CN103836636B - 一种降低热一次风冷风掺入率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明的降低热一次风冷风掺入率的装置，包括沿进风方向依次连接的送风机、空气预热器、燃烧器，空气预热器通过一次风管连接燃烧器，其特征在于：有一条旁路风道，其始端和末端连接在一次风管上的不同位置，其内风的流向与一次风管内风的流向一致，旁路风道上沿进风方向依次设置有进口关断挡板、热一次风冷却器、出口关断挡板、增压风机和风道补偿器；一次风管上位于旁路风道的始端与末端之间的部分，沿进风方向依次设有调节挡板和关断挡板一；一次风管上位于旁路风道的末端后面连接给煤粉机。本发明的有益效果是，结构简单、使用方便，发电煤炭成本降低；锅炉效率提高；运行费用节省。

Description

一种降低热一次风冷风掺入率的装置

技术领域

本发明属于锅炉设备，涉及一种降低热一次风冷风掺入率的装置。

背景技术

发电厂机组排烟温度偏高的一个重要原因是制粉系统掺冷风。据运行数据分析，制粉系统冷风掺入率不小于25%.此点导致排烟温度升高8℃～10℃。受粉管最低风速限制，干燥剂再循环门不能再开大（排出口风压维持在4.2kpa左右）。根据以上现状，决定采用热一次风冷却技术将制粉系统冷风掺入率减少到接近于零，从而降低排烟损失、提高机组效率。

1.锅炉机组的现状

锅炉设计煤种为贫瘦煤。空气预热器两分仓式，设计工况预热器进风温度20℃，出口热风温度346℃，运行值310～320℃。制粉系统采用中储式热风送粉系统，预热器出口热风分三路去锅炉，沿预热器出口风道依序为磨煤风（三次风）、二次风和热一次风（带粉）。

2.系统目前存在的缺点：

2.1近年来贫煤资源日见缩减，而烟煤储采比增加。目前国内贫煤储量占国内煤炭总储量的6%～8%，而各类烟煤的储量可占到国内煤炭总储量的45%以上。这也是近年来国内、省内煤诸多电厂纷纷进行贫煤改烟煤改造的重要原因。

2.2考虑煤炭运输、卸煤、储存的综合因素，换算至相同发热量下，每吨烟煤价格要低于贫煤10～15元。改烧烟煤后，可大大降低发电的煤炭成本。

2.3锅炉进行燃烧器低氮改造后，效果不佳。目前炉膛出口的NOx排放在600mg/nm3左右，没有实质性减少SCR系统的炉内排放。掺烧烟煤则是解决这一问题最奏效的途径之一。

2.4根据锅炉运行统计，单烧贫煤和掺烧烟煤时的飞灰含碳量差别明显，前者可在4%～5%，而后者仅在1.5%～2.5%。导致锅炉效率偏差1.0～1.5个百分点。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便、避免浪费的降低热一次风冷风掺入率的装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的降低热一次风冷风掺入率的装置，包括沿进风方向依次连接的送风机、空气预热器、燃烧器，空气预热器通过一次风管连接燃烧器，其特征在于：有一条旁路风道，其始端和末端连接在一次风管上的不同位置，其内风的流向与一次风管内风的流向一致，旁路风道上沿进风方向依次设置有进口关断挡板、热一次风冷却器、出口关断挡板、增压风机和风道补偿器；一次风管上位于旁路风道的始端与末端之间的部分，沿进风方向依次设有调节挡板和关断挡板一；一次风管上位于旁路风道的末端后面连接给煤粉机。

空气预热器还通过二次风管连接燃烧器，向燃烧器送空气；一次风管上位于旁路风道的始端的前面还连接磨煤机，向磨煤机送空气；送风机还通过压力冷风门连接一次风管，调节送入燃烧器的热风温度。

热一次风冷却器连接进水管和出水管，进水管和出水管的末端连接低压加热器组，低压加热器组始端连接汽轮机凝结泵，低压加热器组末端连接除氧器。

本发明的有益效果是，结构简单、使用方便，发电煤炭成本降低；

锅炉效率提高；运行费用节省。本发明不改变制粉系统的型式、不对燃烧器作整体改造，通过降低热一次风温，实现改烧烟煤。而且降低预热器出口的二次风压0.3～0.5kpa，解决低氮燃烧器SOFA（分隔燃烬风，喷口设计为具有上下和水平摆动功能，从而可以调整燃烬风穿透深度和混合效果）风量偏低、降低NOx排放浓度，飞灰可燃物含量降低2～2.5个百分点。厂用电率、过热器、再热器减温水量不增加。

