(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号7.4(22)申请日2021.12.15(71)申请人戴大为地址100000北京市海淀区上园村3号院2016级电子信息学院(72)发明人戴大为(51)Int.Cl.F23D17/00(2006.01)F22B31/00(2006.01)(54)发明名称新型煤粉锅炉氢气燃烧器及其系统(57)摘要本发明涉及一种电网系统，特别是一种新型煤粉锅炉氢气燃烧器及其系统，包括煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴，煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴并列设置，煤粉燃烧器喷口和氢气点火烧嘴喷口相互配合，所述氢气点火烧嘴内形成供氢气通过的腔体，腔体内的氢气由氢气点火烧嘴喷口喷出。本发明的技术方案在原有的燃烧器系统上进行改进，增加了氢气的输出，用于炉内的点火和稳燃功能，氢气通过电厂余电电解形成，整一个完整的过程实时进行，通过电解得出的氢气反哺给燃煤机组用于发电的过程，既解决了余电难以收回的问题，也提高了煤粉锅炉内燃煤的燃烧效果，保证燃煤机组保持较佳的运行效果。权利要求书1页说明书4页附图2页CN1142946501.新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：包括煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴，煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴并列设置，煤粉燃烧器喷口和氢气点火烧嘴喷口相互配合，所述氢气点火烧嘴内形成供氢气通过的腔体，腔体内的氢气由氢气点火烧嘴喷口喷出。2.依据权利要求1所述的新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：所述氢气点火烧嘴喷口的截面积和煤粉燃烧器喷口的截面积之和等于预定的燃烧器喷口截面积。3.依据权利要求1所述的新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：所述氢气点火烧嘴喷口向下设置并位于煤粉燃烧器喷口的上方。4.依据权利要求1所述的新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：所述氢气点火烧嘴的入口连通风源并设置手动调节风门，用于调整助燃风的参数。5.依据权利要求1所述的新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：所述煤粉燃烧器包括用于形成煤粉气流的风道，所述风道接入热空气流；所述煤粉燃烧器喷口为向下设置的弯头，弯头内喷出燃烧的煤粉气流。6.依据权利要求5所述的新型煤粉锅炉氢气燃烧器，其特征是：所述热空气流为经过煤粉锅炉换热系统换热的空气流，用于提高煤粉燃烧器入口风的温度；所述煤粉锅炉换热系统包括设置在煤粉锅炉外壁的若干导热片和在相邻导热片之间蛇形分布的气流输送管，所述气流输送管的入口连接鼓风机，气流输送管的出口连通煤粉燃烧器的风道，所述鼓风机设置在带有过滤网的风箱内。7.采用权利要求1‑6中任意一项所述的氢气燃烧器的新型煤粉锅炉系统，其特征是：包括供电装置、电解制氢装置和炉前氢气输送系统，供电装置的输入端连接电厂燃煤机组发电输出，供电装置的输出端连接电解制氢装置的电源接入口，用于给电解制氢装置供电；电解制氢装置的氢气出口通过炉前氢气输送系统连接至氢气燃烧器，氢气燃烧器作用于煤粉锅炉内，对煤粉锅炉内的燃煤进行点火和稳燃。8.依据权利要求7所述的新型煤粉锅炉系统，其特征是：所述炉前氢气输送系统通过快速切断球阀、流量计和氢气阀门控制单元组成远程控制系统，控制氢气燃烧器的氢气通断和氢气流量；所述炉前氢气输送系统连通有压缩空气系统和氮置换系统。9.依据权利要求7所述的新型煤粉锅炉系统，其特征是：所述炉前氢气输送系统连接氢气点火烧嘴，为氢气点火烧嘴输送氢气。10.根据权利要求7所述的新型煤粉锅炉系统，其特征是：所述电解制氢、氢气输送和燃煤机组发电同步进行，氢气实时输送到煤粉锅炉内；氢气点火烧嘴和煤粉燃烧器共同作用进行点火和稳燃，氢气点火烧嘴和煤粉燃烧器的输出流量之和等于预定输出流量。