CN114764091A - 一种降低锅炉飞灰含碳量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，包括以下步骤：S1，混合煤依次经破碎、一级筛分和二级筛分后得到合格煤粉；S2，所述合格煤粉与热风、二级筛分中出来的乏气汇入风粉管后，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧。本发明采用局部增氧燃烧的技术，在风粉进入炉膛前的干管上增设一条氧气管道，并在锅炉的前、后炉墙入口风粉管给风处安装前富氧喷嘴和后富氧喷嘴，增加氧气浓度，提高混煤燃尽率，降低飞灰中含碳量，减少锅炉的排烟量，有效解决了燃煤发电机组在大比例掺烧情况下运行经济和安全的问题。
Description
技术领域
本发明属于燃煤发电技术，涉及一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，更具体地说，燃煤发电机组在大比例掺烧烟煤情况下，能够降低锅炉飞灰含碳量并保证锅炉运行安全和提高热效率的目的。
背景技术
燃煤发电机组锅炉飞灰可燃物主要是未燃尽的碳粒，它的含量直接反映了燃烧调整及锅炉经济运行情况；另外由于飞灰中的碳对锅炉尾部受热面有磨损作用，可降低设备的使用寿命，飞灰含碳量增加还会降低电除尘器的效率，造成环境污染，给整个锅炉的安全运行带来威胁；相关研究表明，飞灰含碳量每下降1％，锅炉热效率可提高0.3％左右，供电标煤耗可降低0.9～1.2g/(kWh)。
随着电力行业的快速发展，电煤市场供应也越来越紧张，在加上我国煤炭质量不均衡、运输能力有限以及国家要求电站尽量燃用劣质煤等原因，目前电厂都很难保证长期燃烧单一煤种；为保障电煤的长期供应，控制电厂燃料成本，燃用多种煤种已成为电厂的必然选择，比如采用烟煤和贫煤结合，但是烟煤较贫煤挥发物多、水分较高且灰分大，在大比例掺烧烟煤的情况下，易产生燃烧不稳定、不充分，导致锅炉效率降低、结澄积灰加剧、污染物排放量增加等问题，会严重影响机组的安全、经济运行。
除此之外，由于燃煤所包含的挥发份是气体可燃物，其着火温度低，使煤易于着火，当挥发份从煤粉颗粒内部析出后会使煤粉颗粒具有孔隙性，与助燃空气接触面积变大，因而易于燃尽；相关实践表明，烟煤的挥发份含量高，燃烧活性较大，容易与氧气发生反应，从而抑制了难燃贫煤与氧气的接触与反应；《热电厂锅炉作业指导》中规定，锅炉过剩氧含量在4％～6％间波动，实际运行中氧含量一般控制在6％左右；但是在生产运行中将贫煤、烟煤这两种燃烧特性差异较大的煤种掺混燃烧，易燃烟煤的“抢风”现象恶化了混煤的主反应阶段燃烧与燃尽过程，导致混煤的燃尽时间取决于难燃贫煤。
现有技术中，比如某220MW燃煤发电机组设计燃煤为晋东南贫煤，运行中为满足降低生产成本需要大比例掺烧烟煤，贫煤与烟煤比例为1:2，采用空气预热器产生的热风对原煤进行干燥，经滚筒式磨煤机和分离器等设备后以煤粉形态喷入炉膛燃烧；但是该燃煤发电机组在运行中仍存在一些问题：在煤粉燃烧过程中,由于混煤中的烟煤容易燃烧存在“抢风”现象，导致锅炉瞬间缺氧，火焰中心上移，风粉不能较好地混合，致使贫煤不能及时燃尽，增大锅炉飞灰含碳量，严重影响锅炉的安全运行；同时，随着火焰中心上移，锅炉对流受热面的吸热量增加，尾部排烟温度也随之上升，排烟热损失增大，锅炉热效率下降。
鉴于上述情况，亟待开发一种降低锅炉飞灰中含碳量的方法，尤其是燃烧发电机组大比例掺烧烟煤时，能够提高锅炉飞灰含碳量并保证锅炉运行安全和提高热效率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，采用局部增氧燃烧技术，在锅炉的前、后炉墙入口风粉管给风处安装富氧喷嘴，增加氧气浓度，提高混煤燃尽率，降低飞灰中含碳量，减少锅炉的排烟量，有效解决了燃煤发电机组在大比例掺烧情况下运行经济和安全的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，包括以下步骤：
S1，混合煤依次经破碎、一级筛分和二级筛分后得到合格煤粉；
S2，所述合格煤粉与热风、二级筛分中出来的乏气汇入风粉管后，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧。
优选地，所述步骤S1中，所述混合煤包括烟煤和贫煤，所述烟煤占混合煤的50～70wt％。
优选地，所述步骤S1中，破碎时间为15～20min。
优选地，所述步骤S1中，所述一级筛分筛选出粒径＜0.89mm的混合煤。
优选地，所述步骤S1中，所述合格煤粉的粒径＜90μm。
优选地，所述步骤S2中，所述减压氧气的压力为2.0～2.2KPa。
优选地，所述步骤S2中，所述减压氧气的注入量为0～2400m3/h。
优选地，所述步骤S2中，所述富氧锅炉包括锅炉本体、燃烧器以及设于所述锅炉本体前后炉墙上的前增氧喷嘴和后增氧喷嘴；
所述前增氧喷嘴与所述风粉管、氧气管连通；
所述后增氧喷嘴与所述风粉管、氧气管连通；
所述减压氧气通过氧气管上的减压阀和自动调节阀控制。
优选地，所述前增氧喷嘴设置两个；和/或
所述后增氧喷嘴设置两个。
