CN217482741U - 一种循环流化床机组深度调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及火力发电领域，具体为一种循环流化床机组深度调峰系统。一种循环流化床机组深度调峰系统，对循环流化床机组的物料循环系统、工质及热量回收系统进行改造，并对省煤器设置水旁路。物料循环系统通过设置循环灰排灰系统，并与烟气再循环设置相结合，保证低负荷时的床温，以解决锅炉低负荷稳燃、炉内脱硫效率低的问题。工质及热量回收系统通过设置疏水再循环，解决超临界机组低负荷转湿态运行时疏水工质及热量回收问题。省煤器水旁路，降低水冷壁入口温度，以减少水冷壁蒸发量，从而有助于保持蒸汽温度接近额定，从工质侧和烟气侧均有助于保持排烟温度不至于过低，防止低温腐蚀的发生。

Description

一种循环流化床机组深度调峰系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电领域，具体为一种循环流化床机组深度调峰系统。

背景技术

随着电力系统快速发展，电网结构不断发生变化，电网的峰谷差越来越大，加之大规模新能源入网，电网消纳新能源电力的基础空间明显不足，给电网调峰带来很大压力，而且由于北方省份供热机组比例过大，冬季供热期电网在负荷低谷消纳风电光伏能力严重不足，火电机组调峰和供热矛盾突出，发电企业想要在竞争激烈的市场中占据主导地位，就一定要具备成熟且完善的深度调峰能力。

循环流化床锅炉由于其燃料使用范围广，且采用高温固体颗粒物料的循环流化燃烧方式，炉内温度场分布均匀，燃烧室存有大量高温固体颗粒物料，热容量很大，因此循环流化床锅炉本身就具有很好的负荷调节性能，可以在30%～100%的锅炉蒸发量范围内稳定运行，较煤粉锅炉机组负荷调节比大，环保排放也能达到国家和地方要求，但如果进一步降低负荷，就可能存在燃烧稳定性和环保排放超限的问题。

发明内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种循环流化床机组深度调峰系统，即通过设置循环灰排灰系统，并与烟气再循环设置相结合，保证低负荷时的床温，以解决锅炉低负荷稳燃、炉内脱硫效率低的问题。通过设置疏水再循环，解决超临界机组低负荷转湿态运行时疏水工质及热量回收问题。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种循环流化床机组深度调峰系统，循环流化床机组的物料循环系统包括炉膛、旋风分离器、低温过热器及低温再热器、省煤器、空预器、除尘器、引风机、返料器立腿、返料腿、流化风机、一次风室、第一放渣阀、循环灰调节阀、冷渣器、第二放渣阀、冷渣器排灰阀、仓泵、仓泵给料阀、压缩空气阀、第二压缩空气阀、储灰仓进料阀、循环灰储灰仓、缓冲仓进料阀、缓冲仓、缓冲仓给料阀、流化风机出口挡板、流化风机烟气再循环入口挡板、流化风机烟气再循环出口挡板、流化风机大气入口挡板；

炉膛和旋风分离器连接，旋风分离器的上方连接烟道，烟道内依次设置低温过热器及低温再热器、省煤器和空预器，烟道出口和除尘器连接，除尘器出口和引风机连接，返料器立腿连接在旋风分离器的出口，返料器立腿出口连接返料腿，返料腿出口连接到炉膛，炉膛通过放渣管路和冷渣器连接，该管路上设置第一放渣阀，炉膛下方一次风室通过热一次风管路连接到空预器出口，返料器立腿出口还通过循环灰排灰管路连接到放渣管路，该管路上设置循环灰调节阀，流化风机出口通过管路连接到返料器立腿出口，该管路上设置流化风机出口挡板，流化风机出口还通过管路连接到热一次风管路，该管路上设置流化风机烟气再循环出口挡板，流化风机入口设置流化风机大气入口挡板，冷渣器通过管路连接到输渣机，该管路上设置第二放渣阀，冷渣器还通过排灰管路连接到仓泵，该管路上设置冷渣器排灰阀，仓泵的出口设置仓泵给料阀，仓泵的出口通过管路连接循环灰储灰仓，该管路上设置储灰仓进料阀，该管路还通过第二压缩空气阀连接压缩空气，循环灰储灰仓出口通过管路连接缓冲仓，该管路上设置缓冲仓进料阀，缓冲仓出口设置缓冲仓给料阀，缓冲仓出口通过管路连接到返料器立腿，该管路还通过第一压缩空气阀连接压缩空气，引风机出口通过管路连接到流化风机入口，该管路上设置流化风机烟气再循环入口挡板。

