一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统论文和设计-张振国

全文摘要

本实用新型涉及煤粉锅炉燃烧技术领域，提供了一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，包括至少两台中速磨煤机，磨煤机出口设有煤粉管道，煤粉管道围绕落煤管呈周向布置，磨煤机出口的煤粉管道通过煤粉连通器8汇入一根主煤粉管道，主煤粉管道依次连接旋风式煤粉分离器、排粉机和布袋除尘器；经煤粉分离器分离出来的煤粉进入煤粉仓后，通过热风送入炉内。本实用新型提供的燃烧系统克服了现有技术的不足，通过干燥剂外排和热风送粉的燃烧组织技术，一定幅度降低煤粉气流着火所需的着火热，较大程度的改善煤粉锅炉在低负荷时的稳燃特性。本系统结构简单，性能可靠，适宜大范围推广使用。

主设计要求

1.一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，包括至少两台中速磨煤机(5)；所述中速磨煤机(5)进风口连接一次风机(4)，中速磨煤机(5)出口设有煤粉管道，煤粉管道围绕下煤管周向布置，其特征在于：所述磨煤机(5)出口的煤粉管道通过煤粉连通器(8)汇入一根主煤粉管道，主煤粉管道依次连接旋风式煤粉分离器(10)、排粉机(21)和布袋除尘器(22)；由煤粉分离器分离出的煤粉进入煤粉仓(16)后，通过热风送入炉内。

设计方案

2.如权利要求1所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述主煤粉管道通过切向或割向引入旋风式煤粉分离器(10)，旋风式煤粉分离器上方及煤粉管道与煤粉分离器的连接处均设有防爆门(9)。

3.如权利要求1或2所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述旋风式煤粉分离器(10)下方设有煤粉仓(16)，煤粉分离器(10)和煤粉仓(16)间布置有锁气器(12)、木屑分离器(13)和换向器(14)，所述煤粉仓(16)和煤粉分离器(10)出口的乏气管道间布置有吸潮管(11)。

4.如权利要求1所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述布袋除尘器(22)和煤粉仓(16)之间布置有螺旋输粉机(23)，能够将布袋除尘器分离出的煤粉运输至煤粉仓(16)。

5.如权利要求1所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述主煤粉管道内的煤粉气流通过旋风式煤粉分离器(10)和布袋除尘器(22)分离煤粉后的气流直接或间接通过烟囱排往大气，整个系统的阻力由排粉机的压头克服。

6.如权利要求3所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述煤粉仓(16)内的煤粉通过给粉机(18)送入风粉混合器(19)，与来自输粉一次风母管(29)的热风混合后经燃烧器(24)送入锅炉炉膛(1)内进行燃烧。

7.如权利要求6所述的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，其特征在于：所述输粉一次风母管(29)经热一次风箱(28)后分叉为输粉一次风管道，在各一次风管道上布置有可调缩孔(20)和流量测量装置(17)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，能够较大程度的改善煤粉锅炉在低负荷的着火及燃烧稳定性，属于煤粉锅炉燃烧技术领域。

背景技术

调峰能力不足是制约火电灵活性运行的关键因素。目前，我国纯凝机组的实际调峰能力一般为额定容量的50％左右，典型抽凝机组在供热期的调峰能力仅为额定容量的20％左右。截至2015年底，东北地区火电装机容量为8572万kW，春节期间的调峰缺口已经突破600万kW。降低机组最小技术出力、增强火电调峰能力，是缓解现状的有效途径。目前行业内确定的目标是：热电机组最小技术出力达到40％～50％额定容量；纯凝机组最小技术出力达到30％～35％额定容量；部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，实现机组不投油稳燃时的最小技术出力达到20％～25％。

纯凝机组进行深度调峰主要需要解决锅炉侧的技术难题，具体包括：1)锅炉低负荷稳燃；2)低负荷下水动力问题；3)脱硝系统入口烟温低于脱硝投入温度下限；4)受热面超温；5)水平烟道积灰；6)低负荷下磨煤机和风机振动；7)再热蒸汽温度低；8)低负荷热工保护逻辑优化等。而在上述问题中，以锅炉的低负荷稳燃尤为重要。

煤粉气流达到着火条件所需的着火热由三部分构成：1)煤粉颗粒升温至着火温度所需热量；2)煤粉气流升温至着火温度所需热量；3)煤中水分析出并升温至着火温度所需热量。影响煤粉气流着火热的主要因素包括：着火温度(受原煤挥发分和热值影响)，一次风煤粉浓度，煤粉水分，一次风温等。煤粉气流着火所需的热量80％来自于对流传热，热量主要通过射流的卷吸来获取，取决于炉膛的平均温度水平和燃烧器出口风粉混合物的合理组织。

