燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种的系统与方法

摘要

本发明公开了一种燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种的系统与方法，属于燃煤电站锅炉运行技术领域，其中，燃煤电站锅炉配置正压直吹式双进双出钢球磨，低灰熔点煤种、高灰熔点煤种分别各自从双进双出钢球磨煤机的一端送入钢球磨煤机中，经充分混合磨制后，磨煤机两端出粉均匀，掺混后混煤灰熔点较低灰熔点煤种有较大程度的升高；不同锅炉负荷下，可通过调整低灰熔点煤种和高灰熔点煤种所对应的给煤机皮带转速，来实现对低灰熔点煤种掺混比例的控制。本发明可以在有效缓解锅炉结焦、保证锅炉安全运行的基础上，最大限度的提高低灰熔点煤种的燃用比例，降低燃料成本，提高燃煤电厂机组运行的经济性。

说明书

【技术领域】

本发明属于燃煤电站锅炉运行技术领域，涉及一种燃煤电站锅炉掺烧低灰 熔点煤种的系统与方法。

【背景技术】

受供煤渠道或煤炭市场的影响，许多大型燃煤电厂现入炉煤质都远远偏离 设计煤种，其中也包含一部分标煤单价较低的低灰熔点煤种。低灰熔点煤种的 燃用会给锅炉带来不同程度的结焦问题。尤其是随着燃煤电站锅炉氮氧化物排 放标准的降低，空气分级、燃料分级等低氮燃烧方式将进一步促进燃烧过程中 煤中矿物元素向低灰熔点化合物的转化，加剧炉内结焦状况。锅炉结焦严重会 造成焦块砸坏水封、捞渣机卡死、锅炉灭火等影响机组运行安全性的事故发生； 同时也会导致受热面换热效率降低，锅炉排烟温度升高，排烟热损失增加，影 响锅炉运行的经济性。

目前，针对低灰熔点煤种的掺烧方式主要有两种：一种是分磨掺烧，如四 层燃烧器中掺烧一层低灰熔点煤种，其余三层掺烧高灰熔点煤种；另一种是炉 前预混，在煤场将低灰熔点煤种和高灰熔点煤种预先混合后，再通过输煤皮带 送入各原煤斗中。单纯从结焦防治来看，相同混煤比例下，炉前预混更有利于 缓解炉内结焦，低灰熔点煤种和高灰熔点煤种经过混合磨制后，在燃烧过程中 受煤种矿物元素交互作用的影响更强，会促使低灰熔点煤种中矿物元素与高灰 熔点煤种中矿物元素相结合，生成灰熔点较高的化合物。但炉前预混也受煤场 大小、掺混均匀度等的限制，有的电厂煤场过小，不具备预混条件，或者掺混 不均匀反而影响运行稳定。

此外，掺烧低灰熔点煤种锅炉结焦防治还应考虑掺烧位置、锅炉负荷、掺 烧比例的影响，如低灰熔点煤种是掺烧在下层燃烧器还是上层燃烧器，锅炉不 同负荷下低灰熔点煤种的掺烧比例如何调整等等。总之，如何在减少锅炉结焦、 保证锅炉安全运行的基础上，采取合理的掺烧方式，最大限度的燃用价格较低 的低灰熔点煤种，成为各燃煤电厂和锅炉运行技术人员所研究的重点。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种燃煤电站锅炉掺烧低 灰熔点煤种的系统与方法，其可以在有效缓解锅炉结焦、保证锅炉安全运行的 基础上，最大限度的提高低灰熔点煤种的燃用比例，提高燃煤电厂机组运行的 经济性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种系统，用于提供低灰熔点煤种的第一原煤 仓的出口连接第一给煤机的入口，第一给煤机的出口连接双进双出钢球磨煤机 的第一入口，双进双出钢球磨煤机的第一出口通过第一出粉管连接第一分离器 的入口，第一分离器的第一出口连接炉膛内的燃烧器的入口，第一分离器的第 二出口通过第一回粉管连接双进双出钢球磨煤机的第一入口；

用于提供高灰熔点煤种的第二原煤仓的出口连接第二给煤机的入口，第二 给煤机的出口连接双进双出钢球磨煤机的第二入口，双进双出钢球磨煤机的第 二出口通过第二出粉管连接第二分离器的入口，第二分离器的第一出口连接炉 膛内的燃烧器的入口，第二分离器的第二出口通过第二回粉管连接双进双出钢 球磨煤机的第二入口。

