一种适用于深度调峰的燃烧器系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于电站锅炉燃烧系统领域，具体涉及一种适用于深度调峰的燃烧器系统。


背景技术：

[0002]
近年来随着风电、光伏等新能源发电机组迅速增长，部分地区出现了较为严重的弃风、弃光等问题，虽然通过电力系统优化调整后，整体弃风率有所降低，但仍偏高。基于此，各地也相继出台了电力辅助服务市场运营规则，通过奖惩手段引导火电机组提升运行灵活性，解决电力运行中的调峰、供热、可再生能源消纳等突出问题。
[0003]
火电机组深度调峰运行的主要特点是：(1)机组利用小时数降低，大容量机组经常处于低负荷运行，负荷率偏低导致锅炉主汽温、再热汽温较设计值偏低，影响机组运行经济性。如某300mw机组在110mw负荷(36.7％负荷率)时，主、再热汽温分别为524℃、518℃，主再热汽温较设计值分别偏低16℃、22℃，影响发电煤耗分别偏高1.44g/(kw
·
h)、1.32g/(kw
·
h)；某300mw机组在在负荷低于210mw工况下，再热汽温为525℃～530℃，与设计值相差10℃～15℃左右。影响发电煤耗增加约0.75g/(kw
·
h)～1.13g/(kw
·
h)。(2)agc指令波动频繁，且agc变负荷速率较快，导致机组主汽压力跟踪不及时，存在主汽压力与主汽温度不匹配的情况，汽温自动跟踪调节性能不佳。
[0004]
锅炉的屏式过热器、高温过热器、高温再热器分别布置在炉膛出口、折焰角上方、水平烟道内，受热面的传热方式为辐射式、半辐射式半对流式式、对流式，机组主汽温、再热汽温调节与燃烧产生烟气量、烟气温度有关。机组在低负荷运行时，由于燃煤量与总风量相对固定，燃烧产生的烟气量较为稳定，故在低负荷下提升主、再热汽温需提高炉膛出口烟气温度。国内科研机构及制造厂家针对燃煤火电机组深度调峰及灵活性运行适应能力，提出了燃烧器稳燃、煤粉分配器、宽负荷脱硝技术、低压缸零出力、储能等技术改造路线，通过实施技术改造，降低了燃煤火电机组最小出力，提升了深度调峰能力。然而，深度调峰运行方式下机组经济性方面研究较少，虽然通过投运上层磨煤机、优化配风、减少煤粉细度等运行调整方式，低负荷下机组汽温有所提高，但汽温提升能力有限。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种适用于深度调峰的燃烧器系统。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
[0007]
一种适用于深度调峰的燃烧器系统，包括燃烧系统风箱、燃煤及燃尽两用型燃烧器、煤粉燃烧器与燃尽风燃烧器；燃煤及燃尽两用型燃烧器位于燃尽风燃烧器的正下方；燃煤及燃尽两用型燃烧器位于煤粉燃烧器的正上方，燃烧系统风箱包括煤粉燃烧器风箱和燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱，煤粉燃烧器风箱与煤粉燃烧器相连，燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱与燃煤及燃尽两用型燃烧器、燃尽风燃烧器均相连；燃煤及燃尽两用型燃烧器与两用型燃烧器煤粉管道相连。
[0008]
本实用新型进一步的改进在于，燃煤及燃尽两用型燃烧器上设置有煤火检装置；燃煤及燃尽两用型燃烧器布置在煤粉燃烧器上方5m～8m。
[0009]
