專利名稱：電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)。本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)是采用布朗氣直接點燃煤粉，是一種與等離子點火系統(tǒng)原理不同的新型電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)。
(二)
背景技術：
現(xiàn)有技術的電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)是等離子點火系統(tǒng)，該點火系統(tǒng)是利用一定壓力的潔凈空氣為介質(zhì)，在直流電流的作用下，接觸起弧并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動空氣等離子體，該等離子體在燃燒器內(nèi)形成局部高溫，當煤粉通過時迅速點燃煤粉噴入爐膛。等離子點火系統(tǒng)己在眾多電站實現(xiàn)了燃煤鍋爐的無油點火或少油點火，節(jié)省了大量燃油，但還是有其局限性*投資巨大，投資與需用等離子點燃的燃燒器個數(shù)、等離子體的熱功率大致呈線性關系。*陰極工作條件惡劣，工作壽命只有200小時或更短，維護工作量大。* 一般只適用于點可燃基揮發(fā)份大于20%的煤粉。*燃點貧煤、高水分褐煤困難，基本沒有低負荷穩(wěn)燃功能，絕大多數(shù)電站保留了燃油點火助燃系統(tǒng)。*尚無燃點燃用無煙煤的W形火焰鍋爐的記錄。*需將原有的低NOx燃燒器整體更換為逐級放大，分級燃燒的點火燃燒器。*點火過程中煤粉燃盡率低，冷爐點火起始2小時內(nèi)的飛灰可燃物達到20%或更高。

發(fā)明內(nèi)容與實施方式本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)是采用布朗氣直接點燃煤粉，實現(xiàn)電站燃煤鍋爐無油啟動；在鍋爐低負荷時布朗氣具備穩(wěn)燃功能，可以有效降低不投油穩(wěn)燃負荷；在鍋爐中、高負荷時從分離二次風部位/三次風部位注入布朗氣可
以減少燃煤鍋爐q" q3、 q2損失，提高燃煤鍋爐運行效率；適用于燃用煙煤、貧煤、無
煙煤、褐煤等各種煤種的煤粉爐的無油點火系統(tǒng)，對新建燃煤電廠可以取消燃油罐區(qū)、燃油泵房、燃油輸送系統(tǒng)、油罐區(qū)消防系統(tǒng)、爐前燃油系統(tǒng)等，節(jié)省大量基建投資。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)保、低運行費用的特點。布朗氣(英文名為Browns Gas，又名氫氧氣)，是由澳大利亞科學家Yull Brown教授最早提出，其定義為"嚴格地按照水(他0)分子式中氫氧摩爾當量配比，經(jīng)專用設備電解產(chǎn)生的、具有活性的氫氧混合氣體。"
布朗氣通過電解水產(chǎn)生，即產(chǎn)即用，低壓下操作0. 2MPa 0. 3MPa，可以近距離輸送；布朗氣使用時無需配風，特別適合在封閉空間內(nèi)使用；嚴格地符合水(H20)分子式中氫氧摩爾當量配比的干燥布朗氣即使在100(TC時亦不發(fā)生爆鳴，但用電火花，極微小能量(0.000007J )就能夠點燃；布朗氣無色、無味、無毒，燃燒后唯一產(chǎn)物為水，環(huán)保性能良好；布朗氣具有其它所有燃氣都無法實現(xiàn)的內(nèi)爆特性，即產(chǎn)即用，安全性良好，適合在電站燃煤鍋爐爐前使用；布朗氣燃燒時具有催化特性，氫、氧燃燒是典型的分支鏈鎖反應過程，當形成一個分子的水時，就得到兩個新的活性H,可以有效加速CO的燃燒，CO正是煤粉燃燒過程中最重要的中間產(chǎn)物，對可燃基揮發(fā)份低于20%的貧煤和無煙煤，布朗氣點火仍然有良好的點燃和燃盡效果；布朗氣燃燒時，火焰溫度隨被加熱物體材料的不同溫度，具有不同的燃燒溫度，即"變溫特性"，布朗氣的火焰溫度在125。C 2300。C之間變動，布朗氣既可以對電站燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)各部套作柔和精確的升溫操作，也可以快速、有效地點燃煤粉。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成:布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)；
泛燃燒器子系統(tǒng)；
鍋爐運行效率提升子系統(tǒng)；
冷爐煤粉制備子系統(tǒng)；
監(jiān)控子系統(tǒng)。
布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)
