一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置，属于煤气化燃煤发电技术领域。本发明专利技术针对锅炉低负荷运行时，炉膛内煤粉燃烧放热少、温度低、火焰传播性和稳定性差的缺点，通过利用等离子体煤气化方法，煤粉在气化炉内部分气化，生成高温燃气，高温燃气携带热煤粉进入炉膛后，引燃锅炉主煤粉气流，补充火焰区热量，确保燃煤锅炉低负荷运行过程中燃烧的稳定性。本发明专利技术具有煤种适应性强、操作稳定、响应快、工艺简单、易改装的优点。可以防止燃煤锅炉低负荷运行导致的炉膛灭火，实现锅炉大比例变负荷状态下的稳定燃烧，满足电厂灵活性改造的要求。电厂灵活性改造的要求。电厂灵活性改造的要求。

A plasma gasification method and device for low load stable combustion of coal-fired boiler

【技术实现步骤摘要】
一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置


[0001]本专利技术属于煤气化燃煤发电
，具体涉及一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置。

技术介绍

[0002]发挥煤电机组具有可宽负荷运行、启停灵活的特点，采用燃煤火电机组进行灵活性调峰是解决新能源消纳，同时保证电力稳定供给的最佳途径。
[0003]燃煤机组低负荷运行过程中，煤粉用量大幅下降，空气煤比上升，造成锅炉炉膛内的燃烧发热量下降，火焰温度和传播性烧下降，造成燃烧的稳定性差，锅炉易灭火，造成系统的稳定性下降。目前，燃煤锅炉低负荷稳燃主要采用燃油稳燃技术，但由于油、气价格高，而且容易造成后系统的脱硝系统堵塞、排放增大，该方式有被无油稳燃技术取代的趋势。
[0004]专利201210083504.5、201710661801.6、201710483595.4、201910584293.5、201920008532.8、201920454263.8分别采用不同方式和设备，通过预热煤粉、一次风、提高磨煤机出口温度，或改善煤粉细度的方法，改善锅炉内煤粉的燃烧效果。这些降低煤粉的引燃所需热量，使煤粉更易着火和稳定燃烧。该类技术最大的区别在于预热方式的选择，难点在于预热温度的控制，温度太低，起不到效果；而温度太高，则易导致在管道中爆燃，而且存在爆炸的安全隐患。
[0005]等离子体点火已在电厂、有机含碳原料气化方面已有广泛应用，其原理在于利用正负电极之间的高压，产生电弧，使压缩空气在产生能量密度极高的等离子体炬，点燃煤粉。专利201810595813.8、201920041637.3分别提出了不同结构和工作方式的等离子点火稳燃系统，利用高压产生电弧，电离空气产生能量密度极高的等离子体，点燃煤粉气流，达到稳燃目的。但等离子发生器功率大，系统复杂，还存在使用寿命短的技术难题。

