[发明专利]一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于煤气化燃煤发电技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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，本发明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

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

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；

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；

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；

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。

进一步，所述气化炉的气化炉炉体通体采用耐火材料。

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。

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。

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：