CN108167821B - 超临界锅炉旋流燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超临界锅炉旋流燃烧装置，包括外置式煤粉浓淡分离器、磨煤机、粗粉分离器、一次风粉总管、浓煤粉一次风支管、淡煤粉一次风支管、浓煤粉燃烧器喷口和淡煤粉燃烧器喷口，磨煤机连接粗粉分离器，粗粉分离器连接一次风粉总管，一次风粉总管连接外置式煤粉浓淡分离器，外置式煤粉浓淡分离器连接浓煤粉一次风支管和淡煤粉一次风支管，浓煤粉一次风支管连接浓煤粉燃烧器喷口，淡煤粉一次风支管连接淡煤粉燃烧器喷口。

Description

超临界锅炉旋流燃烧装置
技术领域
本发明属于电力生产设备领域，特别是超临界锅炉旋流燃烧装置。
背景技术
目前，我国燃煤发电机组逐步向高参数、大容量方向发展，目前超临界(含超超临界，以下同)机组装机容量占燃煤总装机容量比例已经超过40％，超临界锅炉燃烧包括四角(或四墙)切圆直流燃烧、W型下冲直流燃烧和前后墙对冲旋流燃烧三种主流方式。其中，前后墙对冲旋流燃烧方式因为具有炉膛宽深比适应范围大、功率调节方便、煤种适应性好等优点，得到广泛应用。
采用前后墙对冲旋流燃烧方式的锅炉，都是利用燃烧器内置式煤粉浓缩器进行煤粉浓淡分离，用于稳定燃烧和降低NOx排放，其同层燃烧系统的煤粉分配调节主要依靠一次风煤粉管道的可调缩孔，生产中会受到管道通流面积和最低煤粉流速的影响，使煤粉分配调节幅度受限，造成炉膛宽度方向的风粉分配不均，导致烟道宽度方向存在较大的烟温偏差和受热面壁温偏差，严重影响了锅炉运行的安全性。
发明内容
本发明采用外置式煤粉分配方式进行燃烧负荷的预分配，并且同层燃烧系统的燃烧器负荷采用差异化布置，提高了煤粉分配的调节幅度，能有效缓解烟温偏差和受热面壁温偏差问题。
为了解决上述问题，本发明提出超临界锅炉旋流燃烧装置。
本发明所采用的技术方案是：
超临界锅炉旋流燃烧装置，包括外置式煤粉浓淡分离器、磨煤机、粗粉分离器、一次风粉总管、浓煤粉一次风支管、淡煤粉一次风支管、浓煤粉燃烧器喷口和淡煤粉燃烧器喷口，磨煤机连接粗粉分离器，粗粉分离器连接一次风粉总管，一次风粉总管连接外置式煤粉浓淡分离器，外置式煤粉浓淡分离器连接浓煤粉一次风支管和淡煤粉一次风支管，浓煤粉一次风支管连接浓煤粉燃烧器喷口，淡煤粉一次风支管连接淡煤粉燃烧器喷口。
进一步的，所述外置式煤粉浓淡分离器包括上端面、外壳体、内壳体、浓淡隔离下端面、预分离导流板、分离叶片、淡粉导流锥、一次风粉进口、淡煤粉出口、浓煤粉出口和分流淡粉内通道，外壳体上部连接上端面，外壳体下部连接淡煤粉出口，外壳体侧面连接一次风粉进口，一次风粉进口连接一次风粉总管，上端面中部连接浓煤粉出口，上端面下部连接分离叶片，分离叶片下部连接浓淡隔离下端面，浓淡隔离下端面中部设置有圆孔，圆孔位于浓煤粉出口下方，浓淡隔离下端面底部连接内壳体，内壳体侧面连接预分离导流板和淡粉导流锥，内壳体下部连接分流淡粉内通道，预分离导流板和淡粉导流锥分别位于一次风粉进口的上方和下方，分流淡粉内通道与淡煤粉出口连接。
优选的，所述分流淡粉内通道下部设置有分流淡粉外通道，分流淡粉外通道穿过外壳体并从外壳体外部与淡煤粉出口连接。分流淡粉外通道外壳体外部与淡煤粉出口连通，用于避免部分淡煤粉气流从分流淡粉内通道进入内壳体而与浓煤粉相互掺混。
优选的，所述分离叶片沿内壳体轴心呈周向均匀布置，并且每个分离叶片偏离轴心径向一定角度。分离叶片沿内壳体轴心呈周向均匀布置，并且每个分离叶片偏离轴心径向一定角度，使煤粉气流起到涡流分离作用。
优选的，所述预分离导流板沿内壳体轴心呈周向均匀布置，并且每个预分离导流板偏离轴心径向一定角度。预分离导流板沿内壳体轴心呈周向均匀布置，并且每个预分离导流板偏离轴心径向一定角度，对煤粉气流浓度起到预调节和导流作用。
优选的，所述淡粉导流锥与外壳体之间留有间隙。淡粉导流锥和外壳体的下部锥体之间留有间隙，形成了淡粉通流口，淡粉导流锥对煤粉浓淡分离比例起到调节作用，并对淡煤粉气流起到导流作用。