CN114294650新型煤粉锅炉氢气燃烧器及其系统技术领域[0001]本发明涉及一种电网系统，特别是一种新型煤粉锅炉氢气燃烧器及其系统。背景技术[0002]目前，由于国家电网对火电厂机组发电量有一定的控制，白天高峰期要求电厂在100％负荷运行，而晚上用电低谷期则限制电厂发电量，导致电厂晚间的负荷通常在70％左右。由于火力发电厂的负荷高低受电网调度影响，不能长时间在额定负荷运行，产生的后果是机组负荷变动较大，故障率升高，而且机组偏离设计值，效率相比来说较低，煤耗率高，资源利用率下降，影响火力发电厂的机组运行安全稳定性和经济的效果与利益。若保证发电厂持续在额定负荷运行，则多余电力无法输送国家电网，又难以进行相对有效储存和利用，导致资源浪费严重。目前还没有一种能确保发电厂长时间运作时的状态良好并在电网用电低峰时能够有效调度多余电力的有效方案。发明内容[0003]根据上述现存技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种新型煤粉锅炉氢气燃烧器及其系统，能够稳定煤粉锅炉的燃烧发电情况，使火电厂机组能够长时间保持良好的运作时的状态，并对多余电力进行相对有效利用，提高资源利用率。[0004]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：新型煤粉锅炉氢气燃烧器，包括煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴，煤粉燃烧器和氢气点火烧嘴并列设置，煤粉燃烧器喷口和氢气点火烧嘴喷口相互配合，所述氢气点火烧嘴内形成供氢气通过的腔体，腔体内的氢气由氢气点火烧嘴喷口喷出。[0005]进一步地，所述氢气点火烧嘴喷口的截面积和煤粉燃烧器喷口的截面积之和等于预定的燃烧器喷口截面积。[0006]进一步地，所述氢气点火烧嘴喷口向下设置并位于煤粉燃烧器喷口的上方。[0007]进一步地，所述氢气点火烧嘴的入口连通风源并设置手动调节风门，用于调整助燃风的参数。[0008]进一步地，所述煤粉燃烧器包括用于形成煤粉气流的风道，所述风道接入热空气流；所述煤粉燃烧器喷口为向下设置的弯头，弯头内喷出燃烧的煤粉气流。[0009]进一步地，所述热空气流为经过煤粉锅炉换热系统换热的空气流，用于提高煤粉燃烧器入口风的温度；所述煤粉锅炉换热系统包括设置在煤粉锅炉外壁的若干导热片和在相邻导热片之间蛇形分布的气流输送管，所述气流输送管的入口连接鼓风机，气流输送管的出口连通煤粉燃烧器的风道，所述鼓风机设置在带有过滤网的风箱内。[0010]采用上述的氢气燃烧器的新型煤粉锅炉系统，包括供电装置、电解制氢装置和炉前氢气输送系统，供电装置的输入端连接电厂燃煤机组发电输出，供电装置的输出端连接电解制氢装置的电源接入口，用于给电解制氢装置供电；电解制氢装置的氢气出口通过炉前氢气输送系统连接至氢气燃烧器，氢气燃烧器作用于煤粉锅炉内，对煤粉锅炉内的燃煤CN114294650进行点火和稳燃。[0011]进一步地所述炉前氢气输送系统通过快速切断球阀、流量计和氢气阀门控制单元组成远程控制系统，控制氢气燃烧器的氢气通断和氢气流量。[0012]进一步地，所述炉前氢气输送系统连通有压缩空气系统和氮置换系统。[0013]进一步地，所述炉前氢气输送系统连接氢气点火烧嘴，为氢气点火烧嘴输送氢气。[0014]进一步地，所述电解制氢、氢气输送和燃煤机组发电同步进行，氢气实时输送到煤粉锅炉内；氢气点火烧嘴和煤粉燃烧器共同作用进行点火和稳燃，氢气点火烧嘴和煤粉燃 烧器的输出流量之和等于预定输出流量。 [0015] 本发明的有效果为：本发明的技术方案在原有的燃烧器系统上进行改进，增加了 氢气的输出，用于炉内的点火和稳燃功能，氢气通过电厂余电电解形成，整一个完整的过程实时进 行，通过电解得出的氢气反哺给燃煤机组用于发电的过程，既解决了余电难以收回的问题， 也提高了煤粉锅炉内燃煤的燃烧效果，保证燃煤机组保持较佳的运行效果。 附图说明 [0016] 图1为余电利用系统示意图； 图2为氢气燃烧器示意图； 图3为煤粉锅炉换热系统示意图； 图中：1、煤粉锅炉， 2、供电装置， 3、电解制氢装置， 4、氢气燃烧器，4.1、煤粉燃 烧器，4.11煤粉燃烧器喷口， 4.2氢气点火烧嘴， 4.21氢气点火烧嘴喷口， 5、炉前氢气输 送系统， 6、散热片， 7、气流输送管， 8、鼓风机， 9、风箱；A、接煤粉燃烧器的风道。 