本發(fā)明涉及一種用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)，用于對火電機(jī)組在超低負(fù)荷運(yùn)行時的鍋爐穩(wěn)燃，從而提高電站機(jī)組在超低負(fù)荷下的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力，保障機(jī)組鍋爐的安全性，屬于電站技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，我國風(fēng)電和光伏裝機(jī)規(guī)模迅猛增長，在役及在建裝機(jī)容量均已位居世界第一。一方面，風(fēng)電和光伏等新能源為我們提供了大量清潔電力，另一方面，其發(fā)電出力的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電力供應(yīng)保障帶來了巨大挑戰(zhàn)。從目前的情況來看，我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以完全適應(yīng)新能源大規(guī)模發(fā)展和消納的要求，部分地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光和棄水問題。2015年，全年棄風(fēng)電量高達(dá)339億千瓦時，“三北”部分地區(qū)棄風(fēng)和棄光率超過20％。而火電特別是煤電機(jī)組，在未來相當(dāng)長一段時期仍是我國“三北”地區(qū)的主力電源。通過對煤電機(jī)組改造，釋放其潛在的靈活性，可有效提高我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，是我國推進(jìn)高效智能電力系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容。

目前國內(nèi)火電企業(yè)面臨的形勢是2015年全國6000千瓦及以上火電設(shè)備平均利用小時4329小時，預(yù)計(jì)在“十三五”期間將會繼續(xù)大幅下降。中央陸續(xù)出臺了多項(xiàng)重大改革舉措的文件，提出了火電機(jī)組的靈活性改造，要求機(jī)組參與深度調(diào)峰，提升靈活性改造預(yù)期將使熱電機(jī)組增加20％額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到40％-50％額定容量；純凝機(jī)組增加15％-20％額定容量的調(diào)峰能力，最小技術(shù)出力達(dá)到30％-35％額定容量。部分具備改造條件的電廠預(yù)期達(dá)到國際先進(jìn)水平，機(jī)組不投油穩(wěn)燃時純凝工況最小技術(shù)出力達(dá)到20％-25％。

火電運(yùn)行靈活性包括：燃料靈活、調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時間等幾個主要部分。在這幾個方面中，目前最缺乏的是調(diào)峰能力的提升。當(dāng)機(jī)組在超低負(fù)荷運(yùn)行時，如調(diào)峰負(fù)荷率達(dá)到20％下，將對機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生一系列問題，涉及燃燒、汽水、環(huán)保、輔機(jī)等問題，而這一系列問題中，最重要的是超低負(fù)荷下鍋爐的穩(wěn)燃問題，當(dāng)鍋爐的燃燒工況遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的最低穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷時，爐膛的溫度會急劇下降，導(dǎo)致煤粉的快速著火出現(xiàn)困難，進(jìn)而引發(fā)火焰穩(wěn)定性差，容易發(fā)生熄火，爐膛滅火放炮等重大安全隱患。因此，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組超低負(fù)荷安全穩(wěn)定運(yùn)行需要提供安全有效的鍋爐超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)。

