CN110319435A

CN110319435A - 一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法

Info

Publication number: CN110319435A
Application number: CN201910585131.3A
Authority: CN
Inventors: 靳轲; 王勇强; 程世军; 周月桂
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; Huaneng Qinbei Power Generation Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; Huaneng Qinbei Power Generation Co Ltd
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2039-07-01
Also published as: CN110319435B

Abstract

本发明公开了一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，涉及墙式锅炉煤粉燃烧领域，包括将燃烧用煤分成A煤种和B煤种；所述墙式燃烧锅炉包括燃烧器、一次风风管、燃尽风喷口、侧燃尽风喷口、贴壁风喷口、锅炉前墙、锅炉后墙，所述燃烧器设置在所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上，所述燃烧器与所述一次风风管一一对应，输送所述A煤种和所述B煤种的所述一次风风管交替布置，并与设置在所述锅炉前墙和后墙上的燃烧器相连接。所述燃烧器在炉膛高度方向分层设置，所述贴壁风喷口设置在相邻燃烧器层之间且靠近左右两侧墙处。通过本发明的实施，有利于强化低挥发分煤的着火和稳定燃烧，降低NO_x的生成，同时有效防止左右侧墙水冷壁的结渣和高温腐蚀。

Description

一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法

技术领域

本发明涉及墙式锅炉煤粉燃烧领域，尤其涉及一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法。

背景技术

近年来我国燃煤电厂普遍面临煤炭市场供应紧张、成本上涨的压力，燃煤锅炉入炉煤种多样化、煤质复杂，越来越多的燃煤锅炉采用混煤掺烧方式。目前国内外的燃煤锅炉混煤掺烧主要有“炉外掺混”和“炉内掺混”两种方式。“炉外掺混”是将两种或两种以上的煤种以原煤预先掺混的方式送入磨煤机，磨制好的煤粉直接送入炉膛，但预先掺混后的混合煤种煤粉着火和燃尽特性与单一煤种差别较大，存在高挥发分煤着火提前导致的“抢风”的问题，而且由于不同煤种的可磨性不同，采用同一台磨煤机磨制混煤时会对磨煤机的出力、煤粉细度及均匀性造成影响。“炉内掺混”是通过磨煤机与各层燃烧器之间的匹配，将不同煤种送入不同的燃烧器层进行炉内燃烧，避免了不同煤种可磨性不同引起的磨煤机性能下降的问题。当实际燃用煤种与设计煤种存在较大差别时，高挥发分的烟煤较易着火，燃烧稳定，而低挥发分无烟煤和贫煤较难着火，不易燃尽，甚至存在局部灭火的问题。

现有燃煤锅炉采用“分磨制粉，分层掺烧”的“炉内掺混”混煤掺烧方式效果不尽理想，存在相邻层燃烧器之间的间距较大，着火燃烧性能较好的高挥发分煤燃烧器层对相邻燃用低挥发分煤的燃烧器层的着火和稳定燃烧支持有限，煤粉燃尽较差；各煤粉燃烧器布置在前后墙上，左右侧墙水冷壁附近氧气浓度低、一氧化碳浓度高，易造成左右侧墙附近水冷壁的结渣和高温腐蚀，在采用空气分级燃烧和深度空气分级燃烧降低NO_x生成时这种趋势更加明显。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，强化低挥发分煤的着火和燃尽，保证高挥发分煤燃烧器喷口的安全运行，降低炉内NO_x排放浓度，避免左右侧墙水冷壁的结渣和高温腐蚀。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现役前后墙煤粉燃烧锅炉多煤种炉内混煤掺烧而引起的低挥发分煤着火燃烧困难、左右侧墙结渣和高温腐蚀和NO_x排放浓度较高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，包括将所述墙式燃烧锅炉的燃烧用煤分成A煤种和B煤种；所述墙式燃烧锅炉包括若干个燃烧器、若干个一次风风管、燃尽风喷口、侧燃尽风喷口、贴壁风喷口、锅炉前墙、锅炉后墙，所述燃烧器设置在所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上，所述燃烧器包括A燃烧器、B燃烧器，所述A燃烧器燃烧所述A煤种的煤粉，所述B燃烧器燃烧所述B煤种的煤粉，所述一次风风管包括A一次风风管、B一次风风管，所述A一次风风管输送所述A煤种的煤粉，所述B一次风风管输送所述B煤种的煤粉，所述A一次风风管和所述B一次风风管交替布置，所述A一次风风管的输出端与所述A燃烧器连接，所述B一次风风管的输出端与所述B燃烧器连接；所述燃烧器在所述炉膛高度方向分层设置，所述贴壁风喷口设置在相邻所述燃烧器层之间且靠近左右两侧墙处；部分二次风通过所述贴壁风喷口沿炉膛深度方向喷入炉膛；所述燃尽风喷口设置在所述墙式燃烧锅炉的所述燃烧器区域的上部，所述侧燃尽风喷口设置在所述墙式燃烧锅炉的所述燃尽风喷口下方且靠近左右两侧墙处。

