一種降低W火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統與流程

2023-06-06 05:31:45

一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統
技術領域
1.本發明屬於電站鍋爐技術領域，具體地說是一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統。


背景技術：

2.隨著近年來國家環保要求的不斷提高，國內已投運大型電站燃煤鍋爐均進行了低no
x
燃燒改造，新建燃煤鍋爐也同步安裝了低no
x
燃燒器以滿足超低排放的要求。這些低no
x
燃燒技術的使用，帶來了嚴重的水冷壁高溫腐蝕問題，某些機組運行2-3年即需更換腐蝕嚴重的水冷壁管。w火焰鍋爐在我國燃用無煙煤和貧煤的地區有較大程度應用，近年來應用低no
x
燃燒技術帶來的高溫腐蝕也嚴重影響著鍋爐安全運行。
3.引起水冷壁高溫腐蝕的主要原因是貼壁還原性氣氛過於強烈。專利號為zl200810137054.7的發明專利《一種w型火焰鍋爐局部通風防側牆及翼牆水冷壁結渣裝置》，通過在側牆和翼牆增設貼壁風口，在爐膛內形成貼壁風進而在該部分形成空氣膜，以降低水冷壁結渣可能性。專利號為zl201010512616.9的發明專利《四角通風防止翼牆及側牆水冷壁結渣的w火焰鍋爐》，在靠近鍋爐四角翼牆處的爐拱上分別增設放結渣噴口。上述方法採用了技改的方式以改善w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛。因w火焰鍋爐燃燒器布置方式的獨特性，若採用專利號為zl201910064631.2的發明專利《改善低no
x
燃燒鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統》中提供的「碟形」燃燒方式，將導致部分磨煤機煤量過高，該方式不適用於w火焰鍋爐。


技術實現要素：

4.有鑑於此，本發明提供一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統，其以電站w火焰鍋爐為研究對象，保證w火焰鍋爐煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少的前提下，通過調整投運燃燒器煤量和二次風量分布，以有效改善側牆貼壁還原性氣氛。
5.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法，該方法包括：
6.將w火焰鍋爐的燃煤以投運燃燒器為單位噴入爐膛燃燒，並保持拱前和拱後對應投運燃燒器煤量和二次風量相同；
7.根據投運燃燒器目標煤量計算公式，對各投運燃燒器目標煤量進行計算；
8.在拱前和拱後投運燃燒器煤粉管上的可調縮孔上加裝電動閥，按照目標煤量計算結果，控制投運燃燒器煤粉管煤量，使拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布；
9.根據投運燃燒器目標二次風量計算公式，對各投運燃燒器目標二次風量進行計算；
10.按照目標二次風量計算結果，控制拱前和拱後投運燃燒器二次風量，使得投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布。
11.進一步地，拱前投運燃燒器總煤量的計量公式為：cq＝cz/2，其中，cz表示鍋爐總煤
量。
12.進一步地，所述拱前投運燃燒器的目標煤量的計量公式為：c
qn
＝γ
qncqd
，n∈[1,12]，且其中，c
qn
表示拱前投運燃燒器的目標煤量，γ
qn
表示拱前投運燃燒器煤量偏差係數，c
qd
表示拱前投運燃燒器目標最大煤量。
[0013]
進一步地，拱後投運燃燒器總煤量的計量公式為：ch＝cz/2，其中，cz表示鍋爐總煤量。
[0014]
進一步地，所述拱後投運燃燒器的目標煤量的計量公式為：c
hn
＝γ
hnchd
，n∈[1,12]，且其中，c
hn
表示拱後投運燃燒器的目標煤量，γ
hn
表示拱後投運燃燒器煤量偏差係數，c
hd
表示拱後投運燃燒器目標最大煤量。
[0015]
