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CN106871110B - 用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统 - Google Patents

用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统。本发明在原火电厂直吹式制粉系统机组锅炉中，针对原制粉和燃烧系统，在磨煤机后，新增低着火热燃烧系统和热风助燃系统来降低锅炉在超低负荷下的着火热，通过两个系统在机组不同负荷下配合运行，保证在高负荷下运行，不对机组产生负面影响，在超负荷下运行时，可以实现机组的安全稳定运行燃烧，保证机组的安全性，提高机组的灵活性。

Description

用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统
技术领域
本发明涉及一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，用于对火电机组在超低负荷运行时的锅炉稳燃，从而提高电站机组在超低负荷下的安全稳定运行能力，保障机组锅炉的安全性，属于电站技术领域。
背景技术
近年来，我国风电和光伏装机规模迅猛增长，在役及在建装机容量均已位居世界第一。一方面，风电和光伏等新能源为我们提供了大量清洁电力，另一方面，其发电出力的随机性和不稳定性也给电力系统的安全运行和电力供应保障带来了巨大挑战。从目前的情况来看，我国电力系统调节能力难以完全适应新能源大规模发展和消纳的要求，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光和弃水问题。2015年，全年弃风电量高达339亿千瓦时，“三北”部分地区弃风和弃光率超过20％。而火电特别是煤电机组，在未来相当长一段时期仍是我国“三北”地区的主力电源。通过对煤电机组改造，释放其潜在的灵活性，可有效提高我国电力系统调节能力，是我国推进高效智能电力系统建设的重要内容。
目前国内火电企业面临的形势是2015年全国6000千瓦及以上火电设备平均利用小时4329小时，预计在“十三五”期间将会继续大幅下降。中央陆续出台了多项重大改革举措的文件，提出了火电机组的灵活性改造，要求机组参与深度调峰，提升灵活性改造预期将使热电机组增加20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40％-50％额定容量；纯凝机组增加15％-20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30％-35％额定容量。部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，机组不投油稳燃时纯凝工况最小技术出力达到20％-25％。
火电运行灵活性包括：燃料灵活、调峰能力、爬坡速度、启停时间等几个主要部分。在这几个方面中，目前最缺乏的是调峰能力的提升。当机组在超低负荷运行时，如调峰负荷率达到20％下，将对机组安全运行产生一系列问题，涉及燃烧、汽水、环保、辅机等问题，而这一系列问题中，最重要的是超低负荷下锅炉的稳燃问题，当锅炉的燃烧工况远低于设计的最低稳定运行负荷时，炉膛的温度会急剧下降，导致煤粉的快速着火出现困难，进而引发火焰稳定性差，容易发生熄火，炉膛灭火放炮等重大安全隐患。因此，实现火电机组超低负荷安全稳定运行需要提供安全有效的锅炉超低负荷稳燃技术。
以目前600MW某机组为例，该机组是配中速磨煤机直吹式制粉系统的机组。如图1所示，煤粉由原煤仓1进入计量系统2，再进入给煤机3，由给煤机3给煤进入磨煤机4中进入煤粉制备，与此同时，一、二次风冷空气进入空预器9后变为热一次风和热二次风，热一次风通过热一次风道6与通过冷一次风道7的未经过空预器9的冷一次风都进入磨煤机4中干燥煤粉，从磨煤机4出来的一次风粉混合物经过一次风粉混合物管道5进入主燃烧器11中进行燃烧，热二次风通过热二次风道8进入主燃烧器11补充燃烧，同时从热二次风道8中抽取部分热二次风进入燃尽风区域12进行分级燃烧。整个系统在超低负荷下炉膛温度会急剧下降，导致煤粉的快速着火出现困难，进而引发火焰稳定性差，容易发生熄火，炉膛灭火放炮等重大安全隐患。