[发明专利]一种配备氢气值班火焰稳燃的煤粉锅炉燃烧系统

说明书

本发明公开了一种配备氢气值班火焰稳燃的煤粉锅炉燃烧系统，包括在一次风管内高浓度煤粉区内布置内置式氢气燃烧器，所述内置式氢气燃烧器末端设置分级扩展式煤粉燃烧器，所述高浓度煤粉区域设置有预燃室，所述一次风管上设置有与氨分解制氢系统相连的管道，氨分解制氢系统为预燃室提供氢气，所述管道上还与压缩空气相连通。本发明采用氢气作为助燃剂，以清洁燃烧并且不对锅炉长期运行产生负面影响的方式，使煤粉锅炉燃烧系统具备在超低负荷下稳燃的能力，拓宽锅炉的运行负荷区间，改善并提升机组灵活性，利用燃煤电厂现有资源条件，采用氨分解制氢工艺，既减少了氢气储运环节、降低了安全风险，也实现了氢气的随用随制。

技术领域

本发明涉及燃煤电厂灵活性改造及深度调峰技术领域，具体涉及一种配备氢气值班火焰稳燃的煤粉锅炉燃烧系统。

背景技术

受电厂煤质、设备情况等影响，目前我国火电机组调峰能力在纯凝工况下普遍只有50％额定容量，无法满足装机规模持续增长的可再生能源的消纳。而锅炉低负荷稳燃能力是限制机组进一步提升调峰能力的关键因素之一，提高锅炉在低负荷状态下乃至超低负荷下的稳燃能力，使火电机组能够在更低的负荷下安全稳定运行而不致引起熄火事故，从而实现深度调峰，是当前亟待解决的问题同时也是当前的研究难点。

采用特殊助燃技术加强燃烧稳燃能力，是目前提升锅炉低负荷稳燃能力的一项重要手段，目前针对机组深度调峰工况可采用的助燃技术手段包括以下几种：

微油点火燃烧器助燃。微油点火助燃技术是在传统油枪点火技术的基础上发展出来的，比传统油枪更加节油。但就低负荷稳燃方面来讲，微油助燃使得锅炉处于油煤混烧状态，对于环保设备带来不利影响，长期运行会对脱硫、脱硝、除尘等带来损伤。

等离子点火燃烧器助燃。等离子点火助燃主要依靠强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，形成温度＞5000K的局部高温区；煤粉颗粒经过高温区迅速释放出挥发分，并使煤粉颗粒破裂，从而迅速燃烧。但等离子点火器阴极头寿命较短，对于长期深度调峰，需频繁更换阴极头，费用较高，同时也影响机组运行的连续性。

富氧微油点火燃烧器助燃。该技术采用小空间自稳燃烧原理，并利用氧气强化燃烧的特性，使一次风粉在富氧燃烧器内提前主动着火燃烧，以稳定燃烧状态进入炉膛，在低负荷运行过程中确保不因炉内热负荷过低，燃烧不稳而熄火，从而实现机组深度调峰。但富氧微油技术同样存在着需配备复杂的加氧系统、油煤混烧影响环保设备等缺点。

天然气点火燃烧器助燃。该技术采用主动稳定燃烧的结构与控制的设计方法，在燃烧器小空间内利用空气与燃气充分预混燃烧，产生高温燃烧中心，点燃小空间内的煤粉流，然后分级点燃整个一次风煤粉气流。在确保燃烧器安全、稳定运行的前提下，利用微量燃气，即可实现整个一次风粉混合物以稳定着火燃烧的状态进入炉膛，确保不因炉膛热负荷过低燃烧不稳而熄火，从而实现机组深度调峰及锅炉点火功能。但该技术仅适用于周边有天然气资源条件的电厂，限制了它的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种配备氢气值班火焰稳燃的煤粉锅炉燃烧系统，充分考虑锅炉深度调峰的需求，以能够提升锅炉低负荷稳燃能力为宗旨，同时兼顾经济性，利用燃煤电厂脱硝用氨来制取氢气，采用部分预混燃烧及稀态燃烧的原理，设计氢气燃烧器结构及布置方案，整体助燃技术以值班火焰为核心手段，分级分区、逐层扩展，确保了使用少量氢气实现提升煤粉气流燃烧稳定性的目标。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种配备氢气值班火焰稳燃的煤粉锅炉燃烧系统，包括在一次风管内高浓度煤粉区内布置内置式氢气燃烧器，所述内置式氢气燃烧器末端设置分级扩展式煤粉燃烧器，所述高浓度煤粉区域设置有预燃室，所述一次风管上设置有与氨分解制氢系统相连的管道，氨分解制氢系统为预燃室提供氢气，所述管道上还与压缩空气相连通。

所述的一次风管内的一次风粉气流经过中心煤粉浓缩器进行分离浓缩，形成中心富燃料区。