优选的，所述外壳体和内壳体的轴线相同，并且外壳体和内壳体下部均为锥形结构，上端面、浓淡隔离下端面、浓煤粉出口和淡煤粉出口的轴线相互重合。锥形结构有利于减小气流阻力。轴线重合方便加工生产，气体流程短，阻力小。
优选的，所述浓煤粉燃烧器喷口和淡煤粉燃烧器喷口间隔地设置。有利于沿锅炉炉膛宽度方向调整煤粉浓度的分布，从而提高锅炉调整热负荷分配的能力。
优选的，所述浓煤粉燃烧器喷口位于中间，淡煤粉燃烧器喷口位于两侧。有利于沿锅炉炉膛宽度方向调整煤粉浓度的分布，从而提高锅炉调整热负荷分配的能力。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
1、本发明采用外置式煤粉分配方式进行燃烧负荷的预分配，配合着一次风煤粉管道的可调缩孔使用，能够提升同一高度层燃烧系统的燃烧器负荷的差异化分配程度，提高了煤粉分配的调节幅度，能有效缓解烟温偏差和受热面壁温偏差问题。
2、本发明设计合理，结构简单，性能可靠。
3、本发明对进入外置式煤粉浓淡分离器的煤粉进行煤粉浓缩和浓淡分离，并且进行两次的浓淡分离，对煤粉进行调节，能有效缓解烟温偏差和受热面壁温偏差问题。
4、本发明通过周向环形设置分离叶片和预分离导流板，使煤粉形成涡流，便于煤粉的流通。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的结构示意图；
图2为外置式煤粉浓淡分离器的结构示意图；
图3为图2在A-A方向的剖面图；
图4为图2在B-B方向的剖面图；
图5为实施例7淡、浓煤粉燃烧器喷口的结构示意图；
图6为实施例8淡、浓煤粉燃烧器喷口的结构示意图。
标号说明：
上端面1；浓淡隔离下端面2；外壳体3；内壳体4；
一次风粉进口5；淡粉导流锥6；分流淡粉内通道7；
浓煤粉出口8；分离叶片9；内腔体10；预分离导流板11；
外腔体12；淡粉通流口13；分流淡粉外通道14；淡煤粉出口15；
浓煤粉一次风支管16；外置式煤粉浓淡分离器17；淡煤粉一次风支管18；
一次风粉总管19；粗粉分离器20；磨煤机21；炉膛左侧墙22；
淡煤粉燃烧器喷口23；浓煤粉燃烧器喷口24；炉膛右侧墙25；
浓淡隔离下端面圆孔26。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1至4所示，一种超临界锅炉旋流燃烧装置，由外置式煤粉浓淡分离器17、磨煤机21、粗粉分离器20、一次风粉总管19、浓煤粉一次风支管16、淡煤粉一次风支管18、浓煤粉燃烧器喷口24和淡煤粉燃烧器喷口23组成，磨煤机21连接粗粉分离器20，粗粉分离器20连接一次风粉总管19，一次风粉总管19连接外置式煤粉浓淡分离器17，外置式煤粉浓淡分离器17连接浓煤粉一次风支管16和淡煤粉一次风支管18，浓煤粉一次风支管16连接浓煤粉燃烧器喷口24，淡煤粉一次风支管18连接淡煤粉燃烧器喷口23，淡煤粉燃烧器喷口23和浓煤粉燃烧器喷口24与锅炉炉膛连接。外置式煤粉浓淡分离器17包括上端面1、外壳体3、内壳体4、浓淡隔离下端面2、预分离导流板11、分离叶片9、淡粉导流锥6、一次风粉进口5、淡煤粉出口15、浓煤粉出口8和分流淡粉内通道7，内壳体4将外壳体3内部分隔为外腔体12和内腔体10，外壳体3上部连接上端面1，外壳体3下部连接淡煤粉出口15，外壳体3侧面连接一次风粉进口5，一次风粉进口5连接一次风粉总管19，上端面1中部焊接固定浓煤粉出口8，浓淡隔离下端面2与上端面1平行，两者之间的高度方向上，由周向环形布置的分离叶片9进行连接和固定，浓淡隔离下端面2中部设置有浓淡隔离下端面圆孔26，浓淡隔离下端面圆孔26位于浓煤粉出口下方9，浓淡隔离下端面2底部连接内壳体4，内壳体4侧面连接预分离导流板11和淡粉导流锥6，内壳体4下部连接分流淡粉内通道7，预分离导流板11和淡粉导流锥6分别位于一次风粉进口5的上方和下方，预分离导流板11沿周向环形布置，淡粉导流锥6为锥形圆盘，分流淡粉内通道7与淡煤粉出口15连接。