目前该机组系统最大只能做到30％BMCR或35％BMCR负荷下不投油且能维持稳定燃烧，无法满足超低负荷(20％BMCR)不投油且能维持稳定燃烧技术要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供了一种在高负荷下运行不对机组产生负面影响以及在超负荷下运行可以实现机组安全运行燃烧的用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，解决了传统的火电机组在超低负荷下炉膛温度会急剧下降，导致煤粉的快速着火出现困难，进而引发火焰稳定性差，容易发生熄火，炉膛灭火放炮等重大安全隐患的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，包括原煤仓，原煤仓通过计量系统连接给煤机，给煤机连接磨煤机，磨煤机的出口端分别连接一次风粉混合物管道、热一次风道、冷一次风道的一端，一次风粉混合物管道的另一端连接主燃烧器，热一次风道、冷一次风道的另一端分别连接空预器的热风出口端、冷风出口端，空预器的热风出口端还通过热二次风道连接主燃烧器，主燃烧器设于炉膛上，炉膛出口端接通空预器，炉膛上设有燃尽风区域，其特征在于，所述的磨煤机出口端的一次风粉混合物管道连接稳燃分离器进口端，稳燃分离器出粉端和出气端分别设置低着火热燃烧系统和热风助燃系统。
优选地，所述的低着火热燃烧系统包括稳燃煤斗，稳燃分离器出粉端连接稳燃煤斗进口端，稳燃煤斗出口端接通低着火热风粉管道，低着火热风粉管道一端接通热一次风道，低着火热风粉管道另一端连接主燃烧器的上层燃烧器，热风助燃系统包括热风助燃燃烧器，稳燃分离器出气端通过热风助燃管道连接热风助燃燃烧器。
一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统的工作方法，包括以下步骤：煤粉由原煤仓进入计量系统，再进入给煤机，由给煤机给煤进入磨煤机中进入煤粉制备，与此同时，一、二次风冷空气进入空预器后变为热一次风和热二次风，热一次风通过热一次风道与通过冷一次风道的未经过空预器的冷一次风都进入磨煤机中干燥煤粉，从磨煤机出来的一次风粉混合物经过一次风粉混合物管道进入主燃烧器中进行燃烧，热二次风通过热二次风道进入主燃烧器补充燃烧，同时从热二次风道中抽取热二次风进入燃尽风区域进行分级燃烧，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤1：机组在大于等于当前最低稳燃负荷下运行时，通过在磨煤机出口端的一次风粉混合物管道上抽取一次风粉混合物送入稳燃分离器；
步骤2：一次风粉混合物在稳燃分离器中进行空气和煤粉的分离，分离后的煤粉通过落煤管储藏在位于稳燃分离器下方的稳燃煤斗，分离的空气中携带的煤粉通过稳燃分离器上部的热风助燃管道送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器中进行燃烧，热风助燃系统进行工作，低着火热燃烧系统停止；
步骤3：机组仍在大于等于当前最低稳燃负荷下运行工作，当稳燃煤斗中的煤粉量达到最大要求时，停止从一次风粉混合物上抽取风粉，低着火热燃烧系统和热风助燃系统都停止工作；
步骤4：机组在低于当前最低稳燃负荷下运行时，从磨煤机出来的煤粉全部进入稳燃分离器中进行风粉的分离，到主燃烧器的一次风粉混合物管道关闭，同时从热一次风道上抽取一次风输送从稳燃煤斗出来的煤粉进入主燃烧器的上层燃烧器进行燃烧，低着火热燃烧系统工作；
步骤5：稳燃分离器仍在低于当前最低稳燃负荷下工作，从稳燃分离器出来的分离空气中携带的煤粉通过稳燃分离器上部的热风助燃管道送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器中进行燃烧，热风助燃系统进行工作。
本发明在原火电厂直吹式制粉系统机组锅炉中，针对原制粉和燃烧系统，在磨煤机后，新增低着火热燃烧系统和热风助燃系统来降低锅炉在超低负荷下的着火热，通过两个系统在机组不同负荷下配合运行，保证在高负荷下运行，不对机组产生负面影响，在超负荷下运行时，可以实现机组的安全稳定运行燃烧，保证机组的安全性，提高机组的灵活性。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过可以实现电厂直吹式制粉系统机组锅炉在超低负荷下的稳定燃烧。
2、本发明增加了热风助燃系统，在最低稳燃负荷附近负荷下，锅炉的燃烧特性变得比以前好。
附图说明