由布朗氣發(fā)生器組、閥門、阻火器、布朗氣輸送管道、爐前母管、真空泵、母管壓力傳感器等部件組成。布朗氣發(fā)生器組由多臺布朗氣發(fā)生器并聯(lián)組成，每臺布朗氣發(fā)生器出口接有出口閥和阻火器，布朗氣發(fā)生器組的總出力取決于電站燃煤鍋爐的額定出力、鍋爐爐型、燃用煤種、制粉系統(tǒng)型式、磨煤機類型、備用容量等因素，應滿足必須同時點燃的燃燒器組對布朗氣的總需求。當需增加布朗氣點燃的燃燒器組數(shù)時，并不需要線性增加布朗氣發(fā)生器組的總出力，因本發(fā)明采用母管制，對燃燒器逐組點火、穩(wěn)燃，分時服務，當某組燃燒器點火時可以用比等離子點火大得多的熱功率去燃點該組燃燒器，點火成功進入穩(wěn)燃狀態(tài)后布朗氣耗量大大減少，系統(tǒng)又可以為下一組燃燒器服務。對配某些制粉系統(tǒng)型式、磨煤機類型的鍋爐允許燃燒器逐個點燃時，可以明顯降低對布朗氣發(fā)生器組的總出力的要求。電站燃煤鍋爐一般不會同時啟動， 一套布朗氣發(fā)生器組可以為2臺，甚至更多臺電站燃煤鍋爐服務，與等離子點火系統(tǒng)相比本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)將大大降低電廠總基建投資。
在輸送管道、爐前母管等較大空間充入布朗氣之前，應使用真空泵抽真空，以確保布朗氣充入過程安全。布朗氣輸送管道、爐前母管等均采用無縫鋼管，不銹鋼材質(zhì)。平走的輸送管道應有1%左右爬升坡度(布朗氣輸送方向)。全部管道架空布置，多點接地，各點接地良好，避免靜電引發(fā)不可控的爆燃。管道連接采用焊接。
布朗氣發(fā)生器組由低壓廠用變壓器供^電廠除鹽水系統(tǒng)供水(不超過500kg/h),電解水產(chǎn)生布朗氣。布朗氣發(fā)生器自帶PLC，可以無人值守24小時連續(xù)運行。母管壓力傳感器接入DCS (分布式控制系統(tǒng))，各布朗氣發(fā)生器的PLC和出口閥受DCS控制，使產(chǎn)氣量與用氣量平衡，自動維持母管壓力。布朗氣發(fā)生器組應布置在室內(nèi)，1.5m以上部位通風良好，冬季停運的布朗氣發(fā)生器應注意防凍。
布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)中使用密封性能優(yōu)異的不銹鋼截止閥或者球閥，氣動或者電動，防爆。
布朗氣阻火器是用來阻止布朗氣回火的安全裝置。它由一種能夠通過氣體的、具有許多細小通道或縫隙的固體材料(阻火元件)和進、出口連接件所組成，當火焰進入阻火器后，被阻火元件分成許多細小的火焰流，由于傳熱作用(氣體被冷卻)和器壁效應，火焰流猝滅。本發(fā)明采用不銹鋼阻火元件。
泛燃燒器子系統(tǒng)
由于布朗氣易于分配、易于控制、易于點火、無需配風，按電站燃煤鍋爐的額定出力、鍋爐爐型、燃用煤種、制粉系統(tǒng)型式的不同，在點火燃燒器及其部分一次風管道上裝有多布朗氣預熱、點火組件和高溫蓄熱元件組成泛燃燒器。泛燃燒器在鍋爐啟動期間為煤粉的升溫、引燃、燃燒、燃盡提供了必要的時間、空間和足夠大的點火熱功率；在鍋爐啟動進程中，被引燃的煤粉產(chǎn)生的熱量和布朗氣燃燒產(chǎn)生的熱量使泛燃燒器各部位溫度、爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫逐漸自舉升高；在爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫達到一定水平后，煤粉的引燃、燃燒、燃盡過程逐步由泛燃燒器轉(zhuǎn)移到爐膛；當煤粉的引燃、燃燒、燃盡過程全部轉(zhuǎn)移到爐膛，組成泛燃燒器的燃燒器及其部分一次風管道回復到正常運行的溫度水平時，鍋爐啟動過程完成。在鍋爐啟動期間各布朗氣預熱、點火組件的投停在DCS (分布式控制系統(tǒng))控制下，預熱泛燃燒器，引燃煤粉，穩(wěn)定煤粉在泛燃燒器內(nèi)的燃燒過程，維持泛燃燒器各部位的溫度在各目標區(qū)域，并平滑過渡到正常運行狀態(tài)。
每套布朗氣預熱、點火組件由布朗氣燃燒噴嘴、電火花發(fā)生器、高能點火器、阻火器、布朗氣流量控制短管、燃燒噴嘴啟停電磁閥等部件組成。
布朗氣燃燒噴嘴按照安裝部位和用途的不同，可分成長焰型、短焰型、微焰型、笛型管型、類笛型管型、錐面焰型、帶護焰套型等類型；布朗氣燃燒噴嘴按照工作部位溫度的不同可分為高溫型和低溫型。布朗氣燃燒噴嘴的結構、形狀、材質(zhì)應能夠抵抗、避免煤粉氣流的快速磨損；布朗氣燃燒噴嘴的結構、形狀應能避免在布朗氣停用期間煤粉大量進入噴嘴、堵塞噴嘴；布朗氣燃燒噴嘴內(nèi)布朗氣的流速應頗高于布朗氣回火速度(11.2m/s)。布朗氣燃燒'噴嘴可按上述要點設計、適配使用。