循环流化床机组的物料循环系统从返料器立腿设置循环灰排灰管路，并设置冷渣器和循环灰储灰仓，深调至最低稳燃负荷时，通过排出部分多余的循环灰，保持床温在理想范围，以保证燃烧的稳定性。改造物料循环系统中一台滚筒冷渣器的出入口管道，深调时用来排循环灰（高负荷时仍切换为排渣），降负荷时，先走空这台滚筒冷渣器，然后开始切换系统，用来排循环灰，排灰管路上设置冷渣器排灰阀控制循环灰量，设置循环灰储灰仓，用来储存排出的循环灰。

设置压缩空气输送装置，锅炉加负荷时，再输送循环灰进炉膛，恢复并提高炉膛换热能力，实现机组快速升负荷。循环灰可以通过返料腿送入，也可以通过二次风口送入，或设置提升装置，通过落煤口送入。

设置烟气再循环，改造一台流化风机的出入口管道，使其具有切换能力，深调时把来自引风机出口的烟气送入热一次风管路（防止低温腐蚀），循环烟气量大约可达到最低流化风量的约10%，在维持流化的同时，抑制NO_X的生成。

上述的一种循环流化床机组深度调峰系统，循环流化床机组的工质及热量回收系统包括除氧水箱、汽水分离器、分离器贮水箱、第一截止阀、第二截止阀、第一361阀、第二361阀、第三截止阀、第四截止阀、第一扩容器截止阀、第二扩容器截止阀、大气扩容器、锅炉疏水箱、新增扩容器、蒸汽截止阀、蒸汽逆止阀、再热器、疏水调节阀和第五截止阀；

汽水分离器和分离器贮水箱连接，分离器贮水箱通过两条管路和大气扩容器连接，第一条管路上依次设置第一截止阀、第一361阀和第三截止阀，第二条管路上依次设置第二截止阀、第二361阀和第四截止阀，第一361阀还通过一疏水管路上的第二扩容器截止阀连接新增扩容器，第二361阀还通过另一疏水管路上的第一扩容器截止阀连接新增扩容器，大气扩容器和锅炉疏水箱连接，新增扩容器通过管路和再热器连接，该管路上设置蒸汽截止阀、蒸汽逆止阀，新增扩容器还通过管路和除氧水箱连接，该管路上设置疏水调节阀、第五截止阀。

361阀出口疏水管路设置新增扩容器，扩容产生的蒸汽接入再热器，扩容降压后的饱和水去除氧水箱，用来回收锅炉转湿态后的疏水工质及热量，第一361阀和第二361阀除了接入大气扩容器的原系统，增设接入设置的新增扩容器的系统，机组深调转湿态运行时，保证绝大多数工况的疏水都可以回收，少数极端工况则疏水排至大气扩容器，经测算，350MW超临界机组深调至20%负荷，水冷壁压力约12MPa，冷再压力约1MPa，新增扩容器设计压力1.5MPa即可，切除时通过第一截止阀和第二截止阀截止，截止阀前为高压系统，承受锅炉工作压力。

上述的一种循环流化床机组深度调峰系统，省煤器设置水旁路，水旁路上依次设置给水旁路第一截止阀、给水旁路调整阀、给水旁路第二截止阀。设置省煤器水旁路，降低水冷壁入口温度，以减少水冷壁蒸发量，从而有助于保持蒸汽温度接近额定，从工质侧和烟气侧均有助于保持排烟温度不至于过低，防止低温腐蚀的发生。

本实用新型具有以下优点：

1.设置通过流化风机的烟气再循环，不仅能够保证一次风量，解决了循环流化床锅炉超低负荷下的流态化安全性问题，同时使密相区处于还原性气氛，可强化炉内分级燃烧，有效抑制NO_X的生成。另外通过流化风机将烟气送入热一次风管路的方式，与现有烟气再循环技术相比（靠引风机出口与一次风机入口形成的自然压差将烟气引入一次风机），可以使烟气与一次风的混合温度远高于酸露点，有效防止一次风机叶片及入口风道发生低温腐蚀。

2.设置循环灰排放系统不仅可以有效地调节床温，实现燃料在炉内的稳定燃烧，有效降低锅炉最低稳燃负荷，同时还能保证炉内脱硫效率。设置循环灰储存及输送系统，还可以在锅炉升负荷阶段恢复并提高炉膛换热能力，提高锅炉快速增加负荷能力。

