一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统技术方案

本发明专利技术涉及燃煤电厂灵活性改造深度调峰技术和污染物超低排放技术领域，更具体而言，涉及一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，以渣煤加热器、空气灰渣换热器和冷渣器为主要调节设备，采用对锅炉给煤和一次风加热的调节方式，实现对锅炉低负荷下CFB锅炉侧热量的维持和调控，使机组能够在低负荷条件下实现稳定燃烧，同时在最低流化风量的前提下，降低一次风量，保证低负荷工况下床温基本保持不变，在满足CFB锅炉高效脱硫、低氮燃烧的基础上实现深度调峰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统
本专利技术涉及燃煤电厂灵活性改造深度调峰技术和污染物超低排放
，更具体而言，涉及一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统。
技术介绍
近年来，环境污染问题愈发严重，雾霾天气频发，严重威胁到人类的生存环境与身体健康。NOx和SO2等作为主要污染气体而越来越受到人们的广泛关注，火电厂排烟中的NOx、SO2作为重要污染来源，需要对其进行严格控制。为了有效解决燃煤发电给大气环境带来的污染问题，国家发改委、能源局、环保部联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划》([2014]2093号)，指出到2020年现役燃煤发电机组大气污染物中NOx、SO2排放限值要低于50mg/Nm3、35mg/Nm3，实现我国对燃煤发电机组超低排放和节能改造计划。由于风电、光伏发电的随机性、间歇性较强，其大规模并网给电网的安全稳定运行带来了负面影响。为提高可再生能源的消纳能力，承担着全国70％以上发电量的火电机组需承担电网的调峰任务，这使得在超低排放浪潮下的燃煤发电机组又面临深度调峰的严峻挑战。目前调峰运行方式多以低负荷调峰运行方式为主，火力发电机组深度调峰时，由于汽轮机一般可在20％～30％额定负荷下稳定运行，而锅炉在低负荷时容易出现燃烧不稳定，因此深度调峰的主要矛盾是在低负荷时能够保持稳定燃烧，保证锅炉安全稳定运行。当前大部分燃煤锅炉的低负荷稳燃能力在50％额定负荷左右，提高锅炉低负荷稳燃能力的主要措施有：精细化调整锅炉运行设备、强化锅炉燃烧和制粉系统改造、掺烧高挥发分煤质、等离子体和微油等助燃改造等，但这些方法都是针对煤粉炉的。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的不足，本专利技术提供一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，通过调节满足污染物脱除的基本条件，实现基于环保指标约束条件下的CFB发电机组深度调峰。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，包括CFB锅炉、旋风分离器、回料器、锥阀、外置床、冷渣器、煤渣换热器、空气灰渣换热器、一次风室、后烟井、煤粉仓、石灰石仓和调节阀；所述CFB锅炉出口设置旋风分离器，旋风分离器上方与后烟井连通，旋风分离器下方设置有回料器，回料器中的一部分物料被送入CFB锅炉炉膛继续进行燃烧，另一部分通过锥阀进入外置床加热受热面，之后再返送回CFB锅炉炉膛继续参与燃烧，CFB锅炉炉膛底部两侧分别布置两个排渣口，一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器和煤渣换热器中，另一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器和空气灰渣换热器中；一次风经空气灰渣换热器换热进入布置在CFB锅炉炉膛底部的一次风室中，锅炉给煤经煤渣换热器换热进入煤仓，通过回料腿进入CFB锅炉炉膛参与燃烧；煤渣换热器和空气灰渣换热器中经过换热后的灰渣分别送回冷渣器进一步冷却后排放；石灰石仓中的石灰石粉通过返料腿进入CFB锅炉进行脱硫反应所述旋风分离器设置为三台或四台。CFB锅炉排渣分别进入冷渣器和煤渣换热器中，当机组负荷较高时，通过调节阀控制灰渣尽可能多的排入冷渣器中；当机组负荷较低时，为了维持炉内热量稳定，通过调节阀控制灰渣尽可能多的排入煤渣换热器中加入锅炉给煤，尽可能维持炉内热量稳定，提高低负荷稳燃性能，加热给煤后的灰渣被送入冷渣器进一步冷却后被排放。CFB锅炉排渣分别进入冷渣器和空气灰渣换热器中，当机组负荷较高时，通过调节阀控制灰渣尽可能多的排入冷渣器中进行冷却处理；当机组负荷较低时，为了维持床温恒定，在保证最低流化风量的前提下，通过调节阀控制灰渣尽可能多的排入空气灰渣换热器中，加热一次风，降低一次风量，维持炉内热量稳定和床温恒定的同时，降低氧量，减少炉内NOx的生成，在保持床温恒定的同时得到较高的炉内脱硫效率。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术提供了一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，通过对锅炉给煤和一次风进行加热调节，可以对锅炉侧热量进行有效维持与调控，提高了锅炉低负荷稳燃性能；采用锅炉排渣对给煤和一次风进行加热，提高了对锅炉排渣热量的利用率，进一步提升了锅炉燃烧热效率和稳燃效果；通过对一次风进行加热，可以在低负荷时保证最低流化风量的前提下降低一次风量，有效降低了一次风对床温的影响，而且降低一次风量的同时也降低了氧量，减少炉内NOx的生成，稳定适宜的床温提供了更高的炉内脱硫效率。