以目前600MW某機(jī)組為例，該機(jī)組是配中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的機(jī)組。如圖1所示，煤粉由原煤倉1進(jìn)入計(jì)量系統(tǒng)2，再進(jìn)入給煤機(jī)3，由給煤機(jī)3給煤進(jìn)入磨煤機(jī)4中進(jìn)入煤粉制備，與此同時，一、二次風(fēng)冷空氣進(jìn)入空預(yù)器9后變?yōu)闊嵋淮物L(fēng)和熱二次風(fēng)，熱一次風(fēng)通過熱一次風(fēng)道6與通過冷一次風(fēng)道7的未經(jīng)過空預(yù)器9的冷一次風(fēng)都進(jìn)入磨煤機(jī)4中干燥煤粉，從磨煤機(jī)4出來的一次風(fēng)粉混合物經(jīng)過一次風(fēng)粉混合物管道5進(jìn)入主燃燒器11中進(jìn)行燃燒，熱二次風(fēng)通過熱二次風(fēng)道8進(jìn)入主燃燒器11補(bǔ)充燃燒，同時從熱二次風(fēng)道8中抽取部分熱二次風(fēng)進(jìn)入燃盡風(fēng)區(qū)域12進(jìn)行分級燃燒。整個系統(tǒng)在超低負(fù)荷下爐膛溫度會急劇下降，導(dǎo)致煤粉的快速著火出現(xiàn)困難，進(jìn)而引發(fā)火焰穩(wěn)定性差，容易發(fā)生熄火，爐膛滅火放炮等重大安全隱患。目前該機(jī)組系統(tǒng)最大只能做到30％BMCR或35％BMCR負(fù)荷下不投油且能維持穩(wěn)定燃燒，無法滿足超低負(fù)荷(20％BMCR)不投油且能維持穩(wěn)定燃燒技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供了一種在高負(fù)荷下運(yùn)行不對機(jī)組產(chǎn)生負(fù)面影響以及在超負(fù)荷下運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全運(yùn)行燃燒的用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)的火電機(jī)組在超低負(fù)荷下爐膛溫度會急劇下降，導(dǎo)致煤粉的快速著火出現(xiàn)困難，進(jìn)而引發(fā)火焰穩(wěn)定性差，容易發(fā)生熄火，爐膛滅火放炮等重大安全隱患的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)，包括原煤倉，原煤倉通過計(jì)量系統(tǒng)連接給煤機(jī)，給煤機(jī)連接磨煤機(jī)，磨煤機(jī)的出口端分別連接一次風(fēng)粉混合物管道、熱一次風(fēng)道、冷一次風(fēng)道的一端，一次風(fēng)粉混合物管道的另一端連接主燃燒器，熱一次風(fēng)道、冷一次風(fēng)道的另一端分別連接空預(yù)器的熱風(fēng)出口端、冷風(fēng)出口端，空預(yù)器的熱風(fēng)出口端還通過熱二次風(fēng)道連接主燃燒器，主燃燒器設(shè)于爐膛上，爐膛出口端接通空預(yù)器，爐膛上設(shè)有燃盡風(fēng)區(qū)域，其特征在于，所述的磨煤機(jī)出口端的一次風(fēng)粉混合物管道連接穩(wěn)燃分離器進(jìn)口端，穩(wěn)燃分離器出粉端和出氣端分別設(shè)置低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述的低著火熱燃燒系統(tǒng)包括穩(wěn)燃煤斗，穩(wěn)燃分離器出粉端連接穩(wěn)燃煤斗進(jìn)口端，穩(wěn)燃煤斗出口端接通低著火熱風(fēng)粉管道，低著火熱風(fēng)粉管道一端接通熱一次風(fēng)道，低著火熱風(fēng)粉管道另一端連接主燃燒器的上層燃燒器，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)包括熱風(fēng)助燃燃燒器，穩(wěn)燃分離器出氣端通過熱風(fēng)助燃管道連接熱風(fēng)助燃燃燒器。

一種用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：煤粉由原煤倉進(jìn)入計(jì)量系統(tǒng)，再進(jìn)入給煤機(jī)，由給煤機(jī)給煤進(jìn)入磨煤機(jī)中進(jìn)入煤粉制備，與此同時，一、二次風(fēng)冷空氣進(jìn)入空預(yù)器后變?yōu)闊嵋淮物L(fēng)和熱二次風(fēng)，熱一次風(fēng)通過熱一次風(fēng)道與通過冷一次風(fēng)道的未經(jīng)過空預(yù)器的冷一次風(fēng)都進(jìn)入磨煤機(jī)中干燥煤粉，從磨煤機(jī)出來的一次風(fēng)粉混合物經(jīng)過一次風(fēng)粉混合物管道進(jìn)入主燃燒器中進(jìn)行燃燒，熱二次風(fēng)通過熱二次風(fēng)道進(jìn)入主燃燒器補(bǔ)充燃燒，同時從熱二次風(fēng)道中抽取熱二次風(fēng)進(jìn)入燃盡風(fēng)區(qū)域進(jìn)行分級燃燒，其特征在于，還包括以下步驟：

步驟1：機(jī)組在大于等于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行時，通過在磨煤機(jī)出口端的一次風(fēng)粉混合物管道上抽取一次風(fēng)粉混合物送入穩(wěn)燃分離器；

步驟2：一次風(fēng)粉混合物在穩(wěn)燃分離器中進(jìn)行空氣和煤粉的分離，分離后的煤粉通過落煤管儲藏在位于穩(wěn)燃分離器下方的穩(wěn)燃煤斗，分離的空氣中攜帶的煤粉通過穩(wěn)燃分離器上部的熱風(fēng)助燃管道送入設(shè)置在鍋爐主燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域的熱風(fēng)助燃燃燒器中進(jìn)行燃燒，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)進(jìn)行工作，低著火熱燃燒系統(tǒng)停止；

步驟3：機(jī)組仍在大于等于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行工作，當(dāng)穩(wěn)燃煤斗中的煤粉量達(dá)到最大要求時，停止從一次風(fēng)粉混合物上抽取風(fēng)粉，低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)都停止工作；

