一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法

本发明涉及煤热解燃烧领域，尤其是涉及一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法。

背景技术：

1、近年来，以光伏发电、风电及水电等为代表的绿电能源迅速崛起，且在发电能源结构中的占比不断提高。为满足大规模新能源并网和消纳需求，提升传统燃煤电厂运行灵活性迫在眉睫。

2、目前，火电厂运行灵活性主要包括快速变负荷、深度调峰及快速启停。其中，火电机组快速变负荷的调节手段在燃煤电厂应用相对广泛。

3、如公开号为cn102323798a的中国专利文献公开了一种火电机组煤层负荷自动控制系统，包括六层煤层、处理模块、启动煤层次序模块及停运煤层次序模块，其特征在于：在升负荷过程中，处理模块根据五个负荷段依次将煤层投运，在降负荷过程中，处理模块通过三个负荷段，依次将煤层停运。

4、公开号为cn104635534a的中国专利文献公开了一种利用冷端系统冷却工质调节的火电机组变负荷控制方法，以冷却工质控制回路作为主回路，给煤量控制回路作为副控制回路；通过采用联合冷端系统冷却工质调节和机炉协调共同作用的技术手段，实现了负荷响应起始段速率的大大加快。

5、但是，目前的调节手段还存在一定的问题。煤粉炉机组在低负荷运行时，由于偏离原设计工况，对机组运行的稳定性、安全性和经济性会产生明显的影响。煤粉炉低负荷运行时，炉膛热负荷将会大幅下降，这会导致燃烧器无法稳定燃烧，煤粉着火困难，甚至出现炉膛熄火的风险。同时，蒸汽参数也会随之下降，有可能导致汽水侧运行安全问题。此外，烟气污染物处理装置也会因为烟温的下降而导致无法正常工作。

6、因此，燃煤锅炉低负荷运行所存在的问题是制约火电机组快速变负荷技术发展的主要因素。所以，提升燃煤火电机组运行灵活性的首先任务是如何实现燃煤锅炉低负荷条件下的稳定燃烧。

技术实现思路

1、为了满足新能源并网需求，解决煤粉锅炉低负荷条件下的运行稳定性和安全性的问题，本发明提供了一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，可以满足煤粉锅炉不同运行负荷调节的需求，尤其在低负荷运行条件下，借助燃气易着火且燃烧稳定的特性，可保证系统的安全稳定运行。

2、一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，所采用的装置包含流化床加热炉、流化床热解炉、煤粉锅炉、一号旋风分离器、二号旋风分离器、一号返料器、高温除尘器、一号冷焦器、二号冷焦器及尾部烟道；所述的方法具体包括以下步骤：

3、s1:将流化床加热炉内的床料加热到所需温度后，调节流化风速，使流化床加热炉内500μm以下粒径的高温细床料和灰颗粒随烟气携带出炉膛，通过旋风分离器进行气固分离，分离出的烟气进入尾部烟道，分离下来的高温细床料和灰颗粒经一号返料器送至流化床热解炉；

4、s2:送入流化床热解炉的燃料煤在高温细床料和灰颗粒加热下热解生成燃气和焦粉，控制较低的流化风速，使流化床热解炉内产生的焦粉随燃气从炉膛上部排出，炉膛底部的细床料和灰颗粒则经流化风鼓泡后溢流至流化床加热炉；

5、s3:从流化床热解炉上部排出的燃气和焦粉一起先后进入二号旋风分离器和高温除尘器进行燃气、焦粉分离，分离下来的焦粉分别经一号冷焦器、二号冷焦器进一步冷却；经气固分离和冷却后，依据煤粉锅炉运行负荷的要求，作为燃料、原料或产品使用；

6、若煤粉锅炉处于高负荷条件时，则以焦粉为主要燃料，并辅助少量燃气进行燃烧，其余燃气则用作产品或原料；若煤粉锅炉处于低负荷条件时，则以燃气为主要燃料，并依据负荷条件，将部分半焦调整为燃料，通过燃气、半焦混燃来维持煤粉锅炉的低负荷稳定运行，其余半焦则作为产品外供。

