CN116293652A - 一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统及方法 - Google Patents

一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，包括：循环流化床预热燃烧器、预热给煤机、预热燃料管道、辅助燃烧器、主燃烧器、燃煤锅炉、制粉系统和空气预热器，所述预热给煤机与循环流化床预热燃烧器的炉膛密相区连接，所述循环流化床预热燃烧器的出口与辅助燃烧器通过预热燃料管道连接，所述辅助燃烧器、主燃烧器均设置于燃煤锅炉的燃烧区，所述燃煤锅炉通过主燃烧器、制粉系统与燃煤锅炉的空气预热器连接，所述空气预热器还与辅助燃烧器连接。本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统能够提高燃煤机组在超低负荷运行时的燃烧稳定性，促进新能源发电量的消纳。

Description

一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统及方法
技术领域
本发明属于燃煤锅炉深度调峰技术领域，具体地，涉及一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统及方法。
背景技术
随着节能减排的推进，太阳能、风能等新能源发电得到不断发展，然而，这些新能源具有随机性、波动性和间断性，大规模上网会给电网的运行带来巨大冲击，增大电网的调峰压力。
现阶段，我国燃煤机组在总装机容量中的占比高达45％，在发电量中，以燃煤为主的火力发电甚至超过了七成。同时，600MW及以上的燃煤机组已经成为电网中的主力机型，大容量机组也不得不参与深度调峰，来消纳越来越多的新能源发电量。然而，在燃煤机组进行深度调峰低负荷运行时，锅炉的给粉量及其放热量均大幅下降，炉膛温度降低，进而造成火焰稳定性下降甚至于熄火，危害机组的安全运行，因而超低负荷下的稳燃问题已成为影响燃煤锅炉深度调峰的重要因素。
因此，为了提高燃煤机组在超低负荷运行时的燃烧稳定性，促进新能源发电量的消纳，有必要开发新的燃煤锅炉低负荷稳燃系统。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统及方法，提高了燃煤锅炉的稳燃性。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，包括：循环流化床预热燃烧器、预热给煤机、预热燃料管道、辅助燃烧器、主燃烧器、燃煤锅炉、制粉系统，所述预热给煤机与循环流化床预热燃烧器的炉膛密相区连接，所述循环流化床预热燃烧器的出口与辅助燃烧器通过预热燃料管道连接，所述辅助燃烧器、主燃烧器均设置于燃煤锅炉的燃烧区，所述燃煤锅炉通过主燃烧器、制粉系统与燃煤锅炉的空气预热器连接，所述空气预热器还与辅助燃烧器连接。
进一步地，所述循环流化床预热燃烧器包括：预热燃烧器、旋风分离器和返料装置，所述预热燃烧器的炉膛出口与旋风分离器的入口连接，所述旋风分离器的下方设有返料装置，所述返料装置与预热燃烧器的炉膛密相区连接。
进一步地，所述旋风分离器的出口通过预热燃料管道与辅助燃烧器连接。
进一步地，所述辅助燃烧器上设有一次风喷口和二次风喷口，所述辅助燃烧器上的一次风喷口与旋风分离器的出口通过预热燃料管道连接。
进一步地，所述辅助燃烧器的二次风喷口通过二次风支管与空气预热器连接。
进一步地，所述二次风支管上设有流量计量装置和调节风门，所述流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉的控制系统连接。
进一步地，所述空气预热器前设有一次风机和二次风机，由一次风机引出的管道通过制粉系统与主燃烧器的一次风喷口连接，由二次风机引出的管道分别与辅助燃烧器的二次风喷口、主燃烧器的二次风喷口连接；所述空气预热器与一次风机之间引出预热风支管分别与预热燃烧器的底部、返料装置的底部、制粉系统连接。
进一步地，所述预热风支管、管道上均设有流量计量装置和调节风门，所述流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉的控制系统连接。
进一步地，所述制粉系统包括依次连接的原煤仓、给煤机和磨煤机，所述磨煤机的出口与主燃烧器的一次风喷口连接，所述磨煤机与一次风机连接，所述磨煤机还与空气预热器连接。
进一步地，本发明还提供了一种所述的基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的工作方法，具体过程如下：
A、当燃煤锅炉中的负荷高于40％时，通过燃煤锅炉的控制系统控制预热燃烧器、预热给煤机、辅助燃烧器以及预热风支管的调节风门、二次风支管的调节风门均处于关闭状态；
B、当燃煤锅炉的负荷为20％～40％时，为深度调峰阶段，通过燃煤锅炉的控制系统控制预热燃烧器、预热给煤机、预热风支管、二次风支管以及辅助燃烧器开启；预热给煤机将煤送入预热燃烧器的炉膛密相区，一次风机的部分冷空气通过预热风支管对预热燃烧器内的床料进行流化预热，并满足煤粒预热时所需的空气；
