[发明专利]一种循环流化床锅炉循环倍率暨灰平衡调控系统及方法

说明书

本发明公开循环流化床锅炉循环倍率暨灰平衡调控系统及方法，包括循环流化床锅炉、控制单元，循环流化床锅炉包括炉膛、旋风分离器、料腿、返料器、连接烟道、尾部竖井，炉膛与旋风分离器连接，旋风分离器与尾部竖井连接，旋风分离器下端与返料器上端连接，返料器下端与炉膛下部连接，旋风分离器上设有将热风管内的热风输送到旋风分离器内的气体喷枪，循环流化床锅炉内设有气体压力信号采集模块，气体压力信号采集模块与控制单元连接，控制喷枪的工作状况；本发明根据锅炉运行状况动态调节、实时监控，满足锅炉不同煤种不同负荷工况下调控锅炉循环倍率暨灰平衡的要求，解决精确设计的高效能循环流化床锅炉煤种适应性差、负荷调整性能不好等问题。

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，尤其涉及一种循环流化床锅炉循环倍率暨灰平衡调控系统及方法。

背景技术

循环流化床锅炉具有清洁、环保、煤种适应广等特点，受到世界各国的普遍重视，在最近三十多年得到了迅速发展，也是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术。

循环流化床锅炉清洁煤燃烧的优势在于燃煤循环燃烧、低温燃烧、分段燃烧，其物料循环系统性能，特别是炉膛内物料浓度动态分布是影响锅炉技术性能的关键参数。

“流态重构”是循环流化床锅炉物料循环技术研究的先进成果。循环流化床定态设计理论指出，循环流化床锅炉下部为粗颗粒为主的鼓泡床，上部为细颗粒为主的快速床，不同煤种对应着不同的最佳鼓泡床及最佳快速床状态，最佳细颗粒床存量根据《循环流化床流态设计图谱》优化确定。粗颗粒浓度高，可以保证床温稳定、保证燃料中大颗粒燃烬；同时会造成受热面磨损加剧、风机能耗增加、二次风穿透扩散能力降低，理论上存在一个最佳的粗颗粒浓度。流态重构后，构成鼓泡床的粗颗粒量最优，构成快速床的细颗粒量略有增加，使得二次风穿透深、床料托举力小、大颗粒扬析少、炉内脱硫效率高、NOx原始排放降低，从而提高燃烧效率、减少流化风机压头、减少燃烧室磨损、降低烟气污染物。因而细颗粒、粗颗粒比例及在锅炉内的动态保有量稳定满足设计要求是至关重要的。

“流态重构”的实现手段是通过研究高效旋风分离器、优化炉膛结构、改进返料器等部件，以及降低给煤粒度，使烟气中的飞灰最大限度的分离下来，回送到炉膛，不断参与循环，灰的粒度变的更细，提高了循环灰量及炉膛灰浓度，目前循环流化床锅炉可以达到很高的物料循环倍率(循环灰量与给煤量的比值)。

循环流化床为一进(给煤)二出(底渣和飞灰)系统，运行中须保持灰量的平衡。高倍率循环流化床锅炉在物料循环系统的作用下，经过长期稳定运行的累积过程，相应的流化状态会从鼓泡床扬析夹带转变到上部为细颗粒的快速床下部为粒度变细的鼓泡床状态。所形成的快速床由于风速、平均粒度、物料循环量的不同也有不同的快速床状态。对任何一台循环流化床锅炉而言，都有其特定的燃烧物料设计燃煤，也就是说，锅炉设计时已经根据设计燃煤的热值、灰分、成灰特性等选定了物料循环量，运行时物料循环量(炉膛灰浓度)是否达到设计要求，灰平衡建立的正确与否，直接影响到循环流化床锅炉能否按设计正常运行。当运行在最佳运行状态时，其燃烧效率、厂用电率、炉内磨损、脱硫脱硝等综合性能将达到最优。

为追求更优的性能，锅炉燃烧、传热、低氮燃烧、脱硫等都按照较高的循环灰量来设计，通过努力提高旋风分离器、返料器及布风板等部件的性能，即使使用较低灰分的燃料也能满足较高循环倍率的需求。旋风分离器是循环流化床灰循环系统的关键部件，其气、固分离效率决定了循环流化床循环倍率，从而决定了循环流化床锅炉按设计状态正常运行。

锅炉设计后其物料循环量只能是特定的一种状态，锅炉的旋风分离器性能也相对确定，在设计工况下运行可以达到最佳的状态；但是在煤种、锅炉负荷等变化的情况下，锅炉物料平衡没有有效的调整手段。在实际应用中，精确设计的高效能循环流化床锅炉出现了煤种适应性差，负荷调整性能不好的问题。失去了循环流化床锅炉煤种适应性广、负荷调节范围宽的优点。