電火花發(fā)生器是一種微小功率連續(xù)電火花發(fā)生器，其火花塞安裝在布朗氣燃燒噴嘴出口.附近但不易被煤粉磨損的部位，在燃燒噴嘴啟停電磁閥開啟前即投入，在燃燒噴嘴啟停電磁閥關閉后才停止，以確保布朗氣燃燒連續(xù)可靠而無需設置火檢。電火花發(fā)生器投/停受PLC(可編程控制器)控制，并自帶投/停成功的反饋信號。電火花發(fā)生器一般用于點燃熱功率較小預熱、點火組件。熱功率較大的一次風預熱、點火組件用高能點火器點燃，以確保在高一次風速、低一次風溫條件下能夠點燃布朗氣，點燃煤粉，另有圖像式爐膛火焰監(jiān)視實證煤粉已經(jīng)點燃。熱功率較大的布朗氣預熱、點火組件也可用電火花發(fā)生器先點燃小功率短焰型預熱、點火組件后二級點燃。
布朗氣預熱、點火組件用的阻火器是一種使用粉末冶金不銹鋼止火元件的焊接式阻火器，可以多次連續(xù)阻火。
布朗氣預熱、點火組件控制短管可以是直流道，也可以是螺旋式流道，用于控制布朗氣預熱、點火組件的流量，具有恒流作用，當一次風壓較大幅度變化時布朗氣流量可保持穩(wěn)定。
為確保布朗氣預熱、點火組件關閉嚴密，2只燃燒噴嘴啟停電磁閥串聯(lián)使用，不銹鋼材質(zhì)，電磁線圈密封防爆，F(xiàn)級絕緣，停電關閉。 ，
各布朗氣預熱、點火組件在一次風管道進煤粉前用作泛燃燒器的預熱手段，為點燃煤粉特別是難以點燃的煤粉準備良好的溫度條件，對不同煤種、不同一次風溫、泛燃燒器各不同部位有不同預熱溫度目標值。泛燃燒器經(jīng)過適當預熱以后，冷爐點火過程對一次風溫的要求大大降低，甚至可以用冷一次風先行點火，讓一次風溫在冷爐啟動過程中自舉升高。
布朗氣燃燒時具有催化特性，多點、提前、適量、適時、可控的預熱、點火方式和高溫蓄熱元件的使用，可以在保證泛燃燒器安全的前提下點燃低熱值貧煤、高水分褐煤和無煙煤，并取得高燃盡率。在每個燃燒器及其部分一次風管道上裝有多點溫度傳感器用于對多點預熱及點火過程進行監(jiān)控。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣點火系統(tǒng)一般可以保留原有的低NOx燃燒器氣動力學特征不變，低NOx性能不變，無需整體更換為逐級放大，分級燃燒的點火燃燒器。燃燒器的一次風通道和一次風管道的某些部位換用耐高溫材料如Cr28Ni20MoW ，至少能夠在900'C長期安全工作。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣點火系統(tǒng)設計點燃低濃度煤粉，在該煤粉濃度下無需二次風參與，煤粉在由燃燒器和一次風管道的某些部位組成的泛燃燒器中可以基本燃盡，并有適當?shù)倪^?？諝庀禂?shù)。對不同熱值的煤種有不同的煤粉濃度目標值，大致在0.08到0.2 kg/kg ，為控制泛燃燒器溫度最高部位不超過100(TC，煤粉濃度有時還可以低于上述目標值。鍋爐啟動后期，在爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫達到一定水平后，逐步提高煤粉濃度，煤粉的引燃、燃燒、燃盡過程逐步由泛燃燒器轉(zhuǎn)移到爐膛；當煤粉的引燃、燃燒、燃盡過程全部轉(zhuǎn)移到爐膛，組成泛燃燒器的燃燒器及其部分一次風管道回復到正常運行的溫度水平時，鍋爐啟動過程完成。鍋爐整個啟動過程中可以投入電除塵器，環(huán)保性能良好。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣點火系統(tǒng)對一次風速有良好適應能力。在點火初期如有條件宜采用較低一次風速，0.6Vh (0.6倍額定一次風速)，更易點燃煤粉也較易適合鍋爐點火初期對燃料量的要求。對某些磨型，如風扇磨，難以調(diào)低點火一次風速，甚至還高于Vh時，本發(fā)明也能夠適應。對不同煤種、不同磨型， 一次風速在整個起動過程中的調(diào)整范圍大致在0.6 Vh到1.2Vh 。
對難燃煤種，如低熱值貧煤、高水分褐煤，需在一次風道內(nèi)設置一段或多段由耐高溫材料制成的適當長度的高溫蓄熱元件，該高溫蓄熱元件在一次風管道進煤粉前用相應部位的布朗氣預熱、點火組件加熱到70(TC至90(TC，有效提高了引燃煤粉時的當量熱功率。高溫蓄熱元件的斷面積不超過一次風道通流面積的3% ，不會明顯增加一次風道阻力。
對極難燃煤種，如燃用無煙煤的的W形火焰鍋爐，除了采用上述高溫蓄熱元件外，還需將旋風分離器及該分離器前必要長度的一次風管道更換為耐高溫材料，以形成一個工作溫度700。C至95(TC的低煤粉濃度富氧的煤粉燃燒空間；在旋風分離器中心出口管上增加耐高溫關斷門，點火期間關斷該門，以避免旋風分離器內(nèi)缺氧；初期低濃度煤粉在離開燃燒器進入爐膛時已基本燃盡，隨下爐膛溫度升高到70(TC以上，二次風溫升高到20(TC以上可以逐步提高煤粉濃度，將煤粉燃盡過程逐步轉(zhuǎn)移到爐膛?？刂婆月凤L和攜帶風的比例、控制一次風速、控制布朗氣預熱、點火組件投入位置和點數(shù)、控制布朗氣投入總量，可以控制煤粉燃燒空間的溫度，達到既能有效點燃煤粉，取得高燃盡率又不結渣，不燒壞任何部件的目標。