使用时，原煤经过输送进入磨煤机21进行磨制，经过粗粉分离器20筛分之后，粒度合格的干燥煤粉进入一次风粉总管19，并在一次风的输送作用下，进入外置式煤粉浓淡分离器17，在其中进行煤粉浓缩和浓淡分离，来自一次风粉总管19的煤粉气流，经由一次风粉进口5进入外置式煤粉浓淡分离器17的外腔体12，其中一部分气流经过预分离导流板11，在切向涡旋作用下进行第一次煤粉浓淡预分离，第一次预分离后的浓煤粉气流经过外腔体12上部的分离叶片9，然后从浓淡隔离下端面2的中心圆孔进入内腔体10，在分离叶片9的涡旋作用下，第一次预分离后的浓煤粉气流进行了第二次浓淡分离，最终浓煤粉气流从内腔体10顶部连通的浓煤粉出口8流出，进入浓煤粉一次风支管16，第一次煤粉浓淡预分离后的淡煤粉，与一部分从一次风粉进口5进入的煤粉气流，共同从外壳体3下部锥体与淡粉导流锥6构成的淡粉通流口13进入外腔体12下部，最后由淡煤粉出口15流出，进入淡煤粉一次风支管18。第二次浓淡分离后的淡煤粉，则由内腔体10下部的分流淡粉内通道7流出外壳体3，并与外腔体12下部锥体的淡煤粉气流汇合。经过浓缩的浓煤粉，在部分一次风的输送作用下，由外置式煤粉浓淡分离器17上部的浓煤粉出口8进入浓煤粉一次风支管16，最后经由浓煤粉燃烧器喷口24进入锅炉炉膛进行燃烧。剩余的淡煤粉，在另外一部分一次风的输送作用下，由外置式煤粉浓淡分离器17下部的淡煤粉出口15进入淡煤粉一次风支管18，最后经由淡煤粉燃烧器喷口23进入锅炉炉膛进行燃烧。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例2中分流淡粉内通道7下部设置有分流淡粉外通道14，分流淡粉外通道14穿过外壳体3并从外壳体3外部与淡煤粉出口15连接。
使用时，第二次浓淡分离后的淡煤粉，则由内腔体10下部的分流淡粉内通道7流出外壳体3，然后经由分流淡粉外通道14，与外腔体12下部锥体的淡煤粉气流汇合。
实施例3：
本实施例与实施例2基本相同，区别点在于：实施例3中，分离叶片9沿内壳体4轴心呈周向均匀布置，并且每个分离叶片9偏离轴心径向一定角度，该角度为50°。
实施例4：
本实施例与实施例2基本相同，区别点在于：实施例4中，预分离导流板11沿内壳体4轴心呈周向均匀布置，并且每个预分离导流板11偏离轴心径向一定角度，该角度为30°。。
实施例5：
本实施例与实施例2基本相同，区别点在于：实施例5中，淡粉导流锥6和外壳体3的下部锥体之间留有间隙，形成了淡粉通流口13。
实施例6：
本实施例与实施例3基本相同，区别点在于：实施例6中，外壳体3和内壳体4的轴线相同，并且外壳体3和内壳体4下部均为锥形结构，上端面1、浓淡隔离下端面2、浓煤粉出口8和淡煤粉出口15的轴线相互重合。
实施例7：
本实施例与实施例6基本相同，区别点在于：实施例7中，如图5所示，所述浓煤粉燃烧器喷口24和淡煤粉燃烧器喷口23间隔地设置,淡煤粉燃烧器喷口23两侧分别与炉膛左侧墙22和炉膛右侧墙25连接。
实施例8：
本实施例与实施例6基本相同，区别点在于：实施例8中，如图6所示，浓煤粉燃烧器喷口24位于中间，淡煤粉燃烧器喷口23位于两侧，淡煤粉燃烧器喷口23两侧分别与炉膛左侧墙22和炉膛右侧墙25连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超临界直流炉全程负荷控制方法，其特征在于分为以下5个步骤：
S1：负荷处理中心生成负荷指令
S11：对输入的AGC和CCS指令进行切换选择，当AGC投入时输出为输入的AGC指令，不选择CCS指令；当AGC未投入时，输出选择CCS指令，不选择AGC指令；
S12：对输入的指令进行切换选择，当CCS投入时，输出为S11的输出，否则为实际负荷MW；
S13：步骤S12的输出经过限幅0％-100％Pe后，叠加上频差Δf经过频差函数f1(x)计算得到的一次调频指令生成LD1，再经过限速处理生成负荷指令LD2；