進一步地，所述拱前投運燃燒器的目標二次風量的計量公式為：f
qn
＝β
qnfqd
，n∈[1,12]，且其中，f
qn
表示拱前投運燃燒器的目標二次風量，β
qn
表示拱前投運燃燒器二次風量偏差係數，f
qd
表示拱前投運燃燒器目標最小二次風量，fq表示拱前投運燃燒器的總二次風量。
[0016]
進一步地，所述拱後投運燃燒器的目標二次風量的計量公式為：f
hn
＝β
hnfhd
，n∈[1,12]，且其中，f
hn
表示拱後投運燃燒器的目標二次風量，β
hn
表示拱後投運燃燒器二次風量偏差係數，f
hd
表示拱後投運燃燒器目標最小二次風量，fh表示拱後投運燃燒器的總二次風量。
[0017]
進一步地，若爐膛出口co體積分數有所增大，則根據co體積分數增大位置，控制燃燒器燃盡風量分布，保證煤粉燃盡率不降低。
[0018]
本發明以國內w火焰鍋爐為研究對象，保證煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少的前提下，通過調整投運燃燒器煤量和二次風量分布，有效改善側牆貼壁還原性氣氛。
[0019]
本發明還提供另一種技術方案：一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的系統，其以電站w火焰鍋爐為研究對象，調整投運燃燒器煤量與風量的分布；該系統包括煤量控制單元和二次風量控制單元；
[0020]
所述的煤量控制單元，在拱前和拱後投運燃燒器煤粉管上的可調縮孔上加裝電動閥，按照目標煤量計算結果，控制投運燃燒器煤粉管煤量，使拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，保持拱前和拱後投運燃燒器煤量相同；
[0021]
所述的二次風量控制單元，按照目標二次風量計算結果，控制拱前和拱後投運燃燒器二次風量，使得投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布，保持拱前和拱後投運燃燒器二次風量相同。
[0022]
進一步地，所述一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的系統還包括煤量計算單元和二次風量計算單元；
[0023]
所述的煤量計算單元，用於計算拱前和拱後投運燃燒器煤量；
[0024]
所述的二次風量計算單元，用於計算拱前和拱後投運燃燒器二次風量。
[0025]
更進一步地，所述一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的系統，還包括燃盡風量控制單元；所述的燃盡風量控制單元，根據爐膛出口co體積分數，控制燃盡風量分布。
[0026]
所述的燃盡風量控制單元，若爐膛出口co體積分數有所增大，則根據co體積分數增大位置，控制燃燒器燃盡風量分布，保證煤粉燃盡率不降低。
[0027]
與現有技術相比，本發明通過調整投運燃燒器煤量和二次風量分布，可以在煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少的前提下，有效改善側牆貼壁還原性氣氛。
[0028]
按照本發明調整後，使得拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布。
附圖說明
[0029]
圖1為本發明具體實施方式中的一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法的流程圖；
[0030]
圖2為本發明具體實施方式中一臺330mw w火焰鍋爐拱前和拱後燃燒器布置示意圖；
[0031]
圖3為本發明具體實施方式中在滿負荷時採用本發明方法的條件下，投運燃燒器煤量分布示意圖，a)為拱前投運燃燒器煤量分布示意圖，b)為拱後投運燃燒器煤量分布示意圖；
[0032]
圖4為本發明具體實施方式中在滿負荷時採用本發明方法的條件下，投運燃燒器二次風量分布示意圖，a)為拱前投運燃燒器二次風量分布示意圖，b)為拱後投運燃燒器二次風量分布示意圖；
[0033]
圖5為本發明具體實施方式中的一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的系統的結構示意圖。
