一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114777115A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210541605.6(22)申请日2022.05.17(71)申请人中国科学院山西煤炭化学研究所地址030000山西省太原市桃园南路27号(72)发明人赵建涛王永斌李春玉聂伟郑伟毛子刚(74)专利代理机构太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14115专利代理师王芳(51)Int.Cl.F23D1/00(2006.01)F23K1/00(2006.01)F23K3/02(2006.01)F23N5/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法和装置(57)摘要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。CN114777115ACN114777115A权利要求书1/2页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燃料，从磨煤机(1)顶部排出，由锅炉的一次风进口进入锅炉炉膛；步骤2，调节主管道和旁路管道上的调节阀(2)和调节阀(3)的开度，控制煤粉经煤粉烧嘴(5)进入气化炉(7)；步骤3，控制一定量的空气进入位于煤粉烧嘴(5)中心的等离子体发生器(6)，调节电流强度，产生高温等离子体炬，点燃煤粉；步骤4，调节等离子发生器(6)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；步骤5，高温燃气携带未燃尽的煤粉由燃气喷管(8)喷入锅炉炉膛(10)内，完成稳定锅炉内煤粉燃烧。6.根据权利要求5所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，其特征在于：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。7.根据权利要求5所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，其特征在于：所述步骤2中进入气化炉(7)的煤粉占总重量的2‑10％；所述步骤2中煤粉烧嘴(5)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。8.根据权利要求5所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，其特征在于：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。9.根据权利要求5所述的一种燃煤锅炉低负荷稳燃的等离子体煤气化方法，其特征在于：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。2CN114777115A权利要求书2/2页10.根据权利要求5