一种提高燃煤锅炉低负荷运行性能的系统及方法与流程

本发明属于电站锅炉技术领域，具体地说是一种提高燃煤锅炉低负荷运行性能的系统及方法。

背景技术：

由于水电、风电、光伏等可再生能源发电的随机性、间歇性较强，其发电大规模并网，加大了电网系统的峰谷差，给电力系统的安全稳定运行带来了明显的负面影响。为了提升可再生能源消纳水平，提高燃煤火电机组深度低负荷运行能力已成为一项必不可少的工作内容。

风冷式干排渣系统具有耗水量低、底渣利用率高、对环境影响小等优势，近年来已在国内外得到了广泛应用，以往干渣机炉渣冷却往往使用环境冷空气，在燃煤火电机组低负荷运行时，其可能带来炉膛整体温度降低等不利影响，同时，入炉燃煤由于自身携带外水分，两方面的综合结果不利于煤粉稳定燃烧。此外，燃煤机组低负荷运行时可能存在主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度大幅偏离设计值的问题，这些因素均制约了燃煤机组低负荷运行性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种提高锅炉低负荷运行性能的系统及方法，其以带风冷式干排渣系统的燃煤锅炉为研究对象，抽取烟气加热器后的净烟气加热干燥锅炉燃煤，干燥燃煤后的净烟气代替自然风作为干渣机炉渣的冷却介质，并根据燃煤湿度传感器检测得到的燃煤湿度，调节净烟气抽取量，根据锅炉炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度相对偏差值中的最大值，调节第一冷却风流量或者第二冷却风流量，以有效提高燃煤锅炉低负荷时炉膛火焰温度、scr入口烟气温度、锅炉效率，并可降低入炉煤种湿度，从而有效提高燃煤锅炉低负荷性能和机组运行经济性。

为此，本发明采用的一种技术方案为：一种提高燃煤锅炉低负荷运行性能的系统，其包括锅炉、脱硝装置、空气预热器、烟气冷却器、电除尘器、脱硫装置、烟气加热器、净烟气风机、冷却风旁路管道、烟囱、干渣机炉渣冷却系统、燃煤干燥系统和控制系统；

所述的干渣机炉渣冷却系统，包括干渣机机体、第一炉渣冷却喷口、第二炉渣冷却喷口、第一冷却风管道、第二冷却风管道、冷却风管道和冷却风隔离风门；冷却风管道在冷却风隔离风门后分为第一冷却风管道和第二冷却风管道，第一冷却风管道与第一炉渣冷却喷口连接，第二冷却风管道和第二炉渣冷却喷口连接；

所述的燃煤干燥系统，包括原煤仓、干燥煤仓、干燥装置、干燥煤仓燃煤入口管道、干燥煤仓燃煤出口管道、净烟气管道和风机；原煤仓与干燥煤仓采用干燥煤仓燃煤入口管道连接，干燥煤仓外设有干燥装置，干燥煤仓的底部连接干燥煤仓燃煤出口管道，该干燥装置的一侧与净烟气管道，另一侧与冷却风管道连接；干燥煤仓上设风机；

所述控制系统，包括净烟气抽取量调节风门、净烟气抽取量计量装置、第一冷却风流量调节风门、第二冷却风流量调节风门、第一冷却风流量计量装置、第二冷却风流量计量装置、冷却风旁路调节风门、燃煤入口质量计量装置、燃煤入口湿度传感器、燃煤出口湿度传感器、净烟气入口温度传感器、净烟气出口温度传感器、净烟气风机控制单元、炉膛火焰温度传感器、主蒸汽温度传感器、再热蒸汽温度传感器和scr入口烟气温度传感器；

所述的净烟气风机、净烟气抽取量调节风门、净烟气抽取量计量装置和净烟气入口温度传感器安装在净烟气管道上，净烟气风机控制单元安装在净烟气风机上；第一冷却风流量调节风门和第一冷却风流量计量装置安装在第一冷却风管道上；第二冷却风流量调节风门和第二冷却风流量计量装置安装在第二冷却风管道上；冷却风旁路调节风门安装在冷却风旁路管道上；燃煤入口质量计量装置和燃煤入口湿度传感器安装在干燥煤仓燃煤入口管道上，燃煤出口湿度传感器安装在干燥煤仓燃煤出口管道上；净烟气出口温度传感器安装在冷却风管道上；炉膛火焰温度传感器安装在锅炉的炉膛内，主蒸汽温度传感器安装在锅炉末级过热器出口管道上，再热蒸汽温度传感器安装在锅炉高温再热器出口管道上，scr入口烟气温度传感器安装在脱硝装置的入口处；

