CN204786359U - 一种燃煤锅炉的双循环烟气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃煤锅炉的双循环烟气系统，在省煤器出口烟道与炉膛之间设置一路内循环烟气管道，且内循环烟气管道中设置了调节风门与内循环风机；其中，内循环烟气管道用于将部分烟气从炉膛任一位置再送入炉膛，使该部分烟气在锅炉内部形成内循环。本实用新型利用烟气内循环烟气管道的设置，使部分省煤器出口的中温烟气进入炉内形成烟气内循环，以代替从空气预热器进入炉膛的相应风量，从而使流经过炉膛以及省煤器上游各个受热面的烟气量几乎不变化，保证了各个受热面的吸热面不变；从而使蒸汽温度等不变；当锅炉蒸汽温度偏低时，还可通过增加内循环烟气量的方式(其量大于所替代的相应风量所产生的烟气量)使蒸汽温度达到设计值。

Description

一种燃煤锅炉的双循环烟气系统

技术领域：

本实用新型属于电站燃煤锅炉技术领域，具体涉及一种燃煤锅炉的双循环烟气系统。

背景技术：

电站燃煤锅炉现有的外循环烟气系统可以看作为单一的烟气外循环方式，即将现有的外循环烟气系统假想为锅炉通过烟囱排出的烟气在大气中被净化为空气后“再”循环送入到炉膛的一种锅炉与外部环境的大循环。为叙述方便起见，以下将现有锅炉的烟气系统定义为外循环烟气系统，其循环方式称为外循环方式。目前，世界上所有的电站燃煤锅炉所采用的烟气系统为上述这种单一外循环烟气系统。受制于锅炉运行氧量特性的限制，该单一外循环烟气系统的运行方式全部都采用了锅炉运行控制氧量随着锅炉负荷降低而提高的运行方式。其原因是锅炉设计时，各个受热面的设计以额定负荷下的入炉风量及烟气量为基本数据，入炉风量的选取既要保证炉内燃烧需的需要；同时，燃烧后产生的烟气量又能保证锅炉的过热蒸汽与再热蒸汽温度达到设计温度。在额定负荷以下，为保证锅炉的过热蒸汽与再热蒸汽温度达到设计温度，采用了增加入炉风量及其烟气量的措施，即入炉风量的控制以保证蒸汽参数达到设计值为主要目的，使得锅炉在额定负荷以下运行时，其入炉风量超出了煤粉颗粒完全燃烧所需要的实际风量。超出煤粉燃尽所需要的那部分风量的唯一作用只是为了增加的烟气量，并以此来使锅炉的过热蒸汽与再热蒸汽温度达到设计温度；但这种运行方式却对锅炉运行造成了很大影响。

在经济性方面，锅炉在额定高负荷以下运行时，使锅炉排烟量即排烟热损失增加，使锅炉热效率降低；在环保方面，锅炉在额定高负荷以下运行时，炉内氧量供给超出燃烧需要，使炉内整个燃烧过程中的氧浓度增加，使SOFA技术的作用减弱，使锅炉的NOx排放量增加；在安全性方面，低负荷的高氧量运行方式使燃烧稳定性下降。此外，锅炉在低负荷下运行时，进入尾部脱硝设备的烟气温度通常低于脱硝设备入口的最低要求，运行中所能采取的主要措施依然是增加入炉风量，使锅炉的运行经济性、环保性以及安全性进一步降低。

上述锅炉运行控制氧量随着锅炉负荷降低而提高的运行方式在现有的锅炉外循环烟气系统中是由锅内工质吸热过程和锅炉运行特性所决定的一种自然规律，很显然，在现有的锅炉风烟系统中，上述运行方式将无法改变。因此，必须在现有的外循环烟气系统基础上研制开发一种全新的锅炉烟气系统，以便解决锅炉现有风烟系统在锅炉额定负荷以下运行时所存在的上述问题。

实用新型内容：

针对现有风烟系统的弊端，本实用新型的目的是在现有的单一外循环风烟系统基础上提供一种燃煤锅炉的双循环烟气系统。该新型双循环烟气系统可以根据锅炉运行负荷在现有的外循环烟气系统与全新的双循环烟气系统进行在线转换。在额定负荷下，双循环烟气系统在现有的外循环烟气系统下以单一的烟气外循环方式在锅炉与大气中形成外部大循环；在额定负荷以下，双循环烟气系统以部分烟气内循环方式与部分烟气的外循环方式并行运行。即进入炉内的参与燃烧的空气(以下简称为参燃空气)及其生成的烟气量仍然以外循环方式运行，同时，部分烟气以内循环方式在锅炉内部循环。这样，供给锅炉的风量完全根据燃烧需要来控制，其炉膛出口过剩系数控制在1.20左右；同时，锅炉的蒸汽温度及脱硝设备入口烟气温度通过内循环烟气量的调节而得到保证。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种燃煤锅炉的双循环烟气系统，在省煤器出口烟道与炉膛之间设置一路内循环烟气管道，且内循环烟气管道中设置了调节风门与内循环风机；其中，内循环烟气管道用于将部分烟气从炉膛任一位置再送入炉膛，使该部分烟气在锅炉内部形成内循环。

