一种锅炉冷态启动系统及方法

技术领域

本发明涉及锅炉及锅炉节能技术领域，具体为一种锅炉冷态启动系统及方法。

背景技术

传统的锅炉冷态启动中需首先投运大油枪提升锅炉炉膛温度，当锅炉炉膛温度可以维持煤粉的稳定燃烧时，投入煤粉，并逐步退出大油枪。为节约燃油，现代锅炉通常采用微油点火技术或等离子点火技术，即在部分一次风燃烧器内布置微油油枪或等离子点火器，在燃烧器内形成高温火核，在点火初期即可投入对应燃烧器的煤粉，煤粉在燃烧器内部被点燃后进入锅炉内加热炉膛，利用煤粉的燃烧代替油的燃烧，达到节约燃油的目的。但受微油点火设备和等离子电火设备的功率限制，对于点火用煤为挥发分较低的无烟煤和贫煤时，锅炉冷态点火初期投入煤粉的燃尽率较低，节油效果不显著，且未燃尽的煤粉沾污尾部烟道省煤器和空预器等设备，有自燃风险。

此外，对于采用直吹式制粉系统的锅炉，制粉系统启动需要一次风温度达到设定值，一次风温度提升靠在空预器内吸收烟气热量，锅炉点火初期烟气温度较低，无法将一次风加热至设定温度。为解决锅炉点火初期因一次风温低而无法投入制粉系统的问题，现有技术中通常采取增加一次风加热器的方式，一次风加热器热源采取临近锅炉的蒸汽，但是当临近锅炉停机时，无法提供一次风加热器所需的热源，一次风加热器无法使用，导致锅炉启动初期无法投入制粉系统。

因此，目前锅炉冷态下的启动初期无法采用以煤粉代替煤油进行点火燃烧启动锅炉主要原因有两方面：一是一次风温过低无法启动制粉系统；二是炉膛温度低导致煤粉燃尽率低，未燃尽的碳沾污后续设备会影响锅炉安全运行，尤其是燃用煤种挥发分含量较低时，煤粉燃尽率低的问题尤为明显。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种锅炉冷态启动系统及方法，对一次风进行加热升温，并引入氧气增强燃油燃烧强度，节约燃油的同时强化炉膛内煤粉的燃烧，提高炉膛内的煤粉燃尽率，保证锅炉后续运行的稳定安全。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锅炉冷态启动系统，包括，通过一次风管道依次连接的一次风机、空预器和制粉系统；

其中，所述空预器的出口通过第一旁路管道和第二旁路管道与一次风管道连接，所述制粉系统与锅炉炉膛内设置的点火燃烧器连接；

所述第一旁路管道上设置一次风加热器，一次风加热器包括油枪组件和油燃烧室，油燃烧室设置在第一旁路管道内，油枪组件设置在油燃烧室的入口，所述油枪组件包括油枪套筒、油枪和点火器；

其中，所述油枪套筒用于通入油枪风；

所述一次风加热器与所述空预器之间设置第一风门，所述第二旁路管道上设置第二风门。

优选地，所述油枪套筒上设置有第一氧枪。

优选地，所述第一氧枪通入氧气的方向与所述油枪套筒通入油枪风的方向垂直。

优选地，所述油燃烧室所处第一旁路管道的管径大于其余位置处第一旁路管道的管径。

优选地，所述油燃烧室与第一旁路管道之间设有夹层。

优选地，所述一次风加热器的出口处设置第一温度检测装置，所述油枪与油燃烧室之间设置油调节阀。

优选地，所述空预器的出口与一次风加热器之间设置第二温度检测装置。

优选地，所述点火燃烧器上设置第二氧枪。

一种锅炉冷态启动方法，包括如下步骤，

锅炉在冷态下启动，关闭第二旁路管道的第二风门并开启第一旁路管道的第一风门，一次风机通入一次风，一次风经空预器初步预热后，进入第一旁路管道的一次风加热器；

开启点火器，油枪通入燃油，油枪套筒通入油枪风，燃油在油燃烧室燃烧加热一次风形成热一次风；

热一次风流经一次风管道进入制粉系统，并携带制粉系统内的煤粉进入炉膛内的点火燃烧器；

点火燃烧器点燃煤粉加热炉膛，完成锅炉冷态启动。

优选地，点火燃烧器点燃煤粉加热炉膛时，空预器出口处的第二温度检测装置实时监测一次风温，当一次风温达到预设的制粉系统投入温度时，关闭第一风门同时开启第二风门，停运一次风加热器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种锅炉冷态启动系统，通过在空预器和制粉系统之间设置两路旁路管道，其中一路旁路管道中设置一次风加热器，包括设置在管道内部用于燃油燃烧加热的油燃烧室和用于提供加热热源的油枪组件，油枪组件中的油枪喷入部分燃油至油燃烧室内，油枪组件中的油枪套管提供携带油燃烧所需氧气的油枪风，油枪组件中的点火器点火，燃油在氧气气流条件下进行燃烧加热管道中流入的一次风，从而达到制粉系统的启动温度，达到点火初期投入制粉系统的目的。