煤粉锅炉低负荷下的燃烧稳定性主要决定于主燃区气流的抗扰动能力，合理组织配风，精确控制氧量，适当降低煤粉气流着火初期所需热量，并尽量保证主燃区的烟气充满程度是改善低负荷燃烧稳定性的有效措施。

中速磨煤机粗粉分离器出口部分装有文丘里式煤粉分配器，磨煤机出口煤粉管道的浓度分配不均匀性(指在恶劣工况下粉管中偏差最大者)约为40％。若采用动静态组合式分离器，约为25％。为防止磨煤机爆炸，中速磨煤机出口的温度一般具有一定的限值，对于高挥发分的烟煤和褐煤，此温度不超过90℃。而中间储仓式制粉系统采用热风送粉时，当煤的干燥无灰基挥发分大于15％时，燃烧器前的风粉混合物温度小于160℃即可。

如图1所示，以配置中速磨直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统为例。整个燃烧系统由锅炉本体1、空预器2、一次风机3、送风机4、中速磨煤机5、密封风机6、煤粉管道8、大风箱10和燃烧器9组成。一次风机3产生的一次风，经过空预器2加热后，通过磨煤机5，携带煤粉，通过煤粉管道6、燃烧器9进入炉内燃烧；送风机5形成的二次风，进入大风箱10，通过燃烧器9进入炉膛辅助燃烧。

如图2所示，以配置钢球磨中储仓式制粉系统热风送粉的锅炉燃烧系统为例；整个燃烧系统由锅炉本体1、空预器2、送风机3、一次风机4、钢球磨煤机5、粗粉分离器10、细粉分离器12、煤粉仓18、给粉机19、排粉机21、乏气燃烧器22、主燃烧器23、大风箱24、煤粉管道25组成。送风机3产生的送风，经过空预器2加热后，一部分进入大风箱24，通过主燃烧器23或乏气燃烧器22进入炉膛辅助燃烧；另一部分通过钢球磨煤机5，携带煤粉，经过粗粉分离器10和细粉分离器12，分离出来的煤粉进入煤粉仓18，产生的乏气通过排粉机21加压后一部分循环进入磨煤机5，另一部分作为乏气通过乏气燃烧器22进入炉内燃烧；一次风机4形成一次风，通过煤粉管道25，携带煤粉，经过主燃烧器23进入炉内燃烧。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，使其能够较大程度的改善煤粉锅炉在低负荷的着火及燃烧稳定性。

一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，包括至少两台中速磨煤机，中速磨煤机进风口连接一次风机，中速磨煤机出口设有煤粉管道，煤粉管道围绕落煤管呈周向布置，磨煤机出口的煤粉管道通过煤粉连通器汇入一根主煤粉管道，主煤粉管道依次连接旋风式煤粉分离器、排粉机和布袋除尘器；经煤粉分离器分离出来的煤粉进入煤粉仓后，通过热风送入炉内。主煤粉管道内的煤粉气流经过旋风式煤粉分离器和布袋除尘器分离煤粉后，直接或间接通过烟囱排往大气，整个系统的阻力由排粉机的压头克服，干燥介质外排后，可有效降低风粉混合物所含水分。旋风式煤粉分离器下方煤粉仓，煤粉分离器和煤粉仓间布置有锁气器、木屑分离器和换向器，煤粉仓和煤粉分离器出口的发起管道间布置有吸潮管。布袋除尘器和煤粉仓之间设有螺旋输粉机，能够将布袋除尘器分离出来的煤粉及时连续的运输至煤粉仓。

优选地，该系统采用热一次风作为送粉介质，以冷一次风作为调温介质，如此，可在低负荷下大幅提高入炉风粉混合物的温度。

优选地，主煤粉管道通过切向或割向引入旋风式煤粉分离器，旋风式煤粉分离器上方及煤粉管道与煤粉分离器的连接处均设有防爆门。

优选地，所述煤粉仓下方设有螺旋给粉机，所述各输粉的一次风管道上(给粉机前)设有流量测量装置和可调缩孔，能够精确控制各粉管的给粉量和进风量，以使得各燃烧器的热负荷均匀。

