[發(fā)明專(zhuān)利]用于固體燃料點(diǎn)火的系統(tǒng)、方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880015456.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110462291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 德拉吉沙·里斯蒂克;漢斯-彼得·朔默;弗蘭克·克盧格
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F23D1/00
• 分類(lèi)號(hào): F23D1/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 危凱權(quán);金飛

本發(fā)明提供了一種點(diǎn)火系統(tǒng)，所述點(diǎn)火系統(tǒng)包括：粉末燃料管，所述粉末燃料管接收粉末燃料和主空氣的混合物以用于注入燃燒室中供燃燒；以及點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器接收在所述粉末燃料管內(nèi)以用于點(diǎn)燃所述混合物。所述點(diǎn)火器能夠在所述粉末燃料管內(nèi)軸向移動(dòng)。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方案整體涉及燃燒系統(tǒng)，并更具體地講，涉及用于固體燃料焚燒發(fā)電廠中的固體燃料點(diǎn)火的系統(tǒng)、方法和裝置。

背景技術(shù)

鍋爐通常包括其中燃料燃燒來(lái)生成熱量以產(chǎn)生蒸汽的爐。燃料的燃燒產(chǎn)生熱能或熱量，其用于將諸如水的液體加熱和蒸發(fā)成蒸汽。所生成的蒸汽可以用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)以發(fā)電。固體燃料(諸如粉煤)是在鍋爐的許多燃燒系統(tǒng)中使用的典型燃料。例如，在空氣焚燒粉煤鍋爐中，將大氣空氣送入爐中并將其與粉煤混合以用于燃燒。

發(fā)電廠的現(xiàn)有固體燃料焚燒鍋爐被設(shè)置有多個(gè)燃燒器。鍋爐能量輸出的主要比例由主燃燒器產(chǎn)生，主燃燒器遞送用于使鍋爐進(jìn)行焚燒的主要燃料量。此外，點(diǎn)火燃燒器(諸如燃?xì)饩婊蛴途?通常用于在啟動(dòng)操作(在此之后可以開(kāi)始將固體燃料送入鍋爐)期間進(jìn)行預(yù)熱，并且用于確保固體燃料在鍋爐操作期間的連續(xù)燃燒。鍋爐中的主燃燒器安裝到鍋爐壁中的開(kāi)口，而點(diǎn)火炬/燃燒器通常放置在主燃燒器的中心中。在預(yù)熱階段期間，鍋爐由點(diǎn)火燃燒器的火焰加熱。當(dāng)需要時(shí)，點(diǎn)火燃燒器用于鍋爐的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行以用于確保主燃料的連續(xù)燃燒。

最近，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了固體燃料點(diǎn)火技術(shù)，以試圖取代消耗大量油/燃?xì)獠@著增加操作成本的常規(guī)油或燃?xì)恻c(diǎn)火系統(tǒng)。例如，為了能夠點(diǎn)燃粉末燃料、化石燃料或生物質(zhì)(下文統(tǒng)稱(chēng)為“粉末燃料”)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了使用逐級(jí)點(diǎn)火過(guò)程的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)。在一種這樣的已知等離子點(diǎn)火系統(tǒng)中，在粉末燃料噴嘴中，等離子云首先點(diǎn)燃包含在進(jìn)入第一點(diǎn)火級(jí)的主空氣流中的粉末燃料，由此生成第一級(jí)火焰。所生成的火焰在第二級(jí)中進(jìn)一步點(diǎn)燃包含在主空氣流中的粉末燃料，由此形成第二級(jí)火焰。最后，點(diǎn)燃的燃料進(jìn)入爐中并與通過(guò)燃燒器供應(yīng)的燃燒空氣中的氧氣反應(yīng)，由此形成最后級(jí)火焰。

雖然這些等離子點(diǎn)火系統(tǒng)已經(jīng)成功地通過(guò)減少支持鍋爐操作所需的油/燃?xì)饬縼?lái)幫助減少操作成本，但現(xiàn)有的逐級(jí)粉末燃料噴嘴不能用于寬泛范圍的焚燒燃料。具體地，每個(gè)噴嘴需要對(duì)點(diǎn)火級(jí)、點(diǎn)火級(jí)數(shù)量和等離子或微油功率范圍的仔細(xì)設(shè)計(jì)，其本身取決于待點(diǎn)燃或燃燒的固體燃料的量。因此，每個(gè)燃料噴嘴僅適用于特定的設(shè)計(jì)燃料或設(shè)計(jì)燃料范圍，并且不能用于寬泛范圍的焚燒燃料。

此外，現(xiàn)有的逐級(jí)粉末燃料噴嘴不適合用于具有圓形燃燒器的鍋爐。圓形燃燒器通常具有位于粉末燃料管內(nèi)的核心空氣管。高度濃縮粉末燃料經(jīng)由核心空氣管的外壁與粉末燃料管的內(nèi)壁之間的環(huán)形間隙由空氣輸送通過(guò)粉末燃料管。在輸送空氣中具有高濃度粉末燃料的該環(huán)形間隙是圓形燃燒器的重要設(shè)計(jì)元素，因?yàn)樗С值偷趸?NO_x)燃燒。如果這種圓形燃燒器被配備有逐級(jí)粉末燃料噴嘴，那么將消除具有高度濃縮燃料的環(huán)形間隙，從而影響實(shí)現(xiàn)低NO_x燃燒的能力。

鑒于上述情況，需要用于在圓形燃燒器中點(diǎn)燃固體燃料而無(wú)需油或燃?xì)忸A(yù)熱的系統(tǒng)、方法和裝置，并且其保留了低NO_x燃燒的優(yōu)點(diǎn)并可以被調(diào)整以用于寬泛范圍的焚燒燃料。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了點(diǎn)火系統(tǒng)。該點(diǎn)火系統(tǒng)包括：粉末燃料管，該粉末燃料管接收粉末燃料和主空氣的混合物以用于注入燃燒室中供燃燒；以及點(diǎn)火器，該點(diǎn)火器接收在粉末燃料管內(nèi)以用于點(diǎn)燃混合物。點(diǎn)火器能夠在粉末燃料管內(nèi)軸向移動(dòng)。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了用于點(diǎn)燃固體燃料的方法。該方法包括以下步驟：將粉末燃料和主空氣的混合物提供給具有出口端的粉末燃料管；通過(guò)軸向接收在粉末燃料管內(nèi)的點(diǎn)火器點(diǎn)燃混合物；以及通過(guò)在粉末燃料管內(nèi)軸向移動(dòng)點(diǎn)火器以改變點(diǎn)火器的前端相對(duì)于粉末燃料管的出口端的距離來(lái)改變混合物的點(diǎn)火停留時(shí)間。