CN1804467A - 一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电厂点火装置，尤其一种适用于火力发电煤粉锅炉上作为点火装置使用的裂解点火装置，包括一裂解炉(2)，裂解炉(2)设有进料系统(8)、裂解介质供给系统(10)和排渣系统(11)，炉腔内设有加热装置(9)，裂解炉(2)对外设有气体输出管；或不设加热装置(9)，而是在气体输出管上安装可燃气体回馈加热系统(18)，可燃气体回馈加热系统(18)的另一端与裂解炉(2)炉腔连通，输出管末端装有点火燃烧头(4)，该点火燃烧头(4)与锅炉的燃烧器(5)连接或直接在锅炉炉膛内与煤粉混燃。本发明的有益效果是：性能稳定、耐冷热冲击并能够长期使用；功能灵活，在锅炉启动时，作为点火燃烧器使用，在正常燃烧时，可作为主燃烧器使用；与锅炉的匹配性较好。

Description

一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置

所属技术领域：

本发明涉及一种电厂点火装置，尤其一种适用于火力发电煤粉锅炉上作为点火装置使用的裂解点火装置。

背景技术：

我国是火力发电大国，大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃大多数采用燃烧轻油、重油等来实现。近年来，原油价格不断上涨，用于火力发电的燃油愈来愈受到限制；对于燃烧贫煤的火电厂，启动点火和低负荷稳燃、助燃的用油则更多。大量的燃油消耗，以及相应的燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用也大大增加了发电成本，因此，无油或少油煤粉直接点火一直是电力行业急需解决的问题。现行比较典型的方法是采用了小油枪煤粉直接点火和等离子点火类产品的使用。现行小油枪使用过程中存在不少弊端：使用时用油量仍然较大(一般为大油枪点火用油量的50-60％)；点火初期升温太慢，而投入煤粉后升温又太快，难以调节和控制；低负荷稳燃时，由于油枪出力小，对油的品质要求高，只要一把油枪熄火了，就可能导致炉膛的火灭；小油枪布置在一次风中磨损太厉害，使用寿命短；小油枪的点火需要电弧，对电弧发生器要求较高。现行用于煤粉点火的等离子体发生器结构基本上是采用非转移弧形式的同轴电极结构，这种发生器需要复杂的水冷却系统、压缩空气或高压惰性保护气体系统配合，电极寿命很短(仅50小时左右)；在等离子体发生器和燃烧器结合的结构上虽然略有不同，但为了使等离子体稳定，都采用等离子体与煤粉流相对的紊流燃烧，点燃效率大大降低，易产生结渣和煤粉点燃不完全，运行时噪声很大、维护工作量大、对使用煤质要求高，在冷态投用时，会造成锅炉升温升压过快，汽包壁温差过大；此外，由于电极的能量密度很高，对设备材料的热影响大。对陶瓷加热直接点火方式，由于实际应用困难，这种点火自从提出后，就很少有报道。电阻加热类型中电热腔直接点火的燃烧器缺点在于，由于煤粉在电热腔内燃烧，结焦问题就在所难免；电热管的材料使用寿命很短，加热元件在经历了一次大幅度的升降温过程后(1200℃以上)，非常容易损坏，由于结焦危险和电阻工作温度限制，点火器温度不能太高，对挥发粉较低的煤粉无能为力。激光加热煤粉直接点火燃烧器一直处于实验室研究阶段，未能实现工业化应用。

发明内容：

为了解决上述点火装置的不足，本发明提供一种全新结构的裂解点火装置，从根本上解决现有等离子体点火阴极和阳极的寿命的问题，实现锅炉的点火和稳燃真正不用一滴油，在0℃以上的条件下实现锅炉冷态直接点燃煤粉使锅炉在不投油的条件下启动直至主燃烧器投入并稳定运行，可完全满足锅炉升温升压的性能要求。

本发明的技术方案是：一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，包括一裂解炉，裂解炉设有进料系统和排渣系统，炉腔内设有加热装置，裂解炉对外设有气体输出管，输出管末端装有点火燃烧头，该点火燃烧头与锅炉的燃烧器连接，或直接在锅炉炉膛内与煤粉混燃。

本适用新型在工作时，由进料系统将煤送入裂解炉内，加热装置利用等离子体加热、部分煤的局部燃烧加热、回馈可燃气体加热或其它加热方式使炉内煤在无氧或少氧环境中发生裂解，产生的可燃气体浓度达到一定值时，便可通过气体输出管到达点火燃烧头即可电厂锅炉燃烧器。本发明把直接点火与稳燃要求相结合，创造燃煤的裂解环境，大大增加煤粉的挥发份产生大量高温化学活性可燃烧物质，诱导不同的煤种内含有的大量化学活性的粒子，如原子(C、H、O)、原子团(OH、H₂、O₂)、离子(O₂ ^-、H₂ ^-、OH^-、O^-、H⁺)，产生的有大量电子、离子、原子、分子和自由基等离子，快速实现其热化学转换，使燃料煤的挥发份完全游离出来，并且其游离态达到高浓度高产出实现低燃点的即点即燃，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，真正实现了锅炉的无油启动和无油稳燃。本发明不仅可快速点火，而且还可以随同部分可燃物—煤粉形成火力的多级增强，喷入炉内形成中心火焰区。本发明裂解环境可通过等离子发生器作为无氧环境的热源，也可采用其它加热方式形成高温少氧或无氧环境促使煤裂解，包括利用炉内部分煤的燃烧引成局部高温促使煤的裂解这一方法。裂解产生的可燃气体经除尘等处理后输送到燃烧器可直接点燃，作为点火的火源在燃烧器内燃烧或引燃煤粉。

