一种变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统

技术领域

本发明属于发电厂环保技术领域，具体涉及一种变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统。

背景技术

火电厂成本70％以上用于购买煤炭，目前由于煤价高涨而电价受控的大环境影响，火电厂普遍处于亏损边缘，大多不能购买煤价高的设计煤种。为控制发电成本，发电厂往往就近购买成本相对较低但与设计煤质相差较远的煤种。而对于一个既定运行的电站锅炉，其各种风量配比以及炉膛内的燃烧组织对于设计煤种才能发挥其最佳状态，面对快速变化的负荷以及多变的煤种，运行中的锅炉无法快速对这些变化做出针对性的响应。而且随着我国对节能减排的日益重视，对于电站燃煤锅炉的负荷调节性能、低负荷稳燃能力、以及跨负荷优化运行提出了更高要求。因而在对现有燃烧器进行改造以及设计新燃烧器时需着重考虑煤粉的低负荷稳燃以及燃烧过程的优化组织，尽可能在宽负荷范围内均能实现稳定、安全、高效、低污染燃烧，保证锅炉机组在调峰运行状态下的正常运行。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统，包括磨煤机、一次风入口、炉膛、一次风粉管与数据采集及处理器；

一次风入口与磨煤机的入口相连，磨煤机的出口与一次风粉管入口相连，一次风粉管出口与炉膛相连，一次风粉管中安装有挡块、浓淡分离隔板、一次风粉混合物流速探测器以及淡相一次风粉入炉量控制挡板，淡相一次风粉入炉量控制挡板通过丝杠与设置一次风粉管外的步进电机相连，数据采集及处理器与步进电机相连并进行信号控制，并能通过无线通讯获取一次风粉混合物流速探测器的测量结果；在一次风粉管淡相侧与淡相一次风粉入炉量控制挡板下方设置有一次风乏气输送管。

本发明进一步的改进在于，淡相一次风粉入炉量控制挡板与丝杠之间通过滑轨进行连接。

本发明进一步的改进在于，通过控制步进电机的顺或逆时针旋转来调节丝杠的高度改变淡相一次风粉入炉量控制挡板的开度。

本发明进一步的改进在于，淡相一次风粉入炉量控制挡板处于水平状态时能保证无淡相一次风乏气进入一次风乏气输送管。

本发明进一步的改进在于，淡相一次风粉入炉量控制挡板的长度为一次风粉管高度的2/3。

本发明进一步的改进在于，经过浓淡分离后的部分含煤乏气通过一次风乏气输送管经炉膛上的燃尽风入口以四角切圆的形式进入炉膛。

本发明进一步的改进在于，所述燃尽风入口布置在炉膛四角。

本发明进一步的改进在于，所述燃尽风入口的入射角度能够在水平方向和竖直方向调节。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明所述的变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统，在具体操作时，首先需要依据锅炉历史运行经验数据获取不同负荷以及不同煤种条件对应的优化的浓淡分离比、进入炉膛内的浓淡相一次风粉速度以及一次风粉的过量空气系数。当锅炉机组燃用设计煤种及满负荷运行时，燃烧器本身工作在设计的最优状态下，若此时炉膛出口NOx生成符合要求，则此时淡相一次风粉入炉量控制挡板的开度为零，本装置的工作状态与传统浓淡分离燃烧装置相同。若此时炉膛出口NOx生成偏高，则此时淡相一次风粉入炉量控制挡板打开，一次风乏气根据实际工况需要，由乏气燃尽风管通过四角切圆形式作为燃尽风进入炉膛，补充煤粉完全燃尽所需的部分空气，同时一次风乏气中携带的部分煤粉可以作为再燃燃料还原已经生成的氮氧化物，提升锅炉燃烧效率的同时进一步降低氮氧化物排放。此外，传统锅炉在低负荷运行时，为了降低NOx生成，会降低一次风量，影响浓淡分离燃烧器分离效果，锅炉整体未能在最佳状态下运行。采用本系统后，锅炉负荷变化时，一次风量无需变化，保证了浓淡分离燃烧器的分离效果；同时，多余的一次风乏气通过一次风乏气输送管经燃尽风入口以四角切圆的形式进入炉膛。该设计思路保证了低负荷下低一次风流量值，一次风粉管内的流速与设计流速相当，维持设计的浓淡分离能力。同时，对于实现煤粉浓淡分离所需的多余的一次风乏气已燃尽风形式进入炉膛，不影响主燃区域的过量空气系数，保证了燃烧处于预期的优化状态。因此，该燃烧装置可保证宽负荷范围下一次风粉的浓淡分离效果，同时可以维持不同负荷下主燃烧区域的一次风带入炉膛内的氧量，保证了不同负荷下炉膛内燃烧的空气组织均与设计工况类似。此外，本装置还可实现当炉膛出口处NOx偏高时，增大一次风乏气作为燃尽风的份额，降低主燃区的氧量，削弱NOx的生成，因此本装置可以为煤粉气流着火与低NOx燃烧提供保障，实现宽负荷下稳定安全高效环保燃烧。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

