CN209893376U - 一种燃煤机组深度调峰稳燃系统和一种煤粉输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃煤机组深度调峰稳燃系统和一种煤粉输送装置，磨煤机通过煤粉输送管道连通锅炉，煤粉输送管道上设置有热源输入口和稀相风分离口，热源输入口连通热源输入机构，稀相风分离口连通有稀相风分离机构。通过稀相风分离机构和稀相风分离口能够对煤粉输送管道中的煤粉进行分离，分离出一部分稀相风，人为降低煤粉输送管道中的风速，结合着热源输入增加的风速，使煤粉输送管道中的风速保持原有的风速或者保持在适当的范围，所以，系统在提升煤粉气流初温的情况下，不至于使粉管风速过高，保证风速处于一个合适的范围。而且，具体分离出多少份额稀相风，根据预设煤粉气流初温而定。

Description

一种燃煤机组深度调峰稳燃系统和一种煤粉输送装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤机组深度调峰稳燃系统和一种煤粉输送装置。

背景技术

常规燃煤机组在深度调峰运行阶段，首先要解决的就是锅炉低负荷稳燃问题。锅炉低负荷运行时，炉膛火焰温度下降，煤粉着火困难，火焰稳定性差、易熄灭，一旦处理不当就会引起炉膛灭火或爆炸事故。通过锅炉燃烧优化调整及一定的运行方式调整，例如：适当降低一次风速、提高煤粉浓度、减小煤粉细度、提高各燃烧器的风粉分配均匀性、采用集中火嘴运行方式等技术措施可一定程度提高低负荷的燃烧稳定性，但无法实现显著降低锅炉最低稳燃负荷的目的。

从煤粉燃烧的角度分析，锅炉在低负荷工况下，由于炉膛内的火焰温度较低，煤粉进入炉膛后的吸热速率降低，达到着火所需热量的时间增加，火焰容易熄灭，低负荷稳燃能力降低。

为了克服上述低负荷下煤粉着火不稳定的问题，需要在煤粉进入炉膛后，达到迅速着火的目的，即减少煤粉进入炉膛后着火所需的时间，使煤粉气流快速、稳定燃烧，更好的适应深度调峰的需要。

锅炉炉内煤粉燃烧过程的着火主要是热力着火，热力着火过程是由可燃物拥有足够的热量时，温度不断升高而引起的。而燃料所需要的着火热与燃料的着火温度和水分含量有关，与煤粉气流的初温和一次风量有关。

但在实际运行过程中，煤粉气流初温受限于制粉系统运行安全性，按相关规程及经验数据得到：不同的煤种有不同的磨煤机出口温度高限值。而且，根据以往的经验数据得到，在制粉系统及煤种一定的情况下，煤粉气流初温受到制粉系统运行安全性的限制，无法进一步提升，也就无法缩减煤粉气流初温与着火温度之间的温度差，导致无法缩短煤粉进入炉膛后的着火时间。为了解决上述磨煤机出口温度限值，常规的设计及保护思路是在磨煤机出口粉管上引入一热源，比如热一次风，该热源直接混入煤粉气流以提升煤粉气流的初温，如图1所示。再比如：申请公布号为CN106090892A的中国专利申请文件中公开了一种燃煤锅炉的智能循环燃烧方法，其中，煤粉与高温蒸汽混合，作为一次风将煤粉送入燃烧器混合燃烧。上述两种方式为“混入型”加热方式，热源直接与煤粉气流接触并混入，如热风、热烟气或者热蒸汽直接混入煤粉。这种加热方式能够提升煤粉气流初温，可显著降低煤粉着火热，缩短煤粉进入炉膛后着火所需的时间，使煤粉气流快速点燃、稳定燃烧。

但是，上述“混入型”加热方式面临一个重要问题：当煤种一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的主要因素，不同的煤种及制粉系统中，一次风量有一定的合理运行范围，一次风量过低容易造成粉管积粉堵塞，一次风量过高不利于煤粉着火。而在热源(热一次风或热蒸汽)混入煤粉气流后，必然导致粉管一次风速过高，比如高于原设计值或运行经验值，这是锅炉及制粉系统运行时不允许的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃煤机组深度调峰稳燃系统，用以解决在热源混入煤粉气流后，导致粉管一次风速过高的问题。本实用新型同时提供一种煤粉输送装置，用以解决在热源混入煤粉气流后，导致粉管一次风速过高的问题。

为实现上述目的，本实用新型包括以下技术方案：

一种燃煤机组深度调峰稳燃系统，包括磨煤机和锅炉，所述磨煤机通过煤粉输送管道连通所述锅炉，所述煤粉输送管道上设置有用于向煤粉输送管道输入热源的热源输入口，所述热源输入口连通热源输入机构，所述煤粉输送管道上还设置有用于分离出相应稀相风的稀相风分离口，所述稀相风分离口连通有稀相风分离机构。