3.通过循环灰排放系统设置与烟气再循环系统设置相结合，可进一步降低循环流化床锅炉的最低稳燃负荷，可降至20%以下，甚至更低。

4.361阀出口疏水管道设置疏水扩容器系统，在机组深调转湿态运行期间，实现了疏水工质及热量的全部回收。

附图说明

图1为物料循环系统的结构示意图。

图2为工质及热量回收系统结构示意图。

图3为省煤器水旁路结构示意图。

图中：1-炉膛，2-旋风分离器，3-低温过热器及低温再热器，4-省煤器，5-空预器，6-除尘器，7-引风机，8-返料器立腿，9-返料腿，10-流化风机，11-一次风室，12-第一放渣阀，13-循环灰调节阀，14-冷渣器，15-第二放渣阀，16-冷渣器排灰阀，17-仓泵，18-仓泵给料阀，19-压缩空气阀，20-第二压缩空气阀，21-储灰仓进料阀，22-循环灰储灰仓，23-缓冲仓进料阀，24-缓冲仓，25-缓冲仓给料阀，26-流化风机出口挡板，27-流化风机烟气再循环出口挡板，28-流化风机烟气再循环入口挡板，29-流化风机大气入口挡板，30-除氧水箱，31-汽水分离器，32-分离器贮水箱，33第一截止阀，34-第二截止阀，35-第一361阀，36-第二361阀，37-第三截止阀，38-第四截止阀，39-第一扩容器截止阀，40-第二扩容器截止阀，41-大气扩容器，42-锅炉疏水箱，43-新增扩容器，44-蒸汽截止阀，45-再热器，46-疏水调节阀，47-第五截止阀，48-给水旁路第一截止阀，49-给水旁路调整阀，50-给水旁路第二截止阀，51-蒸汽逆止阀。

具体实施方式

实施案例：

1.物料循环系统

循环灰装置及烟气再循环装置（见图1）：以循环流化床锅炉为例，包括炉膛1、旋风分离器2、低温过热器及低温再热器3、省煤器4、空预器5、除尘器6、引风机7、返料器立腿8、返料腿9、流化风机10、一次风室11、第一放渣阀12、循环灰调节阀13、冷渣器14、第二放渣阀15、冷渣器排灰阀16、仓泵17、仓泵给料阀18、压缩空气阀19、第二压缩空气阀20、储灰仓进料阀21、循环灰储灰仓22、缓冲仓进料阀23、缓冲仓24、缓冲仓给料阀25、流化风机出口挡板26、流化风机烟气再循环出口挡板27、流化风机烟气再循环入口挡板28、流化风机大气入口挡板29。

炉膛1和旋风分离器2连接，旋风分离器2的上方连接烟道，烟道内依次设置低温过热器及低温再热器3、省煤器4和空预器5，烟道出口和除尘器6连接，除尘器6出口和引风机7连接，返料器立腿8连接在旋风分离器2的出口，返料器立腿8出口连接返料腿9，返料腿9出口连接到炉膛1，炉膛1通过放渣管路和冷渣器14连接，该管路上设置第一放渣阀12，炉膛1下方一次风室11通过热一次风管路连接到空预器出口，返料器立腿8出口还通过循环灰排灰管路连接到放渣管路，该管路上设置循环灰调节阀13，流化风机10出口通过管路连接到返料器立腿8出口，该管路上设置流化风机出口挡板26，流化风机10出口还通过管路连接到热一次风管路，该管路上设置流化风机烟气再循环出口挡板27，流化风机10入口设置流化风机大气入口挡板29，冷渣器14通过排灰管路连接到仓泵17，该管路上设置冷渣器排灰阀16，冷渣器14还通过管路连接到输渣机，该管路上设置第二放渣阀15，仓泵17的出口设置仓泵给料阀18，仓泵17的出口通过管路连接循环灰储灰仓22，该管路上设置储灰仓进料阀21，该管路还通过第二压缩空气阀20连接压缩空气，循环灰储灰仓22出口通过管路连接缓冲仓24，该管路上设置缓冲仓进料阀23，缓冲仓24出口设置缓冲仓给料阀25，缓冲仓24出口通过管路连接到返料器立腿8，该管路还通过第一压缩空气阀19连接压缩空气，引风机7出口通过管路连接到流化风机10入口，该管路上设置流化风机烟气再循环入口挡板28。

当电网要求发电机组减小出力时，此时循环灰装置、烟气再循环装置进行以下操作：

循环灰装置：通过旋风分离器2捕捉的循环灰，一部分通过返料器回料腿9回到炉膛1，此时将冷渣器第一放渣阀12关闭，走空这台冷渣器14，关闭第二放渣阀15，打开循环灰调节阀13及冷渣器排灰阀16，使循环灰进入仓泵17，待建立灰位后，打开仓泵给料阀18、第二压缩空气阀20及储灰仓进料阀21输送循环灰至循环灰储灰仓22，待建立稳态物料循环工况及床温等参数调节至合理状态后，通过逐步减小循环灰调节阀13及冷渣器排灰阀16开度直至到零，可逐步减少直至停止循环灰放灰。

