一種用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統的製作方法

2023-05-22 14:19:06 1

本發明屬於大型電站鍋爐低負荷穩燃領域，具體涉及一種用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統。

背景技術：

電站鍋爐在深度調峰時，經常長時間低負荷運行，需要投入油槍助燃，給用戶造成了沉重的經濟負擔。據統計，一臺600mw的大型電站鍋爐每年的穩燃用油量平均約400噸左右。

針對這種情況，我國研發了各種各樣的節油穩燃技術來解決這個問題：

以等離子點火和高溫空氣點火技術為代表的無油穩燃技術，該技術專利眾多，如用於直接點燃四角切圓鍋爐的等離子點火裝置(cn1230659)、等離子點火燃燒裝置(cn201106846)、一種電廠燃煤鍋爐交流等離子點火裝置(cn202048592u)、煤粉鍋爐高溫空氣點火裝置(cn2591434)等等，該類技術將鍋爐下層煤粉燃燒器改造為點火燃燒器，同時，使得改造後的燃燒器可以實現無油穩燃，但是該類型的燃燒器主要是為節省鍋爐冷態用油設計的，其低氮燃燒的性能較差，所以該技術只能應用於鍋爐最下面一層(或最下面二層)燃燒器的改造，而其餘燃燒器在低負荷或緊急情況下，仍然需要投油穩燃。

以燃燒器結構改造為代表的穩燃技術，該方面專利眾多，如高效、低氧化氮、強穩燃的雙一次風通道煤粉主燃燒器(cn1059022a)、濃淡組合式煤粉燃燒器(cn1239763)、一種楔形鈍體燃燒裝置9cn1046795)等等，該類技術不同程度的改善了鍋爐的低負荷性能，但同時存在一定的局限性，主要是該類技術均存在一個最低穩燃負荷的要求，當低於各自的最低穩燃負荷時，便不能確保煤粉的穩定燃燒，仍需要投入大油槍，所以該類技術尚不是真正的超低負荷無油穩燃技術，不能滿足鍋爐深度調峰的需要。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決四角切圓鍋爐在低負荷穩燃過程中用油量大的問題，尤其是燃用劣質煤的鍋爐，耗油量十分巨大，提供一種原理先進、結構簡單的用於四角切圓鍋爐的高溫氧氣穩燃系統，用高溫氧氣代替燃油，實現無油穩燃，降低鍋爐低負荷工況的運行成本。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統，包括百葉窗煤粉燃燒器、高溫氧氣發生器組件、煤粉管彎頭、省煤器、低溫再熱器和氧氣加熱器，所述百葉窗煤粉燃燒器安裝在四角切圓鍋爐爐膛下部的四個角上，煤粉管彎頭與百葉窗煤粉燃燒器的入口連接，高溫氧氣發生器組件水平穿過煤粉管彎頭的管壁並伸入設置在百葉窗煤粉燃燒器的濃相測，且使高溫氧氣發生器組件的噴嘴位於百葉窗煤粉燃燒器濃相側的出口處位置，低溫再熱器、氧氣加熱器和省煤器依次沿煙氣流動方向布置在四角切圓鍋爐的尾部煙道內，氧氣加熱器的進氣口與氧氣母管連接，氧氣加熱器的出氣口與高溫氧氣發生器組件的進氣口連接。

所述高溫氧氣發生器組件由氧槍噴嘴、氧槍本體管、感應線圈、陶瓷套管、支承套管、自動推進裝置和中頻電源組成，所述感應線圈水平設在陶瓷套管的管腔中，且使其右端與中頻電源連接，陶瓷套管設在氧槍本體管的管腔中，支承套管套設在氧槍本體管上，用於安裝固定高溫氧氣發生器組件，氧槍噴嘴設在氧槍本體管的出氣口處，在氧槍本體管的右端側壁設有氧氣入口，在支承套管的側壁設有吹掃風入口，自動推進裝置安裝在氧槍本體管的外壁上且與氧槍本體管的外壁連接，用於實現氧槍本體管的軸向移動。

所述用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統還包括熱電偶a、b，所述熱電偶a設在百葉窗煤粉燃燒器的濃相噴口處，用於監測濃相噴口的壁溫，所述熱電偶b設在高溫氧氣發生器組件氧槍本體管內靠近氧槍噴嘴處，用於監測氧槍本體管的壁溫。

在所述氧氣加熱器的進氣口與氧氣母管的連接管線上設有安全閥、流量計和電動調節閥。

所述用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統還包括自動控制櫃，自動控制櫃與熱電偶a、b、自動推進裝置和中頻電源連接，用於控制熱電偶a、b、自動推進裝置和中頻電源的工作。

