[发明专利]用于固体燃料点火的系统、方法和装置

说明书

本发明提供了一种点火系统，所述点火系统包括：粉末燃料管，所述粉末燃料管接收粉末燃料和主空气的混合物以用于注入燃烧室中供燃烧；以及点火器，所述点火器接收在所述粉末燃料管内以用于点燃所述混合物。所述点火器能够在所述粉末燃料管内轴向移动。

背景技术

技术领域

本发明的实施方案整体涉及燃烧系统，并更具体地讲，涉及用于固体燃料焚烧发电厂中的固体燃料点火的系统、方法和装置。

背景技术

锅炉通常包括其中燃料燃烧来生成热量以产生蒸汽的炉。燃料的燃烧产生热能或热量，其用于将诸如水的液体加热和蒸发成蒸汽。所生成的蒸汽可以用于驱动涡轮机以发电。固体燃料(诸如粉煤)是在锅炉的许多燃烧系统中使用的典型燃料。例如，在空气焚烧粉煤锅炉中，将大气空气送入炉中并将其与粉煤混合以用于燃烧。

发电厂的现有固体燃料焚烧锅炉被设置有多个燃烧器。锅炉能量输出的主要比例由主燃烧器产生，主燃烧器递送用于使锅炉进行焚烧的主要燃料量。此外，点火燃烧器(诸如燃气炬或油炬)通常用于在启动操作(在此之后可以开始将固体燃料送入锅炉)期间进行预热，并且用于确保固体燃料在锅炉操作期间的连续燃烧。锅炉中的主燃烧器安装到锅炉壁中的开口，而点火炬/燃烧器通常放置在主燃烧器的中心中。在预热阶段期间，锅炉由点火燃烧器的火焰加热。当需要时，点火燃烧器用于锅炉的稳态运行以用于确保主燃料的连续燃烧。

最近，已经开发了固体燃料点火技术，以试图取代消耗大量油/燃气并显著增加操作成本的常规油或燃气点火系统。例如，为了能够点燃粉末燃料、化石燃料或生物质(下文统称为“粉末燃料”)，已经开发了使用逐级点火过程的等离子点火系统。在一种这样的已知等离子点火系统中，在粉末燃料喷嘴中，等离子云首先点燃包含在进入第一点火级的主空气流中的粉末燃料，由此生成第一级火焰。所生成的火焰在第二级中进一步点燃包含在主空气流中的粉末燃料，由此形成第二级火焰。最后，点燃的燃料进入炉中并与通过燃烧器供应的燃烧空气中的氧气反应，由此形成最后级火焰。

虽然这些等离子点火系统已经成功地通过减少支持锅炉操作所需的油/燃气量来帮助减少操作成本，但现有的逐级粉末燃料喷嘴不能用于宽泛范围的焚烧燃料。具体地，每个喷嘴需要对点火级、点火级数量和等离子或微油功率范围的仔细设计，其本身取决于待点燃或燃烧的固体燃料的量。因此，每个燃料喷嘴仅适用于特定的设计燃料或设计燃料范围，并且不能用于宽泛范围的焚烧燃料。

此外，现有的逐级粉末燃料喷嘴不适合用于具有圆形燃烧器的锅炉。圆形燃烧器通常具有位于粉末燃料管内的核心空气管。高度浓缩粉末燃料经由核心空气管的外壁与粉末燃料管的内壁之间的环形间隙由空气输送通过粉末燃料管。在输送空气中具有高浓度粉末燃料的该环形间隙是圆形燃烧器的重要设计元素，因为它支持低氮氧化物(NO_x)燃烧。如果这种圆形燃烧器被配备有逐级粉末燃料喷嘴，那么将消除具有高度浓缩燃料的环形间隙，从而影响实现低NO_x燃烧的能力。

鉴于上述情况，需要用于在圆形燃烧器中点燃固体燃料而无需油或燃气预热的系统、方法和装置，并且其保留了低NO_x燃烧的优点并可以被调整以用于宽泛范围的焚烧燃料。

发明内容

在一个实施方案中，提供了点火系统。该点火系统包括：粉末燃料管，该粉末燃料管接收粉末燃料和主空气的混合物以用于注入燃烧室中供燃烧；以及点火器，该点火器接收在粉末燃料管内以用于点燃混合物。点火器能够在粉末燃料管内轴向移动。

在另一个实施方案中，提供了用于点燃固体燃料的方法。该方法包括以下步骤：将粉末燃料和主空气的混合物提供给具有出口端的粉末燃料管；通过轴向接收在粉末燃料管内的点火器点燃混合物；以及通过在粉末燃料管内轴向移动点火器以改变点火器的前端相对于粉末燃料管的出口端的距离来改变混合物的点火停留时间。