CN104913325A - 锅炉的燃烧控制方法 - Google Patents

Abstract

一种锅炉的燃烧控制方法，所述锅炉包括用于制作煤粉的磨煤机、与所述磨煤机连接的用于筛分煤粉的制粉系统、与所述制粉系统连接的用于燃烧煤粉的炉膛、以及与所述磨煤机、所述制粉系统和所述炉膛通过风道连接的一次风机，该控制方法包括：当炉膛内满足点火条件时，投运油燃烧器进行点火燃烧，使得炉膛内升温升压，并获取二次风温度及炉膛出口烟温度；当二次风温度达到第一预设值和炉膛出口烟温度达到第二预设值时，打开一次风机与制粉系统之间的风道，启动制粉系统中的排粉风机；打开一次风机与磨煤机之间的风道，启动一次风机和磨煤机。该控制方法通过投运油燃烧器使得炉膛内达到预设条件，从而可保证乏气进入炉膛之后能够及时充分燃烧。

Description

锅炉的燃烧控制方法

技术领域

本发明涉及电厂锅炉技术，尤其涉及一种采用中间仓储式制粉系统的锅炉燃烧控制方法。

背景技术

目前，某大型电厂锅炉制粉系统均采用中间仓储式制粉系统，该制粉系统包括粗粉分离器、细粉分离器、煤粉仓、排粉风机。锅炉还包括制作煤粉的磨煤机和供煤粉气燃烧的炉膛。炉膛上设有多个燃烧器，且通过风道连接有一次风机、送风机。其中多个燃烧器根据燃烧用风分一次风喷口、二次风喷口和三次风喷口。

上述锅炉的工作原理大致如下：

磨煤机制作煤粉，经过粗粉分离器、细粉分离器后，大部分煤粉被分离出来落入到煤粉仓中。一次风机通过风道输送一次风将煤粉仓中的煤粉输送到炉膛内燃烧。送风机通过风道输送二次风，与一次风在炉膛内混合，为煤粉的燃烧输送氧气，并加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。其中，大部分煤粉被分离后，经细粉分离器出来的气体称为乏气，乏气中还有少量煤粉(10％左右)，作为三次风使用。乏气进入设置在炉膛上的三次风喷口，为了避免三次风燃烧对于主燃烧区的干扰，三次风喷口通常设置在炉膛的主燃烧区的上部且距离主燃烧区较高的地方，因此三次风是在炉膛的主燃烧区上方燃烧。

然而，上述锅炉的燃烧存在以下技术问题：

乏气(三次风)中煤粉浓度低，且三次风喷口距离主燃烧区较高，在锅炉启动初期，炉膛内燃烧温度较低，乏气经三次风喷口喷入到炉膛中，容易控制不好导致燃烧不稳灭火，由于燃烧不完全，锅炉尾部烟道发生二次再燃的可能性较大，给锅炉安全运行带来较大的安全隐患。

发明内容

基于此，本发明在于提供一种可使得乏气燃烧充分、运行安全的锅炉燃烧控制方法。

根据本发明一个方面，提供一种锅炉的燃烧控制方法，所述锅炉包括用于制作煤粉的磨煤机、与所述磨煤机连接的用于筛分煤粉的制粉系统、与所述制粉系统连接的用于燃烧煤粉的炉膛、以及与所述磨煤机、所述制粉系统和所述炉膛通过风道连接的一次风机，该控制方法包括如下步骤：当炉膛内满足点火条件时，投运油燃烧器进行点火燃烧，使得炉膛内升温升压，并获取二次风温度及炉膛出口烟温度；当二次风温度达到第一预设值和炉膛出口烟温度达到第二预设值时，打开一次风机与制粉系统之间的风道，启动制粉系统中的排粉风机；打开一次风机与磨煤机之间的风道，启动一次风机和磨煤机。

通过该控制方法，在锅炉正式运行之前通过投运油燃烧起而使得炉膛内达到预设的燃烧条件，从而确保锅炉在启动初期，乏气喷入炉膛后能够及时充分燃烧，消除乏气燃烧不稳灭火对于炉膛内主燃烧区造成干扰，也减少炉膛出口NOx的排放，更重要的是避免燃烧不完全导致锅炉尾部烟道发生再燃灯安全隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的采用中间仓储式制粉系统的锅炉的示意图；

