一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统及其运行方法
技术领域
本发明属于燃煤电站锅炉深度调峰技术领域，具体涉及一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统及其运行方法。
背景技术
随着我国风电、光伏等可再生能源发电的迅猛发展，以及电能用户侧需求峰谷差的日益扩大，受风电、光伏发电等随机性强、波动性强的影响，电网的安全、稳定运行受到了影响，弃光、弃风现象时有发生。为提高可再生能源的消纳，保障电网的安全、稳定运行，占全国发电总量的70％以上的燃煤发电机组，亟需提高其深度调峰能力，承担为电网调峰的任务。
燃煤机组开展深度调峰，锅炉低负荷下的燃烧稳定是前提。目前，国内大部分燃煤机组锅炉最低运行负荷普遍为40％～50％额定负荷，离电网要求的最低深调负荷达到30％～35％额定负荷仍有一定距离。锅炉入炉煤质特性和燃烧器稳燃性能是影响锅炉低负荷稳燃能力的关键因素。在煤质一定的前提下，如何提高燃烧器的稳燃性能成为燃烧器设计厂家关注的热点。
申请号为201710547194.0的发明专利公开了一种用于四角切圆锅炉的自动稳燃系统，利用锅炉尾部烟气加热氧气，然后将高温氧气输送到百叶窗煤粉燃烧器的浓相侧，形成高氧气浓度、高煤粉浓度和高温度的“三高区”来稳定煤粉燃烧，同时实现全程自动投氧稳燃，提高了锅炉稳燃过程中的安全性。
目前，针对四角切圆锅炉燃烧器稳燃能力的提升，大多采用微油或富氧微油的改造方式，很少通过燃烧器结构或燃烧系统布置优化来实现。
相比于通常配置直流燃烧器的四角切圆锅炉，配置旋流燃烧器的前后墙对冲锅炉，由于其单只燃烧器卷吸高温烟气的能力强，其自稳燃能力更佳，锅炉调峰能力更强。如能将旋流燃烧器与四角切圆锅炉进行有机的组合，同时实现高低负荷时旋流燃烧器的随意投切，避免高负荷时受炉膛温度高和炉墙结构的影响发生喷口结焦现象，无疑将有效提高锅炉的低负荷稳燃能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有四角切圆燃煤锅炉深度调峰过程中易出现的低负荷稳燃能力差，锅炉灭火风险大的特点，提供了一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统及其运行方法。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统，在锅炉炉膛四角水冷壁主燃烧器区域，从上到下依次布置有第一直流二次风燃烧器、第一直流煤粉燃烧器、第二直流二次风燃烧器、第二直流煤粉燃烧器、第三直流二次风燃烧器、第三直流煤粉燃烧器、第四直流二次风燃烧器、第四直流煤粉燃烧器、旋流燃烧器、第五直流煤粉燃烧器和第五直流二次风燃烧器；第一磨煤机、第二磨煤机、第三磨煤机、第四磨煤机和第五磨煤机分别与第一直流煤粉燃烧器、第二直流煤粉燃烧器、第三直流煤粉燃烧器、第四直流煤粉燃烧器和第五直流煤粉燃烧器相连接，旋流燃烧器连接有一套独立的制粉、输粉系统。
本发明进一步的改进在于，热二次风通过第一直流二次风燃烧器、第二直流二次风燃烧器、第三直流二次风燃烧器、第四直流二次风燃烧器、第五直流二次风燃烧器，以及第一直流煤粉燃烧器周界风通道、第二直流煤粉燃烧器周界风通道、第三直流煤粉燃烧器周界风通道、第四直流煤粉燃烧器周界风通道、第五直流煤粉燃烧器周界风通道、旋流燃烧器旋流二次风通道，进入炉内参与燃烧。