所述的锅炉、脱硝装置、空气预热器、烟气冷却器、电除尘器、脱硫装置、烟气加热器、净烟气风机、净烟气管道、干燥装置、冷却风管道、第一冷却风道和干渣机机体依次连接构成主闭合回路，第二冷却风管道与第一冷却风道并联；净烟气管道在干燥装置后分为冷却风管道和冷却风旁路管道；

所述的锅炉、脱硝装置、空气预热器、烟气冷却器、电除尘器、脱硫装置、烟气加热器、净烟气风机、净烟气管道、净烟气抽取量调节风门、干燥装置、冷却风旁路管道和烟囱依次连接构成旁路；

所述的控制系统根据燃煤湿度传感器检测得到的燃煤湿度，调节净烟气抽取量；根据锅炉炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度和scr入口烟气温度相对偏差值中的最大值，调节第一冷却风流量或者第二冷却风流量。

进一步地，所述的干渣机机体包括干渣机壳体、液压关断门、输送钢带和清扫链条，液压关断门连接在干渣机壳体上，输送钢带和清扫链条置于干渣机壳体内；第一炉渣冷却喷口设置于液压关断门上方，第二炉渣冷却喷口设置于液压关断门与输送钢带之间。

进一步地，所述炉膛火焰温度传感器分散布置于炉膛主燃烧区各层燃烧器层上。

进一步地，所述干燥装置为逆流换热器。

本发明采用的另一种技术方案为：一种提高燃煤锅炉低负荷运行性能的方法，其采用上述系统，包括步骤：

根据检测得出的燃煤湿度，对燃煤失重量进行计算；

根据燃煤失重量，对净烟气抽取量进行计算；

调节净烟气抽取量，使得燃煤湿度低于目标燃煤湿度；

根据检测得出的炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度和scr入口烟气温度，对炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度和scr入口烟气温度相对偏差值进行计算；

根据炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度和scr入口烟温相对偏差值比较得出上述四个相对偏差值中的最大值；

根据相对偏差值中的最大值，调节第一冷却风流量或者第二冷却风流量。

进一步地，所述燃煤失重量△w的计量公式为：△w＝wm(ac-a0)，式中，wm为煤流质量，t/h；ac为燃煤湿度，％，a0为目标燃煤湿度，％；

所述净烟气抽取量的计量公式为：式中，γ为水蒸气汽化潜热，mj/t；△w为燃煤失重量，t/h；c为净烟气比热，mj/(t·℃)；t1为干燥装置净烟气进口温度，℃；t2为干燥装置净烟气目标出口温度，℃。