本發明採用以上技術方案，與背景技術相比，具有以下優點：

(1)本發明創造性地在百葉窗煤粉燃燒器的濃相側增加了一套高溫氧氣發生器組件，將高溫氧氣輸送到了濃側區域，利用百葉窗煤粉燃燒器的結構特點，在百葉窗煤粉燃燒器的噴口區域形成了煤粉著火所需的「三高區」(高煤粉濃度、高氧量、高溫度)，創造出對煤粉著火極為有利的條件，解決了百葉窗燃燒器長期面臨的高煤粉濃度區域氧量不足的問題，使得煤粉迅速著火燃燒，為改善百葉窗煤粉燃燒器的超低負荷穩性能帶來了質的突破；

(2)本發明選擇的氧氣加熱器的安裝位置比較安全。氧氣加熱器的材質是不鏽鋼2520，該種材質允許的長期工作溫度是1250℃。而本發明中氧氣加熱器的安裝位置介於低溫再熱器和省煤器之間，該區域內煙氣的溫度在550℃-650℃的範圍內，因此氧氣加熱器的允許工作溫度和煙氣溫度之間有較大的富裕量，所以氧氣加熱器的安全性非常好。同時，可將氧氣溫度加熱到500℃左右，大大加強了氧氣的助燃性能；

(3)可將氧氣進一步加熱到穩燃所需溫度。氧氣在進入到高溫氧氣發生器組件前，已經經過安裝在煙道內的氧氣加熱器進行加熱，溫度已經達到500℃左右，但是對於劣質難燃煤種，500℃左右的高溫氧氣還無法確保將煤粉氣流瞬間點燃，因此本發明利用安裝在高溫氧氣發生器內的感應線圈對氧氣進一步加熱，最高可將氧氣加熱到1000℃左右，從而能夠滿足不同煤質的穩燃需要(最難燃的無煙煤煤粉氣流的著火溫度是1000℃左右)；

(4)高溫氧氣發生器組件能夠實現自動穩燃，其自動穩燃邏輯如下：第一步，鍋爐在運行過程中，如果煤火檢發生閃爍，當其檢測到的火焰強度低於下闕值時，發出自動啟動穩燃裝置的信號到自動控制櫃；第二步，自動控制櫃收到啟動信號後，對自動推進裝置發出指令，將氧槍本體管、陶瓷套管、感應線圈移動到預定位置(註：對於煙煤和褐煤鍋爐，移動到位置a；對於貧煤鍋爐，移動到位置b；對於無煙煤鍋爐，移動到位置c)；第三步，自動控制櫃發出指令打開電動調節閥，氧氣進入到加熱器吸熱升溫，然後通過高溫氧氣發生器組件，噴入煤粉氣流中，對煤粉進行助燃，同時根據煤火檢的反饋信號，對電動調節閥的開度進行調整；第四步，如果電動調節閥的開度達到100％後，煤火檢測量到的火焰強度值仍然小於上闕值，則自動控制櫃發出一個指令到中頻電源，接通感應線圈，並逐步增大電功率，利用感應線圈的發熱量加熱氧氣，使得氧氣溫度進一步上升，增加其助燃能力，同時對熱電偶b實測的氧氣溫度值與設定的最高氧氣溫度允許值(可取1000℃)進行比較，如果實測值小於允許值，則可以持續增加中頻電源功率，直至最大，如果實測值大於允許值，則停止增加中頻電源功率，直接轉第五步執行；第五步，如果第一步到第四步的措施不能夠解決煤火檢閃爍的問題(即當中頻電源的電功率達到最大或熱電偶b的實測值大於允許值時，煤火檢測量到的火焰強度值仍然小於上闕值)，則給出警示信號，提醒運行人員根據實情情況進行人為幹預；第六步，如果第一步到第四步的措施能夠解決煤火檢閃爍的問題(即煤火檢檢測到的火焰強度值高於上闕值)，自動控制櫃發出提示信號，由運行人員做出是否繼續穩燃的決定，如果運行人員做出繼續穩燃的決定，則按上述第一步到第四步的內容繼續執行，如果運行人員做出停止穩燃的決定，則按如下步驟退出自動穩燃裝置：①切斷中頻電源，停止加熱氧氣，②關閉電動調節閥，使氧氣流量降到零，③自動推進裝置將氧槍本體管、陶瓷套管、感應線圈退回到支承套管內；