本专利技术提供的一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统在保证炉内高效脱硫和低氮燃烧的前提下提高锅炉低负荷稳燃性能，实现基于环保约束的燃煤发电机组深度调峰。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统整体结构示意图；图2为煤渣加热器结构示意图；图3为空气灰渣换热器示意图；图4为CFB锅炉热平衡示意图。图中：1为CFB锅炉、2为旋风分离器、3为回料器、4为锥阀、5为外置床、6为冷渣器、7为煤渣换热器、8为空气灰渣换热器、9为一次风室、10为后烟井、11为煤粉仓、12为石灰石仓、13为调节阀。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，包括CFB锅炉1、旋风分离器2、回料器3、锥阀4、外置床5、冷渣器6、煤渣换热器7、空气灰渣换热器8、一次风室9、后烟井10、煤粉仓11、石灰石仓12和调节阀13；所述CFB锅炉1出口设置旋风分离器2，旋风分离器2上方与后烟井10连通，后烟井10排出烟气；旋风分离器2下方设置有回料器3，分离器2将大颗粒物料捕捉后一部分通过回料器3送入CFB锅炉1炉膛继续参与燃烧，另一部分通过锥阀4进入外置床5加热受热面，之后再返送回CFB锅炉1炉膛继续参与燃烧；CFB锅炉1炉膛底部两侧分别布置两个排渣口，一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器6和煤渣换热器7中，另一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器6和空气灰渣换热器8中；一次风经空气灰渣换热器8换热进入布置在CFB锅炉1炉膛底部布风板经风帽送入一次风室9中，起助燃作用的二次风从锅炉左右侧墙送入；锅炉给煤经煤渣换热器7换热进入煤仓11，通过回料腿进入CFB锅炉1炉膛参与燃烧；煤渣换热器7和空气灰渣换热器8中经过换热后的灰渣分别送回冷渣器6进一步冷却后排放；石灰石仓12中的石灰石粉通过返料腿进入CFB锅炉1进行脱硫反应。所述旋风分离器2设置为三台或四台。如图2所示，CFB锅炉1排渣分别进入冷渣器6和煤渣换热器7中，当机组负荷较高时，通过调节阀13控制灰渣尽可能多的排入冷渣器6中；当机组负荷较低时，为了尽可能维持炉内热量稳定，通过调节阀13控制灰渣尽可能多的排入煤渣换热器7中，加热锅炉1给煤，尽可能维持炉内热量稳定，提高低负荷稳燃性能，加热给煤后的灰渣被送入冷渣器6进一步冷却后被排放。如图3所示，CFB锅炉1排渣分别进入冷渣器6和空气灰渣换热器8中，当机组负荷较高时，通过调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，其特征在于：包括CFB锅炉（1）、旋风分离器（2）、回料器（3）、锥阀（4）、外置床（5）、冷渣器（6）、煤渣换热器（7）、空气灰渣换热器（8）、一次风室（9）、后烟井（10）、煤粉仓（11）、石灰石仓（12）和调节阀（13）；所述CFB锅炉（1）出口设置旋风分离器（2），旋风分离器（2）上方与后烟井（10）连通，旋风分离器（2）下方设置有回料器（3），回料器（3）中的一部分物料被送入CFB锅炉（1）炉膛继续进行燃烧，另一部分通过锥阀（4）进入外置床（5）加热受热面，之后再返送回CFB锅炉（1）炉膛继续参与燃烧，CFB锅炉（1）炉膛底部两侧分别布置两个排渣口，一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器（6）和煤渣换热器（7）中，另一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器（6）和空气灰渣换热器（8）中；一次风经空气灰渣换热器（8）换热进入布置在CFB锅炉（1）炉膛底部的一次风室（9）中，锅炉给煤经煤渣换热器（7）换热进入煤仓（11），通过回料腿进入CFB锅炉（1）炉膛参与燃烧；煤渣换热器（7）和空气灰渣换热器（8）中经过换热后的灰渣分别送回冷渣器（6）进一步冷却后排放；石灰石仓（12）中的石灰石粉通过返料腿进入CFB锅炉（1）进行脱硫反应。...

【技术特征摘要】
1.一种基于环保指标约束的深度调峰CFB锅炉侧热量调控系统，其特征在于：包括CFB锅炉（1）、旋风分离器（2）、回料器（3）、锥阀（4）、外置床（5）、冷渣器（6）、煤渣换热器（7）、空气灰渣换热器（8）、一次风室（9）、后烟井（10）、煤粉仓（11）、石灰石仓（12）和调节阀（13）；所述CFB锅炉（1）出口设置旋风分离器（2），旋风分离器（2）上方与后烟井（10）连通，旋风分离器（2）下方设置有回料器（3），回料器（3）中的一部分物料被送入CFB锅炉（1）炉膛继续进行燃烧，另一部分通过锥阀（4）进入外置床（5）加热受热面，之后再返送回CFB锅炉（1）炉膛继续参与燃烧，CFB锅炉（1）炉膛底部两侧分别布置两个排渣口，一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器（6）和煤渣换热器（7）中，另一个排渣口分两路管道将灰渣分别送入冷渣器（6）和空气灰渣换热器（8）中；一次风经空气灰渣换热器（8）换热进入布置在CFB锅炉（1）炉膛底部的一次风室（9）中，锅炉给煤经煤渣换热器（7）换热进入煤仓（11），通过回料腿进入CFB锅炉（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张媛媛，张锴，范常浩，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11