优选地，所述混合煤燃烧后，飞灰中的含碳量为1.3～1.8wt％
本发明所提供的降低锅炉飞灰含碳量的方法，还具有以下几点有益效果：
1)本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法，采用局部增氧燃烧的技术，在风粉进入炉膛前的干管上增设一条氧气管道，并在锅炉的前、后炉墙入口风粉管给风处安装富氧喷嘴，增加氧气浓度，提高混煤燃尽率，降低飞灰中含碳量，减少锅炉的排烟量，有效解决了燃煤发电机组在大比例掺烧情况下运行经济和安全的问题；
2)本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法中，采用局部增氧燃烧技术，并根据炉膛内氧含量、火焰颜色及形状调节氧气注入量，使得炉内燃烧效果变好，混煤得到充分燃烧；
3)本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法中，克服了现有工艺存在的技术问题，提高了混煤燃尽率约50％，保证了火焰的稳定燃烧，满足飞灰含碳量控制在1.3％～1.8％的工艺要求；还能减少锅炉的排烟量3％～4％，锅炉排烟温度降低5℃左右，锅炉效率升高0.43％左右，确保锅炉系统运行安全，具有良好的环保效益和经济效益；
4)本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法中，工艺简单，改造投资小，建设周期短。
附图说明
图1是本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法中，所使用的设备的结构示意图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明所提供的一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，包括以下步骤：
S1，混合煤依次经破碎、一级筛分和二级筛分后得到合格煤粉；
具体过程如下：以烟煤和贫煤作为混合煤，其中烟煤占混合煤的50～70wt％；然后给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎15～20min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，则返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，送至煤粉仓；
S2，合格煤粉与热风、二级筛分中出来的乏气汇入风粉管后，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧。
具体过程如下：合格煤粉经煤粉管与热风、细粉分离器顶部出来的乏气汇入风粉管中，然后与来自氧气管的减压氧气混合后通过前增氧喷嘴进入富氧锅炉中燃烧；在此过程中，控制减压氧气的压力为2.0～2.2Kpa，注入量为0～2400m3/h；
其中如图1所示，富氧锅炉13包括锅炉本体130、燃烧器14以及设于锅炉本体前后炉墙上的两个前增氧喷嘴131、132和两个后增氧喷嘴133、134；两个前增氧喷嘴131、132与风粉管9、氧气管10连通，在具体的方案中，两个前增氧喷嘴131、132通过第一氧气支管101与风粉管9、氧气管10连通；两个后增氧喷嘴133、134与风粉管9、氧气管10连通(图中未标出)，在具体方案中，两个后增氧喷嘴133、134通过第二氧气支管102与风粉管9、氧气管10连通；两个前增氧喷嘴131、132、两个后增氧喷嘴133、134均可采用上下双层布置后并入燃烧器14；减压氧气的注入量通过氧气管10上自动调节阀12控制，减压氧气通过氧气管10上减压阀11实现减压。
上述混合煤燃烧过程中，可根据锅炉本体内的氧气含量和燃烧器的火焰形状，通过自动调节阀控制减压氧气的注入量；一般而言锅炉本体内的氧气含量在4～6％(体积分数)，而实际运行过程中，锅炉本体内的过剩氧含量是通过在线氧气含量检测仪进行测量，一般控制在6％左右，当锅炉本体内过剩氧气含量小于4％时，自动调节阀大可注入减压氧气，当锅炉本体内过剩氧气含量大于8％时，自动调节阀关闭；在燃烧过程中，由于燃烧气体中氧气含量的变化，会导致火焰长度、颜色、热值等发生变化，实际运行中通过热成像仪和火焰观察孔对火焰形状进行监控，使火焰在锅炉中心燃烧，热值满足要求，提高锅炉受热均匀性；当氧含量偏低时，火焰长度变短，颜色为黄色；当氧含量偏高时，火焰长度变长，颜色为深蓝色。
采用上述方法，火焰形状和热释放也可以通过控制减压氧气的注入量调节，使得富氧锅炉得到更高的燃烧效果，最终燃烧的飞灰含碳量大幅度减少。且由于氧浓度的增加，氮气的减少，使得锅炉的排烟量减少，锅炉排烟热损失大大降低。上述的混合煤燃烧后，飞灰中的含碳量在1.3～2.0wt％。
