電廠燃燒器的點火方法和適合于該方法的煤粉燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃燒器(特別是煤粉燃燒器)，該燃燒器包括燃料管、燃料噴嘴、至少一個點火和/或熱源、以及用于輸送含氧氣體和/或再循環(huán)煙氣的管道，其中所述至少一個點火和/或熱源被布置于燃燒器內(nèi)部中并且被形成為或包括電加熱和/或點火裝置，該電加熱和/或點火裝置僅僅通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能而在燃燒器內(nèi)部中(特別地，在形成有燃料點火位置的區(qū)域中)產(chǎn)生和/或提供該燃燒器內(nèi)當使最初的熱解(pyrolysis)和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量。
[0002]本發(fā)明還涉及通過燃燒器(特別地，煤粉燃燒器)來點燃呈微粒形式特別是呈粉塵形式的燃料的方法，其中所述燃料在該燃燒器中被輸送至燃料點火位置，所述燃料點火位置在燃燒器內(nèi)被形成于燃料噴嘴的區(qū)域中，并且僅僅通過布置于燃燒器中的至少一個點火和/或熱源而把在燃燒器的啟動過程中當使被輸送至燃燒器嘴部的燃料的最初熱解和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量輸入到燃燒器中和/或已被輸送至燃燒器內(nèi)的燃料中，所述至少一個點火和/或熱源呈現(xiàn)為燃燒器中的加熱和/或點火裝置的形式或者與布置在燃燒器中的這樣的加熱和/或點火裝置處于熱傳導和/或熱傳遞操作連接，其中所需要的熱能量是僅僅通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能而在燃燒器內(nèi)部中被產(chǎn)生和/或提供的。
【背景技術(shù)】
[0003]關(guān)于將電能從不連續(xù)的可再生能源(例如，光伏設(shè)備或風力渦輪機)供給至總電網(wǎng)，以煤粉為燃燒物的電廠必須經(jīng)常被啟動(在無論期望有多低的水平的部分負荷下)或被停止操作，這通常會導致電廠的蒸汽發(fā)生器的加熱爐中的個別燃燒器層或全部燃燒器層停工。當啟動燃燒器時煤粉的點火通常是在氣體或液體附加燃料(例如，天然氣或輕質(zhì)燃油)的幫助下發(fā)生的，這些氣體或液體附加燃料在布置于各個煤粉燃燒器上或布置于各個煤粉燃燒器中的點火噴槍(ignit1n lance)中被點燃。通常只有在形成了連續(xù)燃燒的(其是通過這樣的氣體或液體附加燃料的燃燒而產(chǎn)生的)火焰之后，煤粉才能夠被輸送至燃燒器且在燃燒器的嘴部區(qū)域中被點燃。在將電能從可再生能源供給至電網(wǎng)時發(fā)生的相對頻繁的啟動和停工具有急劇地增大了這些輔助燃料的消耗的影響，這會導致以這種方式構(gòu)造而成的以煤粉為燃燒物的熱電廠的運營成本顯著增加。因此，在啟動和停工的操作中以及在非常低的部分負荷下的操作過程中，經(jīng)常必須讓燃燒器使用支持燃燒的氣體或液體燃料。這同樣適用于利用呈粉塵形式的固體燃料來實施這樣的支持燃燒的情況，該固體燃料能夠在間接點燃系統(tǒng)(其包括用于已制備好的煤粉的現(xiàn)有中間存儲容器)以及蒸汽發(fā)生器的燃燒室或加熱爐中的適合于支持燃燒的燃燒器的幫助下燃燒。
[0004]以通常呈粉塵形式的固體燃料(例如，褐煤、硬煤或生物質(zhì)(b1mass))為燃燒物的燃燒器被用于熱電廠中。為了這個目的，必須在各個燃燒器或各個燃燒器裝置中發(fā)生各種燃料(特別地，呈粉塵形式的燃料)的點火。原則上，燃料的點火是由呈微粒形式或呈粉塵形式的燃料的熱解過程和由此產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物的氧化燃燒過程決定的。為了促進所需要的這些過程，必須滿足該過程所必需的已知邊界條件。關(guān)于煤粉的點火，例如，適當?shù)娜剂蠞舛?、足夠高的熱傳遞、粉塵微粒在熱解和點火區(qū)的區(qū)域中的足夠駐留時間以及初始氧氣或氧化劑的存在是必要的先決條件。如果考慮到這些條件，那么通常就能夠確保點火所需要的熱解和熱解產(chǎn)物的氧化。
[0005]—般地，在實踐中，布置于燃燒器內(nèi)且利用氣體燃料進行工作的點火噴槍會形成使輸送到燃燒器中的燃料點燃的點火火焰。
