本發(fā)明涉及一種用于火電機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃技術(shù)，用于對火電機(jī)組在超低負(fù)荷運行時的鍋爐穩(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、光伏發(fā)電等可再生能源裝機(jī)規(guī)模迅猛增長。截止2015年，風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)1.29億千瓦，光伏發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)4158萬千瓦。然而，我國電力系統(tǒng)目前現(xiàn)有的調(diào)節(jié)能力難以滿足這些清潔能源大規(guī)模發(fā)展和完全消納的需求，這就導(dǎo)致了部分地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄風(fēng)和棄光現(xiàn)象。以“三北”地區(qū)為例，冬季供暖期，大量熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組因供暖而難以深度調(diào)峰，進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)荷低谷時段風(fēng)電大量棄風(fēng)。2015年，甘肅的棄風(fēng)量為82億千瓦時、棄風(fēng)率高達(dá)39％；新疆的棄風(fēng)量為71億千瓦時、棄風(fēng)率高達(dá)32％；吉林的棄風(fēng)量為27億千瓦時、棄風(fēng)率高達(dá)32％。較高的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象不僅造成了風(fēng)電、光電等清潔電力能源的極大浪費，也給國家?guī)砹撕艽蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

針對這一問題，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局出臺了一系列相關(guān)文件政策。根據(jù)《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實施意見》有關(guān)要求，到2020年，國家級風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)示范工程棄風(fēng)率控制在5％以內(nèi)，棄光率控制在3％以內(nèi)。這就對我國各大電網(wǎng)的容量及調(diào)節(jié)能力提出了更高的要求，以便給風(fēng)電、光電等清潔能源騰出更大的空間。另一方面，這些清潔能源在電力供給方面還具有隨機(jī)性、間歇性、不穩(wěn)定性、無功供給性能低、短時提供短路電流能力弱等特點，這些因素均不利于清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)，給電力系統(tǒng)的安全運行和電力供應(yīng)保障帶來巨大的挑戰(zhàn)。因此，為了提高我國清潔能源的利用率，降低棄風(fēng)率和棄光率，降低清潔能源在并網(wǎng)供電過程中對局部電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊的可能性，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，亟需對我國電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力進(jìn)行提升和擴(kuò)展，這也是我國推進(jìn)高效智能電力系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容，符合國家電力系統(tǒng)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。