进一步地，所述锅炉炉膛火焰温度相对偏差值的计量公式为：php＝(thj-thc)/thj,式中，thj为目标炉膛火焰温度基准值，thc为炉膛火焰温度测量值；

所述主蒸汽温度相对偏差值的计量公式为：pzp＝(tzj-tzc)/tzj，式中，tzj为目标主蒸汽温度基准值，tzc为主蒸汽温度测量值；

所述再热蒸汽温度相对偏差值的计量公式为：prp＝(trj-trc)/trj，式中，trj为目标再热蒸汽温度基准值，trc为再热蒸汽温度测量值；

所述scr入口烟气温度偏差值的计量公式为：psp＝(tsj-tsc)/tsj，式中，tsj为目标scr入口烟气温度基准值，tsc为scr入口烟气温度测量值。

进一步地，当php＝max{php,pzp,prp,psp}或pzp＝max{php,pzp,prp,psp}，则调节第一冷却风流量。

进一步地，当prp＝max{php,pzp,prp,psp}或psp＝max{php,pzp,prp,psp}，则调节第二冷却风流量。

进一步地，判断燃煤火电机组参数是否满足预设条件，包括如下运行参数判断：

1)机组处于协调状态下运行；

2)机组电负荷小于40％额定负荷；

3)机组电负荷波动幅度<1％；

4)入炉煤种煤质分析各项参数波动幅度<1％；

5)入炉煤种煤流量波动幅度<1％；

当机组参数符合上述预设条件，才能使用权利要求1-5任一项所述系统

与现有技术相比，本发明通过抽取烟气加热器后的净烟气加热干燥锅炉燃煤，干燥燃煤后的净烟气取代了以往以自然风作为干渣机炉渣的冷却介质，并根据燃煤湿度传感器检测得到的燃煤湿度，调节净烟气抽取量，根据锅炉炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度相对偏差值中的最大值，调节第一冷却风流量或者第二冷却风流量，可以有效提高燃煤锅炉低负荷时炉膛火焰温度、scr入口烟气温度、锅炉效率，并可降低入炉煤种湿度，从而有效提高燃煤锅炉低负荷性能和机组运行经济性。

此外，本发明提出的干渣机分级冷却方式，可以根据锅炉炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度等的实时变化，有针对性地控制第一、第二冷却风流量，有效解决了以往干渣机冷却风不可控的难题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中的一种提高燃煤锅炉低负荷性能的方法流程图；

图2为本发明具体实施方式中的一种提高燃煤锅炉低负荷性能的系统示意图。

其中，1-锅炉、2-脱硝装置、3-空气预热器、4-烟气冷却器、5-电除尘器、6-脱硫装置、7-烟气加热器、8-净烟气管道、9-净烟气风机、10-净烟气抽取量调节风门、11-净烟气抽取量计量装置、12-干渣机机体、13-第一炉渣冷却风喷口、14-第二炉渣风冷却喷口、15-第一冷却风流量调节风门、16-第二冷却风流量调节风门、17-第一冷却风管道、18-第二冷却风管道、19-第一冷却风流量计量装置、20-第二冷却风流量计量装置、21-冷却风管道、22-冷却风隔离风门、23-冷却风旁路管道、24-冷却风旁路调节风门、25-原煤仓、26-干燥煤仓、27-干燥装置、28-干燥煤仓燃煤入口管道、29-干燥煤仓燃煤出口管道、30-燃煤入口质量计量装置、31-燃煤入口湿度传感器、32-燃煤出口湿度传感器、33-净烟气入口温度传感器、34-净烟气出口温度传感器、35-风机、36-干渣机壳体、37-液压关断门、38-输送钢带、39-清扫链条、40-净烟气风机控制单元、41-炉膛火焰温度传感器、42-主蒸汽温度传感器、43-再热蒸汽温度传感器、44-scr入口烟气温度传感器、45-烟囱。

具体实施方式

以下便结合本发明实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明的技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅附图1为本发明实施例一种提高燃煤锅炉低负荷性能的方法流程图。本发明提供了一种提高燃煤锅炉低负荷性能的方法，该方法包括具体步骤为：

步骤1：根据检测得出的燃煤湿度，对燃煤失重量进行计算；

步骤2：根据燃煤失重量，对净烟气抽取量进行计算；

步骤3：调节净烟气抽取量，使得燃煤湿度低于目标燃煤湿度；

步骤4：根据检测得出的炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度，对炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度相对偏差值进行计算；

步骤5：根据炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度相对偏差值比较得出上述四个相对偏差值中的最大值；

步骤6：根据四个相对偏差值中的最大值，调节第一冷却风流量或者第二冷却风流量。

所述燃煤失重量的计量公式为：△w＝mm(ac-a0)，式中，wm为煤流质量，t/h；ac为燃煤湿度，％；a0为目标燃煤湿度，％。

净烟气抽取量的计量公式为：式中，γ为水蒸气汽化潜热，mj/t；△w为燃煤失重量，t/h；c为净烟气比热，mj/(t·℃)；t1为干燥装置净烟气进口温度，℃；t2为干燥装置净烟气目标出口温度，℃。

