一种直吹式制粉系统原煤仓结构及深度调峰方法与流程

[0001]
本发明属于燃煤电站锅炉领域，涉及一种直吹式制粉系统原煤仓结构及深度调峰方法。


背景技术：

[0002]
随着能源结构的清洁化改革，风电、光伏等新能源电站装机容量迅速增长，然而新能源具有随机性、间歇性、不稳定性等特点，新能源电站装机容量的持续快速发展对电网调峰造成不利影响，导致弃风弃光现象比较严重。针对新能源消纳难题，国家能源局提出充分挖掘现有系统调峰能力，增强系统灵活性、适应性。各区域电网纷纷出台电力调峰辅助服务市场运营规则，制定相关调峰补贴政策，通过奖惩手段引导燃煤火电机组提升运行灵活性能力。
[0003]
锅炉作为燃煤火电机组中的重要设备，限制其灵活性能力的因素主要是锅炉低负荷稳燃性能。不同入炉煤质对应锅炉最低不投油稳燃负荷不同，如负荷低于最低稳燃负荷时，则需要投入助燃油，以保证锅炉在此负荷下能够稳定燃烧。对于燃用高挥发分烟煤的锅炉，其不投油助燃的最低稳定负荷不低于额定工况的30％～35％；燃用贫煤、低挥发分烟煤、褐煤的锅炉，其不投油助燃的最低稳定负荷不低于额定工况的35％～50％；燃用无烟煤的锅炉，其不投油助燃的最低稳定负荷不低于额定工况的40％～50％。入炉煤质挥发分越高，其不投油最低稳定负荷越低，机组灵活性运行能力越强。然而，受限于煤炭市场的影响，燃煤火电厂为降低燃料成本，被迫大比例掺烧挥发分、热值较低的劣质煤，由于入炉煤煤质与设计煤种偏差较大，导致锅炉燃烧不稳定而发生灭火，即使锅炉能够稳定燃烧，燃煤火电机组纯凝工况下最低电负荷为40％～50％，对机组灵活性运行影响较大。
[0004]
当燃煤火电机组负荷较高时，锅炉炉膛温度较高，烟气量较多，燃烧稳定性较好，此时如能多掺烧挥发分、热值较低的煤质时，可以在保证机组带负荷能力基础上，降低生产运营成本；当燃煤火电机组负荷较低、接近锅炉不投油最低稳燃负荷时，锅炉炉膛的温度偏低，烟气量较少，燃烧稳定性较差，此时要求入炉煤质的挥发分、热值较高，以保证锅炉燃烧稳定性，防止因燃烧不稳造成锅炉灭火等不安全事件发生。然而，燃煤火电机组参与电网调峰运行时，其负荷变化受电网调度要求，随时可能出现高负荷或者低负荷，现有的原煤仓结构不能够根据机组负荷的变化进行入炉煤质的灵活掺配，影响机组调峰能力、负荷响应速度。如能通过原煤仓结构优化，提升入炉煤调配灵活性，可以根据机组负荷、燃烧状况进行入炉煤灵活掺配，在降低燃料成本的基础上提升机组灵活性调峰能力。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于针对上述现有技术中原煤仓结构不能够根据机组负荷的变化进行入炉煤质灵活掺配的问题，提供一种直吹式制粉系统原煤仓结构及深度调峰方法，能够根据机组负荷、燃烧情况的变化进行煤质的快速、灵活调配，提高机组的灵活性调峰能力。
[0006]
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
[0007]
一种直吹式制粉系统原煤仓结构，包括若干组原煤仓单元，不同的原煤仓单元中分别存储有不同等级挥发分与热值的煤种；所述的原煤仓单元包括储存仓，储存仓经过调配仓连接给煤机，储存仓与调配仓之间通过下煤管连通，调配仓与给煤机之间通过落煤管连通，下煤管与落煤管上均设置有煤闸门；不同的原煤仓单元之间通过绞龙装置将调配仓连通。
[0008]
优选的，所述的绞龙装置包括贯穿调配仓连接原煤仓单元的主轴，主轴的外周设置螺旋叶片，原煤仓单元的调配仓之间通过料槽连通，料槽包裹在螺旋叶片外部。
[0009]
优选的，调配仓当中分别在螺旋叶片上下两侧分隔并设置上煤口和下煤口，上煤口和下煤口均为长方形开口，上煤口和下煤口处均设有电动关断门；所述的煤闸门通过电动机带动。
[0010]
优选的，绞龙装置水平布置在两个调配仓之间，绞龙装置的主轴由驱动电机带动，主轴转速为40r/min～70r/min，螺旋叶片的螺旋外径与料槽的间隙为12.5mm～15mm。
[0011]
优选的，所述螺旋叶片的螺旋公称直径为400mm～800mm，螺距为355mm～500mm。
