[发明专利]一种基于水蒸气热等离子体的煤粉燃烧装置和燃烧方法

说明书

本发明提供了一种基于水蒸气热等离子体的煤粉燃烧装置和燃烧方法，所述燃烧装置包括等离子体发生单元、冷却单元、水蒸气单元以及煤粉燃烧器；所述煤粉燃烧器包括气化筒；所述冷却单元和水蒸气单元均与所述等离子体发生单元相连，所述等离子体发生单元的出口端延伸进所述煤粉燃烧器的气化筒内；本发明通过等离子体枪的设置，在煤粉燃烧器内部营造了高温环境，使煤粉中固定碳和水蒸气热等离子体反应产生可燃气体，并使煤粉中的挥发份快速析出，促进煤粉燃烧；同时将水作为工作介质，不会产生氮氧化物，对环境友好；所述燃烧装置结构简单，耗能低，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于煤炭燃烧技术领域，具体涉及一种基于水蒸气热等离子体的煤粉燃烧装置和燃烧方法。

背景技术

我国是一个煤炭资源丰富，石油资源相对短缺的国家，以煤代油是一项非常重要的能源政策，开发推广和应用以煤代油的技术和产品是能源战略的一部分，能为我国带来显著的经济效益和社会效益，对全世界节能也具有重要意义。

锅炉是消耗燃油最多的设备，每年锅炉启动、运行和调峰要耗费的燃油超过300万吨，是工业耗油的第一大户。此外，燃煤锅炉在燃烧燃油时，由于受到油的雾化程度、点燃温度、供氧配风等条件影响，大量未燃尽油将形成油雾进入烟气中。带油雾的烟气进入电除尘器后会粘连在电极板上，既破坏静电收尘作用，影响除尘效果。同时，含油烟气对脱硫效果也有很大影响。带油污的烟气与脱硫剂接触后形成泡沫，使脱硫剂液位虚高，从而导致脱硫剂量减少，影响脱硫效果。

因此，开发以煤代油的设备和方法，解决锅炉燃油消耗的问题，不仅能节约巨量的燃油，又能保护环境，具有非常重要的意义。

CN201925933 U公开了一种等离子体燃气复合煤粉燃烧器，包括等离子体点火装置和第一级燃烧筒，其中，在第一级燃烧筒的出口处设有注气装置，注气装置通过送气管能够与燃气源相连接，用于将燃气注入煤粉燃烧器内；采用该装置还需要额外送入燃气，成本高，结构较为复杂，不利于工业化应用。

CN201526986 U公开了一种利用电弧点燃煤粉的装置和煤粉点燃方法。该装置包括一对阴阳极转移弧等离子体炬、煤粉燃烧筒和钝体，点燃方法包括以下步骤：空气-煤粉混合物从煤粉燃烧筒一端流入；一对阴阳极转移弧等离子体炬喷口位于煤粉燃烧筒内，一对等离子体炬轴线在喷口外延伸相交于煤粉燃烧筒投影截面内；在一对等离子体炬的空气-煤粉混合物流入侧放置一钝体，在钝体上开有透气孔或缝隙。电弧产生的等离子体位于两只等离子体炬喷口之间和钝体背风面围成的区域并向燃烧筒出口方向流动，煤粉-空气混合物通过钝体上的孔或缝隙被减速、或绕过钝体被卷吸进入等离子体高温区域，煤粉在等离子体高温区域被快加热、爆裂和快速脱挥发份，从而被点燃，在煤粉燃烧筒出口形成煤粉火炬，完成煤粉点燃过程。该装置利用空气等离子体进行点火，主要存在以下缺陷：1)对煤粉的要求太高，不能被广泛应用；2)由于主要靠等离子体发生器将电能转化为热能来点燃煤粉，驱动等离子体发生器的功率太高，关键部件发热量高、核心部件严重氧化和腐蚀，整套系统无法长时间运行，增加了检修人员的工作量，不适应智能化工业的发展方向；3)该技术以空气为工作气体，由于空气中含有大量的氮气和氧气，放电后产生的空气等离子体中的NO_X含量比较多，排入锅炉内部后，增加了烟气中氮氧化物的浓度，增加了环保压力。

综上所述，提供一种高效的煤粉点燃装置和方法，节约经济的同时又能保护环境，成为当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于水蒸气热等离子体的煤粉燃烧装置和燃烧方法，所述燃烧装置通过等离子体枪的设置，在煤粉燃烧器内部营造了高温环境，进一步促进煤粉燃烧；所述燃烧方法采用热等离子体点火技术让煤粉锅炉在“无油”的情况下实现点火和运行，极大地提高了整个电力生产过程中的环保程度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：