一种提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置的制作方法

本发明属于火力发电设备领域，涉及一种提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置。

背景技术：

燃煤火电机组深度调峰能力主要取决于锅炉低负荷稳燃能力，尤其是针对大部分纯凝机组。提高锅炉低负荷稳燃能力的主要技术措施有：适应于灵活性调峰的燃烧器改造，制粉系统改造，掺烧高挥发分煤质改造，以及等离子体、微油、富氧等助燃改造等。

归根结底，在特定锅炉特征参数和燃煤情况下，低氮燃烧器系统性能成为决定锅炉低负荷稳燃能力的主要因素。在浓淡燃烧系统中，向火侧的高浓度煤粉气流对于整个燃烧系统的着火和稳燃意义相当重大。诸多研究结果显示，高浓度煤粉火焰存在一个最佳煤粉浓度，在该温度下，着火最为稳定并且燃烧效率最高。西安交通大学王学斌和张立孟等研究得出，着火特性差的无烟煤的最佳煤粉浓度显著高于着火特性更佳的烟煤，该最佳煤粉浓度随着煤质发热量和挥发分乘积的增大而降低，几种烟煤和贫煤的最佳煤粉浓度值集中在0.54～0.76之间。

然而，为了防止给煤机断煤、跳磨并提高机组负荷响应速率，诸多火电机组在深度调峰期间保持2台磨煤机甚至是3台磨煤机运行，如此运行方式不仅辅机电耗增大，scr入口nox浓度骤增。最重要的是，深度调峰状态下各磨煤机出力均偏低，粉管内煤粉浓度由0.50～0.60kg/kg降低至0.20～0.30kg/kg，很大程度上偏离了相应煤种最佳煤粉浓度，导致着火热增加，燃烧稳定性下降，燃烧效率降低，显然这与机组深度调峰的现实需求是相悖的。

同时，在磨煤机通风量投入自动的情况下，磨煤机通风量和煤粉管道一次风速随着磨煤机出力降低而降低。以某350mw超临界燃煤机组为例，当机组深度调峰至120mw时，投入三台磨煤机，各磨煤机出力平均23t/h，按照设定的风煤比曲线运行，计算得到煤粉管道风速约为19m/s。从火焰稳定性并提高燃烧效率角度看，该一次风速大小适中。然而，无论是何种形式的煤粉浓缩器，其浓缩比必然随着风速降低而降低，固定于燃烧器喷口处的稳燃钝体所能形成的高温、高煤粉浓度、低流速区域必然大打折扣。

在此背景下，现须研发出一种旨在提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节系统，在磨煤机投入台次多、煤粉浓度低的情况下，合理调配煤粉浓度，强化燃烧，提高燃烧效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置，该装置能够有效强化燃烧，提高燃烧效率。

为达到上述目的，本发明所述的提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置包括第一层煤粉管道、第二煤粉管道、第一联络管及第二联络管，其中，第一层煤粉管道的出口与锅炉炉膛上的第一层燃烧器相连通，第二层煤粉管道的出口与锅炉炉膛上的第二层燃烧器相连通；

第一联络管的一端及第二联络管的一端均与第一层煤粉管道相连通，第一联络管的另一端及第二联络管的另一端均与第二层煤粉管道相连通；

第一联络管上设置有第一关断门，第二联络管上设置有开度调节门，

第一层煤粉管道内设置有撞击式煤粉浓缩块，第二层煤粉管道上设置有第二关断门。

撞击式煤粉浓缩块位于第一联络管与第二联络管之间。

第二关断门位于第一联络管与第二联络管之间。

还包括一次风机、空气预热器及若干磨煤机；

一次风机的出口分为两路，其中，一路与空气预热器的入口相连通，另一路与各磨煤机的入口风道相连通，空气预热器的出口与各磨煤机的入口风道相连通，各磨煤机的出口与第一层煤粉管道的入口及第二层煤粉管道的入口相连通。