通过稀相风分离机构和稀相风分离口能够对煤粉输送管道中的煤粉进行分离，分离出一部分稀相风，人为降低煤粉输送管道中的风速，结合着热源输入增加的风速，使煤粉输送管道中的风速保持原有的风速或者保持在适当的范围，所以，系统在提升煤粉气流初温的情况下，不至于使粉管风速过高，保证风速处于一个合适的范围。而且，具体分离出多少份额稀相风，根据预设煤粉气流初温而定。

进一步地，所述稀相风分离口设置在所述煤粉输送管道的用于连通磨煤机的一端与所述热源输入口之间。

在热源混入前对煤粉输送管道进行预分离，先分离出一部分稀相风，人为降低煤粉输送管道风速，之后再混入热源，增加风速，使煤粉输送管道风速保持为分离前的原风速或者保持在适当的范围，保证风速稳定。

进一步地，所述稀相风分离机构为稀相风分离管道，使得燃煤机组深度调峰稳燃系统的结构比较简单。

进一步地，所述稀相风分离管道的一端连通所述稀相风分离口，另一端连通锅炉的主燃烧区与燃尽区之间的位置。

稀相风分离有利于低氮燃烧，使浓相煤粉更加浓缩，有利于着火，浓淡分离符合低氮燃烧特性，有利于降低氮氧化物的生产，而且，进入主燃烧区与燃尽区之间的位置是为了补充主燃烧区与燃尽区之间的缺氧状态，也有利于燃烧。

本实用新型还提供一种煤粉输送装置，包括煤粉输送管道，所述煤粉输送管道上设置有用于向煤粉输送管道输入热源的热源输入口和用于分离出相应稀相风的稀相风分离口，所述热源输入口连通热源输入机构，所述稀相风分离口连通有稀相风分离机构。

通过稀相风分离机构和稀相风分离口能够对煤粉输送管道中的煤粉进行分离，分离出一部分稀相风，人为降低煤粉输送管道中的风速，结合着热源输入增加的风速，使煤粉输送管道中的风速保持原有的风速或者保持在适当的范围，所以，在提升煤粉气流初温的情况下，不至于使粉管风速过高，保证风速处于一个合适的范围。而且，具体分离出多少份额稀相风，根据预设煤粉气流初温而定。

进一步地，所述稀相风分离口设置在所述煤粉输送管道的用于连通磨煤机的一端与所述热源输入口之间。

在热源混入前对煤粉输送管道进行预分离，先分离出一部分稀相风，人为降低煤粉输送管道风速，之后再混入热源，增加风速，使煤粉输送管道风速保持为分离前的原风速或者保持在适当的范围，保证风速稳定。

进一步地，所述稀相风分离机构为稀相风分离管道，使得煤粉输送装置的结构比较简单。

进一步地，所述稀相风分离管道的一端连通所述稀相风分离口，另一端用于连通锅炉的主燃烧区与燃尽区之间的位置。

稀相风分离有利于低氮燃烧，使浓相煤粉更加浓缩，有利于着火，浓淡分离符合低氮燃烧特性，有利于降低氮氧化物的生产，而且，进入主燃烧区与燃尽区之间的位置是为了补充主燃烧区与燃尽区之间的缺氧状态，也有利于燃烧。

附图说明

图1是现有的燃煤机组深度调峰稳燃系统相关结构示意图；

图2是风煤比标准空气曲线图；

图3是本实用新型提供的燃煤机组深度调峰稳燃系统相关结构示意图；

图4是本实用新型提供的燃烧器浓淡分离的一种具体型式示意图；

图3中，1为煤粉输送管道，2为磨煤机，3为锅炉，4为热源输入管路，5为稀相风分离管道，6为主燃烧器，7为燃尽风。

具体实施方式

燃煤机组深度调峰稳燃系统实施例：

首先，煤粉进入炉膛后，所需要的着火热Q_zh可近似用下式表示，即：

其中：B_r：每台燃烧器的燃料消耗量，kg/h；V₁：一次风量，m³/kg；c_k：空气比热容，kJ/(m3.℃)；

干燃料的比热容，kJ/(m3.℃)；c_q：水蒸气的比热容，kJ/(m3.℃)；ΔM：原煤在制粉系统中蒸发掉的水分，％；M_ar：燃料的收到基水分，％；t₁：一次风与煤粉混合物的初温，℃；t_zh：煤粉气流的着火温度，℃；Q_zf+gr：原煤中水分蒸发需要的热量。