本发明的有益效果是：性能稳定性、耐冷热冲击并能够长期使用；功能灵活，在锅炉启动时，作为点火燃烧器使用，在正常燃烧时，可作为主燃烧器使用；与锅炉的匹配性好；本发明具有信号检测和反馈、火焰检测和自动控制装置；使发电锅炉点火及稳燃操作简便、安全，且不会发生由于灭火而引起炉膛爆燃的事故。克服了以往锅炉燃油系统存在的事故隐患多、维护工作量大的缺点。对于新建机组，不仅可省去油库、输油等系统，同时，试运行阶段和投产后运行成本也只是采用燃油运行成本的1/5不到，老机组改造的投资收回速度也很快。设备成本比现有离子点火系统低，不需要现有等离子点火装置的隔离变压器、电抗器、限流电阻、可控硅等大功率设备和器件，现场安装与维护方便。本发明的使用使锅炉燃尽程度增加，由于无易损件和易耗件，使用寿命长，效率高，可长期投运。电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节；简化了运行方式；取消炉前燃油系统，也同时避免了由于燃油系统导致的各种事故。其推广应用既大大简化了电厂设计，又可产生巨大的经济效益，并完全消除用燃油启动及稳燃发电时锅炉因不能启用电除尘装置造成的烟尘污染，有利于环保。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

图1为本发明采用局部加热方式的结构示意图，

图2为本发明采用回馈可燃气体加热的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见附图1，一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，包括一裂解炉2，裂解炉2上端设有安全阀1和进料系统8，进料系统8可采用螺杆输送机、传送带或链斗输送装置。裂解炉2底部设有排渣系统11，炉腔内靠近底部的位置设有加热装置9，加热装置9下方装有裂解介质供给系统10。加热装置9可通过等离子发生器作为无氧环境的热源，利用等离子体加热促使煤裂解；也可以采用部分煤的局部燃烧加热或电加热方式，利用炉内部分煤的燃烧引成局部高温促使煤的裂解的方法，采用这种方法需由裂解介质供给系统10向裂解炉2内输送裂解介质才能进行燃烧加热，裂解介质可选用空气、空气和水蒸汽的混合物或其它气体如氮气等，其中当裂解介质选用空气和水蒸汽的混合物时，煤料产生的热值最高，裂解效果最佳。在裂解炉2的上部设有气体输出管，气体输出管上装有输出稳定调节和热交换系统7和输出净化系统3。

工作时，进料系统8将煤16送入裂解炉2内，利用加热装置9使炉内煤16在无氧或少氧环境中发生裂解，产生的可燃气体17浓度达到一定值时便可通过输出稳定调节和热交换系统7，经过输出净化系统3后到点火燃烧头4即可点燃电厂锅炉燃烧器5，裂解后的灰渣通过11灰渣输出系统输出。本发明另外还装有裂解炉冷却系统6、自动控制系统12，检测系统13，数据传送系统14，电源系统15，可以在本点火装置在进行裂解时，起到安全防护作用，为整个装置正常运行提供保障。

实施例二：

参见附图2，一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，该点火装置不设加热装置9，而是在气体输出管上安装可燃气体回馈加热系统18，可燃气体回馈加热系统18的另一端与裂解炉2炉腔底部连通，利用回馈的可燃气体加热使炉内煤16在无氧或少氧环境中发生裂解，其余与实施例一相同。

Claims (3)

1.一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，其特征在于所述点火装置包括一裂解炉(2)，裂解炉(2)设有进料系统(8)、裂解介质供给系统(10)和排渣系统(11)，炉腔内设有加热装置(9)，裂解炉(2)对外设有气体输出管，输出管末端装有点火燃烧头(4)，该点火燃烧头(4)与锅炉的燃烧器(5)连接或直接在锅炉炉膛内与煤粉混燃。

2.一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，其特征在于所述点火装置包括一裂解炉(2)，裂解炉(2)设有进料系统(8)、裂解介质供给系统(10)和排渣系统(11)，裂解炉(2)对外设有气体输出管，气体输出管上安装可燃气体回馈加热系统(18)，可燃气体回馈加热系统(18)的另一端与裂解炉(2)炉腔连通，输出管末端装有点火燃烧头(4)，该点火燃烧头(4)与锅炉的燃烧器(5)连接或直接在锅炉炉膛内与煤粉混燃。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于煤粉锅炉的裂解点火装置，其特征在于裂解炉(2)的气体输出管上装有输出稳定调节和热交换系统(7)及输出净化系统(3)。