一次风机的出口经冷一次风母管与各磨煤机的入口风道相连通。

空气预热器的出口经热一次风母管与各磨煤机的入口风道相连通。

机组不进行深度调峰时，则将第二关断门保持全开状态，将第一关断门及开度调节门保持全关状态。

机组进入深度调峰状态后，则关闭第二关断门，开启第一关断门及开度调节门。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置在具体操作时，在机组进入深度调峰状态后，则关闭第二关断门，开启第一关断门及开度调节门，借助第二层煤粉管道上原有的弯头及新增的撞击式煤粉浓缩块，使得第一层煤粉管道内煤粉的浓度由0.25～0.35kg/kg增大至0.40～0.60kg/kg，一次风速维持在18m/s～20m/s；第二层煤粉管道将浓淡分离后的稀相煤粉气流继续输送至第二层燃烧器中完成燃烧，以显著降低第一层燃烧器中煤粉气流的着火热，提高锅炉低负荷稳燃性能及燃烧效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中第一层煤粉管道5及第二层煤粉管道5的示意图。

其中，1为锅炉炉膛、2为一次风机、3为空气预热器、4为磨煤机、5为煤粉管道、6为燃烧器、7为第一关断门、8为第二关断门、9为开度调节门、10为撞击式煤粉浓缩块。

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。

参考图1及图2，本发明所述的提高锅炉低负荷稳燃能力的煤粉浓度调节装置包括锅炉炉膛1、一次风机2、空气预热器3、磨煤机4、煤粉管道5、燃烧器6、第一关断门7、第二关断门8、开度调节门9及撞击式煤粉浓缩块10；

一次风机2的出口分为两路，其中，一路与空气预热器3的入口相连通，另一路与冷一次风母管相连通，冷一次风母管与各磨煤机4的入口风道相连通，空气预热器3的出口经热一次风母管与各磨煤机4的入口风道相连通，各磨煤机4的出口与第一层煤粉管道5的入口及第二层煤粉管道5的入口相连通，第一层煤粉管道5的出口与锅炉炉膛1上的第一层燃烧器6相连通，第二层煤粉管道5的出口与锅炉炉膛1上的第二层燃烧器6相连通。

第一层煤粉管道5与第二层煤粉管道5之间设置有第一联络管及第二联络管，其中，第一联络管上设置有第一关断门7，第二联络管上设置有开度调节门9，第一层煤粉管道5内设置有撞击式煤粉浓缩块10，第二层煤粉管道5上设置有第二关断门8，其中，撞击式煤粉浓缩块10位于第一联络管与第二联络管之间，第二关断门8位于第一联络管与第二联络管之间。

本发明的具体工作过程为：

机组不进行深度调峰时，锅炉燃烧稳定且高效，无需投入本发明，则将第二关断门8保持全开状态，将第一关断门7及开度调节门9保持全关状态，在机组进入深度调峰状态后，则关闭第二关断门8，开启第一关断门7及开度调节门9。

本发明投入后，借助第二层煤粉管道5上原有的弯头及新增的撞击式煤粉浓缩块10，使得第一层煤粉管道5内煤粉的浓度由0.25～0.35kg/kg增大至0.40～0.60kg/kg，一次风速维持在18m/s～20m/s；第二层煤粉管道5将浓淡分离后的稀相煤粉气流继续输送至第二层燃烧器6中完成燃烧，以显著降低第一层燃烧器6中煤粉气流的着火热，提高锅炉低负荷稳燃性能及燃烧效率。同时，通过煤粉浓度及风速监测装置检测第一层燃烧器6入口处及第二层燃烧器6入口处的风速及煤粉浓度，并以此调节开度调节门9，以调节第一层煤粉管道5及第二层煤粉管道5内的一次风流速。

另外，第二层煤粉管道5内煤粉颗粒经过原有管路弯头及撞击式煤粉浓缩块10完成两级浓淡分离，大部分煤粉颗粒留在第一层煤粉管道5，完成浓淡分离后稀相煤粉气流经第一联络管及第二联络管回到第二层煤粉管路，同时，可以通过开度调节门9调整第一层煤粉管道5及第二层煤粉管道5内的风粉流速，使其均处于18～22m/s之间。

本发明投入后，不仅可以提升机组深度调峰能力，提高锅炉设备对煤种的适应性，获得更多深度调峰电量或电价补贴；还可以降低燃油或者燃气投入量，提升深度调峰运行经济性，缓解油枪频繁投入对脱硝系统催化剂性能的负面影响；降低机组非停事故率。同时降低大功率等离子体或助燃油枪投入时间，节约助燃油消耗量，提高电力企业市场盈利能力和竞争力。