CN116066817A - 煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统 - Google Patents

煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统包括锅炉和燃气掺烧结构，所述锅炉的炉膛的下部设有燃烧器，所述炉膛顶部设有屏式过热器，燃尽风设置在所述燃烧器和所述屏式过热器之间，所述锅炉的顶部连接有烟道，所述烟道上依次设有省煤器、脱硝装置和空预器，所述燃气掺烧结构包括燃气气源、下层掺烧燃气管路、上层掺烧燃气管路和SCR掺烧燃气管路，所述燃气气源与所述炉膛通过所述上层掺烧燃气管路和所述下层掺烧燃气管路相连通，所述燃气气源通过所述SCR掺烧燃气管路与SCR相连通。本发明提供的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统具有调峰幅度大、煤质适应范围广和带负荷能力好的优点。

Description

煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统
技术领域
本发明涉及锅炉改造技术领域，尤其涉及一种煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统。
背景技术
我国能源转型进程加快，大规模新能源并网将迫使以燃煤发电为主体的基础电源全面参与深度调峰。近年来，受国内煤炭市场煤价居高不下、煤炭供应紧张的影响，为降低燃料成本，同时承担电力保供社会责任，国内绝大部分锅炉燃用的煤质均大幅降低，且严重偏离设计值，从而导致锅炉普遍存在燃烧稳定性差、再热汽温不足、脱硝装置入口烟温过低不能正常投运等诸多难题，严重限制了燃煤火力发电机组的深度调峰能力。
针对锅炉燃烧稳定性差，锅炉容易灭火问题，相关技术中的处理方法有以下几种，一是调整燃用煤质，燃用高热值易着火煤种，但受目前煤炭供应与市场情况影响，基本难以实现；二是对燃烧器进行改造，提高低负荷稳燃能力，这种改造在一定程度上能够提高低负荷时锅炉稳燃性，但高负荷燃烧器极易烧损；三是加装等离子或微油助燃改造，这种改造在煤质较差时不能满足机组深度调峰需求，有一定的局限性，且运行成本偏高。针对深度调峰时再热汽温偏低问题，相关技术中的处理方法是燃烧优化调整，但该方法效果有限，再热汽温提升幅度较低。针对深度调峰时锅炉脱硝装置入口烟温过低导致脱硝装置效率大幅降低，机组NOx排放浓度超标温度，相关技术中的改造是烟气旁路改造、热水再循环、零号高加等措施，但均存在改造费用高，维护量大等问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，该煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统具有调峰幅度大、煤质适应范围广和带负荷能力好的优点。
根据本发明实施例的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统包括锅炉和燃气掺烧结构，所述锅炉的炉膛的下部设有燃烧器，所述炉膛顶部设有屏式过热器，燃尽风设置在所述燃烧器和所述屏式过热器之间，所述锅炉的顶部连接有烟道，所述烟道上依次设有省煤器、脱硝装置和空预器，所述燃气掺烧结构包括燃气气源、下层掺烧燃气管路、上层掺烧燃气管路和SCR掺烧燃气管路，所述燃气气源与所述炉膛通过所述上层掺烧燃气管路和所述下层掺烧燃气管路相连通，所述燃气气源通过所述SCR掺烧燃气管路与SCR相连通。
根据本发明实施例的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统具有调峰幅度大、煤质适应范围广和带负荷能力好的优点。
在一些实施例中，所述锅炉和所述烟道上均设有燃气燃烧器，所述燃气燃烧器包括第一燃气燃烧器、第二燃气燃烧器和第三燃气燃烧器，所述第一燃气燃烧器和所述第二燃气燃烧器位于所述锅炉上，所述第三燃气燃烧器位于所述烟道上。
在一些实施例中，所述第一燃气燃烧器位于所述燃烧器的下方，所述下层掺烧燃气管路的一端与所述第一燃气燃烧器相连。
在一些实施例中，与所述下层掺烧燃气管路相连的第一燃气燃烧器有多个。
在一些实施例中，所述第二燃气燃烧器位于所述燃尽风和所述燃烧器之间，所述上层掺烧燃气管路的一端与所述第二燃气燃烧器相连。
在一些实施例中，所述第二燃气燃烧器有多个。
在一些实施例中，所述第三燃气燃烧器位于所述省煤器和所述脱硝装置之间的烟道上，所述SCR掺烧燃气管路的一端与所述第三燃气燃烧器相连。
在一些实施例中，所述第三燃气燃烧器有多个，多个所述第三燃气燃烧器关于所述烟道对称分布。
