一种锅炉的运行方法
【专利摘要】本发明公开了一种锅炉的运行方法，该锅炉包括燃烧区(1)和烟道，该方法包括：将富氧气体通入燃烧区内进行燃烧，所述锅炉内的各个区段处于微正压，并且通过在燃烧区和烟道内沿程依次布设多个压力测点以检测锅炉内各个区段的烟气压力；当一个或多个压力测点所测得的烟气压力高于或低于预定的微正压范围时，通过压力平衡装置将相应的压力测点处的烟气压力稳定在该预定的微正压范围内。该方法不仅适用于富氧燃烧锅炉也适用于传统空气燃烧锅炉，可以全面准确的监测炉内的压力，将炉内的压力稳定在本发明中预定的微正压范围内，使得锅炉在该预定的微正压下运行，从而减少漏风，保证锅炉的安全运行，同时也能有效提高烟气中CO2的浓度。
【专利说明】一种锅炉的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锅炉的运行方法。
【背景技术】
[0002]富氧燃烧是指用比自然空气(含氧约21% )含氧浓度更高的富氧混合气体作为燃料燃烧氧化剂和载体的燃烧方式，它是一项目前公认的高效节能低排放的燃烧技术。该技术以注入炉膛的高浓度氧气替代蕴含于自然空气中的氧气进行燃料燃烧，同时为了获得适当的锅炉传热特性、控制炉内火焰及温度场分布，引入烟气再循环机制，最终获得高0)2浓度的烟气，有利于低成本CO2的捕获和减排。但是，传统空气燃烧锅炉运行过程中，从锅炉原理、结构和安全等方面的考虑，通常依靠引风机转速或风门叶片的调节进行炉膛压力的控制。一般情况下，传统空气燃烧锅炉被严格设定为负压运行。如果在传统空气燃烧锅炉内进行富氧燃烧，由于炉膛长时间处于负压运行，不仅会影响锅炉的经济性，而且会大大增加系统的漏风，难以形成有利于CO2捕获减排的工艺条件。并且减少漏风是富氧燃烧系统正常运行的一个重要指标。因此，为了尽可能减少锅炉漏风，富氧燃烧的锅炉系统需要采用微正压运行，即正常运行时炉膛压力控制在微正压范围内，在渗入和溢出之间形成动态平衡。微正压燃烧炉的燃烧和烟气侧传热，都是在正压下进行的。通常将运行时燃烧室与烟道中的烟气压力高于炉外大气压力50?400帕(Pa)左右的锅炉，称为微正压燃烧锅炉。大多数锅炉系统，特别是大型电站锅炉，结构上燃料燃烧区和烟气换热侧的物理空间较大，烟气流动路径较长；除看火孔、人孔和仪表测孔的漏风之外，一些单元设备本身也不可避免地存在漏风的问题。事实上，炉内各个区段的烟气压力在锅炉运行中是有差别的。出于减少漏风的目的，理想的状况是要求从炉膛底部直到锅炉尾部烟道出口，炉内整个烟气流程沿线都处于微正压或正压梯度状态。
[0003]然而，现有的燃烧锅炉系统中，只是简单的以炉膛出口压力作为整个锅炉系统压力控制环节的监测控制点，这样不能精确的监测整个锅炉系统运行的压力情况，并且锅炉内各个区段的烟气压力在锅炉运行中是有差别的，也不能正确的反馈各个区段的烟气压力情况，不能及时准确的解决锅炉的漏风问题，从而不利于0)2的捕获，导致烟气中CO2浓度降低，所以亟需一种可以准确全面的监测锅炉压力运行的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有的燃烧锅炉系统中，不能准确全面地监测锅炉内烟气压力，漏风问题得不到有效解决导致烟气中0)2浓度降低，不利于CO2的捕获而提供的一种锅炉运行方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种锅炉的运行方法，该锅炉包括燃烧区和烟道，该方法包括:将富氧气体通入燃烧区内进行燃烧，并使得到的燃烧气体经由烟道排出，所述锅炉内的各个区段处于微正压，并且通过在燃烧区和烟道内沿程依次布设多个压力测点以检测锅炉内各个区段的烟气压力；
[0006]当一个或多个压力测点所测得的烟气压力高于或低于预定的微正压范围时，通过压力平衡装置将相应的压力测点处的烟气压力稳定在该预定的微正压范围内。
[0007]根据本发明提供的一种锅炉的运行方法，该方法不仅适用于富氧燃烧锅炉也适用于传统空气燃烧锅炉，通过在燃烧区和烟道内沿程依次布设多个压力测点，可以全面准确的监测炉内的压力，将炉内的压力稳定在本发明中预定的微正压范围内，使得锅炉在该预定的微正压下运行，从而减少漏风，保证锅炉的安全运行，同时也能有效提高烟气中0)2的浓度。
[0008]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0010]图1是本发明提供的锅炉运行方法的一种实施方式的结构示意图。
[0011]附图标记说明
[0012]I燃烧区 2水冷壁区3折焰角区4炉膛出口区
[0013]5过热器区6省煤器区7空预器区8压力传感器
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0015]如图1所示，本发明提供了一种锅炉的运行方法，该锅炉包括燃烧区I和烟道，该方法包括:将富氧气体通入燃烧区I内进行燃烧，并使得到的燃烧气体经由烟道排出，所述锅炉内的各个区段处于微正压，并且通过在燃烧区I和烟道内沿程依次布设多个压力测点以检测锅炉内各个区段的烟气压力；