具体实施方式 [0017] 为了使本发明的结构和功能更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本 发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 [0018] 实施例1 基于电厂的运行负荷难以平衡，输送给国家电网之后留存的余电不能有效利用的 问题，本发明提供一种电厂余电利用方法，将电厂燃煤机组发电余电送入电解制氢装置制 备氢气，制得的氢气经管道送回至燃煤机组的煤粉锅炉内。其中，电解制氢、氢气输送和燃 煤机组发电同步进行，氢气实时输送到煤粉锅炉内；氢气和煤粉燃烧器共同作用进行点火 和稳燃，氢气和煤粉燃烧器的输出流量之和与原始输出流量相同。其具体的结构如下： 参见附图1‑2，新型煤粉锅炉系统，包括供电装置2、电解制氢装置3和氢气燃烧器 4，供电装置2的输入端连接电厂燃煤机组发电输出，供电装置2的输出端连接电解制氢装置 3的电源接入口，用于给电解制氢装置供电；电解制氢装置的氢气出口通过炉前氢气输送系 统5连接至氢气燃烧器4，氢气燃烧器4作用于煤粉锅炉1内，对煤粉锅炉1内的燃煤进行点火 和稳燃。所述氢气燃烧器4包括煤粉燃烧器4.1和氢气点火烧嘴4.2，煤粉燃烧器4.1和氢气 点火烧嘴4.2并列设置，煤粉燃烧器喷口4.11和氢气点火烧嘴喷口4.21相互配合。所述煤粉 燃烧器喷口的截面积和氢气点火烧嘴喷口的截面积之和等于预定的燃烧器喷口截面积。 [0019] 基于上述技术方案，氢气燃烧器由原燃烧器改造形成，将原燃烧器的一次风部分 及入口弯头更换为氢气点火煤粉燃烧器及其专用弯头，氢气点火煤粉燃烧器的喷口截面积 CN114294650 与原燃烧器一次风筒的喷口截面积相同。氢气燃烧器采用内燃逐级点燃原理，氢气点火烧嘴从煤粉燃烧器弯头中心部位，并在燃烧器内布置多个燃烧筒。在锅炉点火和稳燃期间，氢 气燃烧器具有点火和稳燃功能；在锅炉正常运行过程中，氢气燃烧器具有原煤粉燃烧器的 功能。同时，将电解过程产生的氧气送入煤粉锅炉内混合助燃。本发明将原燃烧器的弯头喷 嘴做改造，并在原燃烧器的基础上并联一个氢气点火烧嘴，向煤粉锅炉内输送氢气，其中 原燃烧器为煤粉燃烧器，采用市面上公开出售或本领域技术人员常见的煤粉燃烧器结构即 [0020]进一步地，所述煤粉燃烧器4.1包括用于形成煤粉气流的风道；所述煤粉燃烧器喷 口4.11为向下设置的弯头，弯头内喷出燃烧的煤粉气流。 [0021] 进一步地，所述氢气点火烧嘴4.2内形成供氢气通过并由氢气点火烧嘴喷口4.21 喷出的腔体，氢气点火烧嘴喷口向下设置并位于煤粉燃烧器喷口的上方。氢气喷出后，能够 迅速被煤粉燃烧器喷口喷出的煤粉气流引燃。 [0022] 进一步地，所述氢气点火烧嘴4.2的入口连通风源并设置手动调节风门，用于调整 助燃风的参数。 [0023] 基于上述技术方案，为保证氢气的强化燃烧，需要给氢气点火烧嘴提供强化燃烧 助燃风。助燃风风源可直接取自一次风机出口处（冷风）或新增设助燃风机，管路设有手动 调节风门，以方便调整助燃风参数，确保燃烧效果达到最佳。 [0024] 进一步地，所述炉前氢气输送系统5通过快速切断球阀、流量计和氢气阀门控制单 元组成远程控制系统，控制氢气燃烧器内的氢气通断和氢气流量。 [0025] 基于上述技术方案，由于氢气的易爆炸性能，炉前氢气输送系统要建立良好的 安全机制，如快速切断球阀在故障停电、停压缩空气时自动关闭阀门确保切断燃气输入；如 在氢气燃烧头前采取了专用管道阻火器，阻爆性能、耐烧性能突出、燃气压力损失小。 [0026] 进一步地，所述炉前氢气输送系统5连通有压缩空气系统和氮置换系统。 [0027] 基于上述技术方案，压缩空气系统主要是为了检修系统、停用设备时，吹扫管道内 的积存的氢气及检修后吹扫系统管道。氮置换系统主要是初次系统通氢气时防止管道内的 空气与氢气混合时产生燃烧爆炸，故在通氢气前，先采用氮气把管道内空气置换出，使管道 内充满氮气，利用氮气的惰性，使氢气置换成出管道的氮气，防止爆炸的危险。 [0028] 进一步地，为了能够更好的保证氢气燃烧器的全全行和可靠性，需要在本系统的基础上加装