具體實施方式
[0034]
以下便結合本發明實施例附圖，對本發明的具體實施方式作進一步的詳述，以使本發明的技術方案更易於理解、掌握。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋發明的一部分實施例，而不是全部的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0035]
實施例1
[0036]
本實施例提供一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法，以國內w火焰鍋爐為研究對象，在煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少的前提下，通過調整投運燃燒器煤量和二次風量分布，有效改善側牆貼壁還原性氣氛；按照本發明調整後，使得拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布。
[0037]
請參閱附圖1為一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法的流程圖。本發明公開了一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法，本發明主要以國內w火焰鍋爐為研究對象，通過新型燃燒方式調整投運燃燒器煤量與二次風量的分布，其主要目的是改善側牆貼壁還原性氣氛，同時保證煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少，該方法包括具體步驟為：
[0038]
步驟1：將w火焰鍋爐的燃煤以投運燃燒器為單位噴入爐膛燃燒，並保持拱前和拱後對應投運燃燒器煤量和二次風量相同。
[0039]
步驟2：根據投運燃燒器目標煤量計算公式，對各投運燃燒器目標煤量進行計算。
[0040]
步驟3：在拱前和拱後投運燃燒器煤粉管上的可調縮孔上加裝電動閥，按照目標煤量計算結果，控制投運燃燒器煤粉管煤量，使拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布。
[0041]
步驟4：根據投運燃燒器目標二次風量計算公式，對各投運燃燒器目標二次風量進行計算。
[0042]
步驟5：按照目標二次風量計算結果，控制拱前和拱後投運燃燒器二次風量，使得投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布。
[0043]
採用上述步驟以後，若爐膛出口co體積分數有所增大，則根據co體積分數增大位置，控制燃燒器燃盡風量分布，保證煤粉燃盡率不降低。
[0044]
拱前投運燃燒器總煤量的計量公式為：cq＝cz/2，其中，cz表示鍋爐總煤量。
[0045]
所述拱前投運燃燒器的目標煤量的計量公式為：c
qn
＝γ
qncqd
，n∈[1,12]，且其中，c
qn
表示拱前投運燃燒器的目標煤量，γ
qn
表示拱前投運燃燒器煤量偏差係數，c
qd
表示拱前投運燃燒器目標最大煤量。
[0046]
拱後投運燃燒器總煤量的計量公式為：ch＝cz/2，其中，cz表示鍋爐總煤量。
[0047]
所述拱後投運燃燒器的目標煤量的計量公式為：c
hn
＝γ
hnchd
，n∈[1,12]，且其中，c
hn
表示拱後投運燃燒器的目標煤量，γ
hn
表示拱後投運燃燒器煤量偏差係數，c
hd
表示拱後投運燃燒器目標最大煤量。
[0048]
所述拱前投運燃燒器的目標二次風量的計量公式為：f
qn
＝β
qnfqd
，n∈[1,12]，且其中，f
qn
表示拱前投運燃燒器的目標二次風量，β
qn
表示拱前投運燃燒器二次風量偏差係數，f
qd
表示拱前投運燃燒器目標最小二次風量，fq表示拱前投運燃燒器的總二次風量。
[0049]
所述拱後投運燃燒器的目標二次風量的計量公式為：f
hn
＝β
hnfhd
，n∈[1,12]，且其中，f
hn
表示拱後投運燃燒器的目標二次風量，β
hn
表示拱後投運燃燒器二次風量偏差係數，f
hd
表示拱後投運燃燒器目標最小二次風量，fh表示拱後投運燃燒器的總二次風量。
[0050]
