中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉装置及方法与流程

本发明属于火力发电锅炉制粉系统，具体涉及一种中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉装置及方法。

背景技术：

1、在新型电力系统建设背景下，新能源装机占比持续提升，燃煤机组逐步承担深度调峰、快速变负荷任务。当前电站锅炉普遍配套中速磨直吹式制粉系统，制粉工序与炉膛供粉刚性耦合，煤粉输送滞后时间可达1～3min，机组负荷响应迟缓；磨煤机出口各输粉管路煤粉分配偏差难以调控，易引发炉膛偏烧、受热面超温与水冷壁高温腐蚀故障。机组低负荷调峰工况下，受磨煤机最小稳定出力约束，被迫冗余投运磨煤机，风煤配比偏高、燃烧器煤粉浓度不足，需依靠燃油或等离子装置辅助稳燃，运行能耗偏高。现有技术仅依靠优化一次风、入炉给煤控制参数进行改善，无法破除直吹系统结构固有缺陷，不能从根源解耦制粉与供粉流程。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉装置及方法，用以解决现有直吹制粉系统制粉、供粉刚性耦合，负荷响应滞后、粉管煤粉分配不均、低负荷稳燃能耗高的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术的第一方面，提供了一种中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉装置，包括前墙、后墙，所述前墙与后墙沿竖直方向分层布设上层燃烧器、中层燃烧器、下层燃烧器，所述上层燃烧器、下层燃烧器分别通过直吹输粉管路与中速磨煤机密闭连通；还配置两组中储配粉单元，两组所述中储配粉单元一一对应装配于前墙中层燃烧器、后墙中层燃烧器与对应中速磨煤机之间；

4、每组所述中储配粉单元包括煤粉分离器、锁气器、煤粉缓冲仓、多台给粉机、多台风粉混合器、燃烧器供粉管路、排粉风机及乏气输送组件；

5、所述煤粉分离器进料端通过输粉入仓管路与中速磨煤机出料口密闭连通，煤粉分离器出料口经锁气器密封对接煤粉缓冲仓进料口；

6、所述煤粉缓冲仓底端并排固装多台给粉机，各给粉机分别经对应风粉混合器、燃烧器供粉管路一对一连通同列中层燃烧器，实现单列燃烧器煤粉供给；

7、所述乏气输送组件中，排粉风机进气口通过乏气输送管路对接煤粉分离器的乏气排出口，排粉风机出气端连通乏气集箱，乏气集箱向外分出多根送风支管，各送风支管分别连通对应风粉混合器。

8、在一种可选的实施例中，所述前墙、后墙相向对称布置并围成炉膛燃烧腔室，前墙、后墙上分别设有用于装配燃烧器的燃烧器安装支撑结构；

9、每层燃烧器组沿炉宽方向间隔开设燃烧器安装口，燃烧器固定支撑组件嵌装于燃烧器安装口内；

10、所述燃烧器固定支撑组件包括支撑框架，所述支撑框架装配有燃烧器套筒、密封护板、膨胀密封件及耐火保护层；

11、燃烧器经燃烧器套筒限位安装于支撑框架内侧并固定在燃烧器安装口处，各直吹输粉管路、燃烧器供粉管路分别密封对接对应燃烧器的进粉端；

12、炉膛同侧同一炉宽竖向中心位置处的上层燃烧器、中层燃烧器以及下层燃烧器构成一组单列燃烧器单元。

13、在一种可选的实施例中，所述前墙和后墙侧上配置多台磨煤机，多台所述磨煤机分为第一磨煤机、第二磨煤机、第三磨煤机、第四磨煤机、第五磨煤机以及第六磨煤机；

14、其中，所述第一磨煤机、第三磨煤机设于前墙下层燃烧器组、前墙上层燃烧器组的进粉上游侧，第一磨煤机、第三磨煤机的煤粉出口分别对接若干根独立布设的直吹输粉管道，各直吹输粉管道末端与对应层位燃烧器的进粉接口一对一连通，构成直吹式燃料输送通路；

