一種適合強(qiáng)沾污性固體燃料燃燒的鍋爐系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鍋爐系統(tǒng)，尤其涉及一種適合強(qiáng)沾污性固體燃料燃燒的鍋爐系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新疆蘊(yùn)藏著大量尚未開發(fā)的煤炭能源。預(yù)測(cè)資源總量達(dá)219萬億噸，占中國預(yù)測(cè)煤炭資源總量的40%。新疆由于蘊(yùn)藏著如此豐富的煤炭資源，目前正成為全國能源界的焦點(diǎn)。在我國東、中部的一批老能源基地呈現(xiàn)出資源枯竭趨勢(shì)及全國能源需求的不斷增長情況下，新疆煤炭將成為中國十分重要的能源接續(xù)區(qū)和戰(zhàn)略性能源儲(chǔ)備區(qū)。
[0003]在新疆的各大煤田中，準(zhǔn)東煤田(準(zhǔn)噶爾盆地東部從阜康市到木皇哈薩克自治縣的一條狹長地帶，東西長約220公里)預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)3900億噸，是我國目前最大的整裝煤田。以現(xiàn)在我國煤炭年產(chǎn)量計(jì)算，一個(gè)準(zhǔn)東煤田就能夠全國使用一百年。目前，準(zhǔn)東煤田是我國“新電東送”、“西氣東輸”、“新煤東運(yùn)”最主要的能源保障基地，也是新疆煤電煤化工最主要的煤炭供應(yīng)來源。
[0004]由于準(zhǔn)東煤礦的歷史成因和當(dāng)?shù)夭煌淖匀粭l件，該地區(qū)的煤質(zhì)也是沿著煤礦分布帶而變化的?？傮w來說，該地區(qū)的煤質(zhì)具有中高水分、中等發(fā)熱值、煤質(zhì)堆積密度小、易著火、易燃盡、強(qiáng)結(jié)焦、高堿金屬含量、強(qiáng)沾污性等特點(diǎn)。相比國內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的其它動(dòng)力煤種，準(zhǔn)東煤具有極高的堿金屬氧化物。例如，堿金屬氧化物Na2O的含量總體都在2 %以上，最高時(shí)可高達(dá)10%。而Na2O在其它動(dòng)力用煤中的含量均不超過I %。
[0005]目前的研究表明，煤中較高的堿金屬含量(包括Na2O和K2O)是導(dǎo)致煤灰具有強(qiáng)沾污性的最主要因素。大量的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也表明，電廠摻燒準(zhǔn)東煤造成鍋爐大面積結(jié)焦、沾污，跟準(zhǔn)東煤高Ca0、Na20、K20的含量是有著重要的聯(lián)系。由于準(zhǔn)東煤質(zhì)高水分、高結(jié)焦性、嚴(yán)重沾污性極大的特點(diǎn)，部分準(zhǔn)東地區(qū)電廠基本上停止了摻燒準(zhǔn)東煤的試驗(yàn)，同時(shí)他們對(duì)煤質(zhì)里面堿金屬Na、K的含量有著相當(dāng)明確的要求。這就限制了準(zhǔn)東煤在電廠的大量使用，給準(zhǔn)東煤的應(yīng)用帶來了很大的難題。
[0006]因此，為了能夠大比例摻燒甚至100%燃用準(zhǔn)東煤，保證鍋爐投產(chǎn)后的安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保運(yùn)行，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N燃用強(qiáng)沾污性固體燃料的鍋爐系統(tǒng)及其控制方法。與傳統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)相比，本發(fā)明所涉系統(tǒng)具有良好的受熱面?zhèn)鳠嵴{(diào)節(jié)能力，更加符合燃用強(qiáng)沾污性固體燃料時(shí)的鍋爐運(yùn)行要求，對(duì)改善鍋爐運(yùn)行條件、延長鍋爐運(yùn)行時(shí)間具有非常顯著的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在燃用強(qiáng)沾污性固體燃料時(shí)，如何減輕鍋爐受熱面的沾污傾向，延長鍋爐運(yùn)行時(shí)間，使其具有更好的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種適合強(qiáng)沾污性固體燃料燃燒的鍋爐系統(tǒng)，包括鍋爐本體、制粉系統(tǒng)、空氣預(yù)熱器和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:
[0009]鍋爐本體包括爐膛，爐膛頂部設(shè)有爐膛頂部受熱面，空氣預(yù)熱器連接制粉系統(tǒng)和燃燒器，制粉系統(tǒng)也連接燃燒器；
[0010]煙氣再循環(huán)系統(tǒng)包括分別從空氣預(yù)熱器入口、出口處引出的高溫再循環(huán)煙氣管道和低溫再循環(huán)煙氣管道，高溫再循環(huán)煙氣管道和低溫再循環(huán)煙氣管道合并后再通過兩路再循環(huán)煙氣引入口分別連接爐膛。
[0011 ]優(yōu)選地，鍋爐尾部受熱面的一部分設(shè)置為雙煙道受熱面區(qū)，在雙煙道受熱面區(qū)的煙氣出口處設(shè)有煙氣擋板;所述雙煙道受熱面區(qū)的兩個(gè)通道由水冷或氣冷分隔墻隔開。
[0012]優(yōu)選地，所述高溫再循環(huán)煙氣管道和低溫再循環(huán)煙氣管道上分別設(shè)有高溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥和低溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥。
[0013]優(yōu)選地，所述高溫再循環(huán)煙氣管道和低溫再循環(huán)煙氣管道合并后的管道上設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機(jī)。