火電運行靈活性包括；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)荷運行時，如調(diào)峰負(fù)荷率達(dá)到20％下，將對機(jī)組安全運行產(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)計的最低穩(wěn)定運行負(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，實現(xiàn)火電機(jī)組超低負(fù)荷安全穩(wěn)定運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300mw某機(jī)組為例，該機(jī)組是配鋼球磨煤機(jī)中間倉儲式制粉系統(tǒng)的機(jī)組。如圖1所示，為原鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)的示意圖，煤粉由原煤倉1進(jìn)入計量系統(tǒng)2，再進(jìn)入給煤機(jī)3，由給煤機(jī)3給煤進(jìn)入下行干燥管4中，再進(jìn)入磨煤機(jī)5中進(jìn)行煤粉制備，與此同時，一、二次風(fēng)冷空氣進(jìn)入空預(yù)器15后變?yōu)闊嵋淮物L(fēng)和熱二次風(fēng)，熱一次風(fēng)通過風(fēng)道進(jìn)入下行干燥管4后，與未經(jīng)過空預(yù)器15的冷一次風(fēng)都進(jìn)入磨煤機(jī)5中干燥煤粉，從磨煤機(jī)5出來的一次風(fēng)粉混合物進(jìn)入粗粉分離器8中進(jìn)行一次風(fēng)粉分離，不符合要求的煤粉通過粗粉分離器與下行干燥管之間的管道再返回到磨煤機(jī)5中重新磨制，符合要求的煤粉進(jìn)入細(xì)粉分離器9中進(jìn)行二次風(fēng)粉分離，達(dá)到燃燒要求的煤粉進(jìn)入煤斗14中儲存，沒有達(dá)到要求的煤粉通過再循環(huán)管10回到磨煤機(jī)5中重新磨制，在細(xì)粉分離器9中分離的空氣中含有少量的細(xì)煤粉通過管道與部門一次風(fēng)混合，經(jīng)過排粉風(fēng)機(jī)11升壓后輸送煤斗14中的煤粉進(jìn)入主燃燒器13中進(jìn)行燃燒，同時從熱風(fēng)風(fēng)道上引入一股熱二次風(fēng)進(jìn)入二次風(fēng)箱16，再進(jìn)入主燃燒器13中助燃。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)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠用于火電機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃技術(shù)，能使火電機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行，保證機(jī)組的安全性，提高機(jī)組的靈活性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于火電機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃系統(tǒng)，包括與原煤倉連通的給煤機(jī)，給煤機(jī)的輸出端依次連接下行干燥管、磨煤機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器、煤斗、鍋爐的主燃燒器，細(xì)粉分離器通過再循環(huán)管與磨煤機(jī)連接，空預(yù)器分別與磨煤機(jī)、鍋爐頂部的燃盡風(fēng)室連通、熱一次風(fēng)道連通，熱一次風(fēng)道分別與下行干燥管的輸入端、二次風(fēng)箱、排粉風(fēng)機(jī)、細(xì)粉分離器連通，二次風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)口與熱一次風(fēng)道連通，出風(fēng)口與主燃燒器連通，排粉分機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與熱一次風(fēng)道連通，出風(fēng)口連接煤斗與主燃燒器之間的管道，其特征在于，還包括與穩(wěn)燃?xì)庠聪到y(tǒng)連接的煤粉氣源摻混器，煤粉氣源摻雜器的輸入端連接排粉分機(jī)與主燃燒器之間的管道，輸出端連接主燃燒器。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)燃?xì)庠聪到y(tǒng)為天然氣氣源站。

更優(yōu)選地，所述天然氣氣源站通過調(diào)壓站與煤粉氣源摻雜器連接。

優(yōu)選地，所述原煤倉的出口端連接有計量系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述主燃燒器為多層燃燒器，煤粉氣源摻雜器與主燃燒器的上兩層連接。

更優(yōu)選地，當(dāng)與之配合的機(jī)組在大于或等于最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運行時，該穩(wěn)燃系統(tǒng)停止工作，即停止向鍋爐供天然氣，主燃燒器正常運行；當(dāng)機(jī)組在低于最低穩(wěn)燃負(fù)荷下運行時，主燃燒器切換到上兩層運行，與此同時，天然氣氣源站中的天然氣輸送到煤粉氣源摻混器中直接與一次風(fēng)粉進(jìn)行摻混后輸送到鍋爐的爐膛中進(jìn)行燃燒。

本發(fā)明在原火電機(jī)組鍋爐系統(tǒng)中，針對原制粉系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)，在鍋爐房旁，新增一套穩(wěn)燃?xì)庠聪到y(tǒng)和煤粉氣源摻混器來穩(wěn)定鍋爐在超低負(fù)荷下的燃燒，保障鍋爐在低負(fù)荷下的安全。

通過兩個系統(tǒng)在機(jī)組協(xié)同運行，保證高負(fù)荷下運行，不對機(jī)組產(chǎn)生負(fù)面影響，在超負(fù)荷下運行時，由于將可燃?xì)怏w摻混在一次風(fēng)粉中，大大降低了混合物的著火熱，天然氣首先開始燃燒后，再點燃煤粉，從而保證低負(fù)荷下鍋爐的穩(wěn)燃，實現(xiàn)機(jī)組的安全運行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過可以實現(xiàn)電廠機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)定燃燒。

2、本發(fā)明增加了在一次風(fēng)粉混合物摻入了可燃?xì)怏w，提高燃料的穩(wěn)燃特性，在最低穩(wěn)燃負(fù)荷附近負(fù)荷下，鍋爐的燃燒特性大大提高。

