本發(fā)明涉及煤粉燃燒，具體涉及一種側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控式水平濃淡煤粉燃燒裝置及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、面對(duì)國(guó)家推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的戰(zhàn)略方針，以及地方層面陸續(xù)出臺(tái)的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)與調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制，燃煤機(jī)組正面臨從傳統(tǒng)“基荷運(yùn)行”向“靈活調(diào)節(jié)”角色轉(zhuǎn)變的重大挑戰(zhàn)。在此背景下，如何在現(xiàn)有設(shè)備框架與煤質(zhì)波動(dòng)條件下，通過(guò)精細(xì)化運(yùn)行調(diào)控、關(guān)鍵設(shè)備升級(jí)、智能控制算法嵌入等綜合手段，突破低負(fù)荷工況下的燃燒失穩(wěn)、熱效率驟降、污染物排放失控等瓶頸，成為燃煤電廠適應(yīng)電力市場(chǎng)變革的核心命題。這不僅涉及燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)等多環(huán)節(jié)的協(xié)同優(yōu)化，更需探索適應(yīng)寬負(fù)荷區(qū)間動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的新型控制策略，從而在保障鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行可靠性的同時(shí)，提升機(jī)組快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰需求的能力。這一課題的突破將直接影響電廠在輔助服務(wù)市場(chǎng)的收益空間、燃料成本控制能力以及設(shè)備全生命周期管理效能，是燃煤發(fā)電企業(yè)在新能源占比持續(xù)提升的能源格局中維系競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵抓手，更是推動(dòng)傳統(tǒng)火電向清潔化、智能化、柔性化升級(jí)的必經(jīng)之路。

2、作為燃煤鍋爐的關(guān)鍵核心設(shè)備，煤粉燃燒器的低負(fù)荷穩(wěn)燃性能直接決定著整體鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。在此背景下，一些可促進(jìn)低負(fù)荷穩(wěn)燃的燃燒器和燃燒方法逐步被開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中的典型代表——水平濃淡煤粉燃燒器，由于具有低負(fù)荷穩(wěn)燃、防結(jié)渣、低污染和防水冷壁高溫腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，已在電站鍋爐的燃燒器中得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的煤粉燃燒器通常采用百葉窗結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)粉的混合和濃度分布調(diào)整，然而這種結(jié)構(gòu)存在一些固有缺陷。一方面，百葉窗結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)粉輸送的阻力增大，使得一次風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要克服較大的阻力，不僅增加了風(fēng)機(jī)的能耗，還可能影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性，限制了燃燒器的整體性能發(fā)揮。另一方面，傳統(tǒng)燃燒器對(duì)于燃燒器出口處濃、淡側(cè)煤粉濃度之比的調(diào)節(jié)能力有限，難以根據(jù)不同的燃燒工況和煤質(zhì)特性實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的濃度比控制，從而無(wú)法滿足日益嚴(yán)格的燃燒優(yōu)化和環(huán)保排放要求，例如在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)難以穩(wěn)定燃燒火焰，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)局部高溫結(jié)焦和氮氧化物排放超標(biāo)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控式水平濃淡煤粉燃燒裝置及其運(yùn)行方法，利用對(duì)側(cè)吹風(fēng)的動(dòng)量控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉氣流的橫向吹送和分散，以形成水平濃、淡煤粉氣流的分布格局，同時(shí)，通過(guò)側(cè)吹風(fēng)通道額外通入的熱側(cè)吹風(fēng)還可使得煤粉氣流更好地與空氣混合，提高燃燒效率和熱效益。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控式水平濃淡煤粉燃燒裝置，包括風(fēng)粉通道、側(cè)吹風(fēng)通道、微孔陣列、穩(wěn)燃鈍體、側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)、濃相煤粉噴口和淡相煤粉噴口，側(cè)吹風(fēng)通道與風(fēng)粉通道平行設(shè)置，靠近風(fēng)粉通道出口處側(cè)吹風(fēng)通道與風(fēng)粉通道之間的隔墻上設(shè)微孔陣列，微孔陣列包括若干陣列排布的微孔，風(fēng)粉通道出口處設(shè)置穩(wěn)燃鈍體，側(cè)吹風(fēng)通道入口處設(shè)置獨(dú)立一次風(fēng)機(jī)和側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)，濃相煤粉噴口遠(yuǎn)離側(cè)吹風(fēng)通道，淡相煤粉噴口靠近側(cè)吹風(fēng)通道。

3、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，所述微孔的直徑小于1mm，相鄰微孔間隔2~3mm。

4、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，微孔的軸向和所在壁面的法向平行。

5、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，風(fēng)粉通道與側(cè)吹風(fēng)通道的通流面積比為3.5~4.5。

6、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)閥、風(fēng)量和風(fēng)壓傳感器、控制器，調(diào)節(jié)閥安裝在側(cè)吹風(fēng)通道的進(jìn)口處，用于調(diào)節(jié)側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)量，風(fēng)壓傳感器和風(fēng)量傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)側(cè)吹風(fēng)通道內(nèi)的壓力和風(fēng)量，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋給控制器，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的濃淡側(cè)煤粉濃度之比以及當(dāng)前的燃燒工況參數(shù)，控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，穩(wěn)燃鈍體的截面沿著風(fēng)粉流向逐漸減小，穩(wěn)燃鈍體位于風(fēng)粉通道出口的中央。