本实用新型进一步的改进在于，燃煤及燃尽两用型燃烧器上设置有煤粉喷口，煤粉喷口与两用型燃烧器煤粉管道相连接，两用型燃烧器煤粉管道与磨煤机出口煤粉管道相连接，磨煤机出口煤粉管道与磨煤机相连。
[0010]
本实用新型进一步的改进在于，两用型燃烧器煤粉管道外径为磨煤机出口煤粉管道的1/5～1/4，两用型燃烧器煤粉管道材质为q235钢。
[0011]
本实用新型进一步的改进在于，两用型燃烧器煤粉管道上依次布置有磨煤机侧煤闸门、可调缩孔、波形补偿器以及燃烧器侧煤闸门。
[0012]
本实用新型进一步的改进在于，煤粉喷口入口处设置有入口弯头。
[0013]
本实用新型进一步的改进在于，当应用于切圆燃烧锅炉，煤粉喷口布置在最下层sofa燃烧器喷口与次下层sofa燃烧器喷口之间；煤粉喷口内设置有第一煤粉浓缩器；第一煤粉浓缩器包括浓缩器壳体，浓缩器壳体内设置有中隔板，浓缩器壳体与中隔板之间设置有浓缩叶片。
[0014]
本实用新型进一步的改进在于，煤粉喷口面积为煤粉燃烧器喷口的1/5～1/4；煤粉喷口内设有摆动执行机构。
[0015]
本实用新型进一步的改进在于，当应用于对冲燃烧锅炉，燃煤及燃尽两用型燃烧器上还设置有中心风喷口和燃尽风喷口，煤粉喷口、中心风喷口与燃尽风喷口为同心圆结构，由内向外分别为煤粉喷口、中心风喷口、燃尽风喷口；煤粉喷口内布置有锥型煤粉浓缩器；煤粉喷口材质为耐热钢，煤粉喷口外径为煤粉燃烧器喷口的1/5～1/4，煤粉喷口末端布置有陶瓷材质的齿形环状稳燃环；中心风喷口内为直流风，燃尽风喷口为旋流风，燃尽风喷口对应的风道内装有旋流叶片。
[0016]
本实用新型进一步的改进在于，燃煤及燃尽两用型燃烧器包括盖板，盖板上装有中心风调节装置和旋流叶片调节装置。
[0017]
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：在炉膛燃尽风区域布置有燃煤及燃尽两用型燃烧器，通过打开或者关闭两用型燃烧器煤粉管道，使燃煤及燃尽两用型燃烧器能够根据机组负荷的不同，灵活充当煤粉燃烧器、燃尽风燃烧器的作用，保证机组中低负荷下主再热汽温、高负荷下燃烧产生的nox能够达到设计值要求。当机组在中低负荷下运行时，打开两用型燃烧器煤粉管道上的煤闸门，此时燃煤及燃尽两用型燃烧器充当一个小型的煤粉燃烧器，由于燃煤及燃尽两用型燃烧器布置在煤粉燃烧器上方，煤粉在燃煤及燃尽两用型燃烧器的组织下进行燃烧，炉膛火焰中心高度抬升，炉膛出口烟气温度升高，保证了机组中低负荷下主汽温、再热汽温能够达到设计值要求；当机组在高负荷下运行时，主汽温、再热汽温能够达到设计值，此时关闭两用型燃烧器煤粉管道上的煤闸门，燃煤及燃尽两用型燃烧器充当燃尽风燃烧器，能够通过空气分级燃烧降低燃烧产生的nox。
[0018]
进一步的，由于燃煤及燃尽两用型燃烧器布置在煤粉燃烧器上方5m～8m，少量煤粉在燃煤及燃尽两用型燃烧器的组织下进行燃烧，炉膛火焰中心高度抬升，保证了机组中低负荷下主汽温、再热汽温能够达到设计值要求。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型一种适用于深度调峰的燃烧器系统示意图；
[0020]
图2为本实用新型煤粉管道布置示意图；
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图3为本实用新型切圆燃烧锅炉两用型燃烧器煤粉喷口；
[0022]
图4为本实用新型切圆燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器、sofa燃烧器正视及侧视示意图；其中，(a)为正视图，(b)为侧视图；