本实用新型进一步的改进在于：内循环烟气管道的一端与省煤器出口烟道相连通，另一端与炉膛下部的排渣口相连通。

本实用新型进一步的改进在于：内循环烟气管道的一端与省煤器出口烟道相连通，另一端与炉膛下部的主燃烧器的部分二次风喷口相连通。

本实用新型进一步的改进在于：内循环烟气管道的一端与省煤器出口烟道相连通，另一端与炉膛下部冷灰斗处设置的冷灰斗开口相连通。

本实用新型进一步的改进在于：内循环烟气管道的一端与省煤器出口烟道相连通，另一端与墙式锅炉炉膛下部的主燃烧器区前后墙靠两侧墙处设置的燃烧器开口相连通。

相对于现有技术，本实用新型具有以下的技术效果：

1、本实用新型利用烟气内循环烟气管道的设置，使部分省煤器出口的中温烟气进入炉内形成烟气内循环，以代替从空气预热器进入炉膛的相应风量，从而使流经过炉膛以及省煤器上游各个受热面的烟气量几乎不变化，保证了各个受热面的吸热面不变；从而使蒸汽温度等不变；当锅炉蒸汽温度偏低时，还可通过增加内循环烟气量的方式(其量大于所替代的相应风量所产生的烟气量)使蒸汽温度达到设计值。

2、在内循环烟气量等于大于所替代的相应风量所产生的烟气量的各种情况下，炉内的空气量供给均按燃烧需要供给，使炉膛出口过剩空气系数维持在1.20左右，在额定负荷以下运行时，炉内整个燃烧过程的氧量低于原外循环烟气系统的相同工况，炉内的NOx生成与排出的NOx量将低于原外循环烟气系统的相同工况，锅炉运行负荷越低，其效果越明显。

3、在内循环烟气量等于大于所替代的相应风量所产生的烟气量的各种情况下，通过脱硝设备与空气预热器的烟气量低于原外循环烟气系统的相同工况，同时，进入锅炉的风量也低于原外循环烟气系统的相同工况，使脱硝费用与锅炉排烟热损失以及送引风机的电耗均降低。

4、在内循环烟气管道上设置了小型增加风机(即内循环风机)作为内循环烟气量形成循环的动力。其电耗的增加值小于送引风机电耗的降低值。

5、该双循环系统适应于各种燃煤锅炉，布置简单，且不改动原有任何系统，与现有的外循环烟气系统相比，仅增加了内循环烟气管道、风机以及风门等，投资较小；且原外循环烟气系统仍然存在，随时可转换到原外循环烟气系统，其工程应用的风险为0。

附图说明：

图1为本实用新型双循环烟气系统实施例1的示意图；

图2为本实用新型双循环烟气系统实施例1的示意图；

图3为本实用新型双循环烟气系统实施例1的示意图；

图4为本实用新型双循环烟气系统实施例1的示意图。

图中标号：1为内循环烟气管道，2为调节风门，3为内循环风机，4为省煤器出口烟道，5a-为排渣口，5b为二次风喷口，5c为冷灰斗开孔，5d为燃烧器开口，6为原脱硝设备入口管道或空气预热器入口管道(无脱硝设备时)。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型一种燃煤锅炉的双循环烟气系统，在省煤器出口烟道4与炉膛之间设置一路内循环烟气管道1，且内循环烟气管道1中设置了调节风门2与内循环风机3；其中，内循环烟气管道1用于将部分烟气从炉膛任一位置再送入炉膛，使该部分烟气在锅炉内部形成内循环。

具体来说，本实用新型通过在现有的外循环烟气系统的烟气侧新增设一路从省煤器出口到炉内的内循环烟气管道1，将省煤器出口部分中温烟气从炉膛不同部位(根据实际需要确定)送入炉膛，使其在炉内与省煤器出口之间形成内循环，该部分内循环烟气量替代进入炉膛的部分风量，以保证省煤器前(包括省煤器)各级受热面的吸热量，并由此使锅炉蒸汽温度达到设计值。与此同时，进入炉膛的风量完全根据燃烧需要控制，使锅炉的炉膛出口过剩系数控制在1.20左右，这样，参与燃烧的风量在仍然以外循环的方式进入炉膛。

采用本实用新型后，通过内循环烟气量的调节，使锅炉在现有的外循环烟气系统(内循环烟气量为0)与全新的双循环烟气系统(内循环烟气量大于0)进行在线转换，使锅炉在各种运行负荷下的炉膛出口过量系数保持在1.20左右(以保证煤粉燃尽为依据进行控制)；同时，又能够保证锅炉蒸汽温度在各种负荷下达到设计温度。