本发明进一步改进在于：双进双出钢球磨煤机为正压直吹式双进双出钢球 磨煤机。

本发明进一步改进在于：低灰熔点煤种为灰熔点低于1200℃的单一煤种或 混煤；高灰熔点煤种为灰熔点高于1400℃的单一煤种或混煤。

燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种的方法，低灰熔点煤种和高灰熔点煤种分 别通过第一给煤机和第二给煤机送入双进双出钢球磨煤机中进行磨制，其中， 锅炉在不同负荷下，通过调整第一给煤机和第二给煤机的皮带转速，实现对低 灰熔点煤种掺混比例的控制；双进双出钢球磨煤机通过第一出粉管将磨制好的 煤粉送入第一分离器，第一分离器将煤粉筛选后，煤粉的颗粒达到要求的部分 进入炉膛内的燃烧器中，其余部分回到双进双出钢球磨煤机中继续磨制；双进 双出钢球磨煤机通过第二出粉管将磨制好的煤粉送入第二分离器，第二分离器 将煤粉筛选后，煤粉的颗粒达到要求的部分进入炉膛内的燃烧器中，其余部分 回到双进双出钢球磨煤机中继续磨制。

本发明进一步改进在于：高负荷下，减少低灰熔点煤种的掺配比例，中、 低负荷下，增加低灰熔点煤种的掺配比例；其中，低灰熔点煤种掺烧在中、下 层燃烧器对应的磨煤机中，而上层燃烧器对应磨煤机不掺烧低灰熔点煤种。

本发明进一步改进在于：高负荷下减少低灰熔点煤种的掺配比例，中、低 负荷下增加低灰熔点煤种的掺配比例，具体如下：

锅炉在80％额定负荷以上，将单台磨煤机低灰熔点煤种掺混比例控制在 30～40％；锅炉在70～80％额定负荷，将单台磨煤机低灰熔点煤种掺混比例控制 在50％左右；锅炉在70％额定负荷以下，将单台磨煤机低灰熔点煤种掺混比例 提高至60～70％。

本发明进一步改进在于：低灰熔点煤掺烧在中、下层燃烧器所对应的磨煤 机中，而不掺烧在上层燃烧器所对应的磨煤机中，具体如下：

当燃烧器为3层时，顶层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种，其余两层掺烧低灰 熔点煤种；当燃烧器为4层时，顶层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种，其余3层掺 烧低灰熔点煤种；当燃烧器为5层时，最顶上两层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种， 其余3层掺烧低灰熔点煤种；当燃烧器为6层时，最顶上两层燃烧器不掺烧低 灰熔点煤种，其余4层掺烧低灰熔点煤种。

本发明进一步改进在于：双进双出钢球磨煤机为正压直吹式双进双出钢球 磨煤机。

本发明进一步改进在于：低灰熔点煤种为灰熔点低于1200℃的单一煤种或 混煤；高灰熔点煤种为灰熔点高于1400℃的单一煤种或混煤。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点：

与传统的正压直吹式双进双出钢球磨煤机的两侧原煤仓上相同煤种不同， 本发明燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种的系统与方法，其在磨煤机的两端分别 上低灰熔点煤种和高灰熔点煤种，低灰熔点煤种和高灰熔点煤种在钢球磨煤机 内混合后送入炉内燃烧。通过调整两端给煤机皮带转速灵活控制低灰熔点煤种 的掺烧比例，当锅炉负荷在80％额定负荷以上时，适当减少低灰熔点煤种的给 煤量，增加高灰熔点煤种的给煤量；当锅炉负荷在70％额定负荷以下时，增加 低灰熔点煤种的给煤量，减少高灰熔点煤种的给煤量。低灰熔点煤种掺烧在锅 炉的中、下层燃烧器；上层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种。

具体而言，本发明具有以下优点：

1)低灰熔点煤种和高灰熔点煤种分别从磨煤机两侧进入磨煤机磨制后，混 合比较均匀，两侧出粉差别不大。下表给出了正压直吹式双进双出钢球磨按1:1 掺混比例一侧(B1)给某高熔点煤种，一侧(B2)给某低灰熔点煤种磨制后， 煤样和出粉样的化验结果。从下表中可以看出，高灰熔点煤种与低灰熔点煤种 收到基灰分、发热量、干燥无灰基挥发分含量均差异较大，进入磨煤机磨制后， 两侧出粉收到基灰分、发热量、干燥无灰基挥发分含量基本相同，说明两种煤 种在钢球磨煤机内混合相对较好。

2)低灰熔点煤和高灰熔点煤经混合磨制后进入锅炉燃烧，受燃烧过程矿物 元素交互作用的影响，灰熔点升高，锅炉结焦状况得以缓解。通过对某高灰熔 点煤种、某低灰熔点煤种和混煤(高灰熔点煤种:低灰熔点煤种＝1:1)的灰熔点 进行对比试验分析可知，某高灰熔点煤种的灰熔点为1450℃，某低灰熔点煤种 的灰熔点为1150℃，按1:1混合后的混煤其灰熔点为1320℃。由此可见，低灰 熔点煤种和高灰熔点煤种混合后，灰熔点升高，有利于缓解锅炉结焦。

