一种燃煤锅炉燃烧运行方法及燃烧运行系统与流程

本发明属于电力领域，具体涉及一种燃煤锅炉进行长期稳燃的方法。

背景技术：

随着煤炭资源日趋匮乏和市场价格日益攀升，燃煤成本已占到发电成本的70%以上，为了保证燃料正常供给和降低燃料成本，多数燃煤电厂入厂煤质远劣于锅炉设计煤质，导致锅炉运行存在诸多问题，尤其在低负荷阶段，经常发生燃烧不稳甚至是锅炉灭火问题。目前，为满足燃煤锅炉低负荷稳燃需要，基本上都配备了大油枪、微油或等离子中的一种或多种配套装置，这些配置满足了锅炉低负荷稳燃要求，但运行和维护费用较高，且燃油系统需要配备相应的消防系统，尤其近几年油价格涨幅较大，多数电厂采取了很多手段控制燃油量，以达到控制成本的目的。总之，燃油系统费用高且安全隐患多；后来等离子点火在电厂试验成功，等离子点火系统解决了燃油系统存在的安全隐患，且不需要配备相应的消防系统，但等离子阴极头只有几十小时的使用寿命，随着电力市场的低迷和各发电集团对机组运行灵活性的要求，长期低负荷将会成为常态，采用等离子油枪进行长期稳燃显然是不可取的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低、能够长期稳燃的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种燃煤锅炉燃烧运行方法，燃煤锅炉燃烧运行方法采用生物质气化气喷入炉膛内辅助燃煤燃烧。

燃煤锅炉燃烧运行方法具体包括以下步骤：

（1）生物质气化气预处理：将生物质气化，产生气体经旋风分离器除灰净化，得到生物质气化气；

（2）将步骤（1）中制备的生物质气化气通入炉膛内进行再燃，辅助燃煤燃烧：在低负荷段，将步骤（1）中制备的生物质气化气通入炉膛的主燃烧区；在中、高负荷段，将步骤（1）中制备的生物质气化气通入炉膛的还原区。

其中，生物质气化气在通入炉膛进行再燃之前，先降温至400℃。

在低负荷段，生物质气化气与燃煤的通入量热值比例为：1:60-1:20；在中、高负荷段，生物质气化气与燃煤的通入量热值比例为：1:10-3:20。

本发明还提供了一种采用上述方法的燃煤锅炉燃烧运行系统，包括送料皮带、给料机、气化炉、旋风分离器、气气换热器、还原区燃气管道、主燃烧区燃气管道；送料皮带通过给料机与气化炉相连；气化炉生成的气体经气气换热器，分别通过还原区燃气管道和主燃烧区燃气管道进入燃煤锅炉的炉膛内；还原区燃气管道、主燃烧区燃气管道分别通入炉膛的还原区、主燃烧区；还原区燃气管道、主燃烧区燃气管道上均设有电动阀门。

其中，燃煤锅炉炉膛的还原区处设有多个还原区燃气喷口；还原区燃气喷口均与还原区燃气管道相连。

还原区燃气喷口均匀分布于所述燃煤锅炉炉膛的还原区；主燃烧区燃气管道与炉膛内主燃烧器喷口相连通。

燃煤锅炉的炉膛内燃烧产出的烟气依次通过屏式过热器、末级过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器、除尘器和引风机，然后经气气换热器后，进入气化炉的气化炉风室。

旋风分离器与气气换热器之间设有气化气流量计；引风机与气气换热器之间设有烟气流量计。

还原区燃气管道和主燃烧区燃气管道分别与临炉相连，相连处均设有临炉关闭阀。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明利用生物质气化技术，产生气化气送入炉膛中，进行燃煤辅助燃烧，不但能够避免炉膛的积灰结渣和腐蚀问题，还能够显著降低so2和nox的排放浓度，降低飞灰含碳量，实现低品位生物质能的高品位利用。

2、在低负荷段，通过生物质气化气替代部分燃煤直接由主燃烧器喷入炉膛内，可以替代燃油系统和等离子系统，作为一种新型低负荷稳燃方式，提高锅炉低负荷运行的稳定性，此外能增加烟气量（生物质气化气燃烧产生的烟气量是等热值煤粉燃烧产生烟气量的5-8倍），增加对流受热面的吸热量，提高末级蒸汽温度。同时生物质本身硫含量低，利用生物质气替代部分燃煤，可有效降低脱硫系统入口so2浓度，降低脱硫系统运行的费用。

3、在中、高负荷段，将生物质气化气从还原区喷入炉膛内，进行生物质气再燃，可以将主燃烧器区生成的nox在还原区进行还原，相当于在空气分级的基础上进行了燃烧分级，既降低了主燃烧器区的炉膛温度，减少了热力型nox的生成，同时还原区喷入二次燃料生物质气化气，增加了还原区还原性物质（co、h2、ch4、cmhn）的浓度，使得更多的nox还原成n2，大幅降低了炉膛出口nox浓度，脱硝系统喷氨量相应减少，氨逃逸也随之减少，一定程度上降低了空预器堵塞的风险。

4、本发明对现有燃煤锅炉燃烧系统的改造较小，成本低，整体燃烧运行系统结构简单且无二次污染，通过生物质气体再利用技术，不仅解决了生物质能大规模、高效利用的难题，而且实现了低负荷稳燃和中、高负荷再燃热降低nox的目的。同时生物质气化后经旋风分离器分离处的大量的生物质灰可作为生物肥进行销售，可以增加电厂的经济收益。