图2为图1所示锅炉的用于表示炉膛上燃烧器布置状态的示意图；

图3为本发明一实施例所提供的锅炉燃烧控制方法的流程图。

附图标记说明

10  给煤机

20  磨煤机

30  制粉系统

32  粗粉分离器

34  细粉分离器

36  排粉风机

38  储粉仓

39  给粉机

40  炉膛

41  燃尽风燃烧器

43  主燃烧器

50  一次风机

60  送风机

70  引风机

80  阀门

100 锅炉

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

本发明提供一种适用于电厂用大型锅炉的燃烧控制方法，通常，锅炉包括用于制作煤粉的磨煤机、与磨煤机连接的用于筛分煤粉的制粉系统、以及与制粉系统连接的用于燃烧煤粉的炉膛、与磨煤机、制粉系统和炉膛通过风道连接的一次风机。具体地，请参阅图1，为本发明一实施例所提供的一种典型地带中间仓储式制粉系统30的锅炉100的结构，包括给煤机10、磨煤机20、粗粉分离器32、细粉分离器34、排粉风机36、煤粉仓38、炉膛40、一次风机50、送风机60。该锅炉100为可兼顾富氧和空气循环两种燃烧方式的锅炉，设计主蒸汽压力为3.82MPa，额定温度为450℃，为中压参数、自然循环、单炉膛、微正压燃烧、尾部双烟道布置、全钢构架II型布置的汽包炉。为了更好地了解该锅炉的性能，本实施例进一步提供锅炉的基本设计参数如下表1所示，以及采用的设计煤种为烟煤、校核煤种为混煤的煤质参数如表2所示的情况下，其灰分析参数如图3所示。

表1

序号	名称	单位	BMCR(锅炉最大蒸发量)
				1	过热蒸汽流量	t/h	38.5
2	过热器出口蒸汽压力	MPa(g)	3.82
				3	过热器出口蒸汽温度	℃	450
4	省煤器进口给水温度	℃	105
				5	汽包压力	Mpa	4.32
6	锅炉效率	％	88

表2

表3

请同时参阅图1和图2，给煤机10、磨煤机20、粗粉分离器32、细粉分离器34与煤粉仓38依次连接。排分风机36与炉膛40上方的燃尽风燃烧器41连接，且与给煤机10和磨煤机20之间的通道以及细粉分离器34分别连接。该炉膛40上设有分两层品字型布置的三个主燃烧器43，三个主燃烧器43分别位于一等边三角形的三个顶点，其中主燃烧器43分布的上下两层之间的距离即三角形的高H1长度为2.1m，左右之间的距离即三角形的底边D1长度为1.76m。主燃烧器43的上方布置有两个燃尽风燃烧器41，燃尽风燃烧器41彼此之间的距离D2为1.76m，且距离最上方的主燃烧器43的距离H2为1.6m。如此布置可使得炉膛内形成合适区域的主燃烧去，且乏气通过燃尽风燃烧器41喷入炉膛后更好的不干扰主燃烧区。其中，所述主燃烧器43由油枪和配风装置组成，油枪上设置有喷口，该锅炉100使用时，主燃烧器43可选择作为油燃烧器或者煤粉燃烧器运行。

一次风机50和送风机60为锅炉100燃烧提供燃烧用风。其中，一次风机50还为锅炉系统运行过程中煤粉的输送提供动力，一次风机50与制粉系统30、磨煤机20、炉膛40均通过风道连接，且一次风机50与排粉风机36、磨煤机20、炉膛40之间的风道上分别设置有阀门80，因此通过控制阀门80的开关可控制一次风机50与各相应设备之间的连通情况。比如，当打开一次风机50与磨煤机20之间风道上的阀门80使得两者之间连通时，启动一次风机50后可通过一次风携带煤粉经过粗粉分离器32、细粉分离器34等进行煤粉分离。送风机60与炉膛40通过风道连接，可为运行燃烧器43提供二次风和停运燃烧器43提供冷却风。二次风作为燃烧用风时，可在燃烧的不同阶段喷入炉膛40内实现分级供风，为炉内充分燃烧提供氧气，并能加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。优选的，该锅炉100还包括通过除尘器与炉膛40连接的引风机70，可用于排除废气。煤粉在锅炉100内输送过程中，经细粉分离器34出来的气体为乏气，乏气中仍存有少量煤粉，称为三次风，通常也称为燃尽风。