對可能在較高溫度下工作的一次風管道應做熱膨脹校核和吊架負荷校核，適當增加不銹鋼補償節(jié)，以避免工作狀態(tài)下壓死補償節(jié)或拉壞一次風管道， 一次風管道抱箍應使用耐高溫材料。泛燃燒器的保溫材料應采用耐高溫的硅酸鋁棉氈。
對高熱值煙煤采用單點點火或者2點點火， 一次風管預熱溫度一般不超過13(TC，嚴防煤粉在一次風管內(nèi)爆燃失控。有時也設置一段不長的高溫蓄熱元件作為煤質(zhì)惡化時的備用手段。
在鍋爐低負荷或者煤質(zhì)嚴重惡化時，逐點投用布朗氣預熱、點火組件，布朗氣點火具備單個/組燃燒器穩(wěn)燃功能，可以有效降低不投油穩(wěn)燃負荷，屆時發(fā)電機組的合理最低負荷將由汽輪機的回熱系統(tǒng)、汽動給水泵等因素決定，而不會受制于鍋爐。實例一燃用煙煤的泛燃燒器(圖l)
WR型燃燒器本體不做改動，露出大風箱部分的接頭和短管換用耐高溫材料；彎頭如能耐80(TC高溫則無需更換；彎頭前設置一段不長的高溫蓄熱元件，對應的一次風道換用耐高溫材料，以備點火煤揮發(fā)分和/或發(fā)熱量下降時仍能夠正常點火；高溫蓄熱元件前設置一段可預熱的一次風管以備冷一次風啟動，該段一次風道無需更換為耐高溫材料。
與高溫蓄熱元件和可預熱一次風管相配，設置有若干套布朗氣予熱、點火組件，采用類笛型管型噴嘴。在彎頭后的短管設置有短焰型大熱功率布朗氣予熱、點火組件。
實例二燃用貧煤的泛燃燒器(圖2)
旋流燃燒器本體不做影響氣動力學特征的改動，中心管截短并更換為耐高溫材料，使一次風能夠進入中心管，中心管也起高溫蓄熱元件的作用，點火油槍更換為錐面焰型布朗氣予熱、點火組件，彎頭及接頭換用耐高溫材料，彎頭前設置2段較長的高溫蓄熱元件，對應的一次風道換用耐高溫材料，如該貧煤熱值偏低可以設置更多的高溫蓄熱元件。高溫蓄熱元件前設置一段可預熱的一次風管以備冷一次風啟動，該段一次風道無需更換為耐高溫材料。
與高溫蓄熱元件相配，設置有若干套布朗氣予熱、點火組件，采用類笛型管型噴嘴。垂直布置的高溫蓄熱元件斷面為園環(huán)形，耐熱不銹鋼制，四周布置有類笛型管型噴嘴。水平布置的高溫蓄熱元件斷面為n形，兩側(cè)和頂部布置有類笛型管型噴嘴，為了避免在鍋爐正常運
行時煤粉大量進入類笛型管型噴嘴且不易吹出，底部不布置類笛型管型噴嘴。n形高溫蓄熱
元件為鑄件，斷面有脫模斜度，可以用若干段便于鑄造的短件代用圖二中的長件。實例三燃用無煙煤的泛燃燒器(圖3)
燃用無煙煤的的W形火焰鍋爐，將旋風分離器及該分離器前約10m的一次風通道更換為耐高溫材料并設置高溫蓄熱元件和若干套布朗氣予熱、點火組件，以形成一個工作溫度70(TC至85(TC的低煤粉濃度富氧的煤粉燃燒空間；在旋風分離器中心出口管上增加耐高溫關斷門，點火期間關斷以避免旋風分離器內(nèi)缺氧；初期低濃度煤粉在離開燃燒器進入爐膛時已基本燃盡，隨下爐膛溫度升高到700。C以上，二次風溫升高到200'C以上可以逐步提高煤粉濃度，將煤粉燃盡過程逐步轉(zhuǎn)移到爐膛。控制旁路風和攜帶風的比例、控制一次風速、控制布朗氣予熱、點火組件投入位置和點數(shù)、控制布朗氣投入總量，可以控制煤粉燃燒空間的溫度，達到既能有效點燃煤粉，取得高燃盡率又不結渣，不燒壞任何部件的目標。 '
本實例允許以冷一次風方式啟動，為此，在高溫蓄熱元件前設置一段可預熱的一次風管以備冷一次風啟動，該段一次風道無需更換為耐高溫材料。 一次風溫在整個啟動過程中自舉升高，DCS在一次風溫升高過程會適時逐個停止布朗氣予熱、點火組件，維持工作溫度700。C至95(TC的低煤粉濃度富氧的煤粉燃燒空間。
實例四燃用高水分褐煤的泛燃燒器(圖4)
燃用高水分褐煤配用風扇磨八角切圓燃燒，每臺風扇磨供一個角的全部燃燒器，風扇磨出口接粗粉分離器，經(jīng)煤粉分配器到組合式一次風道，在各個水平分風道或/和垂直分風道中設置有必要長度的高溫蓄熱元件。在一次風道的兩側(cè)和水平分風道的頂部布置有很多套布朗氣預熱、點火組件，用于對一次風道預熱和對高溫蓄熱元件的加熱。本實例允許以冷一次風方式啟動，由于燃用高水分褐煤配用風扇磨的鍋爐具有高溫爐煙抽取口， 一次風溫在整個啟動過程中自舉升高快速、明顯，DCS在一次風溫升高過程會適時逐個停止布朗氣預熱、點火組件，維持進入爐膛的煙氣溫度70(TC至80(rC?？赡芄ぷ髟?50。C以上的水平分風道或垂直分風道采用耐磨陶瓷復合鋼管，也可以采用不銹鋼(造價較高)。