[0012]
优选的，所述的料槽上设置有惰性气体接口，惰性气体接口通过惰性气体管道连接惰性气源，所述的惰性气体管道上设置有电动截止门。
[0013]
优选的，所述储存仓的结构采用双曲线型或锥形，储存仓内设置有煤位监测装置；当储存仓内为易堵煤质时，在储存仓中设置防堵装置；储存仓的进煤口处设置有格子栅栏。
[0014]
优选的，所述调配仓的结构为锥型，调配仓内壁为光滑耐磨的不锈钢板，调配仓中设置有空气炮与防堵装置；调配仓内设置有煤位监测装置；调配仓的存煤量为储存仓的1/4。
[0015]
本发明还提供一种直吹式制粉系统原煤仓结构的深度调峰方法，包括以下步骤：
[0016]
当机组负荷率较高时，锅炉炉膛温度较高，燃烧产生的烟气量较大，锅炉燃烧稳定性较好，此工况下关闭存储有高挥发分、高热值煤种的原煤仓单元的储存仓，并通过绞龙装置将相邻原煤仓单元的调配仓内落入的低挥发分、低热值煤种输送给该原煤仓单元的调配仓，满足机组在高负荷下掺烧低挥发分、低热值煤质的需要；
[0017]
当机组要降低负荷调峰运行时，机组负荷率偏低，锅炉炉膛温度较低，燃烧产生的烟气量较少，锅炉燃烧稳定性不佳，此工况下关闭存储有低挥发分、低热值煤种的原煤仓单元的储存仓，并通过绞龙装置将相邻原煤仓单元的调配仓内落入的高挥发分、高热值煤种输送给该原煤仓单元的调配仓，满足低负荷下入炉煤能够及时调整为高挥发分、高热值煤种，保证锅炉在低负荷下的燃烧稳定性，降低锅炉最低不投油稳燃负荷。
[0018]
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：通过在相邻两组原煤仓单元之间设置绞龙装置，实现两个原煤仓单元之间存煤的输送，进而能够根据机组负荷、燃烧情况的变化进行煤质的快速、灵活调配，以满足深度调峰运行方式下对燃煤火电机组调峰能力、负荷响应速度要求。当机组高负荷、燃烧稳定时提高低挥发分、低热值煤质的掺配比例，在满足机组带负荷能力基础上，降低生产运营成本；在机组低负荷、稳燃能力较弱时提高高挥发分、高热值煤的掺配比例，降低锅炉最低不投油稳燃负荷，提高了机组灵活性调峰能力。
附图说明
[0019]
图1本发明直吹式制粉系统原煤仓结构示意图；
[0020]
附图中：1-储存仓；2-下煤管；3-调配仓；4-落煤管；5-煤闸门；6-给煤机；7-绞龙装置；8-驱动电机；9-主轴；10-螺旋叶片；11-料槽；12-上煤口；13-下煤口；14-电动关断门；15-惰性气源；16-惰性气体管道；17-电动截止门。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0022]
参见图1，本发明直吹式制粉系统原煤仓结构，包括若干组原煤仓单元，不同的原煤仓单元中分别存储有不同等级挥发分与热值的煤种。原煤仓单元包括储存仓1，储存仓1经过调配仓3连接给煤机6，储存仓1与调配仓3之间通过下煤管2连通，调配仓3与给煤机6之间通过落煤管4连通，下煤管2与落煤管4上均设置有煤闸门5，煤闸门5通过电动机带动。不同的原煤仓单元之间通过绞龙装置7将调配仓3连通，绞龙装置7水平布置，绞龙装置7包括贯穿调配仓3连接原煤仓单元的主轴9，主轴9的外周设置螺旋叶片10，原煤仓单元的调配仓3之间通过圆柱体或长方体结构的料槽11连通，料槽11包裹在螺旋叶片10外部。
[0023]
为了防止绞龙装置的料槽11内积煤自燃，料槽11上设置有惰性气体接口，惰性气体接口通过惰性气体管道16连接惰性气源15，惰性气体管道16上设置有电动截止门17。
[0024]
绞龙装置7的主轴9由驱动电机8带动，为了满足绞龙装置7的输送能力，主轴9的转速为40r/min～70r/min，螺旋叶片10的螺旋外径与料槽11的间隙为12.5mm～15mm。
[0025]
螺旋叶片10的螺旋公称直径为400mm～800mm，螺距为355mm～500mm。
[0026]
调配仓3内部分别在螺旋叶片10上下两侧分隔并设置上煤口12和下煤口13，上煤口12和下煤口13均为长方形的开口，上煤口12和下煤口13处均设有电动关断门14。
[0027]