技术实现思路

[0006]针对锅炉低负荷运行时，炉膛内煤粉燃烧放热少、温度低、火焰传播性和稳定性差的问题，本专利技术提供了一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0008]一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，包括：磨煤机、气化炉、锅炉炉膛；
[0009]所述磨煤机通过主管道与锅炉炉膛上锅炉一次风和煤粉进口连通；所述锅炉一次风和煤粉进口设置在锅炉炉膛一侧的侧壁上；在所述主管道上设有锅炉一次风主管路调节阀；
[0010]在所述主管道上新增一条旁路管道，并在旁路管道上设有锅炉一次风旁路调节阀和锅炉一次风旁路流量计；
[0011]在所述气化炉两端分别设有开口，一端为煤粉烧嘴另一端为燃气喷管；在煤粉烧嘴内设有煤粉通道，在煤粉通道内设有等离子体发生器；所述气化炉设置在旁路管道末端
与锅炉一次风和煤粉进口之间，所述煤粉烧嘴与旁路管道末端连通，所述燃气喷管与锅炉一次风和煤粉进口紧密连接；所述主管道末端与锅炉一次风和煤粉进口连通。
[0012]进一步，所述气化炉的气化炉炉体通体采用耐火材料。
[0013]进一步，所述气化炉的耐火材料的允许使用温度>1200℃，耐压强度≥60MPa。
[0014]进一步，所述等离子体发生器位于煤粉烧嘴的中心，并深入气化炉炉体0～10mm。
[0015]一种使用上述装置的燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，将原煤送入磨煤机，研磨成煤粉，调节磨煤机的风量，空气携带煤粉作为锅炉一次风和燃料，从磨煤机顶部排出，由锅炉的一次风进口进入锅炉炉膛；
[0017]步骤2，调节主管道和旁路管道上的调节阀和调节阀的开度，控制煤粉经煤粉烧嘴进入气化炉；
[0018]步骤3，控制一定量的空气进入位于煤粉烧嘴中心的等离子体发生器，调节电流强度，产生高温等离子体炬，点燃煤粉；
[0019]步骤4，调节等离子发生器的空气流量和电流强度，维持气化炉反应温度800～1200℃，煤粉发生热裂解，并与氧气反应，生成富含CO的高温燃气；
[0020]步骤5，高温燃气携带未燃尽的煤粉由燃气喷管喷入锅炉炉膛内，完成稳定锅炉内煤粉燃烧。
[0021]进一步，所述步骤1中空气与煤粉质量比为1～5:1；所述煤粉粒径小于200μm。
[0022]进一步，所述步骤2中进入气化炉的煤粉占总重量的2
‑
10％；所述步骤2中煤粉烧嘴出口的气流速度为20～60m/s；所述步骤4中气化炉内气体的流速0.5～5m/s。
[0023]进一步，所述步骤3中等离子体炬的空气量为1～50Nm3/h，流速0.5～5m/s。
[0024]进一步，所述步骤4中气化炉内气体和固体颗粒的停留时间0.5
‑
10s。
[0025]进一步，所述步骤5中高温燃气携带未燃尽的煤粉由燃气喷管喷入锅炉炉膛的速度20～80m/s。
[0026]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0027]1煤种适应性好，可用于以褐煤、烟煤、无烟煤为原料的燃煤锅炉；
[0028]2采用小功率等离子体气化煤粉，设备投资低，运行成本低，等离子发生器寿命长。
[0029]3煤粉的燃尽率高，提高燃烧效率，节约能源；
[0030]3气化煤量调节范围大，响应快速，可适应快速的调峰过程；
[0031]4占地面积小，工艺简单，便于现场改造；
[0032]5本专利技术适用于燃煤锅炉灵活调峰过程中煤粉的稳定燃烧，也可用于煤、生物质、有机含碳废弃物燃烧过程。
附图说明
[0033]图1是本专利技术用于燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置的示意图；
[0034]图2是等离子体煤粉气化炉的结构示意图。
[0035]图中，1、磨煤机；2、锅炉一次风主管路调节阀；3、锅炉一次风旁路调节阀；4、锅炉一次风旁路流量计；5、煤粉烧嘴；6、等离子体发生器；7、气化炉；8、燃气喷管；9、锅炉一次风和煤粉进口；10、锅炉的炉膛；11、烧嘴的煤粉通道；12、气化炉炉体；13、气化炉炉体的耐火
材料。
具体实施方式
[0036]如图1和2所示，本专利技术提供了一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，包括：磨煤机1、气化炉7、锅炉炉膛10；
[0037]所述磨煤机1通过主管道与锅炉炉膛10上锅炉一次风和煤粉进口9连通；所述锅炉一次风和煤粉进口9设置在锅炉炉膛10一侧的侧壁上；在所述主管道上设有锅炉一次风主管路调节阀2；
[0038]在所述主管道上新增一条旁路管道，并在旁路管道上设有锅炉一次风旁路调节阀3和锅炉一次风旁路流量计4；
[0039]在所述气化炉7两端分别设有开口，一端为煤粉烧嘴5另一端为燃气喷管8；在煤粉烧嘴5内设有煤粉通道11，在煤粉通道11内设有等离子体发生器6；所述气化炉7设置在旁路管道末端与锅炉一次风和煤粉进口9之间，所述煤粉烧嘴5与旁路管道末端连通，所述燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，其特征在于：包括：磨煤机(1)、气化炉(7)、锅炉炉膛(10)；所述磨煤机(1)通过主管道与锅炉炉膛(10)上锅炉一次风和煤粉进口(9)连通；所述锅炉一次风和煤粉进口(9)设置在锅炉炉膛(10)一侧的侧壁上；在所述主管道上设有锅炉一次风主管路调节阀(2)；在所述主管道上新增一条旁路管道，并在旁路管道上设有锅炉一次风旁路调节阀(3)和锅炉一次风旁路流量计(4)；在所述气化炉(7)两端分别设有开口，一端为煤粉烧嘴(5)另一端为燃气喷管(8)；在煤粉烧嘴(5)内设有煤粉通道(11)，在煤粉通道(11)内设有等离子体发生器(6)；所述气化炉(7)设置在旁路管道末端与锅炉一次风和煤粉进口(9)之间，所述煤粉烧嘴(5)与旁路管道末端连通，所述燃气喷管(8)与锅炉一次风和煤粉进口(9)紧密连接；所述主管道末端与锅炉一次风和煤粉进口(9)连通。2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，其特征在于：所述气化炉(7)的气化炉炉体(12)通体采用耐火材料。3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，其特征在于：所述气化炉(7)的耐火材料的允许使用温度>1200℃，耐压强度≥60MPa。4.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化装置，其特征在于：所述等离子体发生器(6)位于煤粉烧嘴(5)的中心，并深入气化炉炉体(12)0～10mm。5.一种使用权利要求1～5任意一项所述装置的燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将原煤送入磨煤机(1)，研磨成煤粉，调节磨煤机(1)的风量，空气携带煤粉作为锅炉一次风和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建涛，王永斌，李春玉，聂伟，郑伟，毛子刚，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：