[发明专利]一种智能型防炉底可燃气体爆燃的系统及方法

说明书

本发明公开了一种智能型防炉底可燃气体爆燃的系统及方法，系统包括热风输送分配子系统、炉底气氛测量子系统和控制系统，热风输送分配子系统将取至一次热风母管和二次热风风箱的热风送至炉底冷灰斗斜面的喷口，炉底气氛测量子系统设置于炉底，对炉灰和烟气进行取样，测量炉底可燃气体的积聚浓度，控制系统根据测量装置测量的可燃气体的浓度和锅炉运行状态控制热风输送分配子系统的各个热风控制挡板，消除积聚的可燃气体，直到各个测点的可燃气体浓度低于设定值，防止炉底可燃气体的爆燃。本发明采用定点方式消除锅炉底部可燃气体的积聚，有效防止锅炉底部可燃气体的爆燃，不会对炉内燃烧状况和锅炉运行的经济性产生负面影响。

技术领域

本发明涉及一种智能型防炉底可燃气体爆燃的系统及方法。

背景技术

在我国的火力发电厂中，由于煤粉锅炉具有燃烧效率高、运行维护成本低等特点被广泛应用，同时随着火力发电长污染物排放标准越来越高，为了减少氮氧化物的排放，对煤粉锅炉来说行之有效的方法是采用低氮燃烧方式，目前大多数电厂采用空气分级燃烧和低氧燃烧的方法实现低氮燃烧，但这种燃烧方式导致主燃烧区域缺氧燃烧，对于采用湿式除渣方式的锅炉来说，这样燃烧方式使得锅炉底部即冷灰斗区域的可燃气体积聚更为严重(对于采用干式排渣方式的锅炉来说由于炉底大量的漏风不存在冷灰斗区域的可燃气体积聚问题)。华能某电厂300MW机组，在进行低氮燃烧器改造后，频繁发生炉膛压力大幅度波动，甚至灭火的事故，其中2015年4月份共发生了8次锅炉压力大幅度波动，其中两次导致锅炉灭火的事故，每次锅炉压力大幅度波动都是锅炉先产生一个300-600Pa左右的正压，进而导致炉膛压力大幅度波动，进行全面分析后，认为可能是炉底可燃气体积聚爆燃引起的，因此对炉底可燃气体浓度进行检测发现，有些部位一氧化碳的浓度较高达到13％-17％(CO的保证极限为12.5-74.2％)，氢气和碳氢化合的浓度较低，距离爆炸极限较远，而且这些可燃气体的浓度随着锅炉负荷的变化会发生变化，负荷越高，浓度越大，找出原因后，采取的措施是将炉膛底部的左右两侧的人孔门打开一定的开度，锅炉炉膛压力大幅度波动的情况有所缓解，但是由于炉底人孔门的打开炉内漏入大量的冷风，导致蒸汽温度升高，减温水量急剧升高，排烟温度也升高，对锅炉的安全性和经济性产生较大的负面影响，这也仅是一个权宜之计。

通过检索，与本发明相关的专利如下，并进行分析：

CN200910309786.4四角切圆燃煤锅炉的炉底风喷口组，这个专利在冷灰斗高度1/4至3/4 之间布置矩形喷口，往炉内喷空气，喷入空气量为锅炉燃煤量燃烧所需总空气量的2％～12％，这个专利的目的是降低炉渣可燃物含量，事实上也会减少炉底可燃气体的积聚，防止炉底可燃气体爆燃。但这个专利没有明确喷入的空气是热空气还是冷空气，如果是冷空气的话，将对导致锅炉火焰中心上移，过热器和再热器减温水量增加甚至管壁温度超温，同时排烟温度升高，对锅炉经济性和安全性造成较大负面影响；即使喷入的空气为热空气，按所需空气的 7％来算，对300MW机组的锅炉来说，总风量按1200吨估算，喷入空气量为84吨，喷入空气量比较大，将明显影响主燃烧器区域和燃尽区域的风量分配，对锅炉的NOx生成和飞灰可燃物都产生影响，造成的结果可能是炉渣含碳量降低了，但飞灰含碳量和NOx浓度增加了，综合衡量其经济性可能是得不偿失。这个专利没有说明如何控制喷入炉内空气量，没有实现自动控制，还有一点是，炉底可燃气体的积聚大多数状态下是局部积聚，当所有喷口都喷空气时，实际效果会减少可燃气体积聚，但喷入空气过多会对炉内燃烧和经济性产生影响。

通过以上分析可知，锅炉底部可燃气体的积聚和爆燃，具有不可预见性，并且无有效运行操作手段加以预防，已经严重响了锅炉的安全、稳定，急需一种比较可靠、有效地防止锅炉底部可燃气体的积聚的方法。

发明内容