[0023]
图5为本实用新型切圆燃烧锅炉燃烧器系统布置示意图；
[0024]
图6为本实用新型对冲燃烧锅炉两用型燃烧器结构示意图；
[0025]
图7为本实用新型对冲燃烧锅炉两用型燃烧器喷口示意图。
[0026]
其中，1为燃煤及燃尽两用型燃烧器，2为煤粉燃烧器，3为燃尽风燃烧器，4为煤粉燃烧器风箱，5为燃煤与燃尽两用型燃烧器风箱，6为两用型燃烧器煤粉管道，7为磨煤机出口煤粉管道，8为波形补偿器，9为可调缩孔，10为燃烧器侧煤闸门，11为磨煤机侧煤闸门，12为磨煤机，13为煤粉喷口，14为第一煤粉浓缩器，15为浓缩器壳体，16为浓缩叶片，17为中隔板，18为摆动执行机构，19为sofa燃烧器喷口，20为入口弯头，21为中心风喷口，22为燃尽风喷口，23为稳燃环，24为旋流叶片，25为中心风调节装置，26为旋流叶片调节装置，27为锥型煤粉浓缩器。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0028]
参见图1，本实用新型的适用于深度调峰的燃烧器系统包括燃烧系统风箱、燃煤及燃尽两用型燃烧器、煤粉燃烧器与燃尽风燃烧器；燃煤及燃尽两用型燃烧器位于燃尽风燃烧器的正下方，紧邻布置；燃煤及燃尽两用型燃烧器位于煤粉燃烧器的正上方，与煤粉燃烧器的垂直距离随锅炉容量不同而不同，约为5m～8m。燃烧系统风箱包括煤粉燃烧器风箱和燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱，煤粉燃烧器风箱与煤粉燃烧器相连，用于对煤粉燃烧器提供二次风，燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱与燃煤及燃尽两用型燃烧器、燃尽风燃烧器均相连，用于为燃煤及燃尽两用型燃烧器、燃尽风燃烧器供风。
[0029]
燃煤及燃尽两用型燃烧器上还设置有煤火检装置，且燃煤及燃尽两用型燃烧器纳入锅炉炉膛安全监控系统。
[0030]
参见图1，燃煤及燃尽两用型燃烧器设置有煤粉喷口。参见图2，煤粉喷口与两用型燃烧器煤粉管道相连接，两用型燃烧器煤粉管道引自最下层磨煤机，具体的，两用型燃烧器煤粉管道与最下层磨煤机出口煤粉管道相连接，两用型燃烧器煤粉管道外径为磨煤机出口煤粉管道的1/5～1/4，两用型燃烧器煤粉管道材质为q235钢，磨煤机出口煤粉管道与磨煤机相连。
[0031]
两用型燃烧器煤粉管道上依次布置有磨煤机侧煤闸门、可调缩孔、波形补偿器以及燃烧器侧煤闸门。
[0032]
煤粉喷口入口处设置有入口弯头20，入口弯头采用耐磨材料，内衬有耐磨陶瓷。
[0033]
当应用于切圆燃烧锅炉，燃煤及燃尽两用型燃烧器的煤粉喷口布置在最下层sofa燃烧器喷口与次下层sofa燃烧器喷口之间；煤粉喷口内设置有第一煤粉浓缩器14，参见图3，第一煤粉浓缩器由浓缩器壳体、浓缩叶片与中隔板组成。浓缩器壳体内设置有中隔板，浓
缩器壳体与中隔板之间设置有浓缩叶片。
[0034]
当应用于对冲燃烧锅炉，参见图6，燃煤及燃尽两用型燃烧器上还设置有中心风喷口和燃尽风喷口，煤粉喷口、中心风喷口与燃尽风喷口为同心圆结构，由内向外分别为煤粉喷口、中心风喷口、燃尽风喷口。煤粉喷口、中心风喷口与燃尽风喷口的材质为耐热钢。煤粉喷口内布置有锥型煤粉浓缩器。切圆燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器煤粉喷口面积为煤粉燃烧器喷口的1/5～1/4。参见图4中(a)和(b)以及图5中，煤粉喷口内设有摆动执行机构，可随sofa燃烧器喷口做上下摆动、左右摆动。单个sofa燃烧器喷口对应有独立的风门调节装置，风门调节装置可以为气动型或电动型。