当机组运行中发生禁增、禁减工况时，机组的负荷速率经过切换选择后变为0，使负荷指令保持不变；
S2：第一阶段负荷控制
S21：当负荷在0％-30％Pe时，负荷处理中心生成的负荷指令LD2与实际负荷MW做相减的偏差计算后，送入锅炉主控1中，负荷指令LD2乘以前馈系数K1作为锅炉主控1的前馈也送入控制器中，最终生成锅炉主控1的指令BD1；
S22：实际负荷MW输入到滑压曲线f2(x)中，再经过LAG模块的滞后计算生成汽机主控1的设定值Ps，实际负荷MW与负荷指令LD2做偏差计算，再乘以系数K2为设定值Ps的前馈，再与主汽压力PT做偏差计算并送入汽机主控1中，生成汽机阀位开度指令μ1；
S3：第二阶段负荷控制
S31：当负荷在30％-60％Pe时，负荷处理中心生成的负荷指令LD2经过滑压曲线f2(x)计算生成锅炉主控2的设定值Ps与主汽压力PT做偏差计算后，送入锅炉主控2中，调节级压力P1除以主汽压力PT再乘以设定值Ps经过微分模块计算后作为锅炉主控2的前馈，最终生成锅炉主控2的指令BD2；
S32：负荷指令LD2经过两个LAG模块滞后计算后再叠加上压力拉回函数f3(x)的输出生成汽机主控2的设定值，汽机主控2的设定值与实际负荷MW做偏差计算，偏差模块的输出送入汽机主控2中，生成汽机阀位开度指令μ2；
S4：第三阶段负荷控制
S41：当负荷在60％-100％Pe时，负荷处理中心生成的负荷指令LD2经过滑压曲线f2(x)生成锅炉主控3的设定值Ps再与主汽压力PT做偏差，送入锅炉主控3中，BDFF作为锅炉主控3的前馈，最终生成锅炉主控3的指令BD3；
S42：负荷指令LD2经过两个LAG模块的滞后计算后再叠加上压力拉回函数f3(x)的输出形成汽机主控3的设定值，与实际负荷MW做偏差计算，经过偏差模块的相减后输出送入汽机主控中，LD2乘以前馈系数K3作为汽机主控3的前馈，最后生成汽机阀位开度指令μ3；
S5：锅炉主控和汽机主控的指令优化选择
S51：锅炉主控指令BD的生成
S511：对输入的BD1和实际燃料量TFF进行切换选择，当锅炉主控1投入自动时，模块输出BD1，否则输出TFF；
S512：对BD2和S511的输出进行切换选择，当锅炉主控2投入自动时，经过选择后输出BD2，否则输出另一个输入；
S513：对BD3和S512的输出进行切换选择，当锅炉主控3投入自动时，模块输出BD3，否则为模块的另一个输入，S513的输出送给锅炉主控指令BD，然后再到燃料主控，进行下一级调节；
S52：汽机主控指令μ的生成
S521：对输入μ1和汽机阀门的位置反馈POS进行选择，当汽机主控1投入自动时，输出μ1，否则输出POS；
S522：对μ2和S521的输出进行切换选择，当汽机主控2投入自动时，经过选择后输出μ2，否则输出为切换选择的另一个输入；
S523：对μ3和S522的输出进行切换选择，当汽机主控3投入自动时，输出μ3，否则为切换选择的另一个输入，最后第三个模块的输出送给汽机主控指令μ，然后再到DEH中进行下一级控制调节；
所述的步骤S13中的限速处理为≤3％Pe/min；
S21步骤中0≤K1≤0.5；
S22步骤中-0.01≤K2≤0.015；
S42步骤中0≤K3≤0.1。
2.如权利要求1所述的一种超临界直流炉全程负荷控制方法，其特征在于：所述的步骤S13中频差函数f1(x)＝[-14,-48；-2,0；2,0；14,48]，所述的频差Δf＝3000-实际转速。
3.如权利要求1所述的一种超临界直流炉全程负荷控制方法，其特征在于：所述的滑压曲线f2(x)＝[0,10；150,10；230,10；330,14；610,25]。
4.如权利要求1所述的一种超临界直流炉全程负荷控制方法，其特征在于：所述的步骤S32中压力拉回函数f3(x)＝[-1.2,12；-0.5,0；0.5,0；1.2,12]。
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