该锅炉100的工作原理大致如下：

给煤机10输送原煤至磨煤机20，磨煤机20制作煤粉，煤粉经过粗粉分离器32、细粉分离器34后，大部分的煤粉落入到煤粉仓38中。煤粉仓38中的煤粉经过变频转速可调的给粉机39进入风粉混合器，经一次风携带送入燃烧器43被带入到炉膛40内燃烧。乏气经过排分风机36直接进入设置炉膛40上方的燃尽风燃烧器41，通过燃尽风燃烧器41喷入炉膛40上方燃烧。

为了使得乏气在喷入炉膛40内时能够及时充分燃烧，请参阅图3，该锅炉的燃烧控制方法包括如下步骤：

首先，投运油燃烧器，当炉膛40内满足点火条件时，投运油燃烧器进行点火燃烧，使得炉膛40内升温升压，并获取二次风温度及炉膛出口烟温度；

投运制粉系统30，当二次风温度达到第一预设值和炉膛出口烟温度达到第二预设值时，打开一次风机50与制粉系统30之间的风道，启动制粉系统30中的排粉风机36；

投运磨煤机20，打开一次风机50与磨煤机20之间的风道，启动一次风机50和磨煤机20。

其中，投运油燃烧器是指将燃油通过燃烧器上的油枪喷入炉膛内燃烧。由于油燃烧器的投运，使得炉膛40内首先逐步升温升压达到预设条件，再投运制粉系统30和磨煤机20，因此锅炉100正式运行后，乏气喷入到炉膛40时可以很快燃烧。

在投运油燃烧器的步骤中，通过投运油燃烧器点火燃烧的具体方式包括先后投入多个油燃烧器。本实施例中，三个主燃烧器43均可以根据需要作为油燃烧器投入使用，使得炉膛40内的条件达到要求，并在锅炉100正式运行燃煤的时候，可根据需要停运一个或者两个油燃烧器再作为煤粉燃烧器使用。相邻两次投入油燃烧器的时间必须间隔预设时间，且确保燃油母管内压力处于正常范围内。在投入油燃烧器的过程中，需确认油燃烧器的燃烧状况、雾化情况和火检运行状况均良好，可通过直接观察锅炉100的火焰电视监视系统监视燃烧状况、油燃烧器雾化情况和火检运行状况。在投运油燃烧器的过程中，还应注意控制炉膛40内的温升速率及压力匹配处于正常范围内。另外，需注意炉膛40的膨胀状况，且在升温过程中，应注意炉膛受热面管壁温度的变化情况。膨胀情况可直接观测锅炉中所设置的膨胀指示器进行判断，而炉膛受热面管壁温度的获取可通过于炉膛受热面上装设热电偶测量得到。具体实施时，相邻两次投入油燃烧器的预设时间根据所述炉膛内温升速率及压力是否符合要求以及炉膛是否膨胀受阻而确定，且预设时间至少大于60秒。第一预设值和第二预设值的大小则依据锅炉的性能在现场实际情况下含煤粉量低的乏气通过炉膛内是否能够充分燃烧而设定。本实施例中，炉膛40内温升速率及压力的匹配关系为在0～0.3MPa压力下控制升温速率为0.2～0.3℃/分钟。第一预设值为150度，第二预设值为450度。

投运油燃烧器的步骤在具体实施时，首先，投运一个油燃烧器(第一油燃烧器)，即将燃油通过炉膛40上的一个燃烧器43喷入燃烧室并点火燃烧。无论第一次点火是否成功，60秒内都禁止再次投运油燃烧器。第一个油燃烧器成功投运后，观察油燃烧器雾化和燃烧情况、观察火检运行情况，根据需要进行配风调整。配风调整是指当炉膛出口氧气含量低于2％时，表明炉膛内送风量不够，通过送风机60向炉膛内增加送风量。如果第一油燃烧器雾化和燃烧情况或者火检运行情况不正常，应停用该油燃烧器，并检修清理。如果第一油燃烧器雾化和燃烧情况、火检运行情况正常，还应监测炉膛40内温升速率及压力、以及炉膛受热面管壁温度变化均符合正常情况，确认燃油母管压力正常，检查炉膛40无膨胀状况。当确认以上情况均正常的情况下，在投运第一油燃烧器起60秒后投运第二油燃烧器，如此类推，直至检测到二次风温度和炉膛出口烟温度均达到相应预设值。本发明中投运油燃烧器均指将燃油通过燃烧器喷入炉膛内燃烧室进行点火燃烧。每一次投运油燃烧器的具体方式与上述投运第一油燃烧器的方式相同，从而不再赘述。