7、进一步地，步骤s1中，所述细床料颗粒粒径为200-1000μm。

8、进一步地，步骤s1中，所述流化风速不小于3倍500μm粒径床料的临界流化风速。

9、进一步地，步骤s2中，所述燃料煤粒径为0～150μm。

10、进一步地，步骤s2中，所述较低的流化风速为：不大于1.5倍500μm粒径床料的临界流化风速。

11、进一步地，步骤s2中，所述流化床热解炉底部的细床料和灰颗粒通过二号返料器溢流至流化床加热炉内。

12、进一步地，所述二号旋风分离器顶部的排气口与高温除尘器上部的进气口连接，且高温除尘器的进气口前安装有燃气冷却器。

13、进一步地，从高温除尘器分离出的燃气经燃气风机一部分送至煤粉锅炉燃烧，其余部分则送至焦油冷凝器进行煤气、焦油分离。

14、进一步地，从焦油冷凝器分离出来的煤气一部分通过煤气增压风机回送至流化床热解炉。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明的方法中，燃煤锅炉可灵活选用纯半焦或燃气、半焦组合作为燃料，满足煤粉锅炉不同运行负荷调节的需求，尤其在低负荷运行条件下，借助燃气易着火且燃烧稳定的特性，可保证系统的安全稳定运行；

17、2、本发明的方法将煤的流化床热解与煤粉锅炉有机耦合，将煤热解产生的燃气、半焦既可作为煤粉锅炉的燃料，又可作为产品或原料对外出售，对提供燃煤电厂的经济效益具有重要意义。

技术特征：

1.一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，所采用的装置包含流化床加热炉(1)、流化床热解炉(2)、煤粉锅炉(3)、一号旋风分离器(4)、二号旋风分离器(5)、一号返料器(6)、高温除尘器(9)、一号冷焦器(10)、二号冷焦器(11)及尾部烟道(15)；所述的方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，步骤s1中，所述流化风速不小于3倍500μm粒径床料的临界流化风速。

3.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，步骤s2中，所述燃料煤粒径为0～150μm。

4.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，步骤s2中，所述较低的流化风速为：不大于1.5倍500μm粒径床料的临界流化风速。

5.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，步骤s2中，所述流化床热解炉(2)底部的细床料和灰颗粒通过二号返料器(7)溢流至流化床加热炉(1)内。

6.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，所述二号旋风分离器(5)顶部的排气口与高温除尘器(9)上部的进气口连接，且高温除尘器(9)的进气口前安装有燃气冷却器(8)。

7.根据权利要求1所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，从高温除尘器(9)分离出的燃气经燃气风机(12)一部分送至煤粉锅炉(3)燃烧，其余部分则送至焦油冷凝器(14)进行煤气、焦油分离。

8.根据权利要求7所述的煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，其特征在于，从焦油冷凝器(14)分离出来的煤气一部分通过煤气增压风机(13)回送至流化床热解炉(2)。

技术总结本发明公开了一种煤热解耦合煤粉锅炉灵活变负荷的方法，包括：S1:将流化床加热炉内的床料加热到所需温度后，调节流化风速，使流化床加热炉内500μm以下粒径的高温细床料和灰颗粒随烟气携带出炉膛送至流化床热解炉；S2:送入流化床热解炉的燃料煤在高温细床料和灰颗粒加热下热解生成燃气和焦粉，控制较低的流化风速，使流化床热解炉内产生的焦粉随煤气从炉膛上部排出，炉膛底部的细床料和灰颗粒则经流化风鼓泡后溢流至流化床加热炉；S3:从流化床热解炉排出的燃气和焦粉经气固分离和冷却后，依据煤粉锅炉运行负荷的要求，可作为燃料或原料或产品使用。本发明可以满足煤粉锅炉不同运行负荷调节的需求，尤其在低负荷运行条件下保证系统的安全稳定运行。技术研发人员：王勤辉,骆仲泱,叶泽浦,王晋权,解桂林,方梦祥受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/4/22