更优选地，原中速磨煤机出口的煤粉管道输粉系统可保留，所述系统可在原磨煤机出口各煤粉管道上做分支旁路并引入主煤粉管道，进而进入后续的旋风式煤粉分离器和布袋除尘器，分支旁路的入口和煤粉管道的入口设有快速关断门。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统，中速磨煤机出口的多根煤粉管道经煤粉连通器汇入一根煤粉管道后进入旋风式煤粉分离器；旋风式煤粉分离器分离出来的煤粉进入布置于炉前的煤粉仓，引出的乏气经排粉机升压后进入布袋除尘器进行更进一步的分离；布袋除尘器分离出的煤粉经螺旋输粉机送回布置于炉前的煤粉仓，经过布袋除尘器的气流直接或经过烟囱间接排往大气；而粉仓中的煤粉通过热风送入炉内。相比于常规的直吹式制粉系统，通过布置炉前粉仓将干燥剂外排，采用热风送粉等技术手段，能够较大程度的改善同层各燃烧器的煤粉均匀性，并提高煤粉气流的入炉温度、减少煤粉气流的含水量，以有效降低气流着火所需要的热量。相比于钢球磨中储仓式制粉热风送粉系统，除前述部分优点外，该系统乏气外排，在入炉风量有限的情况下，可以有效控制入炉的空气流量分配，保证主燃区的烟气充满程度，并保证主燃区的燃烧温度。相比于常规的燃烧系统，本实用新型从改善煤粉气流着火的相关原理出发，使煤粉锅炉在较低的负荷下依然能够稳定燃烧。

综上，本实用新型提供的燃烧系统克服了现有技术的不足，通过干燥剂外排和热风送粉的燃烧组织技术，一定幅度降低煤粉气流着火所需的着火热，较大程度的改善煤粉锅炉在低负荷时的稳燃特性。本系统结构简单，性能可靠，适宜大范围推广使用。

附图说明

图1为背景技术中配置中速磨直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统示意；

图2为背景技术中配置钢球磨中储仓式制粉系统热风送粉的锅炉燃烧系统示意；

图3为实用新型提供的一种适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本技术领域人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图3所示，本实例提供的适应煤粉锅炉低负荷稳定燃烧的燃烧系统示意图，包括至少两台中速磨煤机5；中速磨煤机5进风口连接一次风机4，中速磨煤机5出口设有煤粉管道，煤粉管道围绕下煤管周向布置，磨煤机5出口的煤粉管道通过煤粉连通器8汇入一根主煤粉管道，主煤粉管道依次连接旋风式煤粉分离器10、排粉机21和布袋除尘器22；由煤粉分离器分离出的煤粉进入煤粉仓16后，通过热风送入炉内。主煤粉管道通过切向或割向引入旋风式煤粉分离器10，旋风式煤粉分离器上方及煤粉管道与煤粉分离器的连接处均设有防爆门9；旋风式煤粉分离器10下方设有煤粉仓16，煤粉分离器10和煤粉仓16间布置有锁气器12、木屑分离器13和换向器14，所述煤粉仓16和煤粉分离器10出口的乏气管道间布置有吸潮管11。布袋除尘器22和煤粉仓16之间布置有螺旋输粉机23，能够将布袋除尘器分离出的煤粉运输至煤粉仓16，主煤粉管道内的煤粉气流通过旋风式煤粉分离器10和布袋除尘器22分离煤粉后的气流直接或间接通过烟囱排往大气，整个系统的阻力由排粉机的压头克服。煤粉仓16内的煤粉通过给粉机18送入风粉混合器19，与来自输粉一次风母管29的热风混合后经燃烧器24送入锅炉炉膛1内进行燃烧。输粉一次风母管29经热一次风箱28后分叉为输粉一次风管道，在各一次风管道上布置有可调缩孔20和流量测量装置17。

本实施例中，磨煤机出口引出的煤粉管通过连通器8汇入一主煤粉管道，主煤粉管道内的风粉混合气流经旋风式煤粉分离器10和布袋除尘器22两级分离器后，煤粉汇入煤粉仓16，乏气直接或间接通过烟囱排往大气。相比于常规的中速磨直吹式制粉系统，这种干燥剂外排的方式可以有效降低入炉煤携带水分和一次风率。由一次风机4送出的一次风经空预器2加热后，一部分直接作为送粉介质进入炉前，经热一次风箱28分叉进入输粉一次风管道，在风粉混合器19中与来自给粉机的煤粉混合后经煤粉燃烧器24进入炉内燃烧。相比于常规的中速磨直吹式制粉系统，这种布置方式可以大幅度提高入炉一次风粉混合物的温度，从而有效降低一次风率，并有效改善各粉管的煤粉均匀性；相比于常规的中储仓式制粉系统，这种布置方式无乏气，可保证主燃区氧量供给充足，保证主燃区烟气的充满程度。

本实用新型可直接应用于新建燃煤机组，也可在现役投运的煤粉锅炉燃烧系统基础上进行改造，亦可在保留原系统基础上进行改造。采用本实用新型，可以有效降低煤粉气流着火所需的着火热，从而较大程度改善煤粉锅炉在低负荷的稳燃特性。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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