喷口221、废气源二次风喷口222、第三二次风喷口223、点火一次风喷口211、第四二次风喷口224、第二一次风喷口212、第五二次风喷口225和第六二次风喷口226。进一步优选如图2所示，上述燃烧器20还包括依次设置在第六二次风喷口226上方的第三一次风喷口213、第七二次风喷口227、第四一次风喷口214、第八二次风喷口228、第九二次风喷口229和第十二次风喷口230。如果甲醇合成废气量较大，煤粉燃烧锅炉10负荷较重，上述的第三二次风喷口223、第五二次风喷口225、第六二次风喷口226、第八二次风喷口228和第九二次风喷口229均可设置上述燃气喷枪。

现在煤化工企业基本都是每两年全厂停车检修一次，此时甲醇合成装置不产生废气，为了避免这种情况导致煤粉燃烧锅炉系统不能正常开启和使用，优选两边均设置有一次风喷口的二次风喷口还设置有油枪。比如图2中的第四二次风喷口224和第七二次风喷口227中均可设置油枪。如前所述，燃气喷枪通常布置在炉膛底部下层的二次风喷口内，如果燃气量大，除底部外，在上层其他二次风喷口内设置油枪，使其与通入燃气的二次风喷口相邻，达到在没有燃气的时候能够达到启动点火，低负荷助燃的作用。

现有技术中的燃烧器20有多种，为了提高锅炉燃烧效率，优选如图1所示，上述燃烧器 20共四个，各燃烧器20为直流式燃烧器20且四个燃烧器20布置在炉膛的四角形成四角切圆燃烧。燃烧器20为四角切圆燃烧的直流式燃烧器20，燃烧器20的一次风、二次风采用多层直流式喷口排成一竖列布置在炉膛四角。进一步优选对角设置的燃烧器20的最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，或各燃烧器20的最下方的一次风喷口设置有等离子体发生器，进而使得煤粉一次风直流式喷口内通过等离子体发生器点火。

用于本申请的甲醇合成废气可以从现有的甲醇合成废气中进行选择，优选上述甲醇合成废气供应装置30包括甲醇驰放气收集器、变压吸附解析气收集器、膜分离非渗透气收集器、甲醇合成不凝气收集器和粗甲醇溶解气收集器中的任意一个或多个，甲醇驰放气收集器、解析气收集器、膜分离非渗透气收集器、甲醇合成不凝气收集器和/或粗甲醇溶解气收集器与燃气喷枪相连。利用甲醇驰放气、变压吸附解析气、膜分离非渗透气、甲醇合成不凝气以及粗甲醇溶解气中的一种或多种作为甲醇合成废气。

为了保证甲醇合成废气的稳定、安全的使用，如图3所示，优选上述甲醇合成废气供应装置30还包括气液分离器31、减压站32、盲板阀33、阻火器34和氮气源35，气液分离器31连接设置在废气回收管网和燃气喷枪之间；减压站32连接设置在气液分离器31和燃气喷枪之间；盲板阀33连接设置在减压站32和燃气喷枪之间；阻火器34连接设置在盲板阀33 和燃气喷枪之间；氮气源35与废气回收管网相连以对废气回收管网进行吹扫。

甲醇合成各单元产生的废气减压后输送至废气回收管网，管网压力一般为0.4～0.5MPa，到达煤粉燃烧锅炉10所在界区后，依次经气液分离器31分离出其中的凝液，经减压站32后减压为50～100KPa，经盲板阀33、阻火器34，最后通过燃气喷枪，送入燃烧器20燃烧，盲板阀33在燃气系统正常运行时打开，可以防止在燃气系统停运时阀门关不严，造成燃气泄漏进入炉膛，发生爆炸，当燃气系统停运可以迅速关闭盲板阀33。阻火器34是安装在炉膛四角的燃气管道上，为了防止燃气管道内发生着火故障，火焰传播到整个管网。从气液分离器31 回收的甲醇凝液经凝液泵回收至甲醇装置。甲醇合成废气投运前采用氮气对管道内的空气进行置换，合格标准为氧含量小于0.5％；当停炉后，用氮气置换管网内的废气，废气合格标准为：可燃气体含量小于0.2％或氮气纯度大于99.8％