15、所述第四磨煤机、第六磨煤机设于后墙下层燃烧器组、后墙上层燃烧器组的进粉上游侧，第四磨煤机、第六磨煤机煤粉出口分别接续若干根独立布设的直吹输粉管道，各直吹输粉管道末端与同层燃烧器进粉接口一一对应连通，形成后墙侧直吹供粉流道；

16、所述第二磨煤机布置在前墙中层燃烧器组进粉上游位置，其煤粉输出端连接一套中储式供粉分支管路；

17、所述第五磨煤机布置在后墙中层燃烧器组进粉上游位置，其煤粉输出端连通另一套中储供粉分支管路。

18、在一种可选的实施例中，所述前墙中层、后墙中层各布设一组中储供粉支路，单组中储供粉支路由输粉入仓管路、煤粉分离器、锁气器、煤粉缓冲仓、六台给粉机、六台风粉混合器、燃烧器供粉管路、排粉风机、乏气集箱以及乏气输送管路组成；

19、所述输粉入仓管路两端分别与配套磨煤机出料口、煤粉分离器进料口密封连通；

20、所述锁气器密封装配在煤粉分离器出料口与煤粉缓冲仓顶部进料口之间；

21、六台所述给粉机沿炉膛宽度方向并列固定于煤粉缓冲仓底部，各给粉机出料端单独连通对应风粉混合器进料口，风粉混合器经由燃烧器供粉管路接装同列中层燃烧器；

22、所述煤粉分离器出口通过乏气输送管路连通排粉风机进气端，排粉风机出气端固连乏气集箱，乏气集箱分出六路独立送风支管，各送风支管分别对接对应风粉混合器的送风接驳口。

23、在一种可选的实施例中，所述前墙沿竖直方向分层装设上层、中层、下层燃烧器，所述上层燃烧器与下层燃烧器的进粉端分别和直吹输粉管路密封连通，形成直吹式供粉结构；

24、所述中层燃烧器进粉端与中储供粉支路密封对接，构成可调储粉式中储供粉结构；

25、所述后墙的燃烧器排布、供粉结构与前墙对称设置；沿炉膛宽度方向，炉体同侧同一竖向中心线上的上、中、下层燃烧器集成为单列燃烧器单元；

26、单列燃烧器单元中上、下层燃烧器进粉端分别密封连接直吹输粉管路，中层燃烧器进粉端密封连接中储侧燃烧器供粉管路，同一燃烧器单元对应的三根输粉管路在炉膛宽度方向同轴布设。

27、在一种可选的实施例中，所述煤粉缓冲仓为密闭承压储料仓结构，煤粉缓冲仓底沿宽度方向开设六组出料接口，各出料接口与对应给粉机的进料端口一一密封固连。

28、在一种可选的实施例中，所述排粉风机、乏气集箱与各风粉混合器连通组成闭式乏气输送管路；

29、排粉风机出气口与乏气集箱总管密封对接，乏气集箱由总管分出六路互不交叉的送风支管，各送风支管分别密封连通对应风粉混合器的送风接口，乏气为中储供粉支路的输粉载气。

30、本技术的第二方面，提供了一种中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉方法，所述方法采用如上所述的中层补偿配粉式直吹中储耦合燃煤机组供粉装置进行，包括：

31、步骤一、第一磨煤机、第三磨煤机产出煤粉经直吹输粉管路分别输送至前墙上层燃烧器和下层燃烧器；第四磨煤机、第六磨煤机产出煤粉经直吹输粉管路输送至后墙上层燃烧器和下层燃烧器，以形成炉膛上下层直吹供粉；

32、步骤二、第二磨煤机、第五磨煤机研磨生成的煤粉混合物经由输粉入仓管路送入对应煤粉分离器，煤粉分离器完成气固分离后，煤粉经锁气器密闭落料至煤粉缓冲仓内部储存，分离后的乏气由乏气输送管路导入排粉风机；