本发明进一步的改进在于，单只旋流燃烧器的功率为单只直流煤粉燃烧器功率的25％～30％。
本发明进一步的改进在于，旋流燃烧器为中心浓淡型燃烧器。
本发明进一步的改进在于，旋流燃烧器能够设置于第一直流煤粉燃烧器和第二直流煤粉燃烧器之间。
本发明进一步的改进在于，旋流燃烧器燃用的煤粉来源于单独的小型仓储式制粉系统，或者取自于现有磨煤机出口。
本发明进一步的改进在于，旋流燃烧器包括旋流强度可调的一次风通道和二次风通道。
本发明进一步的改进在于，旋流燃烧器连接的制粉、输粉系统包括第六磨煤机、煤粉仓和给粉机，第六磨煤机的出口连接煤粉仓的进口，煤粉仓的出口连接给粉机的进口，给粉机的出口和热一次风连接旋流燃烧器的进口。
一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统的运行方法，该方法基于所述的一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统，包括：
当锅炉在50％额定负荷以上运行时，停运旋流燃烧器，仅通过旋流燃烧器的旋流二次风通道通入二次风，且将旋流燃烧器二次风由旋流调整为直流；当锅炉在50％额定负荷以下运行时，可根据炉内燃烧情况，随时启动给粉机，投运旋流燃烧器，使煤粉仓中的煤质煤粉能快速的送入炉内燃烧，提高锅炉低负荷稳燃能力；当锅炉负荷为25～40％额定负荷时，投运第四直流煤粉燃烧器、第五直流煤粉燃烧器、旋流燃烧器和其余的直流二次风燃烧器；当锅炉负荷为25％额定负荷以下时，投运第四直流煤粉燃烧器、旋流燃烧器和其余的直流二次风燃烧器。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统及其运行方法，该燃烧系统通过在两层直流煤粉燃烧器之间，紧凑布置一层旋流煤粉燃烧器，旋流燃烧器的风粉混合物来源于独立的风粉输送系统，旋流燃烧器燃用的煤质选用挥发分和热值较高的优质煤，旋流燃烧器的二次风取自二次风箱，旋流燃烧器的一次风、二次风均为旋流，且可通过拉杆对旋流强度进行0～100％调节。当锅炉需要进行深度调峰时，投运旋流燃烧器和其相邻的直流煤粉燃烧器，一方面旋流燃烧器自稳燃能力强，另一方面旋流燃烧器投运后，使锅炉主燃烧器区域热负荷更加均衡，相邻层火焰能起到相互支撑的作用，且旋流燃烧器燃用的优质煤粉，均有利于提高锅炉的低负荷稳燃能力；当锅炉在中高负荷运行时，停运旋流燃烧器，仅通入二次风参与锅炉燃烧，避免锅炉在中高负荷喷口结焦或烧损喷口。概括来说，本发明具有如下的优点：
1)充分考虑了深度调峰稳燃改造需兼顾的低负荷稳燃和高负荷防结焦问题，通过灵活投切旋流燃烧器来实现，投运时通过燃用优质煤、加强高温烟气卷吸、均衡锅炉热负荷提高锅炉低负荷稳燃能力，不投运时仅充当直流二次风的作用，不会带来结焦和喷口烧损等问题。
2)可根据锅炉低负荷下的蒸汽温度、脱硝装置入口烟温等特点，灵活设计旋流燃烧器的布置位置，在解决锅炉低负荷稳燃的同时，提高锅炉运行经济性和环保适应性。
附图说明
图1以配置5层直流煤粉燃烧器的四角切圆锅炉为例，给出了本发明的主燃烧器区域系统布置示意图。
附图标记说明：1-第一直流二次风燃烧器，2-第一直流煤粉燃烧器，3-第二直流二次风燃烧器，4-第二直流煤粉燃烧器，5-第三直流二次风燃烧器，6-第三直流煤粉燃烧器，7-第四直流二次风燃烧器，8-第四直流煤粉燃烧器，9-旋流燃烧器，10-第五直流煤粉燃烧器，11-第五直流二次风燃烧器，12-第一磨煤机，13-第二磨煤机，14-第三磨煤机，15-第四磨煤机，16-第六磨煤机，17-优质煤粉仓，18-给粉机，19-第五磨煤机。