每臺風扇磨供一個角的全部燃燒器，須同時起動，要求布朗氣發(fā)生器組的出力較大，如果有得到其他氣體燃料(煤田氣、天然氣、LNG等)的近便條件，在預熱階段作為輔助用氣可以減少基建投資。
鍋爐運行效率提升，降低NOx排放子系統(tǒng)
對中儲制熱風送粉系統(tǒng)，在各三次風口設置布朗氣助燃組件，該組件由布朗氣燃燒噴嘴、阻火器、布朗氣流量控制短管、燃燒噴嘴啟停電磁閥等部件組成。當某臺磨煤機開始制粉時，在與其相應的三次風口注入少量布朗氣，布朗氣燃燒時具有的催化特性可以明顯提高三次風中所含煤粉的燃盡率，提高燃煤鍋爐運行效率，并減小爐兩側(cè)的煙溫偏差。對難燃煤種，如低熱值貧煤，可以在三次風管道上設置布朗氣助燃組件，該組件由布朗氣燃燒噴嘴、電火花發(fā)生器、阻火器、布朗氣流量控制短管、燃燒噴嘴啟停電磁閥等部件組成；近爐膛的一段三次風管道更換為耐高溫材料并設置高溫蓄熱元件。
對已采用分離二次風的燃煤鍋爐，在各分離二次風口設置布朗氣助燃組件，該組件由布朗氣燃燒噴嘴、電火花發(fā)生器、阻火器、布朗氣流量控制短管、燃燒噴嘴啟停電磁閥等部件組成。在鍋爐中、高負荷時從分離二次風部位注入少量(〉20 PPM)布朗氣，布朗氣燃燒時
具有的催化特性可以減少燃煤鍋爐q4、 q3、 q2損失，提高燃煤鍋爐運行效率。對燃用劣
質(zhì)煙煤、貧煤、無煙煤、高水分褐煤的鍋爐效果最為明顯。冷爐煤粉制備子系統(tǒng)
對中儲制鋼球磨熱風送粉系統(tǒng)，有以下3種方案
采用鄰爐輸粉、鄰爐熱風起動，布朗氣耗量最少。
采用鄰爐輸粉、冷一次風起動， 一次風溫在鍋爐起動過程中處于自舉狀態(tài)。給粉機應采用變頻電源驅(qū)動以擴大給粉機轉(zhuǎn)速控制范圍，以利于在點火過程中控制煤粉濃度。布朗氣耗量中等。
采用本爐冷一次風起磨制粉，將三次風道的一段(入爐末段)更換為耐高溫材料并設置
一段或多段高溫蓄熱元件，多套布朗氣預熱、點火組件，三次風含煤粉約12% ，煤粉極細，
有把握用布朗氣點燃并燃盡。待到煤粉倉粉位足夠時，投入主點火泛燃燒器。本方案適用于表面水份較低的貧煤、煙煤，布朗氣耗量最大。
正壓直吹式制粉系統(tǒng)冷爐制粉需要的干燥用熱工質(zhì)來源，可采用
*鄰爐熱風，由聯(lián)絡風道送來，28(TC左右。
*燃煤啟動爐或者鄰機來的蒸汽經(jīng)暖風器加熱一次風，約可加熱到15(TC 。*燃煤啟動爐來的爐煙，160 。C左右。
*布朗氣預暖空磨，根據(jù)不同煤種和磨型預暖到10(TC-20(TC 。雙進雙出鋼球磨只要減少攜帶風流量容易控制出磨的煤粉量，控制一次風煤粉濃度。如果雙進雙出鋼球磨配有動靜態(tài)分離器，在鍋爐起動過程中調(diào)細煤粉，則對點火和燃盡更為有利。雙進雙出鋼球磨正壓直吹系統(tǒng)易于采用燃燒器逐個點燃方式，對布朗氣發(fā)生器組的總出力的要求較低。
中速磨煤機的最低出力一般為其最大出力的25%到20% 。為更好控制電站燃煤鍋爐的升溫升壓速率，提高點火成功率，改善點火初期的燃盡率，提高中速磨出口煤粉細度，降低一次風速，降低中速磨的最低出力是有利的?？蛇m當調(diào)整分離器擋板角度、動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速以及改進中速磨最低出力性能達成。
風扇磨煤機直吹系統(tǒng)一般需同時點燃同一角的多層燃燒器，點火時一次風速還高于BMCR工況的一次風速，如果該褐煤的表面水分又較高，需要布置足夠數(shù)量的高溫蓄熱元件才能成功點燃。但是一旦點燃，由于褐煤的燃點低，已點燃的煤粉放出的熱量，足以烘干后續(xù)的煤粉，另外燃用高水分褐煤的鍋爐一般配置有高溫爐煙接口， 一次風溫自舉現(xiàn)象快速、明顯，布朗氣耗量會明顯下降。
監(jiān)控子系統(tǒng)
燃燒器及其一次風管道上的溫度傳感器、燃燒噴嘴啟停電磁閥、電火花發(fā)生器、電火花發(fā)生器的返回信號、高能點火器等與多點預熱及點火過程有關的I/O信號均受該燃燒器PLC監(jiān)控，各臺燃燒器PLC與DCS之間由通訊口相連，PLC受DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)監(jiān)控。在DCS的操作員站上，操作員通過人機對話輸入煤粉的特征數(shù)據(jù)，如低位發(fā)熱量、灰份、揮發(fā)份、水份、煤粉細度、ti、 t2、 t3等參數(shù)，DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)可自動分時設置各段一次風管、各段高溫蓄熱元的目標值， 一次風速，煤粉濃度。操作員可以選擇對整個電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)各燃燒器的整個多點預熱及點火過程手操監(jiān)控或者由DCS自動程控。
