一种煤粉锅炉调峰方法

本发明涉及燃烧及发电，特别是一种煤粉锅炉调峰方法。

背景技术：

1、“双碳”目标下，煤电机组将承担支撑可再生能源发电大比例接入的任务。我国煤电机组的主力为煤粉电站锅炉，2021年煤粉电站锅炉装机容量达到9.35亿千瓦，占煤电总装机容量的85％。基于我国的能源结构和电网电源侧装机比例，实现煤粉电站锅炉深度灵活调峰，使电网能够最大限度地消纳可再生能源发电，已经成为目前煤粉电站锅炉亟待解决的问题。

2、但是现有煤粉电站锅炉在调峰时面临着严重的技术挑战：如稳定运行负荷范围窄、低负荷稳燃差，污染物排放高等。锅炉进行深度调峰时，锅炉随负荷降低，燃烧稳定性变差，锅炉的最低稳燃负荷一般高于40％。同时，由于负荷下降，导致炉膛出口烟温下降，烟气通过尾部受热面后进入到scr脱硝系统中进行nox脱除，为了保证scr正常的脱硝效率，要求scr反应器入口烟温在280～410℃之间，但是锅炉超低负荷下scr的入口烟温通常会低于许用温度，导致scr中的催化剂受到损坏且脱硝效率低无法满足超低nox排放的要求。低负荷燃烧稳定性差和低负荷scr入口温度低成为限制锅炉深度调峰的两个关键因素。通过深入研发与技术攻关，充分挖掘煤粉电站锅炉深度调峰潜力与快速变负荷能力，对缓解我国当前调峰压力，消纳高比例新能源电力，促进我国能源结构低碳转型具有非常重要的战略意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤粉锅炉深度调峰方法，可用于燃用煤粉、半焦、残炭、煤泥、固废飞灰等粉体燃料的锅炉机组的深度调峰，能够有效地适应双碳目标下对可再生能源发电的消纳。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种煤粉锅炉调峰方法，包括：采用煤粉预热燃烧方法将煤粉改性为高温的气固燃料；同时在预热燃烧器中设置换热面，在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水加热。

4、进一步地，所述采用煤粉预热燃烧方法将煤粉改性为高温的气固燃料包括：煤粉通过预热燃烧器预热改性后，转化为高温气/固燃料，所述高温气/固燃料的温度高于800℃。

5、进一步地，高温气/固燃料经预热燃烧器的顶部排出后，喷入锅炉的炉膛内，高温气/固燃料在锅炉的炉膛内燃烧放热，产生的烟气经过锅炉的炉膛内受热面和尾部受热面换热后进入省煤器，在省煤器中烟气的部分热量传递给锅炉给水，烟气温度进一步降低后进入scr单元。

6、进一步地，所述的烟气温度进一步降低后进入scr单元是指所述的烟气温度降低至高于280℃后进入scr单元。

7、进一步地，所述的在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水加热包括：锅炉给水通过锅炉给水管进入省煤器，在省煤器中与烟气换热；进入省煤器的锅炉给水分成两路，一路锅炉给水通过第一水循环回路进入预热燃烧器内的受热面，通过预热燃烧器内的热量加热锅炉给水后再进入省煤器，另一路锅炉给水通过第二水循环回路直接进入省煤器。

8、进一步地，锅炉在低于30％负荷运行时，锅炉给水全部通过第一水循环回路进入预热燃烧器内的受热面，利用预热燃烧器内的热量将锅炉给水温度提高50～70℃再进入到省煤器中，维持进入scr单元前的烟气温度高于280℃。

9、进一步地，当锅炉在高负荷运行时，部分锅炉给水通过第二水循环回路直接进入省煤器；所述的高负荷是指负荷≥30％。

10、进一步地，第一水循环回路中始终保证有给水量防止预热燃烧器内的受热面干烧。

11、进一步地，锅炉具有炉膛内受热面和尾部受热面。

12、根据本发明的一个方面的实施例，提出了采用煤粉预热燃烧技术将煤粉改性为高温的气固燃料，提高燃料反应活性，解决锅炉低负荷燃烧稳定性差的问题，实现煤粉锅炉在20％负荷时的稳定燃烧；同时在预热燃烧器中设置换热面，在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水温度提高，减少省煤器对烟气的吸热量，降低烟气通过省煤器的降温幅度，提高scr入口烟温，保证煤粉锅炉在20％负荷时scr入口温度高于280℃。

13、本发明的有益效果如下：

14、1)煤粉经过高温改性后，燃料反应活性提高，解决锅炉低负荷燃烧稳定性差的问题；

15、2)锅炉给水在预热燃烧器中加热，给水温度提高，减少省煤器对烟气的吸热量，降低烟气通过省煤器的降温幅度，提高scr入口烟温，保证scr脱硝系统工作在安全和高效温度区间。

技术特征：

1.一种煤粉锅炉调峰方法，其特征在于，包括：采用煤粉预热燃烧方法将煤粉改性为高温的气固燃料；同时在预热燃烧器中设置换热面，在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水加热。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用煤粉预热燃烧方法将煤粉改性为高温的气固燃料包括：煤粉通过预热燃烧器预热改性后，转化为高温气/固燃料，所述高温气/固燃料的温度高于800℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，高温气/固燃料经预热燃烧器的顶部排出后，喷入锅炉的炉膛内，高温气/固燃料在锅炉的炉膛内燃烧放热，产生的烟气经过锅炉的炉膛内受热面和尾部受热面换热后进入省煤器，在省煤器中烟气的部分热量传递给锅炉给水，烟气温度进一步降低后进入scr单元。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水加热包括：锅炉给水通过锅炉给水管进入省煤器，在省煤器中与烟气换热；进入省煤器的锅炉给水分成两路，一路锅炉给水通过第一水循环回路进入预热燃烧器内的受热面，通过预热燃烧器内的热量加热锅炉给水后再进入省煤器，另一路锅炉给水通过第二水循环回路直接进入省煤器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，锅炉在低于30％负荷运行时，锅炉给水全部通过第一水循环回路进入预热燃烧器内的受热面，利用预热燃烧器内的热量将锅炉给水温度提高50～70℃再进入到省煤器中，维持进入scr单元前的烟气温度高于280℃。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当锅炉在高负荷运行时，部分锅炉给水通过第二水循环回路直接进入省煤器；所述的高负荷是指负荷≥30％。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一水循环回路中始终保证有给水量防止预热燃烧器内的受热面干烧。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换热面为膜式壁，采用膜式壁作为预热燃烧器的外壳，锅炉给水在膜式壁中流动并吸收预热燃烧器内的热量。

技术总结本发明公开一种煤粉锅炉调峰方法，包括：采用煤粉预热燃烧方法将煤粉改性为高温的气固燃料；同时在预热燃烧器中设置换热面，在锅炉给水进入省煤器前将锅炉给水加热。本发明的方法解决了锅炉低负荷燃烧稳定性差的问题，给水温度提高，减少省煤器对烟气的吸热量，降低烟气通过省煤器的降温幅度，提高SCR入口烟温，保证SCR脱硝系统工作在安全和高效温度区间。技术研发人员：欧阳子区,吕清刚,孙运凯,朱书骏,曾雄伟,刘敬樟,朱建国受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/2/8