本发明在通入的油枪风中混入纯氧，提高进入油燃烧室内油枪风氧气含量，使燃油处在富氧气氛下，能够强化燃油燃烧，避免一次风中混入未燃尽的油污污染制粉系统，提升燃油的燃尽率，节省燃油用量，防止对后续煤粉燃烧和锅炉运行造成安全隐患。

进一步地，所述油燃烧室的直径大于第一旁路管道的管径，增大接触面积，方便布置油枪，同时油燃烧室面积增大，可降低流经的一次风风速，增加一次风在油燃烧室内的加热时间，加热更加充分，保证能够达到启动制粉系统的一次风温。

进一步地，所述点火燃烧器上设置第二氧枪，本发明为提高煤粉燃尽率，将氧气同时引入到点火燃烧器内，强化煤粉燃烧，提升锅炉运行安全性，同时节约更多燃油。

附图说明

图1是本发明实施例中一次风加热器结构示意图；

图2是本发明实施例中锅炉系统结构示意图。

图中，一次风加热器1，油燃烧室101，油枪套筒102，油枪103，点火器104，油调节阀2，一次风机3，空预器4，给煤机5，磨煤机6，点火燃烧器7，第一旁路管道8，第二旁路管道9，第一风门10，第二风门11，第一温度检测装置12，第二温度检测装置13，第一氧枪14，第二氧枪15，锅炉16。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明一种锅炉冷态启动系统，包括，通过一次风管道依次连接的一次风机3、空预器4和制粉系统；

其中，所述空预器4的出口通过第一旁路管道8和第二旁路管道9与一次风管道连接，所述制粉系统与锅炉炉膛内设置的点火燃烧器7连接；

所述第一旁路管道8上设置一次风加热器1，一次风加热器1包括油枪组件和油燃烧室101，油燃烧室101设置在第一旁路管道8内，油枪组件设置在油燃烧室101的入口，所述油枪组件包括油枪套筒102、油枪103和点火器104；

其中，所述油枪套筒102用于通入油枪风，油枪风中携带有燃油燃烧所需的氧气；

所述一次风加热器1与所述空预器4之间设置第一风门10，所述第二旁路管道9上设置第二风门11。

本发明提供一种锅炉冷态启动系统，如图2所示，通过在空预器4和制粉系统之间设置两路旁路管道，其中一路旁路管道中设置一次风加热器1，包括设置在管道内部用于燃油燃烧加热的油燃烧室101和用于提供加热热源的油枪组件，油枪组件中的油枪103喷入部分燃油至油燃烧室101内，油枪组件中的油枪套筒102提供携带油燃烧所需氧气的油枪风，油枪组件中的点火器104点火，燃油在氧气气流条件下进行燃烧加热管道中流入的一次风，从而达到制粉系统的启动温度，，达到点火初期投入制粉系统的目的。

优选地，油枪103采用雾化油枪。

进一步地，所述油枪套筒102上设置有第一氧枪14。

本发明在通入的油枪风中混入纯氧，提高进入油燃烧室101内油枪风氧气含量，使燃油处在富氧气氛下，能够强化燃油燃烧，避免一次风中混入未燃尽的油污污染制粉系统，提升燃油的燃尽率，节省燃油用量，防止对后续煤粉燃烧和锅炉运行造成安全隐患。

本实施例中，所述第一氧枪14通入氧气的方向与所述油枪套筒102通入油枪风的方向垂直，能够与油枪风的气流接触更加充分，助燃强化效果更好。

进一步地，所述油燃烧室101所处第一旁路管道的管径大于其余位置处第一旁路管道的管径，增大接触面积，方便布置油枪103，同时油燃烧室101面积增大，可降低流经的一次风风速，增加一次风在油燃烧室101内的加热时间，加热更加充分，保证能够达到启动制粉系统的一次风温。