如果DCS (分布式控制系統(tǒng)，該硬件平臺與電站發(fā)電機組共用)有足夠的備用I/0點，也可直接受DCS監(jiān)控，但控制電纜用量會較多。
各臺布朗氣發(fā)生器自帶PLC和出口閥，受DCS控制，自動維持母管壓力。操作員可以通過DCS的操作員站對各臺布朗氣發(fā)生器實時監(jiān)控，取得各臺布朗氣發(fā)生器實時功耗、產(chǎn)氣量和指定時間間隔內(nèi)的電耗。 '
爐膛火焰圖像監(jiān)視采用帶USB接口的數(shù)碼攝像頭，加上時間標簽后，用工業(yè)PC機的硬盤記錄，具有追憶功能。采用無線路由器發(fā)送信號。爐膛火焰圖像經(jīng)軟件識別后可輸出燃燒器煤粉點火是否成功的開關量信號。
四角切圓爐型煤粉爐的點火層燃燒器在點火過程應退出FSSS的3/4邏輯滅火保護，因本發(fā)明采用了燃燒器逐個預熱、點火、穩(wěn)燃的程序。
本發(fā)明電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)提供了一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)。
適用于燃用煙煤、貧煤、無煙煤、褐煤等各種煤種的煤粉爐。
適用于前后墻對沖、四角切圓、八角切圓、W形火焰等各種爐型的煤粉爐。
適用于配用鋼球磨、雙進雙出鋼球磨、中速磨、風扇磨等各種磨煤機的煤粉爐。
適用于配用正壓直吹式制粉系統(tǒng)、中儲制熱風送粉制粉系統(tǒng)的煤粉爐。
節(jié)能、環(huán)保、低運行費用。
對新建燃煤電廠可以取消燃油罐區(qū)、油罐區(qū)消防系統(tǒng)、燃油泵房、燃油輸送系統(tǒng)、爐前燃油系統(tǒng)，可節(jié)省大量基建投資。
布朗氣通過電解水產(chǎn)生，即產(chǎn)即用，低壓下操作，可以近距離輸送， 一套布朗氣發(fā)生器組可以為2臺，甚至更多臺電站燃煤鍋爐服務。
布朗氣具有內(nèi)爆特性，即產(chǎn)即用，安全性良好，適合在電站燃煤鍋爐爐前使用。
布朗氣使用時無需配風，特別適合在封閉空間內(nèi)使用。
布朗氣燃燒時，火焰溫度隨被加熱物體材料的不同溫度，具有不同的燃燒溫度，可以對電站燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)各部套作柔和精確的預熱升溫操作，也可以快速、有效地點燃煤粉。 .
布朗氣易于分配、易于控制、易于點火，在各點火燃燒器及其部分一次風管道上，方便裝設多套布朗氣預熱、點火組件組成泛燃燒器。泛燃燒器在鍋爐啟動期間為煤粉升溫、引燃、燃燒、燃盡提供了必要的時間和空間。
保留原有的低NOx燃燒器氣動力學特征不變，無需整體更換為逐級放大，分級燃燒的點火燃燒器。點火初期采用低煤粉濃度富氧的燃燒方式。在該煤粉濃度下無需二次風參與，煤粉在泛燃燒器中可以燃盡。
鍋爐整個啟動過程中可以投入電除塵器，環(huán)保性能良好。
布朗氣燃燒時具有催化特性，多點、提前、適量、適時、可控的預熱、點火方式和高溫蓄熱元件的使用，可以在保證泛燃燒器安全的前提下點燃低熱值貧煤、高水分褐煤和無煙煤，并取得高燃盡率。
在鍋爐中、高負荷時從分離二次風部位/三次風部位注入布朗氣可以減少燃煤鍋爐
q4、 q3、 q2損失。 在鍋爐低負荷時布朗氣具備穩(wěn)燃功能，可以有效降低不投油穩(wěn)燃負荷。*可以提高粉煤灰的品位。
多點預熱及點火過程均受該燃燒器PLC監(jiān)控，各臺燃燒器PLC與DCS之間由通訊口相連，PLC受DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)監(jiān)控。在DCS的操作員站上，操作員通過人機對話輸入煤粉的特征數(shù)據(jù)，如低位發(fā)熱量、灰份、揮發(fā)份、水份、煤粉細度、ti、t2、 t3等參數(shù)，DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)可自動設置各段一次風管、各段高溫蓄熱元的目標值。操作員可以選擇對整個電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火系統(tǒng)各燃燒器的整個多點預熱及點火過程手操監(jiān)控或者由DCS自動程控。
*各臺布朗氣發(fā)生器自帶PLC和出口閥，受DCS控制，自動維持布朗氣母管壓力。布朗氣發(fā)生器可以無人值守24小時連續(xù)運行。
爐膛火焰監(jiān)視采用帶USB接口的數(shù)碼攝像頭，加上時間標簽，工業(yè)PC機硬盤記錄，具有追憶功能。釆用無線路由器發(fā)送信號。爐膛火焰圖像經(jīng)軟件識別后可輸出燃燒器煤粉點火是否成功的開關量信號。


圖l :燃用煙煤的泛燃燒器