储存仓1的结构采用双曲线型或锥形，储存仓1内设置有煤位监测装置；当储存仓1内为易堵煤质时，在储存仓1中设置防堵装置；储存仓1的进煤口处设置有格子栅栏。
[0028]
调配仓3的结构为锥型，调配仓3内壁为光滑耐磨的不锈钢板，调配仓3中设置有空气炮与防堵装置；调配仓3内设置有煤位监测装置；调配仓3的存煤量为储存仓1的1/4。
[0029]
本发明实施例提供一种直吹式制粉系统原煤仓结构的深度调峰方法，包括：
[0030]
单台燃煤火电机组配置了4套～6套适用于深度调峰的直吹式制粉系统原煤仓单元，其中，最下层制粉系统对应的储存仓、调配仓分别命名为a储存仓、a调配仓，其余3套～5套制粉系统对应的储存仓、调配仓依次命名为b储存仓、b调配仓，c储存仓、c调配仓，d储存仓、d调配仓，e储存仓、e调配仓，f储存仓、f调配仓。在a储存仓内存储高挥发分、高热值的煤种，其余b～f储存仓内存储中低挥发分、低热值的煤种。
[0031]
当机组负荷率较高时，锅炉炉膛温度较高，燃烧产生的烟气量较大，锅炉燃烧稳定性较好。此工况下假设需投运a、b、c、d四套制粉系统。关闭a储存仓(存储高挥发分、高热值的煤种)对应的下煤管2上的煤闸门5，与其相邻的b～d储存仓(存储中低挥发分、低热值煤种)对应的下煤管2上的煤闸门5、落煤管4上的煤闸门5均为开启状态，b～d储存仓内存储的中低挥发分、低热值煤种通过下煤管2落入b～d调配仓，再通过落煤管4落入b～d给煤机，之后经磨煤机磨制成细度合格的煤粉送入炉膛进行燃烧。a调配仓与b调配仓之间的绞龙装置7为运行状态，a调配仓内的上煤口12关闭、下煤口13打开，b调配仓内的上煤口12打开、下煤
口13关闭，b储存仓内存储的原煤通过下煤管2落入b调配仓时，有一部分落入b调配仓内绞龙装置7的上煤口12，在绞龙装置7的主轴9转动下，中低挥发分、低热值煤质通过旋转的螺旋叶片10输送至a调配仓，并通过a调配仓内的绞龙装置7的下煤口13落入a调配仓，打开a调配仓与a给煤机相连接的落煤管4上的煤闸门5，a调配仓内中低挥发分、低热值煤质落入a给煤机，经磨煤机磨制成细度合格的煤粉送入炉膛进行燃烧。通过a调配仓与b调配仓之间绞龙装置7的运转，使b调配仓的存煤输送至a调配仓，满足机组在高负荷下掺烧大比例中低挥发分、低热值煤质的需要，降低燃料运行成本。
[0032]
当机组受负荷调度要求，需要降低负荷调峰运行。此工况下投运a、b两套制粉系统，因机组负荷率偏低，锅炉炉膛温度较低，燃烧产生的烟气量较少，锅炉燃烧稳定性不佳，如入炉煤为低挥发分、低热值煤质时，容易因燃烧不稳造成锅炉灭火，或者需投油助燃造成运行成本增加。此工况下关闭b储存仓对应的下煤管2上的煤闸门5，a储存仓对应的下煤管2上的煤闸门5、落煤管4上的煤闸门5为开启状态，a储存仓内存储的高挥发分、高热值煤种通过下煤管2落入a调配仓，再通过落煤管4落入a给煤机，之后经磨煤机磨制成细度合格的煤粉送入炉膛进行燃烧。a调配仓与b调配仓之间的绞龙装置7为运行状态，b调配仓内上煤口12关闭、下煤口13打开，a调配仓内上煤口12打开、下煤口13关闭，a储存仓内存储的原煤通过下煤管2落入a调配仓时，有一部分落入a调配仓内绞龙装置7的上煤口12，在绞龙装置7的主轴9的转动下，高挥发分、高热值煤质通过旋转的螺旋叶片10输送至b调配仓，并通过b调配仓内绞龙装置7的下煤口13落入b调配仓，打开b调配仓与b给煤机相连接的落煤管4上的煤闸门5，b调配仓内高挥发分、高热值煤质落入b给煤机，之后经磨煤机磨制成细度合格的煤粉送入炉膛进行燃烧。通过a调配仓与b调配仓之间绞龙装置7的运转，使a调配仓的存煤输送至b调配仓，保证两套制粉系统均磨制高挥发分、高热值煤种。由于低负荷下入炉煤能够及时调整为高挥发分、高热值煤种，保证了锅炉在低负荷下燃烧稳定性，且能够降低锅炉最低不投油稳燃负荷，提高了机组灵活性调峰能力。
[0033]
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

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