在一些实施例中，所述下层掺烧燃气管路、所述上层掺烧燃气管路和所述SCR掺烧燃气管路均设有阀门。
在一些实施例中，所述烟道依次具有水平段和竖直段，所述水平段依次设有高温再热器和高温过热器，低温过热器、低温再热器和所述省煤器、所述脱硝装置和所述空预器依次设在所述竖直段上。
附图说明
图1是根据本发明实施例中煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统的结构示意图。
附图标记：1、炉膛；2、燃烧器；3、燃尽风；4、屏式过热器；5、高温再热器；6、高温过热器；7、低温再热器；8、低温过热器；9、省煤器；10、烟道；11、脱硝装置；12、空预器；13、燃气气源；14、阀门；15、下层掺烧燃气管路；16、上层掺烧燃气管路；17、SCR掺烧燃气管路；18、燃气燃烧器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统包括锅炉和燃气掺烧结构，锅炉的炉膛1的下部设有燃烧器2，炉膛1顶部设有屏式过热器4，燃尽风3设置在燃烧器2和屏式过热器4之间，锅炉的顶部连接有烟道10，烟道10上依次设有省煤器9、脱硝装置11和空预器12，燃气掺烧结构包括燃气气源13、下层掺烧燃气管路15、上层掺烧燃气管路16和SCR掺烧燃气管路17，燃气气源13与炉膛1通过上层掺烧燃气管路16和下层掺烧燃气管路15相连通，燃气气源13通过SCR掺烧燃气管路17与SCR相连通。通过引入燃气气源13，将燃气气源13分为三路送入不同部位进行燃烧。下层掺烧燃气管路15是将燃气送入炉膛1的燃烧器2下部燃烧，当锅炉负荷大幅降低或煤质变差，当燃烧不稳时，该路燃气投运后，锅炉稳燃能力将大幅提高，机组调峰幅度与煤质适应范围将明显得以拓展；上层掺烧燃气管路16是将燃气送入炉膛1内燃烧器2与燃尽风3之间区域进行燃烧，当低负荷炉膛1火焰中心过低导致再热汽温偏低时，该路燃气投运后，可以提高炉膛1火焰中心，提高再热汽温，或高负荷煤质热值较低导致带负荷能力不足时，能够提高机组带负荷能力；SCR掺烧燃气管路17是将燃气送入省煤器9与脱硝装置11之间的烟道10内燃烧，能够在机组低负荷运行SCR入口烟温低于催化剂活性温度时，该路燃气投运后，脱硝装置11入口温度将快速大幅提高，保证脱硝装置11安全运行。
根据本发明实施例的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统具有调峰幅度大、煤质适应范围广和带负荷能力好的优点。
在一些实施例中，锅炉和烟道10上均设有燃气燃烧器18，燃气燃烧器18包括第一燃气燃烧器18、第二燃气燃烧器18和第三燃气燃烧器18，第一燃气燃烧器18和第二燃气燃烧器18位于锅炉上，第三燃气燃烧器18位于烟道10上。
具体地，燃气燃烧器18能够提高局部热负荷，燃气燃烧器18的出力可调能够更好地实现燃气助燃、提升烟气温度。
在一些实施例中，第一燃气燃烧器18位于燃烧器的下方，下层掺烧燃气管路15的一端与第一燃气燃烧器18相连。
具体地，第一燃气燃烧器18布置在在炉膛1的前后墙或四角，能够保证锅炉的稳燃能力。
在一些实施例中，与下层掺烧燃气管路15相连的第一燃气燃烧器18有多个。
具体地，多个第一燃气燃烧器18可以处于同一高度平面上，确保锅炉稳燃能力。
在一些实施例中，第二燃气燃烧器18位于燃尽风3和燃烧器2之间，上层掺烧燃气管路16的一端与第二燃气燃烧器18相连。
具体地，第二燃气燃烧器18布置在在炉膛1的前后墙或四角，第二燃气燃烧器18能够提高炉膛1的火焰中心，提高再热汽温，保证机组带负荷能力。
在一些实施例中，第二燃气燃烧器18有多个。
具体地，多个第二燃气燃烧器18可以处于同一高度平面上，确保机组带负荷能力。
在一些实施例中，第三燃气燃烧器18位于省煤器9和脱硝装置11之间的烟道10上，SCR掺烧燃气管路17的一端与第三燃气燃烧器18相连。
由此，第三燃气燃烧器18能够提高SCR入口烟温，保证脱硝顺利进行，
在一些实施例中，第三燃气燃烧器18有多个，多个第三燃气燃烧器18关于烟道10对称分布。
具体地，第三燃气燃烧器18关于烟道10对称分布能够保证对烟道10内的低温烟气的助燃效果，提升脱硝装置11的入口烟温。
在一些实施例中，下层掺烧燃气管路15、上层掺烧燃气管路16和SCR掺烧燃气管路17均设有阀门14。
具体地，三路管路分别设置阀门14，能够实现对燃气量的灵活控制，可以单独运行一路管路，也可以灵活组合多路管路。通过调节阀门14的开度可以控制燃气量保证助燃效果。
在一些实施例中，烟道10依次具有水平段和竖直段，水平段依次设有高温再热器5和高温过热器6，低温过热器8、低温再热器7和省煤器9、脱硝装置11和空预器12依次设在竖直段上。