烟气再循环装置：将备用流化风机出口挡板26、大气入口挡板29关闭，打开流化风机烟气再循环出口挡板27，启动流化风机10，开流化风机烟气再循环入口挡板28，将烟气输送至锅炉一次风室11。

当电网要求发电机组增加出力时，此时只需将循环灰装置及烟气再循环装置进行以下运行操作：

循环灰装置：升负荷时，循环灰调节阀13及冷渣器排灰阀16关闭，该冷渣器14切换至正常冷却排渣运行工况。打开第一压缩空气阀19、缓冲仓进料阀23，将从储灰仓22流经缓冲仓24的循环灰经管路输送至返料器立腿8。

烟气再循环装置：随着负荷的升高，通过调节流化风机烟气再循环入口挡板28及流化风机烟气再循环出口挡板27，直至挡板开度到零，然后停运该流化风机10，并将流化风机出口挡板26、大气入口挡板29全开，切换至风机备用状态即可。

2.361阀出口疏水扩容器装置（见图2）：以循环流化床锅炉为例，包括除氧水箱30、汽水分离器31、分离器贮水箱32、第一截止阀33、第二截止阀34、第一361阀35、第二361阀36、第三截止阀37、第四截止阀38、第一扩容器截止阀39、第二扩容器截止阀40、大气扩容器41、锅炉疏水箱42、新增扩容器43、蒸汽截止阀44、蒸汽逆止阀51、再热器45、疏水调节阀46、第五截止阀47。

汽水分离器31和分离器贮水箱32连接，分离器贮水箱32通过两条管路和大气扩容器41连接，第一条管路上依次设置第一截止阀33、第一361阀35和第三截止阀37，第二条管路上依次设置第二截止阀34、第二361阀36和第四截止阀38，第一361阀35还通过第二扩容器截止阀40连接新增扩容器43，第二361阀36还通过第一扩容器截止阀39连接新增扩容器43，大气扩容器41和锅炉疏水箱42连接，新增扩容器43通过管路和再热器45连接，该管路上设置蒸汽截止阀44和蒸汽逆止阀51，新增扩容器43还通过管路和除氧水箱30连接，该管路上设置疏水调节阀46、第五截止阀47。

当电网要求发电机组减小出力，超临界机组干态转湿态运行时，此时疏水扩容器装置进行以下运行操作：第三截止阀37、第四截止阀38在关闭状态，打开第一截止阀33、第二截止阀34、第一扩容器截止阀39、第二扩容器截止阀40，通过调节第一361阀35、第二361阀36控制分离器贮水箱32的水位，打开蒸汽截止阀44、第五截止阀47，通过调节疏水调节阀46，控制新增扩容器43的水位，以达到疏水工质及热量的全部回收，上述工艺流程均通过压差实现自流。

当电网要求发电机组增加出力，超临界机组湿态转干态运行时，当分离器贮水箱32水位消失，第一361阀35、第二361阀36全部关闭后，关闭第一截止阀33，第二截止阀34，第一扩容器截止阀39、第二扩容器截止阀40、蒸汽截止阀44（蒸汽逆止阀51会自然关闭）、第五截止阀47、疏水调节阀46，将新增扩容器43隔离即可。

3.省煤器旁路装置（见图3）：以循环流化床锅炉为例，包括给水旁路第一截止阀48、给水旁路调整阀49、给水旁路第二截止阀50、省煤器4，省煤器4设置水旁路，水旁路上依次设置给水旁路第一截止阀48、给水旁路调整阀49、给水旁路第二截止阀50。

当电网要求发电机组减小出力时，此时省煤器旁路装置进行以下运行操作。

全开给水旁路第一截止阀48和给水旁路第二截止阀50，通过调节给水旁路调整阀49的开度来改变旁路给水流量，从而改变流经省煤器4的给水流量，以达到减少水冷壁蒸发量和提高排烟温度，达到防止空预器低温腐蚀的目的。

当电网要求发电机组增加出力时，此时只需逐步关闭给水旁路调整阀49，关闭给水旁路第一截止阀48和给水旁路第二截止阀50，将省煤器给水旁路隔离即可。

Claims (3)