本实用新型的工作原理如下：

当机组在额定负荷下运行时，当在煤粉燃尽所需的风量下所产生的烟气能维持蒸汽参数达到设计值时，关闭省煤器出口的烟气内循环烟气管道1的风门2以及内循环风机3，使内循环烟气量为0，此时，系统在原有的外循环烟气系统下运行；当锅炉在额定负荷下运行时，煤粉燃尽所需的风量仍然从现有的外循环烟气系统中进入炉膛；同时，开启省煤器出口的内烟气循环管道1的内循环风机3及风门2，使部分烟气以内循环方式进入炉内，并通过风门2的调节以控制内循环烟气量，进而使锅炉蒸汽参数达到设计值。在此运行工况下，炉内整个燃烧过程的氧量浓度降低，锅炉的NOx排放降低；空气预热器出口烟气量减少，排烟温度降低，使锅炉的排烟热损失降低；同时，进入脱硝设备与空气预热器的烟气量减少，减小了脱硝设备运行成本与引风机电耗降低；进入空气预热器的空气量也相应减少，降低了送风机的电耗。其总电耗的减小量能够抵消烟气内循环风机3的电耗增加量。

本实用新型通过在省煤器出口与炉膛内设置内循环烟气管道使部分烟气在锅炉内部形成内循环；同时仍然保留原有的外循环烟气系统，使参与燃烧的空气量与锅炉排烟在锅炉外部形成外循环。双循环烟气系统的主循环始终是空气与烟气的外循环，辅助循环是替代燃烧多余空气的那部分烟气在省煤器出口与炉内之间形成的内循环。

综上所述，与原有的外循环烟气系统相比，当锅炉在额定负荷下运行时，新型烟气系统通过内循环烟气量的调节，使锅炉的经济性与环保性能以及安全性均大幅提高；且锅炉运行负荷越低，其提高幅度越大。本实用新型的双循环烟气系统适应于各种燃烧方式、各种容量的燃煤锅炉，尤其是采用SOFA技术的各种燃煤锅炉。

以下是本实用新型的实施例。

实施例1：

参见图1，本实施例在省煤器出口烟道4与锅炉的排渣口5a之间设置了内循环烟气管道1，内循环烟气管道1上设置了调节风门2和内循环风机3，内循环烟气管道1的进口与原脱硝设备入口管道或空气预热器入口管道(无脱硝设备时)6并联与省煤器出口管道4连接，其出口与锅炉的排渣口5a相连接。使省煤器出口与炉内之间形成部分烟气的内循环。

实施例2：

参见图2，本实施例在省煤器出口烟道4与锅炉燃烧器之间设置了内循环烟气管道1，内循环烟气管道1上设置了调节风门2和内循环风机3，内循环烟气管道1的进口与原脱硝设备入口管道或空气预热器入口管道(无脱硝设备时)6并联与省煤器出口管道4连接，其出口与锅炉的二次风喷口5相连接。使省煤器出口与炉内之间形成部分烟气的内循环。

实施例3：

参见图3，本实施例在省煤器出口烟道4与锅炉燃烧器之间设置了内循环烟气管道1，内循环烟气管道1上设置了调节风门2和内循环风机3，内循环烟气管道1的进口与原脱硝设备入口管道或空气预热器入口管道(无脱硝设备时)6并联与省煤器出口管道4连接，其出口与锅炉的冷灰斗开孔5c相连接。使省煤器出口与炉内之间形成部分烟气的内循环。

实施例4：

参见图4，本实施例在省煤器出口烟道4与锅炉燃烧器之间设置了内循环烟气管道1，内循环烟气管道1上设置了调节风门2和内循环风机3，内循环烟气管道1的进口与原脱硝设备入口管道或空气预热器入口管道(无脱硝设备时)6并联与省煤器出口管道4连接，其出口与锅炉的燃烧器开口5d相连接。使省煤器出口与炉内之间形成部分烟气的内循环。该实施例与墙式燃烧方式锅炉对应，燃烧器开口5d的每侧个数与燃烧器层数对应(图4为3层燃烧器)，其位置比燃烧器中心位置标高高出300mm。

Claims (5)

1.一种燃煤锅炉的双循环烟气系统，其特征在于：在省煤器出口烟道(4)与炉膛之间设置一路内循环烟气管道(1)，且内循环烟气管道(1)中设置了调节风门(2)与内循环风机(3)；其中，内循环烟气管道(1)用于将部分烟气从炉膛任一位置再送入炉膛，使该部分烟气在锅炉内部形成内循环。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉的双循环烟气系统，其特征在于：内循环烟气管道(1)的一端与省煤器出口烟道(4)相连通，另一端与炉膛下部的排渣口(5a)相连通。

3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉的双循环烟气系统，其特征在于：内循环烟气管道(1)的一端与省煤器出口烟道(4)相连通，另一端与炉膛下部的主燃烧器的部分二次风喷口(5b)相连通。

4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉的双循环烟气系统，其特征在于：内循环烟气管道(1)的一端与省煤器出口烟道(4)相连通，另一端与炉膛下部冷灰斗处设置的冷灰斗开口(5c)相连通。

5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉的双循环烟气系统，其特征在于：内循环烟气管道(1)的一端与省煤器出口烟道(4)相连通，另一端与墙式锅炉炉膛下部的主燃烧器区前后墙靠两侧墙处设置的燃烧器开口(5d)相连通。