燃油优选使用轻质柴油，本实施例中，上述控制方法中点火与助燃均使用原#0号轻柴油，其油质数据如下表4所示：

表4

运动粘度(20℃时)：	3.0～8.0mm2/s
		实际胶质：	＜70mg/100ml
酸度：	≯7mgKOH/100ml
		硫含量：	≯0.2％
机械杂质：	无
		凝固点：	≯0℃
闭口闪点：	不低于55℃
		低位发热值Qnet.ar：	41863kJ/kg

可以理解的是，采用本发明的燃烧控制方法并不局限于使用上述油质参数的燃油。

在投运制粉系统30的步骤中，启动排粉风机36可首先将排粉风机36的入口开度设置在30％左右，由于乏气是从细粉分离器通过排分风机36后再输送至燃尽风燃烧器41，如此可进一步控制在锅炉运行初期输送到炉膛内燃烧的乏气以及乏气中煤粉的含量，确保乏气的充分燃烧。

在投运磨煤机20的步骤中，启动一次风机50后，还包括启动磨煤机油站，确保磨煤机20出口温度大于60度，给磨煤机20暖磨的步骤。当炉膛出口烟温度大于第三预设值时，启动磨煤机20。该第三预设温度大于第二预设温度。本实施例中，该磨煤机20为钢球磨煤机，第三预设值为500度。

本发明的锅炉燃烧控制方法，在锅炉正式运行磨煤机提供煤粉至炉膛燃烧以及乏气产生之前通过投运油燃烧起而使得炉膛内达到预设的燃烧条件，以确保锅炉在启动初期，乏气喷入炉膛后能够及时充分燃烧，消除乏气燃烧不稳灭火对于炉膛内主燃烧区造成干扰，也减少炉膛出口NOx的排放，更重要的是避免燃烧不完全导致锅炉尾部烟道发生再燃灯安全隐患。可以理解地，该锅炉的燃烧控制方法可适用于现有技术中其它不同结构的带中间仓储式制粉系统的锅炉。

以上描述了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锅炉的燃烧控制方法，所述锅炉包括用于制作煤粉的磨煤机、与所述磨煤机连接的用于筛分煤粉的制粉系统、与所述制粉系统连接的用于燃烧煤粉的炉膛、以及与所述磨煤机、所述制粉系统和所述炉膛通过风道连接的一次风机，该控制方法包括如下步骤：

当炉膛内满足点火条件时，投运油燃烧器进行点火燃烧，使得炉膛内升温升压，并获取二次风温度及炉膛出口烟温度；

当二次风温度达到第一预设值和炉膛出口烟温度达到第二预设值时，打开一次风机与制粉系统之间的风道，启动制粉系统中的排粉风机；

打开一次风机与磨煤机之间的风道，启动一次风机和磨煤机。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述投运油燃烧器进行点火燃烧包括先后投入多个油燃烧器，相邻两次投入油燃烧器时必须间隔预设时间。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：相邻两次投入油燃烧器的过程中，还包括控制燃油母管压力处于正常范围内。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：相邻两次投入油燃烧器的过程中，还包括确认和控制油燃烧器的燃烧状况、雾化情况和火检运行状况。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述控制油燃烧器的燃烧状况、雾化情况和火检运行状况包括对炉膛内的燃烧条件进行配风调整，在炉膛出口氧气含量低于预设值时向炉膛内增加送风量。

6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述投运油燃烧器进行点火燃烧的过程中，还包括控制炉膛内的温升速率与压力匹配处于正常范围内。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述相邻两次投入油燃烧器时间隔的预设时间根据所述炉膛内温升速率及压力匹配是否符合要求以及炉膛是否膨胀受阻而确定，且所述预设时间至少大于60秒。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述炉膛内温升速率及压力的匹配关系为在0～0.3MPa压力下升温速率为0.2～0.3℃/分钟。

9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述第一预设值为150度，所述第二预设值为450度。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的控制方法，其特征在于：所述打开一次风机与磨煤机之间的风道，启动一次风机和磨煤机的步骤，包括：

首先启动一次风机，然后启动磨煤机油站对磨煤机暖磨，当炉膛出口烟温度大于第三预设值时，启动磨煤机，所述第三预设值大于所述第二预设值。