1.一种循环流化床机组深度调峰系统，其特征在于：循环流化床机组的物料循环系统包括炉膛（1）、旋风分离器（2）、低温过热器及低温再热器（3）、省煤器（4）、空预器（5）、除尘器（6）、引风机（7）、返料器立腿（8）、返料腿（9）、流化风机（10）、一次风室（11）、第一放渣阀（12）、循环灰调节阀（13）、冷渣器（14）、第二放渣阀（15）、冷渣器排灰阀（16）、仓泵（17）、仓泵给料阀（18）、压缩空气阀（19）、第二压缩空气阀（20）、储灰仓进料阀（21）、循环灰储灰仓（22）、缓冲仓进料阀（23）、缓冲仓（24）、缓冲仓给料阀（25）、流化风机出口挡板（26）、流化风机烟气再循环出口挡板（27）、流化风机烟气再循环入口挡板（28）、流化风机大气入口挡板（29）；

炉膛（1）和旋风分离器（2）连接，旋风分离器（2）的上方连接烟道，烟道内依次设置低温过热器及低温再热器（3）、省煤器（4）和空预器（5），烟道出口和除尘器（6）连接，除尘器（6）出口和引风机（7）连接，返料器立腿（8）连接在旋风分离器（2）的出口，返料器立腿（8）出口连接返料腿（9），返料腿（9）出口连接到炉膛（1），炉膛（1）通过放渣管路和冷渣器（14）连接，该管路上设置第一放渣阀（12），炉膛（1）下方一次风室（11）通过热一次风管路连接到烟道，返料器立腿（8）出口还通过循环灰排灰管路连接到放渣管路，该管路上设置循环灰调节阀（13），流化风机（10）出口通过管路连接到返料器立腿（8）出口，该管路上设置流化风机出口挡板（26），流化风机（10）出口还通过管路连接到热一次风管路，该管路上设置流化风机烟气再循环出口挡板（27），流化风机（10）入口设置流化风机大气入口挡板（29），冷渣器（14）通过管路连接到输渣机，该管路上设置第二放渣阀（15），冷渣器（14）还通过排灰管路连接到仓泵（17），该管路上设置冷渣器排灰阀（16），仓泵（17）的出口设置仓泵给料阀（18），仓泵（17）的出口通过管路连接循环灰储灰仓（22），该管路上设置储灰仓进料阀（21），该管路还通过第二压缩空气阀（20）连接压缩空气，循环灰储灰仓（22）出口通过管路连接缓冲仓（24），该管路上设置缓冲仓进料阀（23），缓冲仓（24）出口设置缓冲仓给料阀（25），缓冲仓（24）出口通过管路连接到返料器立腿（8），该管路还通过第一压缩空气阀（19）连接压缩空气，引风机（7）出口通过管路连接到流化风机（10）入口，该管路上设置流化风机烟气再循环入口挡板（28）。

2.根据权利要求1所述的一种循环流化床机组深度调峰系统，其特征在于：循环流化床机组的工质及热量回收系统包括除氧水箱（30）、汽水分离器（31）、分离器贮水箱（32）、第一截止阀（33）、第二截止阀（34）、第一361阀（35）、第二361阀（36）、第三截止阀（37）、第四截止阀（38）、第一扩容器截止阀（39）、第二扩容器截止阀（40）、大气扩容器（41）、锅炉疏水箱（42）、新增扩容器（43）、蒸汽截止阀（44）、蒸汽逆止阀（51）、再热器（45）、疏水调节阀（46）和第五截止阀（47）；

汽水分离器（31）和分离器贮水箱（32）连接，分离器贮水箱（32）通过两条管路和大气扩容器（41）连接，第一条管路上依次设置第一截止阀（33）、第一361阀（35）和第三截止阀（37），第二条管路上依次设置第二截止阀（34）、第二361阀（36）和第四截止阀（38），第一361阀（35）还通过第二扩容器截止阀（40）连接新增扩容器（43），第二361阀（36）还通过第一扩容器截止阀（39）连接新增扩容器（43），大气扩容器（41）和锅炉疏水箱（42）连接，新增扩容器（43）通过管路和再热器（45）连接，该管路上设置蒸汽截止阀（44）和蒸汽逆止阀（51），新增扩容器（43）还通过管路和除氧水箱（30）连接，该管路上设置疏水调节阀（46）、第五截止阀（47）。

3.根据权利要求1或2所述的一种循环流化床机组深度调峰系统，其特征在于：省煤器（4）设置水旁路，水旁路上依次设置给水旁路第一截止阀（48）、给水旁路调整阀（49）和给水旁路第二截止阀（50）。

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