上式表明，燃料所需要的着火热与燃料的着火温度和水分含量有关，与煤粉气流的初温和一次风量有关。

因此，在一次风量一定的情况下，提升煤粉气流初温，可显著降低煤粉着火热，缩短煤粉进入炉膛后着火所需的时间，使煤粉气流快速点燃、稳定燃烧。

提升煤粉气流初温对最低稳燃负荷的影响，按着火热与最低稳燃负荷成近似线性关系进行计算如表1所示。

表1

但在实际运行过程中，煤粉气流初温受限于制粉系统运行安全性，按相关规程及经验数据，磨煤机出口温度经验值如表2所示(以直吹式制粉系统为例)。

表2

根据表2经验数据，在制粉系统及煤种一定的情况下，煤粉气流初温受到制粉系统运行安全性的限制，无法进一步提升，也就无法缩减煤粉气流初温与着火温度之间的温度差，导致无法缩短煤粉进入炉膛后的着火时间。

“混入型”加热方式：热源直接与煤粉气流接触并混入，如热风直接混入煤粉、热蒸汽直接混入煤粉等。但是，正如背景技术中描述的那样，“混入型”加热方式面临的技术难点如下：当煤种一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的主要因素，不同的煤种及制粉系统，一次风量有一定的合理运行范围，一次风量过低容易造成粉管积粉堵塞，一次风量过高不利于煤粉着火，因此，在热源混入煤粉气流后，必然导致粉管一次风速高于原设计值或运行经验值(见表3所示)，这是锅炉及制粉系统运行时不允许的，该问题的具体解决方案就是本实用新型所保护的技术方案，后续中再加以具体说明。

表3

煤种	无烟煤	贫煤	烟煤	褐煤
					一次风速(m/s)	20-25	20-30	25-35	25-40

图1所示的“混入型”煤粉气流加热方式为“风煤比降低”的“混入型”煤粉气流加热方式。图1所示的结构之所以不用分离稀相风，其前提条件是“风煤比可降低”，因为部分电厂磨煤机运行时风煤比控制偏高，可人为降低，或通过优化中速磨煤机内部流场，降低风煤比，风煤比降低了，也就是一次风量降低，这是把降低量用热风来替代混入，从而达到提升煤粉初温的目的。但该种方式可能存在提升煤粉初温的幅度有限的问题(因为降低风煤比是有限的，风煤比不是随便降低多少都行)。因此，建立正确的给煤量和一次风量比率是很重要的，磨煤机根据设计内容，一般都有一标准空气曲线，如图2所示。然而，在中速磨实际运行过程中，为了解决燃烧、石子煤量大等问题，会人为的增加磨煤机的风煤比，经常维持高风煤比运行，此时通过磨煤机内部流场优化，特别是风环出口均流优化，可消除风环出口低速区，减小石子煤量，最终达到减小风煤比。风煤比的减少可以表征为一次风量的减少，此时在磨煤机出口粉管上加入热源，比如热一次风或热烟气，即可达到增加煤粉气流初温的目的，同时又不增加粉管风速的目的，最终达到减小煤粉气流着火热与低负荷稳燃的目的。由于磨煤机出口四支粉管均需要混入热源，本实施例只画一支粉管作示意。

该种加热方式，风煤比减少的量表征为一次风减少的量，一次风减少的量与加热所用热一次风或烟气混入的量是相同，只有这样才能保证煤粉一次风速与原运行一次风速相同。

为了解决在热源混入煤粉气流后，导致粉管一次风速过高的缺陷，图3给出一种全新的煤粉气流加热方式，图3所示的“混入型”煤粉气流加热方式为“风煤比不变”的“混入型”煤粉气流加热方式。

该类型是风煤比运行在正常范围内，或受限于现场条件无法降低风煤比，此时在磨煤机出口粉管加入热一次风或热烟气必然导致粉管一次风速升高。要解决一次风速升高问题，本实施例提供一种燃煤机组深度调峰稳燃系统，包括磨煤机2和锅炉3，磨煤机2通过煤粉输送管道1(也称为粉管)连通锅炉3，煤粉输送管道1上设置有热源输入口，用于向煤粉输送管道输入热源，热源输入口连通热源输入机构，通常情况下，热源输入机构通过图1所示的热源输入管路4输入热源。由于上述结构为图1所示的系统结构，属于现有技术，这里就不再具体说明。煤粉输送管道1上还设置有稀相风分离口，用于分离出相应的稀相风，稀相风分离口连通有稀相风分离机构，在稀相风分离机构的作用下，分离出一部分稀相风。另外，系统中可能设置不止一个煤粉输送管道，当设置多个煤粉输送管道时，每个煤粉输送管道的结构均为图3中所示的结构。