进一步地，所述墙式燃烧锅炉配置有多台磨煤机，每两台所述磨煤机编组成一组，每组内的一台所述磨煤机磨制所述A煤种，每组内的另一台所述磨煤机磨制所述B煤种。

进一步地，每台所述磨煤机出口连接多个所述一次风风管的输入端，所述A一次风风管的输入端与磨制所述A煤种的所述磨煤机连接，所述B一次风风管的输入端与磨制所述B煤种的所述磨煤机连接。

进一步地，同一组所述磨煤机出口连接的所述一次风风管输送煤粉到同一层的所述燃烧器，同一台所述磨煤机出口连接的所述一次风风管送往同一层的位于所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上的数量相同。

进一步地，任意相邻所述燃烧器层之间靠近左右两侧墙处的所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上均设置有所述贴壁风喷口；所述贴壁风喷口设置在相邻所述燃烧器层的中间位置，且与所述侧燃尽风喷口处于同一竖直截面。

进一步地，所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上同一层正对的所述燃烧器采用的煤种及风量相一致，相邻层上下方向相邻的所述燃烧器采用的煤种不同，同一层左右方向相邻的所述燃烧器采用的煤种不同且所述燃烧器沿宽度方向对称布置。

进一步地，所述A煤种为高挥发分烟煤，所述B煤种为低挥发分无烟煤或贫煤。

进一步地，所述A煤种的高挥发分烟煤的V_daf(干燥无灰基挥发份)值大于20％，所述B煤种的低挥发分无烟煤的V_daf值小于10％，所述B煤种的贫煤的V_daf值小于等于20％且大于等于10％。

进一步地，通过所述贴壁风喷口流入的二次风的总空气量大于等于所述墙式燃烧锅炉煤粉燃烧总空气量的3％且小于等于所述墙式燃烧锅炉煤粉燃烧总空气量的5％。

进一步地，流入各个所述贴壁风喷口的二次风的流量均匀分配，各个所述贴壁风喷口的空气流速为20～60m/s。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

1、本发明合理利用所述墙式燃烧锅炉前后墙煤粉燃烧器的布置方式，通过对相邻所述燃烧器输入不同煤质特性和燃烧特性的煤粉，形成高挥发分易燃煤种与低挥发分难燃煤种的燃烧火焰中心相互支持的燃烧布置方式；不同煤质特性的煤粉在炉内形成夹心燃烧方式，高挥发分烟煤的煤粉气流在炉内形成多个稳定燃烧中心，并将低挥发分煤的煤粉气流包裹在中心，提高了低挥发分煤着火和燃烧稳定性；

2、本发明采用的高挥发分烟煤，在燃烧时会释放大量含氮还原性物质，可抑制低挥发分煤燃烧时燃料氮的释放及还原生成的NO_x，使得炉内最终的NO_x排放浓度降低10％～15％；

3、本发明在靠近左右侧墙的前后墙上布置多个所述贴壁风喷口，提高了局部的氧气浓度和降低了CO浓度，避免左右侧墙水冷壁的结渣和高温腐蚀。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的系统主视示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的系统左视示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的三层燃烧器、一次风风管和贴壁风喷口布置的示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的四层燃烧器、一次风风管和贴壁风布置喷口的示意图；

图5是本发明的另一个较佳实施例的三层燃烧器、一次风风管和贴壁风喷口布置的示意图；

图6是本发明的另一个较佳实施例的四层燃烧器、一次风风管和贴壁风喷口布置的示意图。

其中，1-锅炉炉膛，2-锅炉前墙，3-锅炉后墙，4-燃烧器，5-一次风风管，6-燃尽风喷口，7-侧燃尽风喷口，8-贴壁风喷口。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，包括将墙式燃烧锅炉的燃烧用煤分成A煤种和B煤种两种类型；墙式燃烧锅炉包括锅炉炉膛1、锅炉前墙2、锅炉后墙3、若干个燃烧器4、若干个一次风风管5、若干个燃尽风喷口6、若干个侧燃尽风喷口7、若干个贴壁风喷口8，燃烧器4设置在锅炉前墙2和锅炉后墙3上。