在本申请另一种优选的实施例中，如图2所示，上述燃烧器20还包括相连的火焰检监测和火检冷却风装置24。火焰检测器23用来监测燃烧器20内燃气或煤粉燃烧的火焰进行切实有效的检测。因为火检探头的工作环境温度高、灰尘大，火检冷却风装置提供的冷却风的主要作用就是改善火检探头的工作环境，冷却风可使探头得到适当的冷却降温，不使其温度过高；另外冷却风的吹扫也起到了清洁探头的作用。上述一个火检冷却风装置24可以对应多个火焰检测器23对其进行降温，如图2所示。

本申请的等离子发生器采用现有技术中常规结构的等离子发生器即可，即设置有等离子水箱、等离子冷却风机、等离子冷却水水泵。

在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种煤粉燃烧锅炉运行方法，该煤粉燃烧锅炉运行方法包括：在煤粉燃烧锅炉启动时采用甲醇合成废气与等离子发生器复合点火；煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用甲醇合成废气作为燃料进行煤粉燃烧；以及煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉的下层燃烧器燃烧甲醇合成废气。

利用甲醇合成废气对煤粉燃烧锅炉的炉膛进行预热，配合等离子体发生器可以完成煤粉燃烧锅炉的点火要求；在煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用甲醇合成废气作为部分燃料配合一次风喷口的煤粉燃烧即可完成煤粉燃烧，此时一次风喷口的煤粉燃烧所需量相对于掺烧甲醇合成废气之前有所减少；煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉的下层燃烧甲醇合成废气，利用甲醇合成废气的燃烧热量足以进行稳燃，不需要燃油稳燃，弥补在煤粉燃烧锅炉接近最低稳燃负荷下时等离子体发生器不能及时发挥作用的缺陷，避免了稳燃不及时造成的煤粉燃烧锅炉非停的现象。而且由于甲醇合成废气为废气回收利用，因此相对于油燃的方式成本大大降低。

本申请在利用甲醇合成废气时，可以适当对甲醇合成废气的成分进行调整，优选以体积百分比计甲醇合成废气的主要成份包括30～50.1％H₂、10～30％CH₄(优选10～20％)、2～10％乙烷(优选2～5％)、2～27％CO(优选4～10％)、2％～30％二氧化碳(优选2～6％)、8～17.95％氮气、1.47～8％氩气，优选甲醇合成废气的发热量为8～17.4MJ/Nm³，优选11.7～17.4MJ/Nm，优选甲醇合成废气包括甲醇驰放气、变压吸附解析气、膜分离非渗透气、甲醇合成不凝气以及粗甲醇溶解气中的任意一种或多种

优选地，上述煤粉为烟煤，进一步优选以质量百分比计，烟煤中收到基灰分24.3％、收到基水份17.84％、干燥无灰基挥发分36.49％。上述质量百分比通过燃煤工业分析法得出。

在煤粉燃烧锅炉启动时，锅炉启动时甲醇合成废气主要起到辅助等离子点火的作用，不是决定作用，锅炉启动时，利用甲醇合成废气燃烧产生的热量提高炉膛和一二次风的温度，从而有利于锅炉的等离子点火。所以点火时使用甲醇合成废气量的多少主要取决于等离子点火时的外界燃气量的多少，同时还与锅炉的额定蒸发量有关；锅炉稳定运行时燃烧的甲醇合成废气掺烧量也取决于外界燃气量的多少，掺烧甲醇合成废气量越多所需煤粉燃烧的量就越少，因此甲醇合成废气掺烧量可调节，没有固定的量；煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，甲醇合成废气需要量与锅炉的设计的最低不投油稳燃负荷和煤质有关。

上述煤粉燃烧锅炉运行方法可以采用本申请的煤粉燃烧锅炉系统实施。

为了进一步说明本申请的有益效果，以下将结合附图和运行工艺对本申请的技术方案进行说明。

电站煤粉燃烧锅炉系统如图1至3所示，在四角废气源二次风喷口布置4套燃气喷枪，在点火一次风喷口中布置4套等离子体发生器，在第四二次风喷口和第七二次风喷口内布置8 套油枪。点火一次风喷口的横截面积为0.105m²，废气源二次风喷口的横截面积为0.144m²。

