一種風粉混合溫度和流速二次調節系統的製作方法

2023-06-19 19:26:07 1

本發明屬於火力發電設備領域，涉及一種風粉混合溫度和流速二次調節系統。

背景技術：

制粉系統作為電站煤粉鍋爐重要的輔機設備，其是否安全穩定運行對電站鍋爐至關重要。管道中積煤爆燃是威脅制粉系統(磨煤機)及其聯通設備、煤粉管道安全性的重要因素，基於此，各電站鍋爐運行中均通過嚴格控制磨煤機進口混合風溫度、出口風粉混合溫度以確保系統安全。《電站磨煤機及制粉系統選型導則》(dl/t466-2004)中給出了不同磨煤機類型磨製不同煤種時出口允許的最高溫度，國內燃用褐煤電站鍋爐基本將混合物溫度控制在63℃以下，燃用煙煤時控制在83℃以下。

揮發成分中co析出濃度作為制粉系統防爆安全性的判定指標和影響因素，其析出溫度約在260℃以上，實際運行中磨煤機出口風粉混合溫度遠低於原煤中揮發分析出溫度，僅僅是因為磨煤機內部結構複雜且煤粉易於積聚，同時受限於磨煤機入口風溫，只能保持低溫運行。此外，當實際燃用煤種全水含量大於設計煤種時，在現行設備及其輔助管道情況下，磨煤機出口風粉混合溫度往往更低，降低了機組燃用煤種適應性。為防止煤粉在進入燃燒器之前著火而引起爆炸或燒損燃燒器，《火力發電廠制粉系統設計計算技術規定》(dl/t5145-2002)中規定煙煤氣固混合物溫度tmax≤160℃，褐煤tmax≤100℃。可見，在習慣運行基礎上，合理提高磨煤機出口風粉混合物溫度從運行安全角度考慮是可行的。

嚴格控制磨煤機進口混合風溫度和出口風粉混合溫度雖然很大程度上可降低煤粉爆燃事件概率，但其不利影響有如下三點：

第一，冷風攝入量增多，會導致排煙溫度升高，根據現場試驗結果，磨煤機出口風粉混合溫度從76℃提高至90℃以後，排煙溫度可下降9.8℃，可降低供電煤耗約1.5g/(kw·h)。

第二，煤粉管道內風粉混合溫度偏低會降低燃燒反應速率，增加著火距離，降低煤粉燃盡性，在高海拔地區，上述問題會顯得更加突出。

第三，我國計劃「十三五」期間實施2.2億千瓦燃煤機組的靈活性改造，如何提高鍋爐低負荷穩燃能力成為其主要研究目標，而偏低的煤粉混合溫度顯然不利於穩定燃燒。與高負荷相比，低負荷情況下煤粉管道內煤粉質量濃度約會降低80g/m3，特定煤粉的最大爆炸指數、最大爆炸壓力和最大爆炸壓力上升速率均有所降低，相比中、高機組負荷下風粉混合溫度可以有所提升。

此外，當燃煤偏離設計煤種，對一次風速偏低引起的燃燒器燒損、燃燒器區域水冷壁管壁超溫及噴口結焦等問題，現行燃燒調整手段限制條件多且影響有限，因此需要設計出一種系統，該系統能夠調節特定煤粉管道風煤混合的溫度及流速，以解決上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種風粉混合溫度和流速二次調節系統，該系統能夠實現風煤混合溫度及流速的調節，以確保系統安全穩定運行，同時改善煤粉燃盡性、鍋爐低負荷燃燒穩定性及機組運行靈活性。

為達到上述目的，本發明所述的風粉混合溫度和流速二次調節系統包括一次風機、空氣預熱器、風粉氣固兩相溫度與流速調節系統、第一閥門、第二閥門、給煤機、磨煤機及鍋爐；

一次風機的出風口分為兩路，其中一路經空氣預熱器與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統的熱風入口及第一閥門的入口相連通，第一閥門的出口與磨煤機的入風口相連通，另一路與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統的冷風入口及第二閥門的入口相連通，第二閥門的出口與磨煤機的入風口相連通，給煤機的出口與磨煤機的入煤口相連通，磨煤機的出口與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統的出口通過管道並管後與鍋爐上燃燒器的入口相連通。

所述風粉氣固兩相溫度與流速調節系統包括第三閥門、第四閥門及第五閥門，其中，空氣預熱器的熱一次風出口與第三閥門的入口相連通，一次風機的冷一次風道出口與第四閥門的入口相連通，第三閥門的出口及第四閥門的出口與第五閥門的入口相連通，第五閥門的出口與磨煤機的出口通過管道並管後與鍋爐上燃燒器的入口相連通。

還包括調節風母管、調節風支管及煤粉管道，第三閥門的出口及第四閥門的出口與調節風母管的入口相連通，調節風母管的出口與調節風支管的入口相連通，第五閥門位於調節風支管上，磨煤機的出口與煤粉管道的入口相連通，調節風支管的出口與煤粉管道的出口通過管道並管後與鍋爐上燃燒器的入口相連通。