[0014]優(yōu)選地，所述兩路再循環(huán)煙氣引入口中的一路設(shè)于所述燃燒器下部，另一路設(shè)于所述爐膛頂部受熱面的下部。
[0015]優(yōu)選地，所述兩路再循環(huán)煙氣引入口中的一路的位置為距離所述燃燒器最下層噴口水平位置下方3m以內(nèi)。
[0016]優(yōu)選地，所述兩路再循環(huán)煙氣引入口中的另一路的位置為所述爐膛頂部受熱面下端下方3m以內(nèi)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種上述適合強(qiáng)沾污性固體燃料燃燒的鍋爐系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后，一部分與固體燃料一起進(jìn)入制粉系統(tǒng)，隨后通過燃燒器進(jìn)入爐膛，另一部分直接通過燃燒器進(jìn)入爐膛;爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)鍋爐尾部受熱面和空氣預(yù)熱器換熱后作為排煙排到下游；
[0018]高溫再循環(huán)煙氣從空氣預(yù)熱器入口處引出，低溫再循環(huán)煙氣從空氣預(yù)熱器出口處引出，兩股再循環(huán)煙氣合并成一股進(jìn)入再循環(huán)風(fēng)機(jī)，并分A、B兩路引入爐膛;再循環(huán)煙氣引入口 A設(shè)于所述燃燒器下部，再循環(huán)煙氣引入口 B設(shè)于所述爐膛頂部受熱面的下部；
[0019]當(dāng)爐膛沾污程度較輕時(shí)，通過增加再循環(huán)煙氣引入口A處的再循環(huán)煙氣量，并通過調(diào)節(jié)高溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥和低溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥以保持進(jìn)入爐膛的再循環(huán)煙氣溫度在300°C以上；
[0020]當(dāng)爐膛沾污程度較嚴(yán)重時(shí)，通過增加再循環(huán)煙氣引入口B處的再循環(huán)煙氣量，并通過調(diào)節(jié)高溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥和低溫再循環(huán)煙氣調(diào)節(jié)閥以保持進(jìn)入爐膛的再循環(huán)煙氣溫度在250 °C以下。
[0021]優(yōu)選地，從空氣預(yù)熱器入口處引出的高溫再循環(huán)煙氣的溫度為200?450°C，從空氣預(yù)熱器出口處引出的低溫再循環(huán)煙氣的溫度為80?200°C;高溫、低溫再循環(huán)煙氣從鍋爐本體引出的溫度之差在100?300°C范圍內(nèi)。
[0022]優(yōu)選地，在調(diào)整再循環(huán)煙氣時(shí)，通過調(diào)節(jié)雙煙道受熱面區(qū)下游的煙氣擋板來保證主蒸汽溫度的穩(wěn)定，如果鍋爐系統(tǒng)存在再熱蒸汽流程，通過調(diào)節(jié)煙氣擋板來保證主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的匹配。
[0023]本發(fā)明提供的鍋爐系統(tǒng)，通過調(diào)整不同位置處的再循環(huán)煙氣量，可以直接改變鍋爐爐膛的吸熱量，從而在不同爐膛沾污情況下達(dá)到所要求蒸氣品質(zhì)的目的。
[0024]當(dāng)爐膛沾污程度較輕時(shí)，爐膛吸熱量較大，這時(shí)可通過增加再循環(huán)煙氣引入口A處的再循環(huán)煙氣量來降低燃燒器區(qū)域的煙氣溫度，從而減少爐膛受熱面沾污速度。為了減輕再循環(huán)煙氣對(duì)燃料燃燒過程的影響，這里再循環(huán)煙氣的入爐溫度需保持在300°C以上。煙氣在流經(jīng)爐膛頂部受熱面時(shí)的溫度有有所降低，即也減輕了爐膛頂部受熱面的沾污速度。最終爐膛出口煙氣溫度下降，從而保證了尾部高溫受熱面的安全運(yùn)行。
[0025]當(dāng)爐膛沾污程度較嚴(yán)重時(shí)，爐膛吸熱量較小，這時(shí)增加再循環(huán)煙氣引入口B處的再循環(huán)煙氣量，將使下部爐膛的輻射吸熱量有所增加。為了達(dá)到降低爐膛頂部受熱面及其下游受熱面的沾污程度并盡可能減少再循環(huán)煙氣量對(duì)鍋爐受熱面的影響，這里再循環(huán)煙氣的入爐溫度需盡可能地保持在較低水平，不應(yīng)高過250°C。高溫?zé)煔庠跔t膛頂部受熱面前與溫度較低的再循環(huán)煙氣混合，溫度有一定程度降低，減輕了爐膛頂部受熱面的沾污速度。最終爐膛出口煙氣溫度下降，同樣保證了尾部高溫受熱面的安全運(yùn)行。
[0026]在調(diào)整A、B兩個(gè)煙氣再循環(huán)引入口的再循環(huán)煙氣量時(shí)，需配合調(diào)整雙煙道受熱面區(qū)煙氣擋板的開度來保證主蒸汽的溫度的實(shí)現(xiàn)或主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的匹配。
[0027]本發(fā)明提供的鍋爐系統(tǒng)及其控制方法能夠通過簡單、具有可操作性的控制措施即可保證不同爐膛沾污情況下主蒸汽溫度的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)爐膛受熱面的沾污情況也有所減輕，從而對(duì)鍋爐在燃用強(qiáng)沾污性固體燃料時(shí)運(yùn)行條件的改善，以及連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的增加都具有非常顯著的改進(jìn)效果。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)施例提供的適合強(qiáng)沾污性固體燃料燃燒的鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
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