附图说明

图1为本发明的管路布置示意图。图2为本发明的俯视示意图，图3为本发明的立面示意图，图4为热一次风冷却器的冷去水路示意图。图5为热一次风终温曲线图。

图中，1热一次风冷却器，2增压风机，3关断挡板一，4风道补偿器，5进口关断挡板，6出口关断挡板，7调节挡板，8燃烧器，9磨煤机，10送风机，11二次风管，12一次风，13空气预热器，14压力冷风门,15给煤粉机，16进水管，17出水管，18低压加热器组，19汽轮机凝结泵，20除氧器。

具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。

本发明的降低热一次风冷风掺入率的装置，包括沿进风方向依次连接的送风机10、空气预热器13、燃烧器8，空气预热器通过一次风管连接燃烧器，有一条旁路风道，其始端和末端连接在一次风管上的不同位置，其内风的流向与一次风管内风的流向一致，旁路风道上沿进风方向依次设置有进口关断挡板5、热一次风冷却器1、出口关断挡板6、增压风机2和风道补偿器4；一次风管上位于旁路风道的始端与末端之间的部分，沿进风方向依次设有调节挡板7和关断挡板一3；一次风管上位于旁路风道的末端后面连接给煤粉机15。

空气预热器还通过二次风管11连接燃烧器8，向燃烧器送空气；一次风管上位于旁路风道的始端的前面还连接磨煤机9，向磨煤机送空气；送风机还通过压力冷风门14连接一次风管，调节送入燃烧器的热风温度。

热一次风冷却器连接进水管16和出水管17，进水管和出水管的末端连接低压加热器组18，低压加热器组始端连接汽轮机凝结泵19，低压加热器组末端连接除氧器20。

本发明具体措施如下。

（1）.热一次风冷却系统

加装两套热一次风冷却装置，利用汽轮机的小部分凝结水作为冷却介质，把去送粉的热一次风温度从预热器出口温度降低到烟煤安全燃烧温度（200℃），从而避免向制粉系统（给煤粉机）掺入冷风。过度降低混合前热一次风温度会产生新的热量损失，为此，设计了混合前热一次风温度的调节装置。

（2）.新增加增压风机

增加两台一次风增压风机。在一次风量、风温满足烟煤燃烧要求的同时，使SOFA风达到挡板开大、降低NOx排放的条件。

新增的热一次风冷却系统的风侧阻力由两台热一次风增压风机克服，新增的热一次风冷却系统的水侧阻力由并联低加压降和凝结泵克服。热一次风增压风机除用于克服新增系统阻力之外，还可分离热一次风、热二次风压力，降低预热器出口二次风压（目前预热器出口以后各风门开度均打开50%～70%），节省送风机电耗和降低NOx。

（3）.管道系统

考虑到煤种和负荷变化的适应性，设计了热一次风的旁路管道、阀门（可关断挡板），配合原有的压力冷风管道和冷风门，一旦改回烧贫煤，机组可按煤质控制热一次风降温幅度，直至恢复原系统。

改烧烟煤后，煤的全水分升高，需要的干燥出力增大，磨煤机出口温度降低，制粉系统掺冷风的可能性很小，因此仍维持原磨煤热一次风的风温不变。

增压风机安装于除氧间水泥平台上。热一次风冷却器安装于热风挡板前从热风道接出的垂直风道上，经变径由圆截面变为矩形截面。

热一次风本体（热一次风冷却器）采用卧式布置、沿空气流向共3个管箱。传热元件采用宽节距螺旋翅片管束，翅片垂直地面，以防止磨损和积灰。

热一次风冷却器出口风道方变圆后与增压风机进口连接，增压风机出口垂直向上，冷却后的热一次风返回热风挡板后的水平圆风道。

在旁路风道和原一次热风道的交叉管路上，均安装有关断挡板以备检修切除和煤质切换。

原则性水侧系统见附图4。冷却水从6号低加（低压加热器）进口管道上抽出，进入热一次风冷却器本体，吸收热风热量后返回5号低加进口管道。利用6号低加的级间压降（约0.05MPa）克服冷风机系统的新增阻力（0.065MPa），不足部分由汽轮机凝泵克服。系统不设置升压泵。