具体地，燃烧器2水平布置在炉膛1下部的前后炉墙上或炉墙的四角。燃尽风3水平布置在燃烧器2的上方、炉膛1下部的前后炉墙上或炉墙的四角。屏式过热器4通过悬挂方式布置在炉膛1上部，高温再热器5和高温过热器6通过悬挂方式，依次布置在烟道10的水平段，沿着烟气流动方向，低温过热器8、低温再热器7、省煤器9、脱硝装置11、空预器12依次布置在烟道10的竖直段。
本发明的操作步骤如下：
保持电站锅炉处于正常稳定状态运行；
保持所有的阀门14处于关闭状态；
投运下层掺烧燃气管路15：逐渐开启下层掺烧燃气管路15上的阀门14，根据提高锅炉稳燃能力对燃气量的要求，将阀门14开启到对应的开度后固定不变；
投运上层掺烧燃气管路16：逐渐开启上层掺烧燃气管路16上的阀门14；根据提高锅炉稳燃能力、或提高机组带负荷能力对燃气量的要求，将阀门14开启到对应的开度后固定不变。
投运SCR入口掺烧燃气管路：逐渐开启SCR入口掺烧燃气管路上的阀门14；根据保证脱硝装置11入口烟温的最低限值对燃气量的要求，将阀门14开启到对应的开度后固定不变；
当需要进行下层掺烧燃气管路15、上层掺烧燃气管路16、SCR入口掺烧燃气管路灵活匹配耦合调整时，逐渐开启对应管路上的阀门14，后续操作相同，进行各管路燃气量的对应操作，满足要求后，将阀门14固定在对应的开度不变；
当运行条件变化，已经调整好的燃气流量不满足要求是，可以通过各燃气管路上阀门14的开度，重新进行燃气量的调整；
停运时，逐渐关小已投运掺烧燃气管路上的阀门14。
关闭系统上所有的阀门14。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，包括：
锅炉，所述锅炉的炉膛的下部设有燃烧器，所述炉膛顶部设有屏式过热器，燃尽风设置在所述燃烧器和所述屏式过热器之间，所述锅炉的顶部连接有烟道，所述烟道上依次设有省煤器、脱硝装置和空预器；
燃气掺烧结构，所述燃气掺烧结构包括燃气气源、下层掺烧燃气管路、上层掺烧燃气管路和SCR掺烧燃气管路，所述燃气气源与所述炉膛通过所述上层掺烧燃气管路和所述下层掺烧燃气管路相连通，所述燃气气源通过所述SCR掺烧燃气管路与SCR相连通。
2.根据权利要求1所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述锅炉和所述烟道上均设有燃气燃烧器，所述燃气燃烧器包括第一燃气燃烧器、第二燃气燃烧器和第三燃气燃烧器，所述第一燃气燃烧器和所述第二燃气燃烧器位于所述锅炉上，所述第三燃气燃烧器位于所述烟道上。
3.根据权利要求2所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述第一燃气燃烧器位于所述燃烧器的下方，所述下层掺烧燃气管路的一端与所述第一燃气燃烧器相连。
4.根据权利要求3所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，与所述下层掺烧燃气管路相连的第一燃气燃烧器有多个。
5.根据权利要求2所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述第二燃气燃烧器位于所述燃尽风和所述燃烧器之间，所述上层掺烧燃气管路的一端与所述第二燃气燃烧器相连。
6.根据权利要求5所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述第二燃气燃烧器有多个。
7.根据权利要求2所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述第三燃气燃烧器位于所述省煤器和所述脱硝装置之间的烟道上，所述SCR掺烧燃气管路的一端与所述第三燃气燃烧器相连。
8.根据权利要求2所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述第三燃气燃烧器有多个，多个所述第三燃气燃烧器关于所述烟道对称分布。
9.根据权利要求1所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述下层掺烧燃气管路、所述上层掺烧燃气管路和所述SCR掺烧燃气管路均设有阀门。
10.根据权利要求1所述的煤粉锅炉燃气掺烧多级利用系统，其特征在于，所述烟道依次具有水平段和竖直段，所述水平段依次设有高温再热器和高温过热器，低温过热器、低温再热器和所述省煤器、所述脱硝装置和所述空预器依次设在所述竖直段上。
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