C、预热燃烧生成的预热燃料离开预热燃烧器，进入预热燃料管道，与二次风支管中的热二次风由辅助燃烧器的一次风喷口喷入燃煤锅炉中进行燃烧。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统中设有循环流化床预热燃烧器，利用原煤粉燃料制备燃烧性能好的预热燃料，不需要额外燃料的支出，同时，循环流化床预热燃烧器对所需的燃煤粒径要求不高，总体上降低了制粉系统的负荷；此外，循环流化床预热燃烧器通过二次风支管将预热燃料送到辅助燃烧器中，且辅助燃烧器的二次风喷口通过二次风支管与空气预热器连接，从而使辅助燃烧器内预热燃料燃烧所需的二次风由燃煤锅炉提供，由于预热燃料的燃烧性能好，通过二次风支管及时补充空气，保证二次风能与预热燃料快速混合，满足其充分燃烧的需求。因此，本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统能够提高燃煤机组在超低负荷运行时的燃烧稳定性，促进新能源发电量的消纳。
附图说明
图1为本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的结构示意图；
图2为本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的工作流程图；
其中，1-预热燃烧器，2-预热给煤机，3-预热风支管，4-预热燃料管道，5-二次风支管，6-辅助燃烧器，7-主燃烧器，8-燃煤锅炉，9-空气预热器，10-第一风机，11-第二风机，12-旋风分离器，13-返料装置。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图，对本发明的技术方案进行进一步地详细说明。
如图1为本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的结构示意图，该燃煤锅炉超低负荷稳燃系统包括：循环流化床预热燃烧器、预热给煤机2、预热燃料管道4、辅助燃烧器6、主燃烧器7、燃煤锅炉8、制粉系统，循环流化床预热燃烧器利用原煤粉燃料制备燃烧性能好的预热燃料，不需要额外燃料的支出，同时，循环流化床预热燃烧器对所需的燃煤粒径要求不高，总体上降低了燃煤锅炉8制粉系统的负荷；预热给煤机2与循环流化床预热燃烧器的炉膛密相区连接，密相区内的高温床料可以对煤粒进行快速加热；循环流化床预热燃烧器的出口与辅助燃烧器6通过预热燃料管道4连接，辅助燃烧器6、主燃烧器7均设置于燃煤锅炉8的燃烧区，辅助燃烧器6主要用于燃烧经过预热的燃料，其产生的热量对主燃烧器7燃烧的煤粉起到稳燃作用；燃煤锅炉8通过主燃烧器7、制粉系统与燃煤锅炉的空气预热器9连接，空气预热器9还与辅助燃烧器6连接。本发明基于预热燃烧技术的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统由于预热燃料良好的燃烧特性，其产生的热量对主燃烧器的煤粉起到稳燃作用，能够为深度调峰保驾护航。
本发明中循环流化床预热燃烧器包括：预热燃烧器1、旋风分离器12和返料装置13，预热燃烧器1的炉膛出口与旋风分离器12的入口连接，旋风分离器12的下方设有返料装置13，返料装置与预热燃烧器1的炉膛密相区连接，煤粒在预热燃烧器1的炉膛内预热后先进入旋风分离器12，分离出其中的床料和未充分预热的煤粉颗粒，将未充分预热的煤粉颗粒通过返料装置13送回到预热燃烧器1的炉膛密相区。旋风分离器12的出口通过预热燃料管道4与辅助燃烧器6连接。
本发明中辅助燃烧器6的类型与主燃烧器7的类型相匹配，辅助燃烧器6上设有一次风喷口和二次风喷口，辅助燃烧器6上的一次风喷口与旋风分离器12的出口通过预热燃料管道4连接，将预热燃料送到辅助燃烧器6中；辅助燃烧器6的二次风喷口通过二次风支管5与空气预热器9连接，从而使辅助燃烧器6内预热燃料燃烧所需的二次风由燃煤锅炉8提供，由于预热燃料的燃烧性能好，通过二次风支管5及时补充空气，保证二次风能与预热燃料快速混合，满足其充分燃烧的需求。
在本发明的一个技术方案中，二次风支管5上设有流量计量装置和调节风门，流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉8的控制系统连接，从而实现二次风支管5的风门自动调节。
本发明中空气预热器9前设有一次风机10和二次风机11，由一次风机10引出的风管道通过制粉系统与主燃烧器7的一次风喷口连接，由二次风机11引出的风管道分别与辅助燃烧器6的二次风喷口、主燃烧器7的二次风喷口连接；空气预热器9与一次风机10之间引出预热风支管3分别与床预热燃烧器1的底部、返料装置13的底部、制粉系统连接，使得预热燃烧器1、返料装置13内所需要的流化风以及制粉系统的循环空气可以直接由燃煤锅炉8的一次风机10直接提供，简化系统。
在本发明的一个技术方案中，预热风支管3、风管道上均设有流量计量装置和调节风门，流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉8的控制系统连接，从而实现预热风支管3、风管道上风门的自动调节。
本发明中制粉系统包括依次连接的原煤仓、给煤机和磨煤机，磨煤机的出口与主燃烧器7的一次风喷口连接，磨煤机与一次风机10连接，磨煤机还与空气预热器连接。
如图2，本发明基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的工作方法具体过程如下：
A、当燃煤锅炉8中的负荷高于40％时，通过燃煤锅炉8的控制系统控制预热燃烧器1、预热给煤机2、辅助燃烧器6以及预热风支管3的调节风门、二次风支管5的调节风门均处于关闭状态，燃煤锅炉原主燃烧器正常运行，燃烧稳定；