3)通过调整给煤机皮带转速，可以根据负荷情况灵活调整低灰熔点煤种的 掺混比例。80％额定负荷以上，炉膛温度相对较高，易产生结焦现象，可将单台 磨煤机低灰熔点煤种掺混比例控制在30～40％，保证机组运行的安全性；70～80％ 额定负荷，可将单台磨煤机低灰熔点煤种掺混比例控制在50％左右；70％额定负 荷以下，炉膛温度相对较低，运行氧量较高，不易产生结焦现象，可将单台磨 煤机低灰熔点煤种掺混比例提高至60～70％，提高机组运行经济性。

4)考虑到上层燃烧器附近为炉膛中心位置，炉膛温度最高，为缓解锅炉结 焦，上层燃烧器对应磨煤机不掺烧低灰熔点煤种，将低灰熔点煤种掺烧在炉膛 温度相对较低的中、下层燃烧器对应的磨煤机上。

【附图说明】

图1为低灰熔点煤种在配置双进双出钢球磨煤机锅炉上掺烧的系统示意图。

图2为低灰熔点煤种在各层燃烧器上掺烧的系统示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明燃煤电站锅炉掺烧低灰熔点煤种系统，用于提供低灰 熔点煤种的第一原煤仓1的出口连接第一给煤机3的入口，第一给煤机3的出 口连接双进双出钢球磨煤机5的第一入口，双进双出钢球磨煤机5的第一出口 通过第一出粉管6连接第一分离器8的入口，第一分离器8的第一出口连接炉 膛内的燃烧器的入口，第一分离器8的第二出口通过第一回粉管10连接双进双 出钢球磨煤机5的第一入口；用于提供高灰熔点煤种的第二原煤仓2的出口连 接第二给煤机4的入口，第二给煤机4的出口连接双进双出钢球磨煤机5的第 二入口，双进双出钢球磨煤机5的第二出口通过第二出粉管7连接第二分离器9 的入口，第二分离器9的第一出口连接炉膛内的燃烧器的入口，第二分离器9 的第二出口通过第二回粉管11连接双进双出钢球磨煤机5的第二入口。其中， 低灰熔点煤种为灰熔点低于1200℃的单一煤种或混煤；高灰熔点煤种为灰熔点 高于1400℃的单一煤种或混煤。

进一步地，双进双出钢球磨煤机5为正压直吹式双进双出钢球磨煤机。

如图1所示，低灰熔点煤种和高灰熔点煤种分别通过第一给煤机3和第二 给煤机4送入双进双出钢球磨煤机5中进行磨制，其中，锅炉在不同负荷下， 通过调整第一给煤机3和第二给煤机4的皮带转速，实现对低灰熔点煤种掺混 比例的控制；双进双出钢球磨煤机5通过第一出粉管6将磨制好的煤粉送入第 一分离器8，第一分离器8将煤粉筛选后，煤粉的颗粒达到要求的部分进入炉膛 内的燃烧器中，其余部分回到双进双出钢球磨煤机5中继续磨制；双进双出钢 球磨煤机5通过第二出粉管7将磨制好的煤粉送入第二分离器9，第二分离器9 将煤粉筛选后，煤粉的颗粒达到要求的部分进入炉膛内的燃烧器中，其余部分 回到双进双出钢球磨煤机5中继续磨制。

其中，高负荷下，减少低灰熔点煤种的掺配比例，中、低负荷下，增加低 灰熔点煤种的掺配比例；其中，低灰熔点煤种掺烧在中、下层燃烧器对应的磨 煤机中，而上层燃烧器对应磨煤机不掺烧低灰熔点煤种。

根据负荷不同，可以灵活调节给煤机3和给煤机4的给煤皮带转速来实现 对低灰熔点煤种掺混比例的控制。锅炉在80％额定负荷以上，将单台磨煤机低 灰熔点煤种掺混比例控制在30～40％；锅炉在70～80％额定负荷，将单台磨煤机 低灰熔点煤种掺混比例控制在50％左右；锅炉在70％额定负荷以下，将单台磨 煤机低灰熔点煤种掺混比例提高至60～70％。

根据实际情况，也可以原煤仓1中为高灰熔点煤种，原煤仓2中为低灰熔 点煤种。单个分离器可以连接2根煤粉管道，也可以连接3根或4根煤粉管道。

如图2所示，低灰熔点煤种掺烧在中、下层(A、B、C层)燃烧器对应磨 煤机中，上层(D层)燃烧器对应磨煤机不掺烧低灰熔点煤种。

根据锅炉容量大小，燃烧器层数可以是3～6层，锅炉燃烧方式可以为前后 墙对冲旋流燃烧方式，也可以是切向燃烧方式。当燃烧器为3层时，顶层燃烧 器不掺烧低灰熔点煤种，其余两层掺烧低灰熔点煤种；当燃烧器为4层时，如 图2所示，顶层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种，其余3层掺烧低灰熔点煤种；当 燃烧器为5层时，最顶上两层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种，其余3层掺烧低灰 熔点煤种；当燃烧器为6层时，最顶上两层燃烧器不掺烧低灰熔点煤种，其余4 层掺烧低灰熔点煤种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换， 都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。