一次风的最高氧气浓度的确定方法、煤粉锅炉的低负荷稳燃方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一次风的最高氧气浓度的确定方法、煤粉锅炉的低负荷稳燃方法及系统。该确定方法包括：根据指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比、指定负荷工况与满负荷工况的收到基挥发分比例之比、指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比以及满负荷工况的一次风氧气浓度，确定指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度。本发明专利技术还提供了一种煤粉锅炉的低负荷稳燃方法，包括在低负荷工况状态下将包含纯氧的一次风输送至磨煤机，并控制该一次风中的纯氧浓度小于等于上述方法确定的该负荷工况的一次风的最高氧气浓度。本发明专利技术还提供了一种煤粉锅炉系统。上述低负荷稳燃方法可使煤粉锅炉在低负荷工况下长时间稳定安全运行。低负荷工况下长时间稳定安全运行。低负荷工况下长时间稳定安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一次风的最高氧气浓度的确定方法、煤粉锅炉的低负荷稳燃方法及系统


[0001]本专利技术涉及煤粉锅炉
，尤其涉及一种一次风的最高氧气浓度的确定方法、煤粉锅炉的低负荷稳燃方法及系统。

技术介绍

[0002]火电机组低负荷运行能力、快速变负荷运行能力是灵活性电源运行的主要要求，提高低负荷运行能力、快速变负荷运行能力对火电机组的运行有重要的价值。火电机组中大部分机组采用煤粉锅炉。煤粉锅炉在低负荷运行时，受限制于一次风量不能与煤粉同比例降低的原因(必须保持一定水平以上的风速才能够输运煤粉)，一次风量相对过剩，导致锅炉低负荷稳燃能力下降，着火热丧失，容易发生燃烧不稳定甚至灭火的危险。为解决此问题，存在多种解决方法，主要存在有浓淡燃烧器稳燃方法、燃烧器注氧稳燃方法、燃烧器注燃料稳燃方法三种类型的方法。
[0003]浓淡燃烧器的特点是通过燃烧器内部结构的变化使得一次风粉混合物形成浓煤粉区和淡煤粉区，浓煤粉区可形成局部高燃料区，高燃料区在着火时能产生大量的挥发分从而增加了单位体积内的着火热，提高稳燃能力；燃烧器注氧稳燃的方法是在燃烧器内通入氧气，提高氧气的浓度，降低煤粉的着火点，从而提高了稳燃能力；燃烧器注燃料稳燃方法是通过注入低燃点的燃料，主动增加着火热，提高了煤粉气流的稳燃能力。
[0004]值得注意的是低负荷稳燃工况需要长时间维持，维持的时间不是电厂决定的，而是与电力调度给的低负荷情况直接相关的，浓淡燃烧器的运行方法是传统的低负荷稳燃方法，稳定运行时低负荷的下限的程度有限，因此锅炉低负荷稳燃成为当前灵活性运行的重要课题。燃烧器注氧稳燃方法和燃烧器注燃料稳燃方法的缺点是长期运行时由于存在燃料或氧气与已经燃烧的煤粉的混合过程，容易存在氧气浓度不均，导致燃烧器结焦或烧损，虽然这两种方法早已应用于点火，但是当需要长期应用于低负荷稳燃时，就可能出现燃烧器结焦或烧损的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种一次风的最高氧气浓度的确定方法、煤粉锅炉的低负荷稳燃方法及系统。本专利技术提供的低负荷稳燃方法可以使煤粉锅炉在低负荷工况下长时间稳定安全燃烧运行。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度的确定方法，包括：获取指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比、指定负荷工况与满负荷工况的收到基挥发分比例之比、指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比、满负荷工况的一次风氧气浓度；根据所述指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比、指定负荷工况与满负荷工况的收到基挥发分比例之比、指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比、满负荷工况的一次风氧气浓度，确定指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度。
[0007]根据本专利技术的具体实施方案，所述一次风是指通入磨煤机中、与磨煤机的煤一同进入炉膛燃烧器的气体。
[0008]根据本专利技术的具体实施方案，所述一次风的最高氧气浓度是指一次风中来自不同种气体的氧气的总量在一次风中的浓度的上限。例如，当所述一次风由空气与纯氧组成时，所述一次风的最高氧气浓度是空气中的氧气和纯氧的总量在一次风中的最高浓度。
[0009]根据本专利技术的具体实施方案，所述一次风的最高氧气浓度与满负荷工况的一次风氧气浓度的单位相同，可以是体积浓度、摩尔浓度等形式。
[0010]根据本专利技术的具体实施方案，所述指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比一般可以是指定负荷工况的一次风的最低流速与满负荷工况的一次风流速之比。
[0011]根据本专利技术的具体实施方案，在满负荷工况时，煤粉产生的挥发分浓度最高，因此满负荷工况是燃烧化学反应最快且不爆燃的工况。
[0012]根据本专利技术的具体实施方案，所述指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度的计算公式可以包括：
[0013][0014]其中，为指定负荷工况一次风的最高氧气浓度，为满负荷工况一次风氧气浓度，与的单位相同(例如可以是同单位体积浓度、摩尔浓度等)；B0为满负荷工况的负荷，B1为指定负荷工况的负荷，B0与B1的单位相同(例如可以是％)；V
ar0
为满负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar1
为指定负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar0
与V
ar1