B、当燃煤锅炉8的负荷为20％～40％时，为深度调峰阶段，通过燃煤锅炉8的控制系统控制预热燃烧器1、预热给煤机2、预热风支管3的调节风门、二次风支管5的调节风门以及辅助燃烧器6开启；预热给煤机2将煤送入预热燃烧器1的炉膛密相区，送入的煤粒径控制在8mm以下，一次风机10的部分冷空气通过预热风支管3对预热燃烧器1内的床料进行流化预热；在预热燃烧器1运行时，预热燃烧器1内的空气过量系数控制在0.2～0.5范围，在缺氧条件下，煤与空气发生未完全燃烧，床层温度维持在500～700℃范围，对燃料完成预热，并满足煤粒预热时所需的空气；
C、预热燃烧生成的预热燃料CO、H2、CH4、CO2、N2和细小煤焦颗粒，离开循环流化床预热燃烧器1，进入预热燃料管道4，与二次风支管5中的热二次风由辅助燃烧器6的一次风喷口喷入燃煤锅炉8中进行燃烧，预热燃料燃烧放出的热量对主燃烧器7中喷出的煤粉气流能够起到稳燃作用；
D、当燃煤锅炉8的负荷低于20％时，停机，无法正常运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，包括：循环流化床预热燃烧器、预热给煤机(2)、预热燃料管道(4)、辅助燃烧器(6)、主燃烧器(7)、燃煤锅炉(8)、制粉系统，所述预热给煤机(2)与循环流化床预热燃烧器的炉膛密相区连接，所述循环流化床预热燃烧器的出口与辅助燃烧器(6)通过预热燃料管道(4)连接，所述辅助燃烧器(6)、主燃烧器(7)均设置于燃煤锅炉(8)的燃烧区，所述燃煤锅炉(8)通过主燃烧器(7)、制粉系统与燃煤锅炉(8)的空气预热器(9)连接，所述空气预热器(9)还与辅助燃烧器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述循环流化床预热燃烧器包括：预热燃烧器(1)、旋风分离器(12)和返料装置(13)，所述预热燃烧器(1)的炉膛出口与旋风分离器(12)的入口连接，所述旋风分离器(12)的下方设有返料装置(13)，所述返料装置与预热燃烧器(1)的炉膛密相区连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述旋风分离器(12)的出口通过预热燃料管道(4)与辅助燃烧器(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述辅助燃烧器(6)上设有一次风喷口和二次风喷口，所述辅助燃烧器(6)上的一次风喷口与旋风分离器(12)的出口通过预热燃料管道(4)连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述辅助燃烧器(6)的二次风喷口通过二次风支管(5)与空气预热器(9)连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述二次风支管(5)上设有流量计量装置和调节风门，所述流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉(8)的控制系统连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述空气预热器(9)前设有一次风机(10)和二次风机(11)，由一次风机(10)引出的管道通过制粉系统与主燃烧器(7)的一次风喷口连接，由二次风机(11)引出的管道分别与辅助燃烧器(6)的二次风喷口、主燃烧器(7)的二次风喷口连接；所述空气预热器(9)与一次风机(10)之间引出预热风支管(3)分别与预热燃烧器(1)的底部、返料装置(13)的底部、制粉系统连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述预热风支管(3)、管道上均设有流量计量装置和调节风门，所述流量计量装置和调节风门均与燃煤锅炉(8)的控制系统连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述制粉系统包括依次连接的原煤仓、给煤机和磨煤机，所述磨煤机的出口与主燃烧器(7)的一次风喷口连接，所述磨煤机与一次风机(10)连接，所述磨煤机还与空气预热器(9)连接。
10.一种权利要求1-9所述的基于预热燃烧的燃煤锅炉超低负荷稳燃系统的工作方法，其特征在于，具体过程如下：
A、当燃煤锅炉(8)中的负荷高于40％时，通过燃煤锅炉(8)的控制系统控制预热燃烧器(1)、预热给煤机(2)、辅助燃烧器(6)以及预热风支管(3)的调节风门、二次风支管(5)的调节风门均处于关闭状态；
B、当燃煤锅炉(8)的负荷为20％～40％时，为深度调峰阶段，通过燃煤锅炉(8)的控制系统控制预热燃烧器(1)、预热给煤机(2)、预热风支管(3)、二次风支管(5)以及辅助燃烧器(6)开启；预热给煤机(2)将煤送入预热燃烧器(1)的炉膛密相区，一次风机(10)的部分冷空气通过预热风支管(3)对预热燃烧器(1)内的床料进行流化预热，并满足煤粒预热时所需的空气；
C、预热燃烧生成的预热燃料离开预热燃烧器(1)，进入预热燃料管道(4)，与二次风支管(5)中的热二次风由辅助燃烧器(6)的一次风喷口喷入燃煤锅炉(8)中进行燃烧。
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