[0035]
应用于对冲燃烧锅炉，燃煤及燃尽两用型燃烧器煤粉喷口外径为煤粉燃烧器喷口的1/5～1/4。参见图6和图7，煤粉喷口末端布置有陶瓷材质的齿形环状稳燃环；中心风喷口与燃尽风喷口风源取自燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱，中心风喷口内为直流风，燃尽风喷口为旋流风。燃尽风喷口对应的风道内装有旋流叶片。应用于对冲燃烧锅炉，燃煤及燃尽两用型燃烧器1包括盖板，盖板上装有中心风调节装置、旋流叶片调节装置，其中，中心风调节装置用于调节进行对冲燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器中心风喷口的风量，旋流叶片调节装置用于调节进行对冲燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器燃尽风的风量及旋流强度。
[0036]
传统的低氮燃烧方式主要采用空气分级燃烧的方式，即将约80％的空气量通过主燃烧区域送入炉膛，主燃烧区域过量空气系数小于1，为缺氧燃烧，这样主燃烧区域火焰温度得以控制，从而抑制了热力型、燃料型nox生成量；将约20％的空气量通过位于主燃烧区域上方5m～9m处燃尽区域送入炉膛，燃尽风区域过量空气系数大于1，为富氧燃烧，由于在燃尽区域送风温度为300℃左右，风温较炉膛内烟气温度偏低较多，能够降低火焰温度，不会生成过多的no
x
。传统低氮燃烧方式的锅炉，其主燃烧区域布置有煤粉燃烧器，燃尽风区域布置有燃尽风燃烧器。机组在深度调峰低负荷运行时，由于燃煤量较少，燃烧产生的烟气量不多，故通过增加主燃烧区域的送风量、减少燃尽风区域的送风量，将主燃烧区域的燃烧热量带出，以提高低负荷下主再热汽温。
[0037]
本实用新型通过将传统低氮燃烧方式锅炉最下层燃尽风燃烧器更换为燃煤及燃尽两用型燃烧器，布置位置与传统最下层燃尽风燃烧器相同；其余煤粉燃烧器、燃尽风燃烧器结构及布置位置与传统低氮燃烧锅炉相同，这样可以充分利用两用型燃烧器高位布置的特点，灵活调整火焰中心的高度。
[0038]
当机组在低负荷运行时，打开两用型燃烧器煤粉管道燃烧器侧、磨煤机侧煤闸门，此时两用型燃烧器类似于一个小型的煤粉燃烧器，通过调整两用型燃烧器二次风配风方式，组织两用型燃烧器煤粉燃烧。大部分煤粉通过位于主燃烧区域的煤粉燃烧器进行燃烧，当烟气流经燃尽风区域是，有少部分煤粉通过两用型燃烧器组织燃烧，由于两用型燃烧器位于传统低氮燃烧方式锅炉最下层燃尽风燃烧器标高，其布置在炉膛较高位置，能够抬高火焰中心高度，提高炉膛出口烟气温度，而且由于锅炉总风量基本保持不变，燃烧产生的nox与传统燃烧方式相比持平或增加不多，能够在机组负荷时达到提升主汽温、再热汽温的目的；
[0039]
当机组在高负荷运行时，燃烧产生的烟气量较多，机组主汽温、再热汽温能够达到设计值要求，故关闭两用型燃烧器煤粉管道燃烧器侧、磨煤机侧煤闸门，此时两用型燃烧器类似于一个燃尽风燃烧器，仅有二次风通过两用型燃烧器进行炉膛，通过空气分级燃烧技
术达到降低燃烧产生nox的目的。
[0040]
本实用新型通过两用型燃烧器煤粉管道燃烧器侧、磨煤机侧煤闸门的开关，两用型燃烧器可以根据机组负荷的高低分别调整为燃尽风燃烧器、小型煤粉燃烧器，在线实现了低氮燃烧及提高炉膛出口烟气温度的目的，能够更好地适应深度调整的运行要求。