步驟4：機(jī)組在低于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運(yùn)行時，從磨煤機(jī)出來的煤粉全部進(jìn)入穩(wěn)燃分離器中進(jìn)行風(fēng)粉的分離，到主燃燒器的一次風(fēng)粉混合物管道關(guān)閉，同時從熱一次風(fēng)道上抽取一次風(fēng)輸送從穩(wěn)燃煤斗出來的煤粉進(jìn)入主燃燒器的上層燃燒器進(jìn)行燃燒，低著火熱燃燒系統(tǒng)工作；

步驟5：穩(wěn)燃分離器仍在低于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷下工作，從穩(wěn)燃分離器出來的分離空氣中攜帶的煤粉通過穩(wěn)燃分離器上部的熱風(fēng)助燃管道送入設(shè)置在鍋爐主燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域的熱風(fēng)助燃燃燒器中進(jìn)行燃燒，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)進(jìn)行工作。

本發(fā)明在原火電廠直吹式制粉系統(tǒng)機(jī)組鍋爐中，針對原制粉和燃燒系統(tǒng)，在磨煤機(jī)后，新增低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)來降低鍋爐在超低負(fù)荷下的著火熱，通過兩個系統(tǒng)在機(jī)組不同負(fù)荷下配合運(yùn)行，保證在高負(fù)荷下運(yùn)行，不對機(jī)組產(chǎn)生負(fù)面影響，在超負(fù)荷下運(yùn)行時，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行燃燒，保證機(jī)組的安全性，提高機(jī)組的靈活性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過可以實(shí)現(xiàn)電廠直吹式制粉系統(tǒng)機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)定燃燒。

2、本發(fā)明增加了熱風(fēng)助燃系統(tǒng)，在最低穩(wěn)燃負(fù)荷附近負(fù)荷下，鍋爐的燃燒特性變得比以前好。

附圖說明

圖1為改造前火電機(jī)組鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)圖；

圖2為用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明為一種用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)，用于鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃，如圖2所示，其包含兩個系統(tǒng)：低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)。在原鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)中，在磨煤機(jī)4出口端的一次風(fēng)粉混合管道5上抽取部分煙氣進(jìn)入新增的穩(wěn)燃分離器13，之后分別設(shè)置低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)。

即原煤倉1通過計(jì)量系統(tǒng)2連接給煤機(jī)3，給煤機(jī)3連接磨煤機(jī)4，磨煤機(jī)4的出口端分別連接一次風(fēng)粉混合物管道5、熱一次風(fēng)道6、冷一次風(fēng)道7的一端，一次風(fēng)粉混合物管道5的另一端連接主燃燒器11，熱一次風(fēng)道6、冷一次風(fēng)道7的另一端分別連接空預(yù)器9的熱風(fēng)出口端、冷風(fēng)出口端，空預(yù)器9的熱風(fēng)出口端還通過熱二次風(fēng)道8連接主燃燒器11，主燃燒器11設(shè)于爐膛10上，爐膛10出口端接通空預(yù)器9，爐膛10上設(shè)有燃盡風(fēng)區(qū)域12，磨煤機(jī)4出口端的一次風(fēng)粉混合物管道5連接穩(wěn)燃分離器13進(jìn)口端，低著火熱燃燒系統(tǒng)包括穩(wěn)燃煤斗14，穩(wěn)燃分離器13出粉端連接穩(wěn)燃煤斗14進(jìn)口端，穩(wěn)燃煤斗14位于穩(wěn)燃分離器13下方，穩(wěn)燃煤斗14出口端接通低著火熱風(fēng)粉管道15，低著火熱風(fēng)粉管道15一端接通熱一次風(fēng)道6，低著火熱風(fēng)粉管道15另一端連接主燃燒器11的上層燃燒器，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)包括熱風(fēng)助燃燃燒器17，穩(wěn)燃分離器13出氣端通過熱風(fēng)助燃管道16連接熱風(fēng)助燃燃燒器17。

從穩(wěn)燃分離器13出來分離后的煤粉進(jìn)入穩(wěn)燃煤斗14，從熱一次風(fēng)道6上抽取部分熱一次風(fēng)，輸送穩(wěn)燃煤斗14中煤粉進(jìn)入主燃燒器11的上層燃燒器進(jìn)行燃燒，構(gòu)成低著火熱燃燒系統(tǒng)。低著火熱燃燒系統(tǒng)包括穩(wěn)燃分離器13、穩(wěn)燃煤斗14、穩(wěn)燃燃燒器和鏈接管道以及其附件如鎖氣器、換向閥，輸粉機(jī)，控制閥等。