所述锅炉炉膛火焰温度相对偏差值的计量公式为：php＝(thj-thc)/thj,式中，thj为目标炉膛火焰温度基准值，thc为炉膛火焰温度测量值。

所述主蒸汽温度相对偏差值的计量公式为：pzp＝(tzj-tzc)/tzj,式中，tzj为目标主蒸汽温度基准值，tzc为主蒸汽温度测量值。

所述再热蒸汽温度相对偏差值的计量公式为：prp＝(trj-trc)/trj,式中，trj为目标再热蒸汽温度基准值，trc为再热蒸汽温度测量值。

所述scr入口烟气温度偏差值的计量公式为：psp＝(tsj-tsc)/tsj,式中，tsj为目标scr入口烟气温度基准值，tsc为scr入口烟气温度测量值。

若php＝max{php,pzp,prp,psp},则调节第一冷却风流量。

若pzp＝max{php,pzp,prp,psp},则调节第一冷却风流量。

若prp＝max{php,pzp,prp,psp},则调节第二冷却风流量。

若psp＝max{php,pzp,prp,psp},则调节第二冷却风流量。

上述方法采用的装置为实施例2中所述的系统。

实施例2

参阅附图2，为本发明实施例2的一种提高燃煤锅炉低负荷性能的系统示意图。该系统包括：锅炉1、脱硝装置2、空气预热器3、烟气冷却器4、电除尘器5、脱硫装置6、烟气加热器7、净烟气风机9、冷却风旁路管道23、烟囱45、干渣机炉渣冷却系统、燃煤干燥系统和控制系统。

所述的干渣机炉渣冷却系统，包括干渣机机体12、第一炉渣冷却喷口13、第二炉渣冷却喷口14、第一冷却风管道17、第二冷却风管道18、冷却风管道21和冷却风隔离风门22；冷却风管道21在冷却风隔离风门22后分为第一冷却风管道17和第二冷却风管道18，第一冷却风管道17与第一炉渣冷却喷口13连接，第二冷却风管道18和第二炉渣冷却喷口14连接。

所述的燃煤干燥系统，包括原煤仓25、干燥煤仓26、干燥装置27、干燥煤仓燃煤入口管道28、干燥煤仓燃煤出口管道29、净烟气管道8和风机35；原煤仓25与干燥煤仓26采用干燥煤仓燃煤入口管道28连接，干燥煤仓26外设有干燥装置27，干燥煤仓26的底部连接干燥煤仓燃煤出口管道29，该干燥装置27的一侧与净烟气管道8，另一侧与冷却风管道21连接；干燥煤仓26上设风机35。

所述控制系统，包括净烟气抽取量调节风门10、净烟气抽取量计量装置11、第一冷却风流量调节风门15、第二冷却风流量调节风门16、第一冷却风流量计量装置19、第二冷却风流量计量装置20、冷却风旁路调节风门24、燃煤入口质量计量装置30、燃煤入口湿度传感器31、燃煤出口湿度传感器32、净烟气入口温度传感器33、净烟气出口温度传感器34、净烟气风机控制单元40、炉膛火焰温度传感器41、主蒸汽温度传感器42、再热蒸汽温度传感器43和scr入口烟气温度传感器44。

所述的净烟气风机9、净烟气抽取量调节风门10、净烟气抽取量计量装置11和净烟气入口温度传感器33安装在净烟气管道8上，净烟气风机控制单元40安装在净烟气风机9上；第一冷却风流量调节风门15和第一冷却风流量计量装置19安装在第一冷却风管道17上；第二冷却风流量调节风门16和第二冷却风流量计量装置20安装在第二冷却风管道18上；冷却风旁路调节风门24安装在冷却风旁路管道23上；燃煤入口质量计量装置30和燃煤入口湿度传感器31安装在干燥煤仓燃煤入口管道28上，燃煤出口湿度传感器32安装在干燥煤仓燃煤出口管道29上；净烟气出口温度传感器34安装在冷却风管道21上；炉膛火焰温度传感器41分散布置于炉膛主燃烧区各层燃烧器层上，主蒸汽温度传感器42分散布置于锅炉末级过热器出口管道上，再热蒸汽温度传感器43分散布置于锅炉高温再热器出口管道上，scr入口烟气温度传感器44分散布置于脱硝装置2的入口烟道上。

所述的干渣机机体包括干渣机壳体36、液压关断门37、输送钢带38和清扫链条39，液压关断门37连接在干渣机壳体36上，输送钢带38和清扫链条39置于干渣机壳体36内；第一炉渣冷却喷口设置于液压关断门上方，第二炉渣冷却喷口设置于液压关断门与输送钢带之间。

