[發明專利]一種超低負荷穩燃預熱解燃燒系統及超低負荷運行方法

有效

• 申請號: 202011148540.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112484021B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 譚厚章;楊文俊;熊小鶴;鄧雙輝;王毅斌;王學斌;楊富鑫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23C7/00
• 分類號: F23C7/00;F23L9/00;F23N1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開一種超低負荷穩燃預熱解燃燒系統及超低負荷運行方法，包括磨煤機、風箱、第一給粉管道、直流燃燒器、給粉管道換向閥、二次風調節閥、預熱解旋流燃燒器、鍋爐爐膛、二次風管道以及主燃燒器；預熱解旋流燃燒器噴口中心高度與其所在層的直流燃燒器的噴口高度相同；磨煤機通過第一給粉管道連通直流燃燒器和預熱解旋流燃燒器，預熱解旋流燃燒器安裝在鍋爐爐膛的前后墻上，風箱布置在鍋爐爐膛與安裝預熱解旋流燃燒器相鄰的側墻上，風箱與直流燃燒器以及預熱解旋流燃燒器連通；能使煤粉在預熱解旋流燃燒器的預燃室內進行低溫熱解，熱解產物與外二次風混合，然后噴入鍋爐爐膛穩定燃燒，保證鍋爐在超低負荷下的穩定運行，滿足深度調峰需求。

技術領域

本發明屬于鍋爐燃燒領域，具體涉及一種超低負荷穩燃預熱解燃燒系統及超低負荷運行方法。

背景技術

隨著生態環境的惡化，全球二氧化碳減排的步伐加快，能源結構將會發生變化。近年來，以風能、太陽能為代表的低碳新能源發展迅速，大規模風、光能源并網，然而這些電力都有著隨機性強、能源生產是間歇性的、不能隨電網的需求而調節的特征，這對電網的安全和穩定產生了極大的挑戰。據分析，風電、光伏在電力系統中比例到達一定比例15％-20％后，每高一個百分點，對電力系統的調峰要求都是質的改變。很多地區電力系統運行靈活性不足，系統亟需較大比例靈活電源改善調峰電源結構，緩解系統調峰壓力。

煤電是最為經濟可靠和最具開發潛力的靈活性電源，煤電機組將越來越多地作為配合新能源發電的調峰手段。目前所謂的調峰，主要是針對電網低谷時煤電機組的低負荷跟蹤能，分為深度調峰和啟停調峰。為了激發煤電機組調峰的積極性，有地方啟動電力調峰市場，大幅提高了調峰補償的標準，報價分為0-0.4元/kW·h、0.4-1元/kW·h兩檔。也有最新的電力輔助服務市場運行規則，將深度調峰補償標準改為跟東北的一致，最高可達1元/kW·h。

對于電站煤粉鍋爐來講，一般最低不投油穩燃負荷為額定負荷的30-50％。電站煤粉鍋爐最常用的兩種煤粉燃燒器為旋流燃燒器和直流燃燒器。旋流燃燒器采用前墻布置或前后墻對沖布置，各只燃燒器在爐膛內形成一個獨立的火焰。旋流燃燒器比直流燃燒器一二次風混合的更早，而后期混合又不夠強烈，所以容易導致著火不穩定或燃燼較困難的情況。為使燃燒器具有良好的著火和燃燒性能，通常會在燃燒器內加裝預燃室。預燃室卷吸回流的高溫煙氣對煤粉進行加熱，使煤粉氣流穩定著火；煤粉燃燒釋放的熱量也可使預燃室保持高溫。由于預燃室溫度高、空間小，煤粉在預燃室內燃燒會產生大量的氮氧化物，且容易出現積灰和結渣的情況。

申請號為CN201720210613.7公開的一種新型低負荷穩燃旋流型燃燒器，通過摻混天然氣，將天然氣和空氣在中心風管后半段預混，噴入預燃室與周邊一次風粉混合燃燒，來實現煤粉的穩定燃燒。申請號為CN201811552507.2公開的一種采用煙氣再循環及預燃室的旋流煤粉燃燒裝置，在旋流燃燒器一次風管與內二次風管、內二次風管與外二次風管之間分別設置煙氣再循環風管，強化爐膛的分級燃燒程度，實現空氣分級燃燒。申請號為CN201310049397.9公開的一種基于煤粉分級預燃-熱解的電站鍋爐燃燒器，通過在原有旋流燃燒器的基礎上，將預燃室與熱解室串聯，稀煤粉進入預燃室燃燒產生的高溫煙氣進入熱解室，為濃煤粉熱解提供熱量，在不需外熱源的情況下，使煤粉進行熱解。雖然目前對旋流燃燒器進行了改進，但是煤粉仍需在預燃室內著火，氮氧化物排放量高，燃燒器的長期使用會導致預燃室結渣以及燒損，會出現燃燒不穩定的情況。

直流燃燒器采用四角布置方式，布置于爐膛的四個角上，形成切圓燃燒。然而，穩燃能力一直是切圓燃燒的一個問題。采用四角切圓燃燒的鍋爐，煤粉氣流必須靠切圓火球點燃，每層的4個燃燒器必須同步控制，同步運行或者同時關閉，位于四角的燃燒器無法單獨獨立運行。當煤電機組負荷降低時，會出現爐內燃煤量低、爐膛溫度較低的情況，從而導致燃燒不穩定。因此，為避免鍋爐因爐膛溫度過低而滅火，運行負荷無法進一步降低，這制約了鍋爐進行深度調峰。

發明內容