連接 4布朗氣予熱、點火組件端部的細線表示為類笛型管型噴嘴。為了避免在鍋爐正常運行時煤粉大量進入類笛型管型噴嘴且不易吹出，3短管底部不布置類笛型管型噴嘴。
圖2 :燃用貧煤的泛燃燒器
因為圖二部分比例較小與6高溫蓄熱元件相配的類笛型管型噴嘴僅在放大的A-A、B-B剖面示意。
為了避免在鍋爐正常運行時煤粉大量進入類笛型管型噴嘴且不易吹出，B-B剖面底部不布置類笛型管型噴嘴。 '
圖3 :燃用無煙煤的泛燃燒器
因為圖二部分比例較小 4布朗氣予熱、點火組件僅在標注處放大示意，其它部位以短細線示意。
為了避免在鍋爐正常運行時煤粉大量進入類笛型管型噴嘴且不易吹出，水平管底部不布置類笛型管型噴嘴。
圖4 :燃用高水分褐煤的泛燃燒器
為了避免在鍋爐正常運行時煤粉大量進入類笛型管型噴嘴且不易吹出，水平管底部不布
其他氣體燃料(煤田氣、天然氣、LNG等)的噴嘴圖中未畫出,
圖5 :布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)
在圖l 、圖2 、圖3 、圖4中
1燃燒器 2接頭 3短管
5彎頭 6高溫蓄熱元件
8耐高溫關斷門9三次風噴嘴10爐膛
4布朗氣予熱、點火組件
7旋風分離器
11組合式一次風道
在圖5中
12布朗氣發(fā)生器組16布朗氣輸送管道
13 閥門
17爐前母管
14阻火器
15真空泵
權利要求
1一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于采用布朗氣(氫氧氣)直接點燃煤粉，實現(xiàn)電站燃煤鍋爐無油啟動。布朗氣通過電解水產(chǎn)生，即產(chǎn)即用。適用于前后墻對沖、四角切圓、八角切圓、W形火焰等各種爐型；適用于燃用煙煤、貧煤、無煙煤、褐煤等各種煤種；適用于配用鋼球磨、雙進雙出鋼球磨、中速磨、風扇磨等各種磨煤機；適用于配用正壓直吹式制粉系統(tǒng)、中儲制熱風送粉制粉系統(tǒng)的各型煤粉爐的無油點火系統(tǒng)。
2 —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于由以下子系統(tǒng)助成，布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)；泛燃燒器子系統(tǒng)；鍋爐運行效率提升子系統(tǒng)；冷爐煤粉制備子系統(tǒng)；監(jiān)控子系統(tǒng)。
3 —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于布朗氣發(fā)生、輸送、分配子系統(tǒng)由布 朗氣發(fā)生器組、閥門、阻火器、布朗氣輸送管道、爐前母管、真空泵、母管壓力傳感器等 部件組成。
-套布朗氣發(fā)生器組可以為2臺，甚至更多臺電站燃煤鍋爐服務。各布朗氣發(fā)生器的PLC和出口閥受DCS (分布式控制系統(tǒng))控制，可以無人值守24小時連續(xù)運行，使產(chǎn)氣量與用氣量平衡，自動維持母管壓力。
4 一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于在點火燃燒器及其部分一次風管道上 裝有多套布朗氣預熱、點火組件和高溫蓄熱元件組成泛燃燒器。泛燃燒器在鍋爐啟動期間 為煤粉的升溫、引燃、燃燒、燃盡提供了必要的時間、空間和足夠大的點火熱功率；在鍋 爐啟動進程中，被引燃的煤粉產(chǎn)生的熱量和布朗氣燃燒產(chǎn)生的熱量使泛燃燒器各部位溫 度、爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫逐漸自舉升高；在爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫達 到一定水平后，煤粉的引燃、燃燒、燃盡過程逐步由泛燃燒器轉(zhuǎn)移到爐膛；當煤粉的引燃、 燃燒、燃盡過程全部轉(zhuǎn)移到爐膛，組成泛燃燒器的燃燒器及其部分一次風管道回復到正常 運行的溫度水平時，鍋爐啟動過程完成。在鍋爐啟動期間各布朗氣預熱、點火組件的投停 在DCS (分布式控制系統(tǒng))控制下，預熱泛燃燒器，引燃煤粉，穩(wěn)定煤粉在泛燃燒器內(nèi)的 燃燒過程，維持泛燃燒器各部位的溫度在各目標區(qū)域，并平滑過渡到正常運行狀態(tài)。
5 —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于保留原有的低NOX燃燒器氣動力學 特征不變，無需整體更換為逐級放大，分級燃燒的點火燃燒器。燃燒器的一次風通道和一 次風管道的某些部位換用耐高溫材料，至少能夠在90(TC長期安全工作。對難燃煤種，在 一次風道內(nèi)設置一段或多段由耐高溫材料制成的適當長度的高溫蓄熱元件，該高溫蓄熱元 件在一次風管道進煤粉前用相應部位的布朗氣預熱、點火組件加熱到70(TC至90(TC，有 效提高引燃煤粉時的當量熱功率。