附圖說明

圖1為原鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)的示意圖；

圖2為實施例提供的穩(wěn)燃系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

實施例

以哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的某電廠300mw亞臨界鍋爐為對象。如圖2所示，為用于電廠中間倉儲式制粉系統(tǒng)機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃系統(tǒng)的示意圖，用于鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃，其包括與原煤倉1連通的給煤機(jī)3和與穩(wěn)燃?xì)庠聪到y(tǒng)(本實施例采用小型的天然氣氣源站18)連接的煤粉氣源摻混器17。給煤機(jī)3的輸出端依次連接下行干燥管4、磨煤機(jī)5、粗粉分離器8、細(xì)粉分離器9、煤斗14、鍋爐的主燃燒器13，細(xì)粉分離器9通過再循環(huán)管10與磨煤機(jī)5連接，空預(yù)器15分別與磨煤機(jī)5(兩者通過冷一次風(fēng)道7連通)、鍋爐頂部的燃盡風(fēng)室12連通、熱一次風(fēng)道6連通，熱一次風(fēng)道6分別與下行干燥管4的輸入端、二次風(fēng)箱16、排粉風(fēng)機(jī)11、細(xì)粉分離器9連通，二次風(fēng)箱16的進(jìn)風(fēng)口與熱一次風(fēng)道6連通，出風(fēng)口與主燃燒器13連通，排粉分機(jī)11的進(jìn)風(fēng)口與熱一次風(fēng)道6連通，出風(fēng)口連接煤斗14與主燃燒器13之間的管道。煤粉氣源摻雜器17的輸入端連接排粉分機(jī)11與主燃燒器13之間的管道，輸出端連接主燃燒器13。天然氣氣源站18通過調(diào)壓站19與煤粉氣源摻雜器17連接。原煤倉1的出口端連接有計量系統(tǒng)2。主燃燒器13為多層燃燒器，煤粉氣源摻雜器17與主燃燒器13的上兩層連接。

上述系統(tǒng)在原鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)中，在煤斗14后，新增一套穩(wěn)燃?xì)庠聪到y(tǒng)和煤粉氣源摻混器17來穩(wěn)定鍋爐在超低負(fù)荷下的燃燒，保障鍋爐在低負(fù)荷下的安全。

從小型天然氣氣源站18中的天然氣經(jīng)過氣化后送到調(diào)壓站19中將壓力調(diào)到合適的值，在將一定壓力下的天然氣輸下一個燃燒系統(tǒng)中，構(gòu)成燃煤氣化助燃系統(tǒng)。

上述用于火電機(jī)組鍋爐在超低負(fù)荷下的穩(wěn)燃的運行步驟如下：

步驟1：機(jī)組在高負(fù)荷(大于等于目前最低穩(wěn)燃負(fù)荷，該廠是35％bmcr)下運行時，穩(wěn)燃系統(tǒng)停止工作，停止向鍋爐供天然氣，主燃燒器13按照正常運行；

步驟2：機(jī)組在超低負(fù)荷(低于目前最低穩(wěn)燃負(fù)荷，該廠是35％bmcr)下運行時，此時主燃燒器13切換到上兩層運行；

步驟3：與此同時，天然氣氣源站18中的天然氣經(jīng)過氣化后送到調(diào)壓站19中將壓力調(diào)到0.25mpa，在0.25mpa壓力下的天然氣輸送到煤粉氣源摻混器17中直接與一次風(fēng)粉進(jìn)行摻混，利用煤粉氣源摻混器17將一次風(fēng)粉混合物和天然氣進(jìn)行充分混合，控制天然氣在煤粉管道小于7％，將一次風(fēng)粉混合物與天然氣的充分混合后輸送到爐膛20中進(jìn)行燃燒，由于將可燃?xì)怏w摻混在一次風(fēng)粉中，大大降低了混合物的著火熱，天然氣首先開始燃燒后，再點燃煤粉，從而保證低負(fù)荷下鍋爐的穩(wěn)燃。

步驟4：當(dāng)負(fù)荷或煤質(zhì)變化時，其運行狀態(tài)相近。