調節風母管上設置有用於檢測調節風母管內風壓力的壓力表、用於檢測調節風母管內風溫度的溫度表以及用於檢測調節風母管內風流量的流量計。

一個燃燒器對應一根調節風支管及一根煤粉管道，燃燒器的數目為4-8。

一根調節風母管對應4-8根調節風支管。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的風粉混合溫度和流速二次調節系統在具體操作時，一次風機的出口分為兩路，其中一路經空氣預熱器與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統及第一閥門相連通，另一路與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統及第二閥門相連通，第一閥門及第二閥門與磨煤機的入風口相連通，風粉氣固兩相溫度與流速調節系統的出口及磨煤機的出口與燃燒器的入口相連通，通過第一閥門及第二閥門調節進入到磨煤機中一次風的溫度及流速，通過風粉氣固兩相溫度與流速調節系統調節進入到燃燒器中風的溫度及流速，從而使風粉的混合溫度及流速調控至安全經濟區間，然後再經燃燒器射入鍋爐內燃燒，進而確保系統安全穩定運行，改善煤粉燃盡性、鍋爐低負荷燃燒穩定性及機組運行靈活性。另外，需要說明的是，本發明在確保制粉系統安全運行的基礎上，不僅可改善燃燒反應速率及鍋爐低負荷穩燃能力，降低排煙溫度及飛灰可燃物含量，提高機組運行靈活性、經濟性及煤種適應性，解決由於風管風速偏低而引起的煤粉堵管、回火、噴口燒損及燃燒器噴口附近水冷壁壁溫偏高乃至偏燒等問題。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6的結構示意圖。

其中，1為鍋爐、2為一次風機、3為空氣預熱器、4為磨煤機、5為給煤機、6為風粉氣固兩相溫度與流速調節系統、7為燃燒器、8為調節風母管、9為煤粉管道、10為調節風支管。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

參考圖1，本發明所述的風粉混合溫度和流速二次調節系統包括一次風機2、空氣預熱器3、風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6、第一閥門、第二閥門、給煤機5、磨煤機4及鍋爐1；一次風機2的出風口分為兩路，其中一路經空氣預熱器3與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6的熱風入口及第一閥門的入口相連通，第一閥門的出口與磨煤機4的入風口相連通，另一路與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6的冷風入口及第二閥門的入口相連通，第二閥門的出口與磨煤機4的入風口相連通，給煤機5的出口與磨煤機4的入煤口相連通，磨煤機4的出口與風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6的出口通過管道並管後與鍋爐1上燃燒器7的入口相連通。

所述風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6包括第三閥門、第四閥門及第五閥門，其中，空氣預熱器3的熱一次風道出口與第三閥門的入口相連通，一次風機2的冷一次風道出口與第四閥門的入口相連通，第三閥門的出口及第四閥門的出口與第五閥門的入口相連通，第五閥門的出口與磨煤機4的出口通過管道並管後與鍋爐1上燃燒器7的入口相連通。

本發明還包括調節風母管8、調節風支管10及煤粉管道9，第三閥門的出口及第四閥門的出口與調節風母管8的入口相連通，調節風母管8的出口與調節風支管10的入口相連通，第五閥門位於調節風支管10上，磨煤機4的出口與煤粉管道9的入口相連通，調節風支管10的出口與煤粉管道9的出口通過管道並管後與鍋爐1上燃燒器7的入口相連通。

調節風母管8上設置有用於檢測調節風母管8內風壓力的壓力表、用於檢測調節風母管8內風溫度的溫度表以及用於檢測調節風母管8內風流量的流量計；一個燃燒器7對應一根調節風支管10及一根煤粉管道9，燃燒器7的數目為4-8；一根調節風母管8對應4-8根調節風支管10。

一次風機2出口氣流分為兩路，一路經空氣預熱器3加熱後進入磨煤機4及調節風母管8中，另一路直接進入到磨煤機4及調節風母管8中，所述兩路氣流在調節風母管8中進行混合，原煤經給煤機5及落煤管進入磨煤機4內進行研磨及乾燥，然後由氣流攜帶進入煤粉管道9中，並通過風粉氣固兩相溫度與流速調節系統6將風粉混合溫度及流速調控至安全經濟區間，然後經燃燒器7射入鍋爐1內燃燒。

基於此，本發明基本不改變磨煤機4原始運行方式，磨煤機4入口混合風溫度及磨煤機4出口風粉混合溫度依然按照《電站磨煤機4及制粉系統選型導則》(dl/t466-2004)相關推薦值進行控制，將一次風機2出口的冷一次風與經空氣預熱器3加熱的熱一次風引入調節風母管8，使調節風母管8內壓力為3.0kpa左右，溫度為200℃～270℃，通過調節風支管10將調節風引入煤粉管道9中，並藉助裝設於調節風支管10上的第五閥門控制調節風流量，將風粉氣固兩相溫度由63℃～83℃提高至100℃～160℃，並在此範圍內靈活可調。當燃燒器7出口向火側設有壁溫測點情況下，還可通過試驗逐步提高風粉氣固兩相混合溫度。