本發明以一臺330mw w火焰鍋爐滿負荷運行為例，該鍋爐拱前和拱後各有12隻燃燒器，燃燒器布置示意圖如圖2所示。通常該鍋爐為投運燃燒器在煤量、二次風量相同的條件下運行。
[0051]
圖3的a)中，拱前d6、c6、d5、c5、d4、c4、b4、a4、b5、a5、b6、a6、的煤量分別以c
q1
、c
q2
、c
q3
、c
q4
、c
q5
、c
q6
、c
q7
、c
q8
、c
q9
、c
q10
、c
q11
、c
q12
表示，其單位為t/h。
[0052]
圖3的a)中，d5、c5、b5、a5這4隻燃燒器煤量最高，其餘8隻燃燒器與這4隻號燃燒器的煤量偏差係數分別以γ
q1
、γ
q2
、γ
q5
、γ
q6
、γ
q7
、γ
q8
、γ
q11
、γ
q12
表示，其根據研究對象的
不同，取值亦不相同，約在0.7～0.9之間。通常情況下，γ
q1
＝γ
q6
《γ
q2
＝γ
q5
，γ
q7
＝γ
q12
《γ
q8
＝γ
q11
，
[0053]
圖3的b)中，拱後b3、a3、b2、a2、b1、a1、d1、c1、d2、c2、d3、c3的煤量分別以c
h1
、c
h2
、c
h3
、c
h4
、c
h5
、c
h6
、c
h7
、c
h8
、c
h9
、c
h10
、c
h11
、c
h12
表示，其單位為t/h。
[0054]
圖3的b)中，b2、a2、d2、c2這4隻燃燒器煤量最高，其餘8隻燃燒器與這4隻號燃燒器的煤量偏差係數分別以γ
h1
、γ
h2
、γ
h5
、γ
h6
、γ
h7
、γ
h8
、γ
h11
、γ
h12
表示，其根據研究對象的不同，取值亦不相同，約在0.7～0.9之間。通常情況下，γ
h1
＝γ
h6
《γ
h2
＝γ
h5
，γ
h7
＝γ
h12
《γ
h8
＝γ
h11
，
[0055]
圖3中，拱前和拱後總煤量和對應燃燒器煤量相同。
[0056]
圖4的a)中，拱前d6、c6、d5、c5、d4、c4、b4、a4、b5、a5、b6、a6、的二次風量分別以f
q1
、f
q2
、f
q3
、f
q4
、f
q5
、f
q6
、f
q7
、f
q8
、f
q9
、f
q10
、f
q11
、f
q12
表示，其單位為t/h。
[0057]
圖4的a)中，d5、c5、b5、a5這4隻燃燒器二次風量最低，其餘8隻燃燒器與這4隻號燃燒器的煤量偏差係數分別以β
q1
、β
q2
、β
q5
、β
q6
、β
q7
、β
q8
、β
q11
、β
q12
表示，其根據研究對象的不同，取值亦不相同，約在1.1～1.3之間。通常情況下，β
q1
＝β
q6
》β
q2
＝β
q5
，β
q7
＝β
q12
》β
q8
＝β
q11
，
[0058]
圖4的b)中，拱後b3、a3、b2、a2、b1、a1、d1、c1、d2、c2、d3、c3的二次風量分別以f
h1
、f
h2
、f
h3
、f
h4
、f
h5
、f
h6
、f
h7
、f
h8
、f
h9
、f
h10
、f
h11
、f
h12
表示，其單位為t/h。
[0059]
圖4的b)中，b2、a2、d2、c2這4隻燃燒器二次風量最低，其餘8隻燃燒器與這4隻號燃燒器的煤量偏差係數分別以β
h1
、β
h2
、β
h5
、β
h6
、β
h7
、β
h8
、β
h11
、β
h12
表示，其根據研究對象的不同，取值亦不相同，約在1.1～1.3之間。通常情況下，β1＝β
h6
》β
h2
＝β
h5
，β
q7
＝β
h12
》β
h8
＝β
h11
，
[0060]
圖4中，拱前和拱後總二次風量和對應燃燒器二次風量相同。
[0061]
對於該型鍋爐，其滿負荷運行時，根據本發明改進後的投運燃燒器煤量和二次風量分布如圖4所示，拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布。
[0062]
本發明燃燒方式較常規燃燒方式在靠近側牆的燃燒器煤量減少，而二次風量增多，這兩方面的共同作用使得本發明燃燒方式在側牆水冷壁區域過量空氣係數較常規燃燒方式高出許多，這對於改善側牆水冷壁貼壁還原性氣氛非常有利。
[0063]
為了控制本發明燃燒方式可能造成的爐膛出口co體積分數增大的問題，可根據實際情況通過控制燃燒器燃盡風量分布，保證煤粉燃盡率不降低。