所述的锅炉1、脱硝装置2、空气预热器3、烟气冷却器4、电除尘器5、脱硫装置6、烟气加热器7、净烟气风机9、净烟气管道8、干燥装置27、冷却风管道21、第一冷却风道17和干渣机机体12依次连接构成主闭合回路，第二冷却风管道18与第一冷却风道17并联；净烟气管道8在干燥装置27后分为冷却风管道21和冷却风旁路管道23。

所述的锅炉1、脱硝装置2、空气预热器3、烟气冷却器4、电除尘器5、脱硫装置6、烟气加热器7、净烟气风机9、净烟气管道8、净烟气抽取量调节风门10、干燥装置27、冷却风旁路管道23和烟囱45依次连接构成旁路。干燥装置27为逆流换热器。

所述的控制系统根据燃煤湿度调节净烟气抽取量，使得燃煤湿度低于目标燃煤湿度；根据锅炉炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度调节第一冷却风流量或第二冷却风流量，可以有效提高燃煤锅炉低负荷时炉膛火焰温度、scr入口烟气温度、锅炉效率，并可降低入炉煤种湿度。

本发明使用时，判断机组参数是否满足预设条件，包括如下运行参数判断：

1)机组处于协调状态下运行；

2)机组电负荷小于40％额定负荷；

3)机组电负荷波动幅度<1％；

4)入炉煤种煤质分析各项参数波动幅度<1％；

5)入炉煤种煤流量波动幅度<1％。

当机组参数符合上述预设条件，才可使用本发明的系统，本发明系统运行方式如下：

锅炉1产生的烟气经过脱硝装置2、空气预热器3、烟气冷却器4、电除尘器5、脱硫装置6、烟气加热器7后的净烟气一般有80℃以上。其由净烟气风机9抽出，经由净烟气管道8送入干燥装置27，在干燥装置27内加热入炉燃煤，使得流出干燥煤仓26的燃煤湿度低于目标燃煤湿度，流出干燥装置27的净烟气温度高于目标净烟气温度，抽取的净烟气量由净烟气抽取量调节风门10控制，燃煤的水分由风机35抽出干燥煤仓26。经过干燥装置27的净烟气经由冷却风管道21通过第一炉渣冷却喷口入口13和第一炉渣冷却喷口入口14送入干渣机机体，其送入量分别由第一炉渣冷却风流量调节风门15和第二炉渣冷却风流量调节风门16控制，多余的烟气则由冷却风旁路管道23送入烟囱45，其流量由冷却风旁路调节风门24控制。

控制系统根据燃煤入口质量计量装置30、燃煤入口湿度传感器31、净烟气入口温度传感器33检测得出的燃煤入口质量、燃煤入口湿度、净烟气入口温度和目标燃煤湿度、净烟气目标出口温度计算得出净烟气质量，控制净烟气抽取量调节风门10开度，使得燃煤出口湿度传感器32检测得出的燃煤出口湿度低于目标燃煤湿度，净烟气出口温度传感器34检测得出的净烟气出口温度高于净烟气目标出口温度。根据炉膛火焰温度传感器41、主蒸汽温度传感器42、再热蒸汽温度传感器43、scr入口烟气温度传感器44检测得出的炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度与该负荷下炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度基准值的相对偏差值进行比较，若炉膛火焰温度相对偏差值最大，调节第一冷却风流量调节风门15开度，若主蒸汽温度相对偏差值最大，调节第一冷却风流量调节风门15开度，若再热蒸汽温度相对偏差值最大，调节第二冷却风流量调节风门16开度，若scr温度相对偏差值最大，调节第二冷却风流量调节风门16开度。

通过调节净烟气抽取量，可使得入炉燃煤湿度低于目标燃煤湿度，这对于提高低负荷下煤种稳燃能力无疑是有利的，同时可使得干燥装置27出口净烟气温度高于目标净烟气温度，一般需保持在60℃以上。通过调节第一冷却风流量、第二冷却风流量，可根据锅炉参数的变化，实时调节炉膛火焰温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、scr入口烟气温度的相对偏差值，可改善上述相对偏差值中的最大相对偏差值，有效提高燃煤锅炉低负荷性能。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除