燃烧器4包括A燃烧器、B燃烧器，A燃烧器燃烧A煤种的煤粉，B燃烧器燃烧B煤种的煤粉，一次风风管5按照携带的煤种不同分为A一次风风管和B一次风风管，A一次风管只输送A煤种，B一次风风管只输送B煤种，A燃烧器与A一次风风管的输出端一一对应连接，B燃烧器与B一次风风管的输出端一一对应连接，设置在锅炉前墙2上的燃烧器A和燃烧器B交替布置，设置在锅炉后墙3上的燃烧器A和燃烧器B交替布置；燃烧器4在炉膛高度方向分层设置，锅炉前墙2和锅炉后墙3上同一层正对的燃烧器4采用的煤种及风量相一致，相邻层上下方向相邻的燃烧器4采用的煤种不同，同一层左右方向相邻的燃烧器4采用的煤种不同且燃烧器4沿宽度方向对称布置；贴壁风喷口8设置在相邻燃烧器4层之间且靠近左右两侧墙处，部分二次风通过贴壁风喷口8沿锅炉炉膛1深度方向喷入炉膛；燃尽风喷口6设置在墙式燃烧锅炉燃烧器4区域的上部，侧燃尽风喷口7设置在墙式燃烧锅炉燃尽风喷口6下方且靠近左右两侧墙处。

本实施例利用燃烧器4沿锅炉炉膛1高度方向和宽度方向布置的特点，通过磨煤机出口一次风风管5交替布置向每个燃烧器4输送单一煤种或煤质特性相近的煤粉，并且相邻燃烧器4燃用的煤种着火和燃尽特性是互补的，同时在主燃区区域锅炉前墙2和锅炉后墙3上靠近左右侧墙的位置布置多个贴壁风喷口8。

本实施例中，根据电厂全年入厂原煤煤质特性，主要分为干燥无灰基挥发分V_daf值小于10％的无烟煤、V_daf值为10％～20％的贫煤和V_daf值大于20％的烟煤。本实施例中，高挥发分烟煤为煤种A，低挥发分无烟煤或贫煤为煤种B。

本实施例在锅炉前墙2和锅炉后墙3上靠近左右侧墙的位置设置贴壁风喷口8，通过控制贴壁风喷口8风门开度，通入贴壁风喷口8的总空气量为锅炉煤粉燃烧总空气量的3％～5％，贴壁风的射流速度控制在20～60m/s，形成具有较高速度并贯穿炉膛深度的空气射流，提高左右侧墙水冷壁附近的氧气浓度和降低一氧化碳浓度，有效防止左右侧墙水冷壁的结渣和高温腐蚀。

按照本实施例方案，采用不同煤种的煤质特性和燃烧特性互补，墙式煤粉锅炉锅炉前墙2和锅炉后墙3上的一些燃烧器4燃用高挥发分烟煤煤种A能够形成多个稳定燃烧火焰中心，并且在燃用B煤种燃烧器4喷口周围具有四个燃用A煤种形成的煤粉火焰，对难燃的无烟煤和贫煤起到了强力的引燃和稳燃作用。与此同时，高挥发分烟煤燃烧初期释放大量还原性气体，形成较强的还原性气氛，抑制无烟煤或贫煤NO_x生成。

按照本实施例方案，贴壁风喷口8送入的空气与炉膛左右侧墙附近的烟气强烈混合，降低左右侧墙附近的烟气温度，提高氧气浓度和降低CO浓度，有效地避免炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图3所示，某1000MW墙式对冲煤粉燃烧锅炉，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置三层燃烧器4，每层布置八只燃烧器4，总燃烧器4的数量为48只；贴壁风喷口8沿锅炉前墙2和锅炉后墙3高度方向布置在相邻两层燃烧器4的中心位置，在锅炉前墙2和锅炉后墙3宽度方向与侧燃尽风喷口7位置相同，共布置了8只贴壁风喷口8，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置4只贴壁风喷口8。

最下层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、A、B、B、A、B、A；中层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、B、A、A、B、A、B；最上层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、A、B、B、A、B、A。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图4所示，某1000MW及以上容量的墙式对冲煤粉燃烧锅炉，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置四层燃烧器4，每层有八只燃烧器4，总燃烧器4的数量为64只。贴壁风喷口8沿锅炉前墙2和锅炉后墙3高度方向布置在相邻两层燃烧器4的中心位置，在锅炉前墙2和锅炉后墙3宽度方向与侧燃尽风喷口7位置相同，共布置了12只贴壁风喷口8，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置6只贴壁风喷口8。

最下层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、A、B、B、A、B、A；第二层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、B、A、A、B、A、B；第三层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、A、B、B、A、B、A；最上层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、B、A、A、B、A、B。