图1为改造前火电机组锅炉制粉及燃烧系统图；
图2为用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明为一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，用于锅炉在超低负荷下的稳燃，如图2所示，其包含两个系统：低着火热燃烧系统和热风助燃系统。在原锅炉制粉及燃烧系统中，在磨煤机4出口端的一次风粉混合管道5上抽取部分烟气进入新增的稳燃分离器13，之后分别设置低着火热燃烧系统和热风助燃系统。
即原煤仓1通过计量系统2连接给煤机3，给煤机3连接磨煤机4，磨煤机4的出口端分别连接一次风粉混合物管道5、热一次风道6、冷一次风道7的一端，一次风粉混合物管道5的另一端连接主燃烧器11，热一次风道6、冷一次风道7的另一端分别连接空预器9的热风出口端、冷风出口端，空预器9的热风出口端还通过热二次风道8连接主燃烧器11，主燃烧器11设于炉膛10上，炉膛10出口端接通空预器9，炉膛10上设有燃尽风区域12，磨煤机4出口端的一次风粉混合物管道5连接稳燃分离器13进口端，低着火热燃烧系统包括稳燃煤斗14，稳燃分离器13出粉端连接稳燃煤斗14进口端，稳燃煤斗14位于稳燃分离器13下方，稳燃煤斗14出口端接通低着火热风粉管道15，低着火热风粉管道15一端接通热一次风道6，低着火热风粉管道15另一端连接主燃烧器11的上层燃烧器，热风助燃系统包括热风助燃燃烧器17，稳燃分离器13出气端通过热风助燃管道16连接热风助燃燃烧器17。
从稳燃分离器13出来分离后的煤粉进入稳燃煤斗14，从热一次风道6上抽取部分热一次风，输送稳燃煤斗14中煤粉进入主燃烧器11的上层燃烧器进行燃烧，构成低着火热燃烧系统。低着火热燃烧系统包括稳燃分离器13、稳燃煤斗14、稳燃燃烧器和链接管道以及其附件如锁气器、换向阀，输粉机，控制阀等。
从稳燃分离器13出来的分离空气携带少量煤粉通过稳燃分离器13上部的热风助燃管道16送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器17中进行燃烧，构成热风助燃系统。热风助燃系统包括助燃喷嘴，助燃风箱和连接管道以及其附件如控制阀等。
以哈尔滨锅炉厂生产的某电厂600MW超临界锅炉为对象。用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统的工作方法，其运行步骤如下：
煤粉由原煤仓1进入计量系统2，再进入给煤机3，由给煤机3给煤进入磨煤机4中进入煤粉制备，与此同时，一、二次风冷空气进入空预器9后变为热一次风和热二次风，热一次风通过热一次风道6与通过冷一次风道7的未经过空预器9的冷一次风都进入磨煤机4中干燥煤粉，从磨煤机4出来的一次风粉混合物经过一次风粉混合物管道5进入主燃烧器11中进行燃烧，热二次风通过热二次风道8进入主燃烧器11补充燃烧，同时从热二次风道8中抽取热二次风进入燃尽风区域12进行分级燃烧，还包括以下步骤：
步骤1：该机组在高负荷(大于等于当前最低稳燃负荷，该厂是35％BMCR)下运行时，通过在原磨煤机4出口端的64℃的一次风粉混合物管道5上抽取10％的一次风粉混合物送入稳燃分离器13中；
步骤2：一次风粉混合物在稳燃分离器13中进行空气和煤粉的分离，分离后的煤粉通过落煤管储藏在位于稳燃分离器13下方的稳燃煤斗14，分离的空气为64℃，携带少量煤粉通过稳燃分离器13上部的热风助燃管道16送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器17中进行燃烧，热风助燃系统进行工作，低着火热燃烧系统停止；
步骤3：机组仍在高负荷下运行工作，当稳燃煤斗14中的煤粉量达到最大要求时(该系统为120t/h)，停止从一次风粉混合物上抽取风粉，低着火热燃烧系统和热风助燃系统都停止工作；
步骤4：机组在超低负荷(低于当前最低稳燃负荷，该厂是35％BMCR)下运行时，从磨煤机4出来的煤粉全部进入稳燃分离器13中进行风粉的分离，到主燃烧器11的一次风粉混合物管道5关闭，同时从热一次风道6上抽取部分风温为320℃的一次风输送从稳燃煤斗14出来的煤粉进入主燃烧器11的上层燃烧器进行燃烧，低着火热燃烧系统工作；
步骤5：与此同时，稳燃分离器13仍在超低负荷下工作，从稳燃分离器13出来的分离空气为62℃，携带少量煤粉通过稳燃分离器13上部的热风助燃管道16送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器17中进行燃烧，热风助燃系统进行工作；