进一步地，所述油燃烧室101与第一旁路管道8之间设有夹层，部分一次风从油燃烧室101与第一旁路管道8之间的夹层中流过，适当对油燃烧室101进行冷却降温，避免油燃烧室101烧损。

进一步地，所述一次风加热器1的出口处设置第一温度检测装置12，所述油枪103与油燃烧室101之间设置油调节阀2，本发明在一次风加热器1出口风道布置有温度测点，对一次风加热器1出口一次风温进行实时检测，温度测点的第一温度检测装置12获取温度信号并输出至油调节阀2，根据一次风加热器1出口一次风温调节油调节阀2的开度，在达到预设的一次风温后，关闭油调节阀2，避免不必要的燃油浪费或混入不必要的油污。

进一步地，所述空预器4的出口与一次风加热器1之间设置第二温度检测装置13，本发明在空预器4出口风道布置有温度测点，对空预器4出口一次风温进行实时检测，当空预器4出口一次风温达到制粉系统投入温度时，温度测点的第二温度检测装置13获取温度信号，控制关闭第一风门10并开启第二风门11，停止运行一次风加热器1。

进一步地，所述点火燃烧器7上设置第二氧枪15，本发明为提高煤粉燃尽率，将氧气同时引入到点火燃烧器7内，强化煤粉燃烧，提升锅炉运行安全性，同时节约更多燃油。

本发明一种锅炉冷态启动方法，包括如下步骤，

锅炉在冷态下启动，关闭第二旁路管道9上的第二风门11并开启第一旁路管道8的第一风门10，一次风机3通入一次风，一次风经空预器4初步预热后，进入第一旁路管道8的一次风加热器1；

开启点火器104，油枪103通入燃油，油枪套筒102通入油枪风，燃油在油燃烧室101内燃烧加热一次风形成热一次风；

热一次风经一次风管道进入制粉系统，加热制粉系统内的煤粉后，煤粉气流进入炉膛内的点火燃烧器7；

点火燃烧器7点燃煤粉加热炉膛，完成锅炉冷态启动。

进一步地，点火燃烧器7点燃煤粉加热炉膛时，空预器4出口处的第二温度检测装置13实时监测一次风温，当一次风温达到预设的制粉系统投入温度时，关闭第一风门10同时开启第二风门11，停运一次风加热器1。

本发明具体实施方式如下：

来自一次风机3的一次风首先流经空预器4，在空预器4内一次风被初步加热，空预器4出口的一次风管道分为两路，包括第一旁路管道8和第二旁路管道9，两路的一端均与空预器4的出口连接，另一端均连接一次风管道，其中第一旁路管道8内布置一次风加热器1；

锅炉冷态启动时，关闭第二旁路管道9上的第二风门11并开启第一旁路管道8上的第一风门10，一次风进入一次风加热器1，开启油调节阀2，燃油由油枪103进入油燃烧室101内，油燃烧所需的氧气由油枪套管进入的油枪风提供，通过设置在油枪套管上的一级氧枪在油枪风中混入纯氧，提高进入油燃烧室101内油枪风氧气含量，强化燃油燃烧，避免一次风中混入未燃尽的油污；

在一次风加热器1出口风道布置第一温度检测装置12，检测一次风加热器1出口的一次风温，第一温度检测装置12输出温度信号至油调节阀2，根据一次风加热器1出口的一次风温调节油调节阀2开度；

一次风流经一次风加热器1后被加热形成热一次风进入制粉系统，当一次风温达到制粉系统启动温度时，启动制粉系统的给煤机5和磨煤机6，热一次风流经磨煤机6，并携带磨煤机6内的煤粉进入点火燃烧器7(微油点火燃烧器或等离子点火燃烧器)，在燃烧器内煤粉被点燃，点燃的煤粉进入炉膛内加热炉膛；

为提高煤粉燃尽率，通过设置在点火燃烧器7上的二级氧枪将氧气同时引入到点火燃烧器7内，强化煤粉燃烧，提升锅炉运行安全性，同时节约更多燃油；

随着炉膛温度升高，流经空预器4的烟气温度升高，空预器4出口一次风温升高，在空预器4出口一次风旁路管道布置第二温度检测装置13，当空预器4出口一次风温达到制粉系统投入温度时，关闭第一风门10同时开启第二风门11，停止一次风加热器1对一次风进行加热；

当炉膛温度达到设计值时，退出点火燃烧器7氧气供应，完成锅炉冷态启动。