33、步骤三、排粉风机将收集的乏气加压后送入乏气集箱，乏气集箱通过多路送风支管向各风粉混合器输送乏气；

34、步骤四、煤粉缓冲仓底部各给粉机按照对应列燃烧器的补偿配粉需求独立调节出料速率，煤粉送入对应风粉混合器与乏气充分混合，混合后的气粉物料经由燃烧器供粉管路输送至对应列中层燃烧器；

35、步骤五、根据上层、下层直吹供粉支路的粉管煤粉量分配偏差，调节对应列中层给粉机的给粉量，对同列上层燃烧器和下层燃烧器的直吹煤粉量偏差进行修正补偿，使同墙炉宽方向各列燃烧器总煤粉量趋于一致。

36、进一步地，在执行所述步骤五之前，还进行粉管标定，具体包括：

37、对第一磨煤机、第三磨煤机、第四磨煤机和第六磨煤机的直吹输粉管路进行粉量分配特性标定；采集各磨煤机不同出力工况下每根直吹输粉管路煤粉量相对该磨煤机平均供粉量的偏差数值，并建立磨煤机出力与各直吹输粉管路煤粉分配偏差之间的对应关系；

38、当磨煤机运行于未预先标定的出力工况时，调取相邻已标定出力点对应的煤粉分配偏差数据并开展插值运算，求解得到当前出力下各直吹输粉管路的实时煤粉量偏差值。

39、进一步地，所述根据上层、下层直吹供粉支路的粉管煤粉量分配偏差，调节对应列中层给粉机的给粉量，对同列上层燃烧器和下层燃烧器的直吹煤粉量偏差进行修正补偿，使同墙炉宽方向各列燃烧器总煤粉量趋于均衡，具体包括：

40、以同一墙面炉宽方向各列燃烧器总煤粉量为调控目标，计算每列中层给粉机对应的目标给粉量；

41、若单列上层、下层直吹煤粉总量高于同墙全部燃烧器列平均煤粉量，则下调该列配套中层给粉机的给粉出力；

42、若单列上层、下层直吹煤粉总量低于同墙全部燃烧器列平均煤粉量，则上调该列配套中层给粉机的给粉出力；

43、若计算所得中层给粉机目标给粉量超出设备可调区间，则采用给粉机最大或最小出力限值实施限幅控制，并联动煤粉缓冲仓料位信号调整配套中速磨煤机的制粉出力，使煤粉缓冲仓料位稳定处于预设区间内。

44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

45、1、采用上下层直吹、中层中储耦合配粉结构，增设中储配粉单元与煤粉缓冲仓，实现制粉与炉膛供粉解耦，利用给粉机独立补粉调节单列燃烧器进粉量，利用分离器、锁气器、乏气回路完成煤粉存储与载气送粉，消除直吹系统供粉滞后缺陷，优化炉内配粉均匀性，适配机组深度调峰变负荷运行需求。

46、2、燃烧器通过支撑框架、套筒与密封构件固定于炉墙安装口，多层密封与耐火结构可吸收炉体热膨胀形变，阻隔炉膛高温烟气外泄，管路与燃烧器进粉端精准密封对接，提升输粉密闭性，避免煤粉泄漏、漏风问题，保障直吹与中储两路供粉工况稳定运行，延长燃烧器装配结构使用寿命。

47、3、前后墙对称分层布设燃烧器并组成单列燃烧器单元，同列三层燃烧器分别对接两路供粉管路且管路同轴布置，实现单列单元直吹基准供粉和中层动态补粉组合模式，可实时补偿上下层直吹粉量偏差，改善炉膛同列区域热负荷分布，抑制炉内偏烧与水冷壁高温腐蚀问题。

48、4、排粉风机、乏气集箱与风粉混合器构成闭式乏气输送管路，六路支管无交叉独立供气，以分离器乏气作为专属载气，实现乏气资源化回用，取消额外冷风掺入，稳定风粉配比，降低排烟热损失。