下面结合具体的例子对本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法进一步介绍；在现有钢球磨煤机中间仓储式制粉系统的基础上，采用局部增氧燃烧技术，对制粉风管系统、锅炉进行局部改造，达到发电机组大比例掺烧烟煤情况下有效控制飞灰含碳量和系统运行安全的效果。下述对比例、实施例1～3中的方法涉及的设备如图1所示，包括给煤机1、磨煤机3、粗粉分离器5、细粉分离器6、煤粉仓7、富氧锅炉13，其中给煤机中的混合煤经运输链2送至磨煤机3，经磨煤机3破碎后经煤粉管4进入粗粉分离器5，经一级筛分后的混合煤进入细粉分离器6进行二级筛分得到合格煤粉，合格煤粉经煤粉管4与经富氧锅炉13余热加热后的热风、细粉分离器6顶部出来的乏气经乏气管8在风粉管9汇合后，再与来自氧气管10的减压氧气混合后进入富氧锅炉13中燃烧；其中减压氧气的注入量通过氧气管10上的自动调节阀12调整，减压氧气通过氧气管10上的减压阀11实现减压。其中对比例中不通入减压氧气
实施例1
本实施例中采用的混合煤中，烟煤占混合煤的50wt％，在燃烧过程中，依据炉膛内氧含量和火焰形状通过自动调节阀注入减压氧气，具体包括如下步骤：
1)给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎18min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，以8～10吨/小时的速率返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，以35～37吨/小时的速率送至煤粉仓；
2)合格煤粉与、热风、细粉分离器顶部出来的乏气在风粉管汇合，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧，其中减压氧气的注入量根据热成像仪、火焰观察孔观察的火焰形状，以及在线氧气含量检测仪检测的过剩氧含量控制，本实施例中控制氧气管上的自动调节阀开度达到20％，减压氧气的注入量为480立方/小时，此时火焰形状达到要求且燃烧稳定。
3)上述混合煤在富氧锅炉中燃烧后，经检测，飞灰的含碳量为1.78wt％,锅炉排烟温度167℃，排烟量为65万Nm3/h，锅炉效率为91.45％，相比于对比例锅炉效率升高0.22％。
实施例2
本实施例中采用的混合煤中，烟煤占混合煤的51wt％，在燃烧过程中，依据炉膛内氧含量和火焰形状通过自动调节阀注入减压氧气，具体包括如下步骤：
1)给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎17min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，以8～10吨/小时的速率返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，以35～37吨/小时的速率送至煤粉仓；
2)合格煤粉与、热风、细粉分离器顶部出来的乏气在风粉管汇合，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧，其中减压氧气的注入量根据热成像仪、火焰观察孔观察的火焰形状，以及在线氧气含量检测仪检测的过剩氧含量控制，本实施例中控制氧气管上的自动调节阀开度达到35％，减压氧气的注入量为840立方/小时，此时火焰形状达到要求且燃烧稳定。
3)上述混合煤在富氧锅炉中燃烧后，经检测，飞灰的含碳量为1.8wt％,锅炉排烟温度168℃，排烟量为66万Nm3/h，锅炉效率为91.61％，相比于对比例锅炉效率升高0.38％。
实施例3
本实施例中采用的混合煤中，烟煤占混合煤的60wt％，在燃烧过程中，依据炉膛内氧含量和火焰形状通过自动调节阀注入减压氧气，具体包括如下步骤：
1)给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎15min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，以8～10吨/小时的速率返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，以35～37吨/小时的速率送至煤粉仓；
2)合格煤粉与、热风、细粉分离器顶部出来的乏气在风粉管汇合，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧，其中减压氧气的注入量根据热成像仪、火焰观察孔观察的火焰形状，以及在线氧气含量检测仪检测的过剩氧含量控制，本实施例中控制氧气管上的自动调节阀开度达到55％，减压氧气的注入量为1320立方/小时，此时火焰形状达到要求且燃烧稳定。
3)上述混合煤在富氧锅炉中燃烧后，经检测，飞灰的含碳量为1.7wt％,锅炉排烟温度166℃，排烟量为64万Nm3/h，锅炉效率为91.63％，相比于对比例锅炉效率升高0.40％。
实施例4
本实施例中采用的混合煤中，烟煤占混合煤的70wt％，在燃烧过程中，依据炉膛内氧含量和火焰形状通过自动调节阀注入减压氧气，具体包括如下步骤：
1)给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎15min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，以8～10吨/小时的速率返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，以35～37吨/小时的速率送至煤粉仓；