步骤6、当负荷或煤质变化时，其高低负荷运行方式相近。
本发明通过两个系统在机组不同负荷下配合运行，保证在高负荷下运行，不对机组产生负面影响，在超负荷下运行时，可以实现机组的安全运行燃烧。

Claims (3)

1.一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，包括原煤仓(1)，原煤仓(1)通过计量系统(2)连接给煤机(3)，给煤机(3)连接磨煤机(4)，磨煤机(4)的出口端连接一次风粉混合物管道(5)，磨煤机(4)的入口端分别连接热一次风道(6)、冷一次风道(7)的一端，一次风粉混合物管道(5)的另一端连接主燃烧器(11)，热一次风道(6)、冷一次风道(7)的另一端分别连接空预器(9)的热风出口端、冷风出口端，空预器(9)的热风出口端还通过热二次风道(8)连接主燃烧器(11)，主燃烧器(11)设于炉膛(10)上，炉膛(10)出口端接通空预器(9)，炉膛(10)上设有燃尽风区域(12)，其特征在于，所述的磨煤机(4)出口端的一次风粉混合物管道(5)连接稳燃分离器(13)进口端，稳燃分离器(13)出粉端和出气端分别设置低着火热燃烧系统和热风助燃系统。
2.如权利要求1所述的一种用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统，其特征在于，所述的低着火热燃烧系统包括稳燃煤斗(14)，稳燃分离器(13)出粉端连接稳燃煤斗(14)进口端，稳燃煤斗(14)出口端接通低着火热风粉管道(15)，低着火热风粉管道(15)一端接通热一次风道(6)，低着火热风粉管道(15)另一端连接主燃烧器(11)的上层燃烧器，热风助燃系统包括热风助燃燃烧器(17)，稳燃分离器(13)出气端通过热风助燃管道(16)连接热风助燃燃烧器(17)。
3.一种如权利要求1所述的用于火电厂直吹式制粉系统的低着火热超低负荷稳燃系统的工作方法，包括以下步骤：煤粉由原煤仓(1)进入计量系统(2)，再进入给煤机(3)，由给煤机(3)给煤进入磨煤机(4)中进入煤粉制备，与此同时，一、二次风冷空气进入空预器(9)后变为热一次风和热二次风，热一次风通过热一次风道(6)与通过冷一次风道(7)的未经过空预器(9)的冷一次风都进入磨煤机(4)中干燥煤粉，从磨煤机(4)出来的一次风粉混合物经过一次风粉混合物管道(5)进入主燃烧器(11)中进行燃烧，热二次风通过热二次风道(8)进入主燃烧器(11)补充燃烧，同时从热二次风道(8)中抽取热二次风进入燃尽风区域(12)进行分级燃烧，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤1：机组在大于等于当前最低稳燃负荷下运行时，通过在磨煤机(4)出口端的一次风粉混合物管道(5)上抽取一次风粉混合物送入稳燃分离器(13)；
步骤2：一次风粉混合物在稳燃分离器(13)中进行空气和煤粉的分离，分离后的煤粉通过落煤管储藏在位于稳燃分离器(13)下方的稳燃煤斗(14)，分离的空气中携带的煤粉通过稳燃分离器(13)上部的热风助燃管道(16)送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器(17)中进行燃烧，热风助燃系统进行工作，低着火热燃烧系统停止；
步骤3：机组仍在大于等于当前最低稳燃负荷下运行工作，当稳燃煤斗(14)中的煤粉量达到最大要求时，停止从一次风粉混合物上抽取风粉，低着火热燃烧系统和热风助燃系统都停止工作；
步骤4：机组在低于当前最低稳燃负荷下运行时，从磨煤机(4)出来的煤粉全部进入稳燃分离器(13)中进行风粉的分离，到主燃烧器(11)的一次风粉混合物管道(5)关闭，同时从热一次风道(6)上抽取一次风输送从稳燃煤斗(14)出来的煤粉进入主燃烧器(11)的上层燃烧器进行燃烧，低着火热燃烧系统工作；
步骤5：稳燃分离器(13)仍在低于当前最低稳燃负荷下工作，从稳燃分离器(13)出来的分离空气中携带的煤粉通过稳燃分离器(13)上部的热风助燃管道(16)送入设置在锅炉主燃烧区域和燃尽风区域的热风助燃燃烧器(17)中进行燃烧，热风助燃系统进行工作。
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