(5)高溫氧氣發生器的安全是有保障的。為了防止高溫氧氣發生器的組件被1000℃左右的高溫氧氣燒損，在氧槍本體管內安裝了陶瓷套管，從而確保高溫氧氣不與氧槍套管直接接觸，並利用陶瓷材料優良的隔熱性能及煤粉氣流對氧槍本體管的冷卻作用，能夠將氧槍本體管的運行溫度降低到500℃以下，所以能夠保證整個組件的安全運行；

(6)百葉窗煤粉燃燒器的噴口不會發生超溫燒損。在百葉窗煤粉燃燒器的濃相噴口的外壁上安裝有熱電偶a，當在穩燃過程中，熱電偶a的實測值超過壁溫允許值的上限時，則按如下壁溫保護邏輯執行：第一步，自動控制櫃發出指令調小中頻電源的電功率；第二步，如果中頻電源的電功率已經降至零，但熱電偶a的實測值仍然大於壁溫允許值，則逐步關小電動調節閥的開度，直至全關。如果壁溫保護邏輯和自動穩燃邏輯在執行過程中，對電動調節閥和中頻電源的操作指令相矛盾，則優先執行壁溫保護邏輯；

(7)氧槍本體管不會發生磨損。只有當鍋爐需要穩燃時，在自動推進裝置的作用下，氧槍本體管才會推進到燃燒器噴口位置，且氧槍本體管與煤粉氣流的流動方向平行，煤粉氣流對其造成的衝刷比較輕微，當鍋爐不需要穩燃時，自動推進裝置將氧槍本體管退回到支承套管內部，不與煤粉氣流直接接觸，且在吹掃風的保護作用下，煤粉無法倒流進入到支承套管內部，所以氧槍本體管不會發生磨損。只要在支承套管的迎粉側採用耐磨陶瓷做好防磨措施即可。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明高溫氧氣發生器組件的安裝圖；

圖3是本發明高溫氧氣發生器組件的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1和2所示，本實施例中的一種用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統，包括百葉窗煤粉燃燒器2、高溫氧氣發生器組件3、煤粉管彎頭4、省煤器5、低溫再熱器7和氧氣加熱器8，所述百葉窗煤粉燃燒器2安裝在四角切圓鍋爐爐膛1下部的四個角上，煤粉管彎頭4與百葉窗煤粉燃燒器6的入口連接，高溫氧氣發生器組件3水平穿過煤粉管彎頭4的管壁並伸入設置在百葉窗煤粉燃燒器6的濃相測，且使高溫氧氣發生器組件3的噴嘴位於百葉窗煤粉燃燒器6濃相側的出口處位置，低溫再熱器7、氧氣加熱器8和省煤器5依次沿煙氣流動方向布置在四角切圓鍋爐的尾部煙道6內，氧氣加熱器8的進氣口與氧氣母管連接，氧氣加熱器8的出氣口與高溫氧氣發生器組件3的進氣口連接。

如圖3所示，所述高溫氧氣發生器組件3由氧槍噴嘴301、氧槍本體管302、感應線圈303、陶瓷套管304、支承套管305、自動推進裝置306和中頻電源307組成，所述感應線圈303水平設在陶瓷套管304的管腔中，且使其右端與中頻電源307連接，陶瓷套管304設在氧槍本體管302的管腔中，支承套管305套設在氧槍本體管302上，用於安裝固定高溫氧氣發生器組件3，氧槍噴嘴301設在氧槍本體管302的出氣口處，在氧槍本體管302的右端側壁設有氧氣入口309，在支承套管305的側壁設有吹掃風入口308，自動推進裝置306安裝在氧槍本體管302的外壁上且與氧槍本體管302的外壁連接，用於實現氧槍本體管302的軸向移動。

所述用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統還包括熱電偶9a、9b，所述熱電偶9a設在百葉窗煤粉燃燒器2的濃相噴口13處，用於監測濃相噴口13的壁溫，所述熱電偶9b設在高溫氧氣發生器組件3氧槍本體管302內靠近氧槍噴嘴301處，用於監測氧槍本體管302的壁溫。

在所述氧氣加熱器8的進氣口與氧氣母管的連接管線上設有安全閥10流量計11和電動調節閥12。

所述用於四角切圓鍋爐的自動穩燃系統還包括自動控制櫃13，自動控制櫃13與熱電偶9a、9b、自動推進裝置306和中頻電源307連接，用於控制熱電偶9a、9b、自動推進裝置306和中頻電源307的工作。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。