实施例4：

在实施例1的基础上，如图5所示，某600MW墙式对冲煤粉燃烧锅炉，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置三层燃烧器4，每层有四只燃烧器4，总燃烧器4的数量为24只。贴壁风喷口8沿锅炉前墙2和锅炉后墙3高度方向布置在相邻两层燃烧器4的中心位置，在锅炉前墙2和锅炉后墙3宽度方向与侧燃尽风喷口7位置相同，共布置了8只贴壁风喷口8，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置4只贴壁风喷口8。

最下层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、B、A；中层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、A、B；最上层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、B、A。

实施例5：

在实施例1的基础上，如图6所示，某600MW及以上容量的墙式对冲煤粉燃烧锅炉，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置四层燃烧器4，每层各有四只燃烧器4，总燃烧器4的数量为32只。贴壁风喷口8沿锅炉前墙2和锅炉后墙3高度方向布置在相邻两层燃烧器4的中心位置，在锅炉前墙2和锅炉后墙3宽度方向与侧燃尽风喷口7位置相同，共布置了12只贴壁风喷口8，锅炉前墙2和锅炉后墙3各布置6只贴壁风喷口8。

最下层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、B、A；第二层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、A、B；第三层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为A、B、B、A；最上层燃烧器4按照图示方式布置，且从左至右依次送入煤种的类型为B、A、A、B。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，包括将所述墙式燃烧锅炉的燃烧用煤分成A煤种和B煤种；所述墙式燃烧锅炉包括燃烧器、一次风风管、燃尽风喷口、侧燃尽风喷口、贴壁风喷口、锅炉前墙、锅炉后墙，所述燃烧器设置在所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上，所述燃烧器包括A燃烧器、B燃烧器，所述A燃烧器燃烧所述A煤种的煤粉，所述B燃烧器燃烧所述B煤种的煤粉，所述一次风风管包括A一次风风管、B一次风风管，所述A一次风风管输送所述A煤种的煤粉，所述B一次风风管输送所述B煤种的煤粉，所述A一次风风管和所述B一次风风管交替布置，所述A一次风风管的输出端与所述A燃烧器连接，所述B一次风风管的输出端与所述B燃烧器连接；所述燃烧器在所述炉膛高度方向分层设置，所述贴壁风喷口设置在相邻所述燃烧器层之间且靠近左右两侧墙处；部分二次风通过所述贴壁风喷口沿炉膛深度方向喷入炉膛；所述燃尽风喷口设置在所述墙式燃烧锅炉的所述燃烧器区域的上部，所述侧燃尽风喷口设置在所述墙式燃烧锅炉的所述燃尽风喷口下方且靠近左右两侧墙处。

2.如权利要求1所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，所述墙式燃烧锅炉配置有多台磨煤机，每两台所述磨煤机编组成一组，每组内的一台所述磨煤机磨制所述A煤种，每组内的另一台所述磨煤机磨制所述B煤种。

3.如权利要求2所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，每台所述磨煤机出口连接多个所述一次风风管的输入端，所述A一次风风管的输入端与磨制所述A煤种的所述磨煤机连接，所述B一次风风管的输入端与磨制所述B煤种的所述磨煤机连接。

4.如权利要求2或3所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，同一组所述磨煤机出口连接的所述一次风风管输送煤粉到同一层的所述燃烧器，同一台所述磨煤机出口连接的所述一次风风管送往同一层的位于所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上的数量相同。

5.如权利要求1所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，任意相邻所述燃烧器层之间靠近左右两侧墙处的所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上均设置有所述贴壁风喷口；所述贴壁风喷口设置在相邻所述燃烧器层的中间位置，且与所述侧燃尽风喷口处于同一竖直截面。

6.如权利要求1所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，所述锅炉前墙和所述锅炉后墙上同一层正对的所述燃烧器采用的煤种及风量相一致，相邻层上下方向相邻的所述燃烧器采用的煤种不同，同一层左右方向相邻的所述燃烧器采用的煤种不同且所述燃烧器沿宽度方向对称布置。

7.如权利要求1或6所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，所述A煤种为高挥发分烟煤，所述B煤种为低挥发分无烟煤或贫煤。

8.如权利要求7所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，所述A煤种的高挥发分烟煤的V_daf值大于20％，所述B煤种的低挥发分无烟煤的V_daf值小于10％，所述B煤种的贫煤的V_daf值小于等于20％且大于等于10％。

9.如权利要求1或5所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，通过所述贴壁风喷口流入的二次风的总空气量大于等于所述墙式燃烧锅炉煤粉燃烧总空气量的3％且小于等于所述墙式燃烧锅炉煤粉燃烧总空气量的5％。

10.如权利要求9所述的墙式燃烧锅炉混煤掺烧优化方法，其特征在于，流入各个所述贴壁风喷口的二次风的流量均匀分配，各个所述贴壁风喷口的空气流速为20～60m/s。