CN114659083A - 一种光热耦合高温空气燃烧htac的燃煤锅炉深度调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，包括塔式太阳能系统和燃煤锅炉系统；塔式太阳能系统包括布置在地板或者周围厂房的墙面的定日镜，地面上设置有太阳能集热塔，太阳能集热塔上部固定设置有陶瓷多孔蓄热器，陶瓷多孔蓄热器用于接收定日镜反射的太阳能，用于加热由风机吹来的空气，形成高温空气；高温空气与通过调控一次风和二次风混合后通入燃煤锅炉系统，用于使锅炉实现高温燃烧和干燥不同含水的煤的能力。本发明能够实现燃煤锅炉内的高温空气燃烧，提高燃煤锅炉效率和减低排放，同时解决电厂使用含水较高的煤质，磨煤机干燥能力不足的问题。
Description
技术领域
本发明属于太阳能与火电机组集成发电技术领域，具体涉及一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统。
背景技术
煤炭在燃烧的过程中供给能量的同时，会产生大量的污染物，如颗粒、硫氧化物、氮氧化物。太阳能具有清洁、取之不尽的特点，长期以来被认为是很好的化石燃料替代品。随着生态文明的建设，双碳目标的提出，清洁高效成为燃煤锅炉的发展趋势。
高温空气燃烧是将高温的空气喷入炉膛，维持低氧状态，同时将燃料输送到气流中燃烧。与传统的燃烧过程相比，高温空气燃烧的最大特点是节省燃料、减少CO2和NOx的排放，减低燃烧噪声。在燃煤锅炉中，将烟气引入集中烟道，利用烟气的余热来预热空气。预热的空气达不到高温空气燃烧的条件，再通过引入塔式太阳能系统，对空气进行进一步加热，提高热空气温度至1000℃以上，实现炉膛内的高温空气燃烧。
由于电煤供应市场的波动，同时考虑燃煤经济性，电厂实际燃用的煤质与设计煤质存在较大差异。当掺烧褐煤和煤泥等含水率高的燃料时，现有的磨煤机的干燥能力不足，使得掺烧比例受限，乃至影响机组带负荷，导致电厂无法进一步掺烧经济煤种。通过塔式太阳能加热的空气与一次风混合，提高一次风的温度，实现对不同煤质的干燥能力，满足电厂对不同煤质的使用。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光热耦合高温空气燃烧(High Temperature Air Combustion)的燃煤锅炉深度调峰系统，能够实现燃煤锅炉内的高温空气燃烧，提高燃煤锅炉效率和减低排放，同时解决电厂使用含水较高的煤质，磨煤机干燥能力不足的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，包括塔式太阳能系统和燃煤锅炉系统；
所述塔式太阳能系统包括布置在地板或者周围厂房的墙面的定日镜20，地面上设置有太阳能集热塔18，太阳能集热塔18上部固定设置有陶瓷多孔蓄热器17，陶瓷多孔蓄热器17用于接收定日镜20反射的太阳能，用于加热由风机19吹来的空气，形成高温空气；
所述高温空气与调控一次风和二次风混合后通入燃煤锅炉系统，用于使锅炉1实现高温燃烧和干燥不同含水率的煤的能力。
所述一次风通过一次风机12提升压力，二次风通过送风机11提升压力，所述一次风机12和送风机11分别连接在空气预热器9上，与来自烟道10的烟气进行换热。
所述烟道10设置在SCR脱硝反应器4末端，SCR脱硝反应器4连接在炉膛尾部3上，炉膛尾部3与锅炉炉膛2相连。
所述高温空气经过二次风混合阀门15与二次风进行混合，混合后的二次风通过二次风管13进入锅炉炉膛2内。
所述高温空气经过一次风混合阀门16与一次风进行混合，通过调整调温风25的风量和一次混合阀门16开启程度，调整一次风温度满足干燥不同含水煤需求。
所述调温后的一次风经过一次风管道14进入煤干燥单元7，煤干燥单元7用于一次风加热干燥来自给煤机落煤管的入炉煤，原煤经磨煤机6被磨制成煤粉，随着一次风进入锅炉炉膛2中进行高温燃烧。
所述风机19通过进入管21连接陶瓷多孔蓄热器17，接陶瓷多孔蓄热器17通过出风管22连接二次风混合阀门15。
本发明的有益效果：
本发明将太阳能和燃煤锅炉进行耦合，利用塔式太阳能集热器，对空气加热形成温度在800～1000℃的高温空气。经空气预热器预热的一次风与部分高温空气混合后，经调温风调节温度至300℃～400℃，通入煤干燥单元干燥高水分煤。煤粉单元将干燥后的煤制成煤粉，在一次风的裹挟作用下进入锅炉炉膛燃烧室。经空气预热器预热的二次风与高温空气混合后温度达到800℃，然后通入炉膛与一次风携带的煤粉进行高温空气燃烧。在深度调峰时，锅炉处于低负荷工况，在空气预热器预热的二次风助燃下，炉膛温度低，燃烧不稳定。而使用高温空气助燃，使煤粉气流的着火燃烧稳定性得到很大改善，解决了锅炉在低负荷工况燃烧不稳定的问题，同时也减少了CO2和NOx的排放。通过高温空气和调温风调节一次风的温度，能满足煤干燥单元对不同煤质的干燥要求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图标号说明：1-锅炉、2-锅炉炉膛、3-炉膛尾部、4-SCR脱硝反应器、5-燃烧器、6-煤粉单元、7-煤干燥单元、8-输煤管、9-空气预热器、10-烟气管、11-二次风机、12-一次风机、13-二次风管、14-一次风管、15-二次风混合阀门、16-一次风混合阀门、17-陶瓷多孔蓄热器、18-太阳能集热塔、19-风机、20-定日镜、21-进入管、22-出风管、23-一次风温度计、24-二次风温度计、25-调温风