的单位相同、一般为无量纲；ν
pr0
为满负荷工况的一次风流速，ν
pr1
为指定负荷工况的一次风流速，ν
pr0
与ν
pr1
的单位相同(例如可以是m/s)。
[0015]根据本专利技术的具体实施方案，所述指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比可以和指定负荷工况与满负荷工况的锅炉燃煤量之比相等。此时可以用指定负荷工况与满负荷工况的锅炉燃煤量之比代替指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比计算所述指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度，具体的计算公式可以包括：
[0016][0017]其中，为指定负荷工况一次风的最高氧气浓度，为满负荷工况一次风氧气浓度，与的单位相同(例如可以同单位的质量浓度、体积浓度、摩尔浓度等)；M0为满负荷工况的负荷，M1为指定负荷工况的负荷，M0与M1的单位相同(例如可以是kg/h)；V
ar0
为满负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar1
为指定负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar0
与V
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的单位相同、一般为无量纲；ν
pr0
为满负荷工况的一次风流速，ν
pr1
为指定负荷工况的一次风流速，ν
pr0
与ν
pr1
的单位相同(例如可以是m/s)。在本专利技术的具体实施方案中，上述确定方法的适用于指定负荷工况时煤粉的挥发分燃烧速率等于满负荷工况时煤粉的挥发分燃烧速率。
[0018]本专利技术进一步提供了一种煤粉锅炉的低负荷稳燃方法，该方法包括：在低负荷工况状态下，将包含纯氧的一次风输送至磨煤机入口，然后利用所述一次风携带磨煤机中的煤粉进入炉膛的燃烧器燃烧，使煤粉锅炉运行；其中，所述一次风中的纯氧浓度小于等于上
述方法确定的该负荷工况对应的一次风的最高氧气浓度，所述低负荷工况与满负荷工况的负荷之比为大于等于0.15且小于1，例如可以是大于等于0.2且小于1。
[0019]在本领域中，通常将纯氧直接通入锅炉系统的燃烧器中作为助燃气体，但会由此导致氧气在燃烧器中分布不均，出现烧损、结焦的问题，难以实现长时间的低负荷运行；而如果将纯氧直接通入磨煤机，则存在爆燃的风险。本专利技术通过在一次风中添加纯氧，可以在保证一次风总量不变的情况下，提高低负荷工况时燃烧器的稳燃能力和稳定运行时间；并且，通过将一次风中纯氧的浓度控制在该负荷条件的纯氧最高浓度以下，可以有效避免纯氧直接通入磨煤机带来的爆燃风险。
[0020]在本专利技术的具体实施方案中，所述一次风还可以包含空气和/或二氧化碳。
[0021]在本专利技术的具体实施方案中，所述二氧化碳的来源可以是烟气、电厂封存的二氧化碳等。其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一次风的最高氧气浓度的确定方法，包括：获取指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比、指定负荷工况与满负荷工况的收到基挥发分比例之比、指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比、满负荷工况的一次风氧气浓度；根据所述指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比、指定负荷工况与满负荷工况的收到基挥发分比例之比、指定负荷工况与满负荷工况的一次风流速之比、满负荷工况的一次风氧气浓度，确定指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度。2.根据权利要求1所述的确定方法，其中，所述指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度的计算公式包括：其中，为指定负荷工况一次风的最高氧气浓度，为满负荷工况一次风的氧气浓度，与的单位相同；B0为满负荷工况的负荷，B1为指定负荷工况的负荷，B0与B1的单位相同；V
ar0
为满负荷工况的收到基挥发分比例，V
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为指定负荷工况的收到基挥发分比例，V
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与V
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的单位相同；ν
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为满负荷工况的一次风流速，ν
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为指定负荷工况的一次风流速，ν
pr0
与ν
pr1
的单位相同。3.根据权利要求1或2所述的确定方法，其中，所述指定负荷工况与满负荷工况的负荷之比和指定负荷工况与满负荷工况的锅炉燃煤量之比相等。4.根据权利要求3所述的确定方法，其中，所述指定负荷工况的一次风的最高氧气浓度的计算公式包括：其中，为指定负荷工况一次风的最高氧气浓度，为满负荷工况一次风氧气浓度，与的单位相同；M0为满负荷工况的负荷，M1为指定负荷工况的负荷，M0与M1的单位相同；V
ar0
为满负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar1
为指定负荷工况的收到基挥发分比例，V
ar0
与V
ar1
的单位相同；ν
pr0
为满负荷工况的一次风流速，ν
pr1
为指定负荷工况的一次风流速，ν
pr0
与ν

【专利技术属性】
技术研发人员：程通锐，孙亦鹏，赵振宁，李战国，李金晶，李媛园，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：