神华包头煤制烯烃项目年产180万吨MTO级甲醇，以煤气化产生的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氢气(H₂)为主要原料，经过化学反应合成甲醇，甲醇合成各单元产生的废气主要由以下部分组成：甲醇驰放气经过膜分离和PSA单元回收氢气后，PSA单元副产的解析气；稳定塔塔顶不凝气及精馏单元的不凝气；甲醇合成反应生成的粗甲醇经低压闪蒸后溶解在粗甲醇中的溶解性气体。排放量为3814Nm³/h，主要成份和体积含量为，50.1％H₂、14.9％CH₄、3.1％乙烷、4.82％CO、5.58％二氧化碳、17.95％氮气、1.47％氩气，发热量为2934Kcal/ Nm³。

利用废气回收至管网将上述废气送至电站锅炉作为燃料气进行使用，全厂配备4台(3用 1备)蒸发量为480t/h压力为10.3MPa锅炉，锅炉为п型布置，高压自然循环汽包炉、单炉膛、平衡通风，锅炉燃用煤种为烟煤(收到基灰分24.3％、收到基水份17.84％、干燥无灰基挥发分36.49％)，燃烧器为四角布置、切圆燃烧且水平浓淡直流燃烧器，在锅炉启动时采用上述废气与等离子体发生器复合点火。当锅炉接近最低稳燃负荷下时，在四角废气源二次风喷口有废气燃烧，可以起到很好的稳燃作用，不需启动等离子系统或投油稳燃，锅炉正常运行时煤粉和废气参烧使用。

将上述废气作为燃料进行充分利用，在锅炉启动点火和低负荷稳燃时节省燃油用量，在正常运行期间废气和煤粉参烧燃气节约煤炭用量，下面举例说明，通过减少煤耗和油耗，为企业创造的经济效益：

以废气排放量3500Nm³/h计算，低位发热量为8000KJ/Nm³，废气燃烧热效率90％，标煤发热量29306KJ/kg，标煤价格为700元/吨，1年按照8000小时计算，那么1年节约资金：3500Nm³/h×8000KJ/Nm³×90％×8000h÷29306KJ/kg÷1000×700元/吨＝500万元。

假设1台410t/h蒸发量的锅炉，启停1次平均耗油40t/h，每吨9000元计算，启停一次节约资金36万元。每台1年平均启停3次，配备3台锅炉，锅炉启动采用燃气点火时节约资金：40t/h×9000元/吨×3次×3台炉＝324万。不包括低负荷稳燃用油计算在内，以上两项每年至少节约资金：824万。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

利用甲醇合成废气对炉膛进行预热，配合等离子体发生器可以完成煤粉燃烧锅炉的点火要求；在煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用甲醇合成废气作为部分燃料配合一次风喷口的煤粉燃烧即可完成煤粉燃烧，此时一次风喷口的煤粉燃烧所需掺烧向相对于使用甲醇合成废气之前有所减少；煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在煤粉燃烧锅炉的下层燃烧甲醇合成废气，利用甲醇合成废气的燃烧热量足以进行稳燃，不需要燃油稳燃，弥补在煤粉燃烧锅炉接近最低稳燃负荷下时等离子体发生器不能及时发挥作用的缺陷，避免了稳燃不及时造成的煤粉燃烧锅炉非停的现象。而且由于甲醇合成废气为废气回收利用，因此相对于油燃的方式成本大大降低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述煤粉燃烧锅炉为电站煤粉燃烧锅炉，所述煤粉燃烧锅炉运行方法包括：

在煤粉燃烧锅炉启动时采用甲醇合成废气与等离子发生器复合点火；

所述煤粉燃烧锅炉稳定运行时，采用所述甲醇合成废气作为部分燃气进行煤粉燃烧；以及

所述煤粉燃烧锅炉在最低稳燃负荷下运行时，在所述煤粉燃烧锅炉的下层燃烧甲醇合成废气，

以体积百分比计所述甲醇合成废气的主要成份包括30～50.1％H₂、10～20％CH₄、2～5％乙烷、4～10％％CO、2～6％二氧化碳、8～17.95％氮气、1.47～8％氩气，