從穩(wěn)燃分離器13出來的分離空氣攜帶少量煤粉通過穩(wěn)燃分離器13上部的熱風(fēng)助燃管道16送入設(shè)置在鍋爐主燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域的熱風(fēng)助燃燃燒器17中進(jìn)行燃燒，構(gòu)成熱風(fēng)助燃系統(tǒng)。熱風(fēng)助燃系統(tǒng)包括助燃噴嘴，助燃風(fēng)箱和連接管道以及其附件如控制閥等。

以哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的某電廠600MW超臨界鍋爐為對象。用于火電廠直吹式制粉系統(tǒng)的低著火熱超低負(fù)荷穩(wěn)燃系統(tǒng)的工作方法，其運(yùn)行步驟如下：

煤粉由原煤倉1進(jìn)入計(jì)量系統(tǒng)2，再進(jìn)入給煤機(jī)3，由給煤機(jī)3給煤進(jìn)入磨煤機(jī)4中進(jìn)入煤粉制備，與此同時，一、二次風(fēng)冷空氣進(jìn)入空預(yù)器9后變?yōu)闊嵋淮物L(fēng)和熱二次風(fēng)，熱一次風(fēng)通過熱一次風(fēng)道6與通過冷一次風(fēng)道7的未經(jīng)過空預(yù)器9的冷一次風(fēng)都進(jìn)入磨煤機(jī)4中干燥煤粉，從磨煤機(jī)4出來的一次風(fēng)粉混合物經(jīng)過一次風(fēng)粉混合物管道5進(jìn)入主燃燒器11中進(jìn)行燃燒，熱二次風(fēng)通過熱二次風(fēng)道8進(jìn)入主燃燒器11補(bǔ)充燃燒，同時從熱二次風(fēng)道8中抽取熱二次風(fēng)進(jìn)入燃盡風(fēng)區(qū)域12進(jìn)行分級燃燒，還包括以下步驟：

步驟1：該機(jī)組在高負(fù)荷(大于等于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷，該廠是35％BMCR)下運(yùn)行時，通過在原磨煤機(jī)4出口端的64℃的一次風(fēng)粉混合物管道5上抽取10％的一次風(fēng)粉混合物送入穩(wěn)燃分離器13中；

步驟2：一次風(fēng)粉混合物在穩(wěn)燃分離器13中進(jìn)行空氣和煤粉的分離，分離后的煤粉通過落煤管儲藏在位于穩(wěn)燃分離器13下方的穩(wěn)燃煤斗14，分離的空氣為64℃，攜帶少量煤粉通過穩(wěn)燃分離器13上部的熱風(fēng)助燃管道16送入設(shè)置在鍋爐主燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域的熱風(fēng)助燃燃燒器17中進(jìn)行燃燒，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)進(jìn)行工作，低著火熱燃燒系統(tǒng)停止；

步驟3：機(jī)組仍在高負(fù)荷下運(yùn)行工作，當(dāng)穩(wěn)燃煤斗14中的煤粉量達(dá)到最大要求時(該系統(tǒng)為120t/h)，停止從一次風(fēng)粉混合物上抽取風(fēng)粉，低著火熱燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)助燃系統(tǒng)都停止工作；

步驟4：機(jī)組在超低負(fù)荷(低于當(dāng)前最低穩(wěn)燃負(fù)荷，該廠是35％BMCR)下運(yùn)行時，從磨煤機(jī)4出來的煤粉全部進(jìn)入穩(wěn)燃分離器13中進(jìn)行風(fēng)粉的分離，到主燃燒器11的一次風(fēng)粉混合物管道5關(guān)閉，同時從熱一次風(fēng)道6上抽取部分風(fēng)溫為320℃的一次風(fēng)輸送從穩(wěn)燃煤斗14出來的煤粉進(jìn)入主燃燒器11的上層燃燒器進(jìn)行燃燒，低著火熱燃燒系統(tǒng)工作；

步驟5：與此同時，穩(wěn)燃分離器13仍在超低負(fù)荷下工作，從穩(wěn)燃分離器13出來的分離空氣為62℃，攜帶少量煤粉通過穩(wěn)燃分離器13上部的熱風(fēng)助燃管道16送入設(shè)置在鍋爐主燃燒區(qū)域和燃盡風(fēng)區(qū)域的熱風(fēng)助燃燃燒器17中進(jìn)行燃燒，熱風(fēng)助燃系統(tǒng)進(jìn)行工作；

步驟6、當(dāng)負(fù)荷或煤質(zhì)變化時，其高低負(fù)荷運(yùn)行方式相近。

本發(fā)明通過兩個系統(tǒng)在機(jī)組不同負(fù)荷下配合運(yùn)行，保證在高負(fù)荷下運(yùn)行，不對機(jī)組產(chǎn)生負(fù)面影響，在超負(fù)荷下運(yùn)行時，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全運(yùn)行燃燒。