[0064]
下面以某電廠1號鍋爐為例，該鍋爐為東方鍋爐廠生產的dg1114/18.5-ii15型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環鍋爐，配雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統，濃縮型雙旋流燃燒器。鍋爐尾部豎井煙道下設置兩臺三分倉容克式空預器。鍋爐設計煤種為無煙煤。
[0065]
該鍋爐設計煤種如表1所示。若在設計煤種下，鍋爐滿負荷運行約需136t/h煤量。
[0066]
表1鍋爐設計煤種煤質分析
[0067]
項目單位數值收到基揮發分v
ar
％8.45收到基灰分a
ar
％25.04收到基水分m
ar
％9.00收到基碳c
ar
％57.12收到基氫h
ar
％2.51收到基氧o
ar
％2.23收到基硫s
ar
％3.19收到基氮n
ar
％0.91收到基低位發熱量q
net,ar
kj/kg21960
[0068]
對於該鍋爐而言，煤量偏差係數：0.7＝γ
q1
＝γ
q6
《γ
q2
＝γ
q5
＝0.8，0.7＝γ
q7
＝γ
q12
《γ
q8
＝γ
q11
＝0.8，0.7＝γ
h1
＝γ
h6
《γ
h2
＝γ
h5
＝0.8，0.7＝γ
h7
＝γ
h12
《γ
h8
＝γ
h11
＝0.8。表2為該燃燒方式投運燃燒器目標煤量，表3為各臺磨煤機目標煤量。
[0069]
表2投運燃燒器目標煤量
[0070]
[0071][0072]
表3各臺磨煤機目標煤量
[0073]
投運磨煤機單位數值at/h68.00bt/h68.00ct/h68.00dt/h68.00
[0074]
對於該鍋爐而言，二次風量偏差係數：1.3＝β
q1
＝β
q6
》β
q2
＝β
q5
＝1.1，1.3＝β
q7
＝β
q12
》β
q8
＝β
q11
＝1.1，1.3＝β1＝β
h6
》β
h2
＝β
h5
＝1.1，1.3＝β
q7
＝β
h12
》β
h8
＝β
h11
＝1.1。表4為該燃燒方式投運燃燒器目標二次風量。
[0075]
表4投運燃燒器目標二次風量
[0076][0077]
採用本發明燃燒方式後，為了控制可能造成的爐膛出口co體積分數增大的問題，可根據實際情況通過調整燃盡風燃燒器風量分布等手段實現。
[0078]
實施例2
[0079]
請參閱附圖5，為本發明實施例公開的一種降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的系統的示意圖。本發明的系統以電站w火焰鍋爐為研究對象，調整投運燃燒器煤量與二次風
量的分布，該系統包括：煤量控制單元，在拱前和拱後投運燃燒器煤粉管上的可調縮孔上加裝電動閥，按照目標煤量計算結果，控制投運燃燒器煤粉管煤量，使拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，保持拱前和拱後投運燃燒器煤量相同；二次風量控制單元，按照目標二次風量計算結果，控制拱前和拱後投運燃燒器二次風量，使得投運燃燒器二次風量呈「雙凹形」分布，保持拱前和拱後投運燃燒器二次風量相同；燃盡風量控制單元，根據爐膛出口co體積分數，控制燃盡風量分布，保證煤粉燃盡率不降低；煤量計算單元，用於計算拱前和拱後投運燃燒器煤量，具體的計算公式參見實施例1；二次風量計算單元，用於計算拱前和拱後投運燃燒器二次風量，具體的計算公式參見實施例1。
[0080]
綜上所述，本發明提供了降低w火焰鍋爐側牆貼壁還原性氣氛的方法及系統，以國內w火焰鍋爐為研究對象，在保證w火焰鍋爐煤粉燃盡率不降低和各臺磨煤機煤量偏差較少的前提下，通過調整投運燃燒器煤量和二次風量分布，有效改善側牆貼壁還原性氣氛；按照本發明意圖調整後，使得拱前和拱後投運燃燒器煤量呈「雙凸形」分布，二次風量呈「雙凹形」分布。
[0081]
對所公開實施例的上述說明，使本領域專業人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的修改對本領域專業人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例。