图2为旋流燃烧器布置在顶层直流煤粉燃烧器和次顶层煤粉燃烧器之间的燃烧器布置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统，在锅炉炉膛四角水冷壁主燃烧器区域，从上到下依次布置有第一直流二次风燃烧器1、第一直流煤粉燃烧器2、第二直流二次风燃烧器3、第二直流煤粉燃烧器4、第三直流二次风燃烧器5、第三直流煤粉燃烧器6、第四直流二次风燃烧器7、第四直流煤粉燃烧器8、旋流燃烧器9、第五直流煤粉燃烧器10和第五直流二次风燃烧器11，旋流燃烧器9布置在次底层第四直流煤粉燃烧器8和底层第五直流煤粉燃烧器10之间。第一磨煤机12、第二磨煤机13、第三磨煤机14、第四磨煤机15和第五磨煤机19分别与第一直流煤粉燃烧器2、第二直流煤粉燃烧器4、第三直流煤粉燃烧器6、第四直流煤粉燃烧器8和第五直流煤粉燃烧器10相连接，通过热一次风将磨煤机磨制后的煤粉送入锅炉燃烧。旋流燃烧器9单独与一套独立的制粉、输粉系统连接，包括第六磨煤机16、煤粉仓17和给粉机18，挥发分和热值较高的优质煤种经第六磨煤机16磨制后，进入煤粉仓17，通过给粉机18在热一次风的输送下进入旋流燃烧器9参与炉内燃烧。旋流燃烧器9包括旋流强度可调的一次风通道和二次风通道。热二次风通过第一直流二次风燃烧器1、第二直流二次风燃烧器3、第三直流二次风燃烧器5、第四直流二次风燃烧器7、第五直流二次风燃烧器11，以及第一直流煤粉燃烧器2周界风通道、第二直流煤粉燃烧器4周界风通道、第三直流煤粉燃烧器6周界风通道、第四直流煤粉燃烧器8周界风通道、第五直流煤粉燃烧器10周界风通道、旋流燃烧器9旋流二次风通道，进入炉内参与燃烧。
本发明提供的一种适应于四角切圆锅炉灵活调峰的燃烧系统的运行方法，当锅炉在50％额定负荷以上运行时，停运旋流燃烧器9，仅通过旋流燃烧器9的旋流二次风通道通入二次风，且将旋流燃烧器二次风由旋流调整为直流，确保二次风刚性，避免喷口结焦和烧损；当锅炉在50％额定负荷以下运行时，可根据炉内燃烧情况，随时启动给粉机18，投运旋流燃烧器9，使煤粉仓17中的煤质煤粉能快速的送入炉内燃烧，受旋流燃烧器燃用煤质佳、自稳燃能力强、锅炉热负荷更均衡等多重影响，锅炉低负荷稳燃能力明显提升。当锅炉负荷为25～40％额定负荷时，投运第四直流煤粉燃烧器8、第五直流煤粉燃烧器10、旋流燃烧器9和其余的直流二次风燃烧器。当锅炉负荷为25％额定负荷以下时，投运第四直流煤粉燃烧器8、旋流燃烧器9和其余的直流二次风燃烧器。
进一步地，如图2所示，可将旋流燃烧器9设置于第一直流煤粉燃烧器2和第二直流煤粉燃烧器4之间，这样可提高低负荷调峰时锅炉蒸汽温度，同时提高脱硝装置入口烟温，避免低负荷调峰时脱硝装置入口烟温低导致脱硝装置退出运行，如图2所示。
进一步地，单只旋流燃烧器9的功率为单只直流煤粉燃烧器功率的25％～30％。
进一步地，旋流燃烧器9燃用的煤粉可来源于单独的小型仓储式制粉系统，如图1所示，也可取自于第一磨煤机12或第二磨煤机13或第三磨煤机14或第四磨煤机15或第五磨煤机19出口。
进一步地，旋流燃烧器9为中心浓淡型燃烧器，内浓外淡，有效避免了四角切圆锅炉燃烧器布置位置带来的喷口易结焦现象。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