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰技术，包括塔式太阳能系统和燃煤锅炉系统。
塔式太阳能系统包括太阳能集热塔18、陶瓷多孔蓄热器17、定日镜20、风机19、进风管21和出风管22。太阳能集热塔18也可由排气烟囱替代，定日镜20布置在地板或者周围厂房的墙面，陶瓷多孔蓄热器17固定在太阳能集热塔18的上部，陶瓷多孔蓄热器17用于接收定日镜20反射的太阳能直接加热由风机19吹来的空气，形成高温空气。
一次风、二次风分别经过一次风机12、二次风机11提升压力后，进入空气预热器9与来自烟气管10的烟气进行换热，提高一次风和二次风的温度。
进一步，来自塔式太阳能的高温空气经过二次风混合阀门15与二次风进行混合，提高二风的温度的压力。混合后的二次风通过二次风管13进入锅炉炉膛2内，提供高温空气燃烧需要的高温空气，保证了燃料的完全燃烧，又能降低急速高温区的形成，从而抑制氮氧化物的生成。
进一步，来自塔式太阳能的高温空气经过一次风混合阀门16与一次风进行混合，通过调整调温风25的风量和一次混合阀门16开启程度，调整一次风温度满足干燥不同含水煤需求。
调控后的一次风经过一次风管道14进入煤干燥单元7，煤干燥单元7用于一次风加热干燥来自输煤管的煤质，让其水分满足煤粉单元6的要求。煤质经煤粉单元6生成煤粉，随着一次风进入锅炉炉膛2中进行高温燃烧。
本实施方式中，利用塔式太阳能集热系统加热空气，然后再分别调控一次风和二次风，然后锅炉1实现高温燃烧和干燥不同含水的煤的能力。节省燃料、减少CO2和NOx的排放，满足不同煤质的燃烧。保证燃煤锅炉的清洁高效的同时也能使电厂经济运行。
Claims (7)
1.一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，包括塔式太阳能系统和燃煤锅炉系统；
所述塔式太阳能系统包括布置在地板或者周围厂房的墙面的定日镜(20)，地面上设置有太阳能集热塔(18)，太阳能集热塔(18)上部固定设置有陶瓷多孔蓄热器(17)，陶瓷多孔蓄热器(17)用于接收定日镜(20)反射的太阳能，用于加热由风机(19)吹来的空气，形成高温空气；
所述高温空气与通过调控一次风和二次风混合后通入燃煤锅炉系统，用于使锅炉(1)实现高温燃烧和干燥不同含水的煤的能力。
2.根据权利要求1所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述一次风通过一次风机(12)提升压力，二次风通过二次风机(11)提升压力，所述一次风机(12)和二次风机(11)分别连接在空气预热器(9)上，与来自烟气管(10)的烟气进行换热。
3.根据权利要求2所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述烟气管(10)设置在SCR脱硝反应器(4)末端，SCR脱硝反应器(4)连接在炉膛尾部(3)上，炉膛尾部(3)与锅炉炉膛(2)相连。
4.根据权利要求1所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述高温空气经过二次风混合阀门(15)与二次风进行混合，混合后的二次风通过二次风管(13)进入锅炉炉膛(2)内。
5.根据权利要求1所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述高温空气经过一次风混合阀门(16)与一次风进行混合，通过调整调温风(25)的风量和一次混合阀门(16)开启程度，调整一次风温度满足干燥不同含水煤需求。
6.根据权利要求5所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述调温后的一次风经过一次风管道(14)进入煤干燥单元(7)，煤干燥单元(7)用于一次风加热干燥来自输煤管的煤质，煤质经煤粉单元(6)生成煤粉，随着一次风进入锅炉炉膛(2)中进行高温燃烧。
7.根据权利要求1所述的一种光热耦合高温空气燃烧HTAC的燃煤锅炉深度调峰系统，其特征在于，所述风机(19)通过进入管(21)连接陶瓷多孔蓄热器(17)，接陶瓷多孔蓄热器(17)通过出风管(22)连接二次风混合阀门(15)。
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