2)合格煤粉与、热风、细粉分离器顶部出来的乏气在风粉管汇合，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧，其中减压氧气的注入量根据热成像仪、火焰观察孔观察的火焰形状，以及在线氧气含量检测仪检测的过剩氧含量控制，本实施例中控制氧气管上的自动调节阀开度达到90％，减压氧气的注入量为2160立方/小时，此时火焰形状达到要求且燃烧稳定。
3)上述混合煤在富氧锅炉中燃烧后，经检测，飞灰的含碳量为1.5wt％,锅炉排烟温度164℃，排烟量为60万Nm3/h，锅炉效率为91.66％，相比于对比例锅炉效率升高0.43％。
对比例
本对比例中采用的混合煤中，烟煤占混合煤的50wt％，在燃烧过程中，不注入减压氧气，具体包括如下步骤：
1)给煤机中的混合煤通过运输链送至磨煤机，经磨煤机破碎18min后，从磨煤机出口经煤粉管路依次进入粗粉分离器、细粉分离器进行一级筛分和二级筛分，筛选出合格煤粉和不合格煤粉，其中不合格煤粉的粒径≥90μm，以8～10吨/小时的速率返回磨煤机重新加工；合格煤粉的粒径＜90μm，以35～37吨/小时的速率送至煤粉仓；
2)合格煤粉与、热风、细粉分离器顶部出来的乏气在风粉管汇合，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧，其中减压氧气的注入量根据热成像仪、火焰观察孔观察的火焰形状，以及在线氧气含量检测仪检测的过剩氧含量控制，本对比例中控制氧气管上的自动调节阀关闭，此时火焰燃烧稳定。
3)上述混合煤在富氧锅炉中燃烧后，经检测，飞灰的含碳量为1.9wt％,锅炉排烟温度169℃，排烟量为67万Nm3/h，锅炉效率为91.23％。
结合对比例和实施例1～4可知，本发明的降低锅炉飞灰含碳量的方法，采用局部增氧燃烧的技术，在风粉进入炉膛前的干管上增设一条氧气管道，并在锅炉的前、后炉墙入口风粉管给风处安装富氧喷嘴，增加氧气浓度，提高混煤燃尽率，降低飞灰中含碳量，减少锅炉的排烟量，有效解决了燃煤发电机组在大比例掺烧情况下运行经济和安全的问题；在降低锅炉飞灰含碳量的方法中，采用局部增氧燃烧技术，并根据炉膛内氧含量、火焰颜色及形状调节氧气注入量，使得炉内燃烧效果变好，混煤得到充分燃烧；在降低锅炉飞灰含碳量的方法中，克服了现有工艺存在的技术问题，提高了混煤燃尽率约50％，保证了火焰的稳定燃烧，满足飞灰含碳量控制在1.3％～1.8％的工艺要求；还能减少锅炉的排烟量3％～4％，锅炉排烟温度降低5℃左右，锅炉效率升高0.22～0.43％左右，确保锅炉系统运行安全，具有良好的环保效益和经济效益；该方法工艺简单，改造投资小，建设周期短。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，混合煤依次经破碎、一级筛分和二级筛分后得到合格煤粉；
S2，所述合格煤粉与热风、二级筛分中出来的乏气汇入风粉管后，然后与减压氧气在风粉管混合后，输送到富氧锅炉中燃烧。
2.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述混合煤包括烟煤和贫煤，所述烟煤占混合煤的50～70wt％。
3.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，破碎时间为15～20min。
4.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述一级筛分筛选出粒径＜0.89mm的混合煤。
5.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述合格煤粉的粒径＜90μm。
6.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述减压氧气的压力为2.0～2.2KPa。
7.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述减压氧气的注入量为0～2400m3/h。
8.根据权利要求1所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述富氧锅炉包括锅炉本体、燃烧器以及设于所述锅炉本体前后炉墙上的前增氧喷嘴和后增氧喷嘴；
所述前增氧喷嘴与所述风粉管、氧气管连通；
所述后增氧喷嘴与所述风粉管、氧气管连通；
所述减压氧气通过氧气管上的减压阀和自动调节阀控制。
9.根据权利要求8所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述前增氧喷嘴设置两个；和/或
所述后增氧喷嘴设置两个。
10.根据权利要求1～9任一项所述的降低锅炉飞灰含碳量的方法，其特征在于，所述混合煤燃烧后，飞灰中的含碳量为1.3～1.8wt％。
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