5、本发明通过利用生物质气与煤共燃的方式，可以提高锅炉低负荷稳燃能力，使锅炉达到更低负荷时不投油或等离子而能稳定运行，可作为机组实现深度调峰的一种途径。

附图说明

图1为本发明燃煤锅炉燃烧运行系统的结构示意图；

图2为图1中炉膛内的结构示意图；

图3为图2中炉膛内燃气喷口的分布示意图；

图4为图2中炉膛内燃气喷口的另一种分布示意图。

图中，1-炉膛，2-空气预热器，3-除尘器，4-引风机，5-烟气流量计，6-混合气流量计，7-气化炉，8-送料皮带，9-给料机，10-气化炉风室，11-旋风分离器，12-气化气流量计，13-绞龙，14-气气换热器，15-还原区燃气管道，16-主燃烧器燃气管道，17-还原区燃气管道阀，18-主燃烧器燃气阀门，19-燃尽风喷口，20-还原区燃气喷口，21-主燃烧器燃气喷口，22屏式过热器，23-末级过热器，24-末级再热器，25-低温过热器，26-省煤器，27-临炉关断阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明燃煤锅炉燃烧运行系统对现有燃煤锅炉进行改造，包括炉膛外部设有的生物质气化气生成装置，打捆处理的生物质经过输送皮带8输送至给料机9，然后进入气化炉7，同时气化介质由气化炉风室10进入气化炉7，生物质在气化炉7内气化产生的生物质气化气进入旋风分离器11，分离下大部分的生物质灰，未燃尽的生物质灰和分离下来的床料颗粒通过下部设置的绞龙13重新输送至气化炉7中，生物质气化气经气气换热器14后降温至400℃左右，通入炉膛1内进行辅助燃烧。

定期在低负荷段（负荷低于50%bmcr工况），由多个主燃烧器燃气管道16输送过来的经过除灰和降温后约400℃生物质气化气，根据生物质气化气的产量，控制主燃烧器燃气阀门18全开或部分开启，气体由主燃烧器燃气喷口21喷入到炉膛1中，替代部分煤粉进行燃烧，煤粉通入量与生物质气化气通入量热量控制比例为1:60～1:20。同时生物质气化气可通过主燃烧器喷口21中心燃气喷口喷入。

在中、高负荷阶段（50%~100%bmcr工况），由多个还原区燃气管道15输送过来的经过出除灰后降温后约400℃生物质气化气，通过各自的还原区燃气管道阀17控制流量，通过布置在还原区燃气喷口20喷入炉膛1进行燃烧。

如图2所示，在炉膛燃烧产生的烟气依次经过屏式过热器22、末级过热器23、末级再热器24、低温过热器25、省煤器26和空气预热器2，然后进入除尘器3，最后经引风机4进入脱硫系统和烟囱。

净化后的净烟气经烟气流量计5与一次风混合后，通过混合气流量计6，通入气气换热器14中，经生物质气化气（旋风分离器11除尘后，约600℃）加热后，进入气化炉7的气化炉风室10内，可提高入炉风温至400℃～450℃，提高气化炉的气化率和燃气热值，同时降低生物质气化气温度至400℃左右，使其满足燃气吸风机对温度的要求，还可以减小燃气喷口的面积。

在低负荷段的运行方式下，临炉关断阀27、还原区燃气管道阀17保持全关状态。该种生物质气利用方式可以在不投油或等离子的情况下，解决锅炉低负荷运行时燃烧不稳的问题，同时可以满足长时间低负荷稳定运行，既节约了烧油或投用等离子耗电产生的费用，也解决了等离子不能长时间连续运行的问题。

在中、高负荷段，主燃烧器燃气喷口21喷入炉膛1的煤粉和二次风与还原区燃气喷口20喷入炉膛的生物质气化气在炉内初步燃烧，未燃尽的焦炭和可燃气体与燃尽风喷口19喷入的燃尽风进行混合燃尽。该运行方式下，临炉关断阀27、主燃烧器燃气阀门18保持全关或部分关闭。控制生物质气化气与煤粉的通入量热量比例为：1:10-3:20。该种生物质气利用方式可以将主燃烧器区生成的nox在还原区进行还原，相当于在空气分级的基础上进行了燃烧分级，既降低了主燃烧器区的炉膛温度，减少了热力型nox的生成，同时还原区喷入二次燃料生物质气化气，增加了还原区还原性物质（chi和co）的浓度，使得更多的nox还原成n2，大幅降低了炉膛出口nox浓度，脱硝系统喷氨量相应减少，氨逃逸也随之减少，一定程度上降低了空预器堵塞的风险。

还原区燃气喷口20布置灵活，可与主燃烧器燃气喷口21一致布置在前后墙（如图3所示），也可以根据现场情况布置在两侧墙。如图3所示，当还原区燃气喷口20布置在前后墙时，同层还原区燃气喷口20数量和水平间距与主燃烧器燃气喷口21一致，布置在最上层主燃烧器燃气喷口21与燃尽风喷口19之间的区域，根据还原区燃气喷口20数量均匀分布；如图4所示，当还原区燃气喷口20布置在两侧墙时，布置高度与在前后墙时一致，间距根据喷口数量均匀分布。

当锅炉出现紧急状况或停炉过程，打开临炉关断阀27，将生物质气输送到临炉进行燃烧，不影响气化炉的连续运行。