[0006]專利文獻DE33 27 983 Al披露了一種純電動式點火裝置，該點火裝置具有使從燃燒器的主空氣管中冒出的燃料點燃的點火元件。
[0007]專利文獻DD240 245 Al披露了一種通用型燃燒器，它在嘴部區(qū)域中具有能夠?qū)⒚悍?空氣的混合物點燃的電點火裝置。在熾熱的電點火裝置處，被運送過去的煤粉點燃，并且在那里形成點火渦流，這確保了布置于這個區(qū)域中的后壁也同樣變得熾熱。
[0008]專利文獻DD270 576 Al中也披露了一種燃燒器，在該燃燒器中，通過伸入燃料管的截面中的加熱棒來點燃煤粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是想要提供如下的解決方案，該解決方案使得在無需使用氣體、液體或固體的附加燃料的前提下，能夠讓大型熱電廠的蒸汽發(fā)生器中的燃燒器以低的燃料消耗成本頻繁地進行啟動和停工，并且本發(fā)明提供了適用于此的燃燒器。
[0010]上述這個目的是通過根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1中的特征的燃燒器和具有權(quán)利要求18中的特征的方法而被實現(xiàn)的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所做的發(fā)展和本發(fā)明的有利改進是各個從屬權(quán)利要求的主題。
[0012]因此，為了實現(xiàn)上述這個目的，首先提供了一種燃燒器，特別是煤粉燃燒器，該燃燒器包括燃料管、燃料噴嘴、至少一個點火和/或熱源、以及用于輸送含氧氣體和/或再循環(huán)煙氣的管道，其中所述至少一個點火和/或熱源被布置于所述燃燒器內(nèi)部中且被形成為或包括電加熱和/或點火裝置，該電加熱和/或點火裝置僅僅通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能而在所述燃燒器內(nèi)部中(特別地，在形成有燃料點火位置的區(qū)域中)產(chǎn)生了和/或提供了所述燃燒器內(nèi)在使最初熱解和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量，其中，帶有齒圈(toothed rim)的穩(wěn)定環(huán)是布置于所述燃料噴嘴的嘴部區(qū)域中的所述電加熱和/或點火裝置的構(gòu)成部分。
[0013]同樣，為了實現(xiàn)上述這個目的，提供了通過這樣的燃燒器(特別是煤粉燃燒器)來點燃呈微粒形式(特別是呈粉塵形式)的燃料的方法，其中在所述燃燒器中將所述燃料輸送至燃料點火位置，所述燃燒器內(nèi)的所述燃料點火位置被形成于在所述燃料噴嘴的區(qū)域中，并且僅僅通過布置于所述燃燒器中的至少一個點火和/或熱源而將在所述燃燒器的啟動過程中當使被輸送至所述燃燒器嘴部的所述燃料的最初熱解和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量輸入到所述燃燒器中和/或輸入到已被輸送至所述燃燒器內(nèi)的所述燃料中，所述至少一個點火和/或熱源被形成為所述燃燒器中的加熱和/或點火裝置或與布置在所述燃燒器中的這樣的加熱和/或點火裝置處于熱傳導和/或熱傳遞操作連接狀態(tài)，其中所需要的熱能量是僅僅通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能而在所述燃燒器內(nèi)部中被產(chǎn)生和/或提供的，并且所需要的熱能量是通過如下的加熱和/或點火裝置而被輸入到所述燃燒器和/或被輸送的所述燃料中的:所述加熱和/或點火裝置被布置于所述燃料噴嘴的嘴部區(qū)域中，并且它的一個構(gòu)成部分是帶有齒圈的穩(wěn)定環(huán)。