[0041]
由于不同位置两用型燃烧器煤粉管道沿程阻力存在偏差，导致煤粉管道内煤粉风速不均匀，故在两用型燃烧器煤粉管道上设置有可调缩孔，通过调整各可调缩孔的开度，均衡两用型煤粉管道间风速偏差在
±
5％以内。两用型燃烧器煤粉管道上设置有波形补偿器，能够吸收煤粉管道在热态下的膨胀量。
[0042]
两用型燃烧器煤粉喷口内设置有煤粉浓缩器，煤粉浓缩器将进入两用型燃烧器的煤粉气流分为浓煤粉气流和淡煤粉气流，主要作用是提高低负荷下燃烧器稳燃能力，并抑制nox的生成。应用于切圆燃烧锅炉时，煤粉浓缩器包括浓缩器壳体、浓缩叶片、中隔板；应用于对冲燃烧锅炉时，煤粉浓缩器布置在煤粉喷口靠近炉膛端部位置，用于在煤粉气流进入炉膛前对其进行浓缩。
[0043]
对冲燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器，其中心风喷口内为直流风，燃尽风喷口为旋流风，燃尽风喷口对应的外环装有旋流叶片，燃烧器盖板上装有中心风调节装置、旋流叶片调节装置，其中中心风调节装置用于调节进行对冲燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器中心风喷口的风量，旋流叶片调节装置用于调节进行对冲燃烧锅炉燃煤及燃尽两用型燃烧器燃尽风的风量及旋流强度。当对冲燃烧锅炉两用型燃烧器对应的煤闸门打开时，两用型燃烧器此时为一个小型的煤粉燃烧器，中心直流风提供煤粉初期燃烧所需的空气，且通过调整中心直流风控制煤粉着火距离；燃尽风为旋流风，通过调整旋流强度，可以使空气卷吸高温烟气，为煤粉着火提供热量。当对冲燃烧锅炉两用型燃烧器对应的煤闸门关闭时，两用型燃烧器此时充当燃尽风燃烧器，空气通过中心风喷口、燃尽风喷口进入炉膛，通过直流风、旋流风的比例调整，起到控制火焰中心高度、为烟气中未燃尽煤粉提供空气、降低燃烧产生nox的作用。
[0044]
对冲燃烧锅炉两用型燃烧器煤粉喷口布置有陶瓷材质的齿形环状稳燃环，其主要作用是在煤粉喷口附近形成回流区，使煤粉离开喷口后迅速着火，加速了煤粉的燃烧速率。
[0045]
燃烧系统风箱分为煤粉燃烧器风箱、燃煤及燃尽两用型燃烧器风箱，分别为煤粉燃烧器、燃煤及燃尽两用型燃烧器供风。由于两用型燃烧器既可以作为小型煤粉燃烧器，也可以作为燃尽风燃烧器，故两用型燃烧器配置有煤火检装置，监测煤粉着火情况，且两用型燃烧器纳入锅炉炉膛安全监控系统。
[0046]
在炉膛燃尽风区域布置有燃煤及燃尽两用型燃烧器，通过打开或者关闭两用型燃烧器煤粉管道上的煤闸门，使燃煤及燃尽两用型燃烧器能够根据机组负荷的不同，灵活充当煤粉燃烧器、燃尽风燃烧器的作用，保证机组中低负荷下主再热汽温、高负荷下燃烧产生的nox能够达到设计值要求。
[0047]
当机组在中低负荷下运行时，打开两用型燃烧器煤粉管道上的煤闸门，此时燃煤及燃尽两用型燃烧器充当一个小型的煤粉燃烧器，由于燃煤及燃尽两用型燃烧器布置在煤粉燃烧器上方5m～8m，少量煤粉在燃煤及燃尽两用型燃烧器的组织下进行燃烧，炉膛火焰中心高度抬升，炉膛出口烟气温度升高，保证了机组中低负荷下主汽温、再热汽温能够达到设计值要求；当机组在高负荷下运行时，主汽温、再热汽温能够达到设计值，此时关闭两用
型燃烧器煤粉管道上的煤闸门，燃煤及燃尽两用型燃烧器充当燃尽风燃烧器，能够通过空气分级燃烧降低燃烧产生的nox。

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