管路系统由管道、电动调节阀、截止阀、流量计等组成。

本系统设计的自控系统与DCS接口，实现热一次风加热器出口风温和出口水温的自动控制。自动维持系统的安全和经济运行的必要条件。自控系统由两个调节通道组成：一、传热功率调节通道。通过改变旁路风门的开度来调整传热功率。调节信号为给粉机前热一次风温的给定值与实际值之差。热一次风挡板的开度仍按原逻辑由热一母管压力进行调整。二、回水温度调节通道。功率调整的同时，通过改变热一次风冷却器的进水流量来维持设定的回水温度不使过低，以保证高的热经济性和防止给水管道的汽化水击。调节信号和被调量均为热一次风冷却器的回水温度，调节机构为回水母管新装的电调阀。

通过以上调节，可适应煤质、负荷、季节变化时对热一次风温和回水温度的控制要求。

为防止热一次风增压风机故障跳闸引起非停，设计了RB连锁保护逻辑合增压风机达旁路（见附图1）。

对实施方案内容的进一步说明：

1 关于热一次风终温选取

热一次风终温是指煤粉混合点前的热一次风温。热一次风终温越低，从炉内换出的热量越多，这部分热量在汽轮机发电时排放的冷源损失越多，因此从节能角度分析，不希望热一次风终温过低，只需要保证燃烧器安全即可。附图5是热一次风终温对冷源损失的影响曲线，图中纵坐标是相应每公斤过热蒸汽的冷源损失增量。由图可见，随着热一次风终温的提高，冷源损失逐渐降低。根据国内经验和燃烧理论，对于挥发份30%～35%的烟煤，只要保持较高一次风速，煤粉混合器前风温控制在200℃，燃烧器和粉管是足够安全的。根据以上原则，选取热一次风终温200℃作为设计值。

运行中借助水量调节和压力冷风门的微开，热一次风终温还有进一步降低的余地。

2 关于热一次风冷风器磨损

热一次风中携带极少量灰颗粒，由于风速较高，应考虑对热一次风冷风器受热面的磨损问题，主要解决措施是降低平均烟速，从原热一母管内的约35m/s降低到装置平均风速9.5m/s左右。同时翅片材质不用传统的铝片而选用低碳钢。

旁路风道的调节挡板也提供了一种控制手段，当开启调节挡板开度至某一数值时，主风道内空气流量、风速降低，磨损减轻。

3 关于热一次风冷风器积灰

热一次风中携带极少量细微灰尘，需要考虑积灰的可能性。首先，冲刷介质为空气，不像一般布置在电除尘器后的低省那样存在静电的吸附沉积作用。其次，高的空气流速在运行中即对受热面进行自清灰。最后，将翅片的方向设计为垂直地面而不是平行于地面，可避免灰粒自重引起的自然沉积。

4 关于厂用电率变化

由于控制装置风速不高，且比体积很大，热一次风冷风器本体的空气压降不超过300Pa，系统压降不超过900pa，但厂用电耗电率并未增加，主要原因是多余的风机压头900pa可以降低预热器出口风压，使风机电耗增量正负相抵。

5 冷却水的汽化

为防止管路水的汽化水击，接入汽轮机凝结水时，取用了水温74℃的6号低加进口水。用给水流量控制水的温升不超过40℃，即回水温度不超过114℃。额定负荷下除氧器压力0.766MPa，相应饱和温度为164℃。因此，管路系统回水保持有50℃的欠焓，可以有效防止汽化水击。

Claims (1)

1.一种降低热一次风冷风掺入率的装置，包括沿进风方向依次连接的送风机、空气预热器、燃烧器，空气预热器通过一次风管连接燃烧器，其特征在于：有一条旁路风道，其始端和末端连接在一次风管上的不同位置，其内风的流向与一次风管内风的流向一致，旁路风道上沿进风方向依次设置有进口关断挡板、热一次风冷却器、出口关断挡板、增压风机和风道补偿器；一次风管上位于旁路风道的始端与末端之间的部分，沿进风方向依次设有调节挡板和关断挡板一；一次风管上位于旁路风道的末端后面连接给煤粉机；

空气预热器还通过二次风管连接燃烧器，向燃烧器送空气；一次风管上位于旁路风道的始端的前面还连接磨煤机，向磨煤机送空气；送风机还通过压力冷风门连接一次风管，调节送入燃烧器的热风温度；

热一次风冷却器连接进水管和出水管，进水管和出水管的末端连接低压加热器组，低压加热器组始端连接汽轮机凝结泵，低压加热器组末端连接除氧器。