6 —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于設計點燃低濃度煤粉，在該煤粉濃度 下無需二次風參與，煤粉泛燃燒器中可以基本燃盡，并有適當?shù)倪^?？諝庀禂?shù)。對不同熱 值的煤種有不同的煤粉濃度目標值，大致在0. 08到0. 2 kg/kg ，為控制泛燃燒器溫度最 高部位不超過IOOO'C，煤粉濃度有時還可以低于上述目標值。鍋爐啟動后期，在爐膛溫度、 一次風溫、二次風溫達到一定水平后，逐步提高煤粉濃度，煤粉的引燃、燃燒、燃盡 過程逐步由泛燃燒器轉(zhuǎn)移到爐膛。
7. —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于布朗氣燃燒噴嘴按照安裝部位和用途 的不同，可分成長焰型、短焰型、微焰型、笛型管型、類笛型管型、錐面焰型、帶護焰套 型等類型；布朗氣燃燒噴嘴按照工作部位溫度的不同可分為高溫型和低溫型。布朗氣燃燒 噴嘴的結構、形狀、材質(zhì)能夠抵抗、避免煤粉氣流的快速磨損；布朗氣燃燒噴嘴的結構、 形狀能避免在布朗氣停用期間煤粉大量進入噴嘴、堵塞噴嘴；布朗氣燃燒噴嘴內(nèi)布朗氣的 流速頗高于布朗氣回火速度(11.2mZs)。
8. —種電站燃煤鍋爐用的無油點.火系統(tǒng)，其特征在于使用一種微小功率連續(xù)電火花發(fā)生器， 其火花塞安裝在布朗氣燃燒噴嘴出口附近但不易被煤粉磨損的部位，在燃燒噴嘴啟停電磁 閥開啟前即投入，在燃燒噴嘴啟停電磁閥關閉后才停止，以確保布朗氣燃燒連續(xù)可靠而無 需設置火檢。電火花發(fā)生器投/停受PLC控制，并自帶投/停成功的反饋信號。
9. 一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于在鍋爐低負荷時布朗氣具備穩(wěn)燃功能。 在鍋爐中、高負荷時從分離二次風部位或者三次風部位注入少量布朗氣可以減少燃煤鍋爐q4、 q3、 q2損失。
10. —種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，其特征在于燃燒器及其一次風管道上的溫度傳感 器、燃燒噴嘴啟停電磁閥、電火花發(fā)生器、電火花發(fā)生器的返回信號、高能點火器等與多點預熱及點火過程有關的I/O信號均受該燃燒器PLC監(jiān)控，各臺燃燒器PLC與DCS之間 由通訊口相連，PLC受DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)監(jiān)控。在DCS的操作員站上，操作員通過 人機對話輸入煤粉的特征數(shù)據(jù)，如低位發(fā)熱量、灰份、揮發(fā)份、水份、煤粉細度、ti、 t2、 t3等參數(shù)，DCS內(nèi)置的點火專家系統(tǒng)可自動分時設置各段一次風管、各段高溫蓄熱元的目 標值， 一次風速，煤粉濃度。操作員可以選擇對整個電站燃煤鍋爐布朗氣(氫氧氣)點火 系統(tǒng)各燃燒器的整個多點預熱及點火過程手操監(jiān)控或者由DCS自動程控。爐膛火焰圖像監(jiān) 視采用帶USB接UI的數(shù)碼攝像頭，加上吋間標簽，工業(yè)PC機硬盤記錄，具有追憶功能。 采用無線路由器發(fā)送信號。爐膛火焰圖像經(jīng)軟件識別后可輸出燃燒器煤粉點火是否成功的 開關量信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電站燃煤鍋爐用的無油點火系統(tǒng)，采用布朗氣(氫氧氣)直接點燃煤粉。在點火燃燒器及其部分一次風管道上裝有多套布朗氣予熱、點火組件和高溫蓄熱元件組成泛燃燒器。泛燃燒器在鍋爐啟動期間為煤粉的升溫、引燃、燃燒、燃盡提供了必要的時間、空間和足夠大的點火熱功率，適用于燃用煙煤、貧煤、無煙煤、褐煤等煤種，適用于切圓燃燒、前后墻對沖、W形火焰等爐型，適用于鋼球磨、中速磨、風扇磨的無油點火系統(tǒng)。多點予熱及點火全過程受DCS的控制。布朗氣通過電解水產(chǎn)生，即產(chǎn)即用，環(huán)保、安全、經(jīng)濟。一套布朗氣發(fā)生器組可以為多臺電站燃煤鍋爐服務。在鍋爐中、高負荷時從分離二次風/三次風部位注入布朗氣還可以提高鍋爐運行效率。
文檔編號C25B1/04GK101532678SQ20091001473
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權日2009年3月2日
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