8、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，微孔陣列所占區(qū)域面積為燃燒器的單側(cè)面面積的一半。

9、同時(shí)，本發(fā)明可以提供一種鍋爐系統(tǒng)，包括上述的側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控式水平濃淡煤粉燃燒裝置。

10、另外，本發(fā)明還提供所述的側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控式水平濃淡煤粉燃燒裝置的運(yùn)行方法，包括以下步驟：

11、獲取爐膛內(nèi)的壓力值，通過(guò)側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)使得側(cè)吹風(fēng)通道出口附近的壓力值比爐內(nèi)壓力大設(shè)定值；

12、將側(cè)吹風(fēng)通道的風(fēng)量從最大值向下調(diào)整，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)脫硝裝置入口的nox濃度和燃燒器附近受熱面的溫度，當(dāng)燃燒器附近受熱面的溫度明顯下降，開(kāi)始趨于平穩(wěn)時(shí)，暫時(shí)以當(dāng)前風(fēng)量運(yùn)行，若此時(shí)脫硝裝置入口的nox濃度相對(duì)較低，以當(dāng)前調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度運(yùn)行；

13、如果燃燒器附近受熱面的溫度沒(méi)有明顯下降，將側(cè)吹風(fēng)通道出口附近的壓力值提升，重復(fù)上一步驟。

14、本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)之處在于，所述設(shè)定值為200~250pa，將側(cè)吹風(fēng)通道出口附近的壓力值提升時(shí)，單次提升50pa。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益的技術(shù)效果：取消了傳統(tǒng)燃燒器內(nèi)的百葉窗等導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，采用側(cè)吹主動(dòng)調(diào)控的方式實(shí)現(xiàn)煤粉的濃淡分離和濃度比調(diào)節(jié)，從而降低了風(fēng)粉輸送的阻力，優(yōu)化了一次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行條件，并能夠使燃燒器出口處濃、淡側(cè)的煤粉濃度之比在一定范圍內(nèi)可調(diào)，以滿足不同燃燒工況的需求，提高燃燒效率、穩(wěn)定性和環(huán)保性能，本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，各部件之間協(xié)同工作，具有良好的適應(yīng)性和通用性，可廣泛應(yīng)用于不同類(lèi)型和容量的煤粉燃燒鍋爐，對(duì)于新建鍋爐和現(xiàn)有鍋爐的改造升級(jí)均具有一定的應(yīng)用價(jià)值，能夠提升鍋爐的燃燒性能和環(huán)保性能，符合日益嚴(yán)格的能源利用和環(huán)境保護(hù)要求。

16、燃燒器一側(cè)布置了小孔陣列，小孔均勻且密集地分布在燃燒器出口的一側(cè)，且小孔所在的區(qū)域面積大約是燃燒器的單側(cè)面面積的一半，使得熱側(cè)吹風(fēng)在獨(dú)立一次風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下從側(cè)吹風(fēng)通道進(jìn)入，通過(guò)微孔陣列對(duì)煤粉氣流側(cè)吹，以形成水平濃、淡煤粉氣流的分布格局；通過(guò)對(duì)側(cè)吹風(fēng)參數(shù)的主動(dòng)調(diào)控，精確調(diào)整濃、淡側(cè)煤粉的濃度比例，以適應(yīng)不同的燃燒負(fù)荷和煤質(zhì)變化要求，例如在低負(fù)荷時(shí)通過(guò)增大濃淡側(cè)濃度比，增強(qiáng)火焰穩(wěn)定性；在高負(fù)荷時(shí)通過(guò)適當(dāng)調(diào)整濃度比，避免局部高溫和結(jié)焦，同時(shí)降低氮氧化物生成；

17、進(jìn)一步的，去除了燃燒器內(nèi)部的百葉窗等導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，有效降低了風(fēng)粉輸送的阻力，使得一次風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中能夠以更低的能耗和更高的效率輸送風(fēng)粉混合物，減少了設(shè)備的運(yùn)行成本和維護(hù)工作量，提高了一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的整體運(yùn)行可靠性。

18、進(jìn)一步的，獨(dú)立一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓可靈活調(diào)節(jié)，且風(fēng)量和風(fēng)壓的數(shù)值取決于當(dāng)前煤粉的質(zhì)量流量、煤的種類(lèi)、以及爐膛的壓力參數(shù)。

19、進(jìn)一步的，側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓等參數(shù)通過(guò)側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)控制。側(cè)吹風(fēng)調(diào)控機(jī)構(gòu)主要由調(diào)節(jié)閥、風(fēng)量和風(fēng)壓傳感器、控制器等組成，調(diào)節(jié)閥安裝在側(cè)吹風(fēng)通道進(jìn)口，用于調(diào)節(jié)側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)量。風(fēng)量傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)側(cè)吹風(fēng)通道內(nèi)的風(fēng)量，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋給控制器，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的濃、淡側(cè)煤粉濃度之比以及當(dāng)前的燃燒工況參數(shù)，通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，精確調(diào)節(jié)側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)量和獨(dú)立一次風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒器出口處濃、淡側(cè)煤粉濃度之比的主動(dòng)調(diào)控。

20、進(jìn)一步的，通過(guò)額外的熱側(cè)吹風(fēng)，在燃燒器出口處對(duì)高溫區(qū)域進(jìn)行降溫，以抑制燃燒器燒損現(xiàn)象的發(fā)生。