所述煤粉燃烧锅炉运行方法采用煤粉锅炉燃烧系统实现，所述煤粉锅炉燃烧系统包括：

煤粉燃烧锅炉(10)，具有炉膛；

一个或多个相互隔离设置的燃烧器(20)，设置在所述炉膛中且靠近所述炉膛的边缘设置，所述燃烧器(20)包括在竖直方向上相互不连通设置的多个一次风喷口和多个二次风喷口，相邻的所述一次风喷口之间设置一个或多个所述二次风喷口，各所述一次风喷口具有煤粉入口，至少两个位于最下方的所述一次风喷口设置有等离子体发生器，设置有所述等离子体发生器的所述一次风喷口为点火一次风喷口(211)；

位于所述点火一次风喷口(211)下方的一个或多个所述二次风喷口具有燃气喷枪，所述煤粉燃烧锅炉(10)系统还包括：

甲醇合成废气供应装置(30)，与所述二次风喷口的燃气喷枪相连以将所述甲醇合成废气作为燃气，且与所述甲醇合成废气供应装置(30)相连的所述二次风喷口为废气源二次风喷口(222)，

所述燃烧器(20)共四个，各所述燃烧器(20)为直流式燃烧器(20)且四个所述燃烧器(20)布置在所述炉膛的四角形成四角切圆燃烧，对角设置的所述燃烧器(20)的最下方的所述一次风喷口设置有等离子体发生器，或各所述燃烧器(20)的最下方的所述一次风喷口设置有等离子体发生器，

所述点火一次风喷口(211)的横截面积为0.1～0.11m²，所述废气源二次风喷口(222)的横截面积为0.1～0.15m²，

所述在煤粉燃烧锅炉启动时采用甲醇合成废气与等离子发生器复合点火的过程包括：在废气源二次风喷口中将所述甲醇合成废气点燃；待炉膛加热至煤粉点火温度时，启动所述等离子体发生器和一次风机，将煤粉从设置有所述等离子体发生器的一次风喷口送入，煤粉在所述等离子体发生器作用下点燃，点火完成后关闭等离子体发生器。

2.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述甲醇合成废气的发热量为11.7MJ/Nm³～17.4MJ/Nm³。

3.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述甲醇合成废气包括甲醇驰放气、变压吸附解析气、膜分离非渗透气、甲醇合成不凝气以及粗甲醇溶解气中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述煤粉为烟煤，以质量百分比计，所述烟煤中收到基灰分24.3％、收到基水份17.84％、干燥无灰基挥发分36.49％。

5.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述燃烧器(20)包括自下而上设置的第一二次风喷口(221)、废气源二次风喷口(222)、第三二次风喷口(223)、点火一次风喷口(211)、第四二次风喷口(224)、第二一次风喷口(212)、第五二次风喷口(225)和第六二次风喷口(226)。

6.根据权利要求5所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述燃烧器(20)还包括依次设置在所述第六二次风喷口(226)上方的第三一次风喷口(213)、第七二次风喷口(227)、第四一次风喷口(214)、第八二次风喷口(228)、第九二次风喷口(229)和第十二次风喷口(230)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，两边均设置有所述一次风喷口的所述二次风喷口还设置有油枪。

8.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述甲醇合成废气供应装置(30)包括甲醇驰放气收集器、变压吸附解析气收集器、膜分离非渗透气收集器、甲醇合成不凝气收集器和粗甲醇溶解气收集器中的任意一个或多个，所述甲醇驰放气收集器、所述解析气收集器、所述膜分离非渗透气收集器、所述甲醇合成不凝气收集器和/或所述粗甲醇溶解气收集器通过废气回收管网与所述燃气喷枪相连。

9.根据权利要求8所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，所述甲醇合成废气供应装置(30)还包括：

气液分离器(31)，连接设置在所述废气回收管网和燃气喷枪之间；

减压站(32)，连接设置在所述气液分离器(31)和所述燃气喷枪之间；

盲板阀(33)，连接设置在所述减压站(32)和所述燃气喷枪之间；

阻火器(34)，连接设置在所述盲板阀(33)和所述燃气喷枪之间；以及

氮气源(35)，与所述废气回收管网相连以对所述废气回收管网进行吹扫。

10.根据权利要求1所述的煤粉燃烧锅炉运行方法，其特征在于，各所述燃烧器(20)还包括相连的多个火焰检测器(23)和多个火检冷却风装置(24)，各所述火焰检测器(23)设置在各所述一次风喷口的上部和所述废气源二次风喷口的上部。

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