附图标记说明：

1-磨煤机；2-一次风粉混合物流速探测器；3-一次风粉管；4-炉膛；5-燃尽风入口；6-一次风入口；7-煤种取样分析器；8-一次风乏气输送管；9-数据采集及处理器；10-丝杆；11-步进电机；12-挡块；13-浓淡分离隔板；14-淡相一次风粉入炉量控制挡板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统，包括磨煤机1、一次风入口6、炉膛4与一次风粉管3，所述一次风粉管3中安装有挡块12、浓淡分离隔板13、一次风粉混合物流速探测器2以及淡相一次风粉入炉量控制挡板14，淡相一次风粉入炉量控制挡板14通过丝杠10与设置一次风粉管3外的步进电机11相连。同时在一次风粉管3淡相侧与淡相一次风粉入炉量控制挡板14下方设置有一次风乏气输送管8。其中数据采集及处理器9与步进电机11相连并进行信号控制，并能通过无线通讯获取一次风粉混合物流速探测器2的测量结果。

淡相一次风粉入炉量控制挡板14与丝杠10之间通过滑轨进行连接。通过控制步进电机11的顺或逆时针旋转来调节丝杠10的高度改变淡相一次风粉入炉量控制挡板14的开度。

淡相一次风粉入炉量控制挡板14处于水平状态时能保证无淡相一次风乏气进入一次风乏气输送管8。

经过浓淡分离后的部分含煤乏气通过一次风乏气输送管8经燃尽风入口5以四角切圆的形式进入炉膛。

淡相一次风粉入炉量控制挡板15的长度为一次风粉管3高度的2/3。

燃尽风入口5布置在炉膛四角，且燃尽风入射角度可以在水平方向和竖直方向调节。

本发明的原理及工作过程：

本发明所述的变负荷浓淡分离乏气再燃型燃烧系统在具体操作时，首先需要依据锅炉历史运行经验数据获取不同负荷以及不同煤种条件对应的优化的浓淡分离比、进入炉膛内的浓淡相一次风粉速度以及一次风粉的过量空气系数。当锅炉机组燃用设计煤种及满负荷运行时，燃烧器本身工作在设计的最优状态下，若此时炉膛出口NOx生成符合要求，则此时淡相一次风粉入炉量控制挡板的开度为零，本装置的工作状态与传统浓淡分离燃烧装置相同。若此时炉膛出口NOx生成偏高，则此时淡相一次风粉入炉量控制挡板打开，一次风乏气根据实际工况需要，由乏气燃尽风管通过四角切圆形式作为燃尽风进入炉膛，补充煤粉完全燃尽所需的部分空气，同时一次风乏气中携带的部分煤粉可以作为再燃燃料还原已经生成的氮氧化物，提升锅炉燃烧效率的同时进一步降低氮氧化物排放。此外，传统锅炉在低负荷运行时，为了降低NOx生成，会降低一次风量，影响浓淡分离燃烧器分离效果，锅炉整体未能在最佳状态下运行。采用本系统后，锅炉负荷变化时，一次风量无需变化，保证了浓淡分离燃烧器的分离效果；同时，多余的一次风乏气通过一次风乏气输送管经燃尽风入口以四角切圆的形式进入炉膛。该设计思路保证了低负荷下低一次风流量值，一次风粉管内的流速与设计流速相当，维持设计的浓淡分离能力。同时，对于实现煤粉浓淡分离所需的多余的一次风乏气已燃尽风形式进入炉膛，不影响主燃区域的过量空气系数，保证了燃烧处于预期的优化状态。因此，该燃烧装置可保证宽负荷范围下一次风粉的浓淡分离效果，同时可以维持不同负荷下主燃烧区域的一次风带入炉膛内的氧量，保证了不同负荷下炉膛内燃烧的空气组织均与设计工况类似。此外，本装置还可实现当炉膛出口处NOx偏高时，增大一次风乏气作为燃尽风的份额，降低主燃区的氧量，削弱NOx的生成，因此本装置可以为煤粉气流着火与低NOx燃烧提供保障，实现宽负荷下稳定安全高效环保燃烧。

同时需要说明的是，淡相一次风粉入炉量控制挡板14的开度调节与锅炉或燃烧器负荷以及煤种变化之间并非是线性关系。为达到本发明应用的最优效果，在实际应用中首先需要根据锅炉实际运行效果确定不同负荷下的淡相一次风粉入炉量控制挡板14的开度，并以此作为后续该燃烧装置优化运行以及自动调节的基准。

综上所示，该燃烧装置可保证变负荷宽煤种条件下一次风粉的浓淡分离效果，同时可以维持不同负荷下主燃烧区域的一次风带入炉膛内的氧量，部分乏气一次风作为燃尽风进入燃尽区，作为再燃燃料，可以还原炉膛内已经生产的氮氧化物，进一步降低锅炉燃烧污染物的生成，实现变负荷及变煤种条件下稳定安全高效环保燃烧。