[0014]因此，在本發(fā)明的第一方面中，本發(fā)明基于如下事實:在電廠中，經(jīng)歷頻繁啟動過程的燃燒器(特別地，煤粉燃燒器)能夠以更低成本進行操作，這是因為在每次啟動中在對呈微粒形式(特別地，呈粉塵形式)的燃料執(zhí)行熱解和點火時所需要的熱能是全部且僅僅通過如下的加熱和/或點火裝置而產(chǎn)生的:所述加熱和/或點火裝置以電的方式(即，利用電流的轉(zhuǎn)換)產(chǎn)生所述燃料(特別地，呈粉塵形式的燃料)的最初熱解和點火所必需的熱能量、且在所述燃燒器內(nèi)將該熱能量輸入到在所述燃燒器中被輸送的所述燃料中。不再需要設(shè)置以氣體或液體(附加)燃料進行工作的點火噴槍的這一事實就意味著不需要把這樣的燃燒器噴槍布置在各個燃燒器中的昂貴結(jié)構(gòu)措施以及為了提供(附加)燃料而必需的供給裝置和切斷及控制閥等。這還意味著不需要為各個點火噴槍的工作而消耗附加的液體、氣體或固體燃料。當啟動這樣的燃燒器(特別地，煤粉燃燒器)時為了實施且確保燃料的必不可少的最初熱解和點火所必需的能量僅以電的方式(即，通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能)被產(chǎn)生。在大型電廠中，往往能夠在各種電壓電平下獲得電流。因此，在碳(特別地，呈粉塵形式的碳)被輸送于燃燒器(特別地，煤粉燃燒器)中的各種情況下第一次的最初點火以及被輸送于燃燒器中的所述燃料的最初熱解的開始及為此所需的維持是僅僅通過一個或多個僅電動式加熱和/或點火裝置而被實現(xiàn)的，并且還被輸入至所述燃燒器和/或僅僅在所述燃燒器內(nèi)的所述燃料中。
[0015]因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在所述燃燒器內(nèi)提供了一種布置且形成于所述燃燒器內(nèi)部中的純電動式點火和/或熱源或者加熱和/或點火裝置。又一方面在于，這個純電動式點火和/或熱源或者加熱和/或點火裝置把燃料的最初熱解和點火所需要的熱能(的量)引入且輸入至該燃燒器的部件或結(jié)構(gòu)元件中，并因此引入且輸入至該燃燒器中。然后，所輸入的熱能(的量)能夠從這些部件或結(jié)構(gòu)元件中被傳遞給流過的燃料且被輸入所述燃料中，由此，最初熱解和點火所需要的所述熱能(的量)通過這些部件或元件而被供給至所述燃料。然而，根據(jù)另外一個方面，下列特征也是可能的:所述純電動式點火和/或熱源或所述加熱和/或點火裝置將所產(chǎn)生的所述熱能(的量)直接傳遞給流過的燃料且將所產(chǎn)生的所述熱能(的量)輸入所述燃料中。最后，根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，下列特征也是可能的:在所述燃燒器內(nèi)的所述燃燒器內(nèi)部中布置且形成有若干個電動式點火和/或熱源或者加熱和/或點火裝置，然后其中優(yōu)選的是，所述點火和/或熱源或者所述加熱和/或點火裝置中的至少一者把以電的方式產(chǎn)生的熱能引入或輸入至所述燃燒器(即，所述燃燒器的部件或結(jié)構(gòu)元件)中，并且所述燃燒器內(nèi)的所述點火和/或熱源或者所述加熱和/或點火裝置中的另一者將所述熱能引入且輸入至在所述燃燒器中流動的燃料中。然而，也可能的是:所有的熱源或點火裝置將熱能僅僅引入至所述燃燒器的部件和結(jié)構(gòu)元件中。
[0016]關(guān)于所述方法，本發(fā)明的另一個方面在于:能夠在不使用除了最初要被熱解和點火的燃料以外的其他附加的液體、氣體或固體燃料的前提下，產(chǎn)生所述燃燒器內(nèi)的在使最初熱解和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量(特別是當啟動燃燒器時)。最初要被熱解的所述燃料是呈粉塵形式或呈微粒形式的燃料(特別地，煤粉)，該燃料還可以作為燃燒用的原料燃料(feedstock fuel)而所述燃燒器的進一步操作中被提供，以產(chǎn)生燃燒器火焰。
[0017]所述燃燒器內(nèi)的在使最初熱解和點火開始且持續(xù)進行時所需要的熱能量是利用所述加熱和/或點火裝置、僅僅通過將電流轉(zhuǎn)換成熱能和/或電弧和/或等離子體而產(chǎn)生的，并且所述熱能量被輸入所述燃料中。在所述位于燃燒器內(nèi)部中的(有效)表面和/或接觸表面和/或所述燃料管的內(nèi)表面和/或所述加熱和/或點火裝置的內(nèi)表面等區(qū)域中(該區(qū)域處于實施熱解所必需的溫度下且處于與燃料的熱傳遞操作連接狀態(tài)中)，通過確保所述燃燒器中被輸送的所述燃料的駐留時間，所述駐留時間是為了使最初熱解開始且持續(xù)進行或為了使最初熱解過程開始和持續(xù)實施而必需的時間，能夠?qū)崿F(xiàn)如下效果:能夠發(fā)生向所述燃料的必要的熱輸入，并且能夠通過所述電動式加熱和/或點火裝置來實施所述燃料(特別地，呈粉塵形式的燃料)的熱解和點火的執(zhí)行且能夠確保所述燃料(特別地，呈粉塵形式的