本实施例中，稀相风分离口设置在煤粉输送管道1的用于连通磨煤机2的一端与热源输入口之间。也就是说，在热源混入前先对粉管进行预分离，先分离出一部分稀相风，人为降低粉管风速，之后再混入热源，增加风速，使粉管风速保持为分离前的原风速或者保持在适当的范围，保证粉管内风速的稳定。当然，作为其他的实施方式，热源输入口还可以设置在煤粉输送管道1的用于连通磨煤机2的一端与稀相风分离口之间，这样的话，先混入热源，再分离出一部分稀相风。

并且，本实施例中，稀相风分离机构为稀相风分离管道5，如图3所示，稀相风分离管道5的一端连通稀相风分离口。图3中的6为主燃烧器，对应的区域为主燃烧区，7为燃尽风，对应的区域为燃尽区。那么，稀相风分离管道5的另一端连通锅炉3的主燃烧区与燃尽区之间的位置。稀相风分离管道5的另一端连通锅炉3的主燃烧区与燃尽区之间的位置，能够补充主燃烧区与燃尽区之间的缺氧状态，也有利于燃烧，当然，作为其他的实施方式，稀相风分离管道5的另一端的布置位置还可以设置在燃尽区。总之，稀相风分离管道5的另一端的具体布置方式不唯一。

那么，在热源混入前对煤粉输送管道1进行预分离，先分离出一部分稀相风，人为降低粉管风速，分离出的稀相风进入主燃烧区与燃尽区之间位置，之后再混入热一次风或热蒸汽等热源，使粉管风速保持分离前的原风速，以最终达到提升煤粉气流初温的目的。具体分离出多少份额稀相风，根据预设煤粉气流初温而定。而且，图3所示的结构还可以根据分离稀相风的多少，来确定混入热源多少，混入热源更多。

以下简单介绍以下稀相分离的原理：稀相分离，即气固分离一般采用惯性分离，利用弯头或挡块对固体颗粒进行惯性改变，达到气固分离的目的，但气固分离的型式多种多样，本实施例就不再一一列举，图4给出一种燃烧器浓淡分离的具体型式加以说明。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

煤粉输送装置实施例：

本实施例提供一种煤粉输送装置，包括煤粉输送管道，煤粉输送管道上设置有用于向煤粉输送管道输入热源的热源输入口和用于分离出相应稀相风的稀相风分离口，热源输入口连通热源输入机构，稀相风分离口连通有稀相风分离机构。因此，该煤粉输送装置属于燃煤机组深度调峰稳燃系统的一部分，该煤粉输送装置、磨煤机和锅炉共同构成燃煤机组深度调峰稳燃系统，当然，该煤粉输送装置并不局限于煤粉输送领域，还可以应用在其他场合。由于上述燃煤机组深度调峰稳燃系统实施例中已给出了详细地描述，这里就不再具体说明。

Claims (8)

1.一种燃煤机组深度调峰稳燃系统，包括磨煤机和锅炉，所述磨煤机通过煤粉输送管道连通所述锅炉，所述煤粉输送管道上设置有用于向煤粉输送管道输入热源的热源输入口，所述热源输入口连通热源输入机构，其特征在于，所述煤粉输送管道上还设置有用于分离出相应稀相风的稀相风分离口，所述稀相风分离口连通有稀相风分离机构。

2.根据权利要求1所述的燃煤机组深度调峰稳燃系统，其特征在于，所述稀相风分离口设置在所述煤粉输送管道的用于连通磨煤机的一端与所述热源输入口之间。

3.根据权利要求1或2所述的燃煤机组深度调峰稳燃系统，其特征在于，所述稀相风分离机构为稀相风分离管道。

4.根据权利要求3所述的燃煤机组深度调峰稳燃系统，其特征在于，所述稀相风分离管道的一端连通所述稀相风分离口，另一端连通锅炉的主燃烧区与燃尽区之间的位置。

5.一种煤粉输送装置，其特征在于，包括煤粉输送管道，所述煤粉输送管道上设置有用于向煤粉输送管道输入热源的热源输入口和用于分离出相应稀相风的稀相风分离口，所述热源输入口连通热源输入机构，所述稀相风分离口连通有稀相风分离机构。

6.根据权利要求5所述的煤粉输送装置，其特征在于，所述稀相风分离口设置在所述煤粉输送管道的用于连通磨煤机的一端与所述热源输入口之间。

7.根据权利要求5或6所述的煤粉输送装置，其特征在于，所述稀相风分离机构为稀相风分离管道。

8.根据权利要求7所述的煤粉输送装置，其特征在于，所述稀相风分离管道的一端连通所述稀相风分离口，另一端用于连通锅炉的主燃烧区与燃尽区之间的位置。

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