[0016]当一个或多个压力测点所测得的烟气压力高于或低于预定的微正压范围时，通过压力平衡装置将相应的压力测点处的烟气压力稳定在该预定的微正压范围内。
[0017]根据本发明，所述的压力平衡是指将锅炉内的压力控制在预定的微正压范围内，即控制在50?400Pa的范围内，将锅炉内压力控制在预定的微正压范围内的装置称之为压力平衡装置。
[0018]根据本发明，所述烟道内沿程是指沿着烟气流动方向所经过的路程。
[0019]根据本发明，所述锅炉内的各个区段可以包括锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7等。
[0020]根据本发明，所述水冷壁敷设在锅炉炉膛内壁，由许多并联管子组成的蒸发受热面，吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度，保护炉墙。
[0021]根据本发明，所述折焰角为向锅炉内延伸的三角形突出物，所述折焰角可以增加水平烟道的长度，提高烟气在炉膛中的充满度使烟气沿燃烧区高度方向的分布趋向均匀。
[0022]根据本发明，所述过热器是锅炉中将蒸气从饱和温度进一步加热至过热温度的部件。
[0023]根据本发明，所述省煤器是烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的低温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。
[0024]根据本发明，所述空预器也称为空气预热器，空气预热器是烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面，用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
[0025]根据本发明，沿着烟气的流动方向，所述烟道依次包括水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7。
[0026]根据本发明，为了全面准确的监测锅炉系统内的压力，将所述锅炉内的燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7中各自分别设置一个或多个压力测点。本发明中，上述各个区段设置的压力测点的个数可以为1-4个，为了节约成本，可以将各个区段设置的压力测点的个数优选为2-3个，其中，对于每个区段设置的压力测点的个数可以相等也可以不等，例如，所述锅炉内的燃烧区I可以设置4个压力测点，水冷壁区2可以设置3个压力测点，折焰角区3可以设置4个压力测点，炉膛出口区4可以设置2个压力测点，过热器区5可以设置2个压力测点，省煤器区6可以设置3个压力测点，空预器区7可以设置4个压力测点等。
[0027]根据本发明，所述压力测点可以采用任何压力检测装置，只要能检测出锅炉内各个区段的压力即可。本发明中，所述压力测点采用的压力检测装置为压力传感器8。
[0028]根据本发明，为了减少锅炉内漏风，将锅炉内的压力控制在预定的微正压范围内，其中，微正压是指运行时锅炉内燃烧区与烟道中的烟气压力比锅炉外大气压力高50?400Pa左右的压力。
[0029]本发明中，所述的预定的微正压范围可以为50?400Pa，其中，所述的微正压为表压。
[0030]根据本发明，当各个区段的压力测点测得的烟气压力高于或低于预定的微正压范围时，通过压力平衡装置将相应的压力测点处的烟气压力稳定在该预定的微正压范围内。所述压力平衡装置可以为任何可以调节锅炉内各个区段压力的装置，只要能将锅炉内各个区段压力稳定在所述的预定的微正压范围内即可。本发明中，所述压力平衡装置可以为送风机、引风机和注氧装置中的至少一种。当锅炉内各个区段的压力高于预定的微正压范围时，通过引风机引一次风、二次风或者多次风联合调节压力，将压力稳定在预定的微正压范围内；当锅炉内各个区段的压力低于预定的微正压范围时，通过送风机或者注氧装置调节压力，将压力稳定在预定的微正压范围内。
[0031]根据本发明，所述富氧气体中氧气的含量只要高于自然空气中氧气的含量即可，其中，自然空气中氧气的含量为21%。
[0032]优选情况下，所述富氧气体为含有90%以上的氧气。
[0033]根据本发明，为了更好的调节锅炉内各个区段的压力，所述锅炉内的烟气流速一般可以为5?14m/s，优选为7?10m/s。
[0034]以下将通过实施例对本发明进行详细描述，其中，下述实施例与对比例中的压力传感器为北京昆仑海岸公司生产，牌号为JYB-3151-3301-M3E1B1G2-F22。在下述实施例与对比例中，通过烟气分析仪测得烟气中0)2的浓度。
[0035]以下实施例和对比例中使用的锅炉的结构如图1所示，具体地，该锅炉包括:锅炉燃烧区I和烟道，所述烟道依次包括水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7。
[0036]实施例1
[0037]本实施例锅炉内压力测点的设置如图1所示，具体如下:
[0038]所述锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、省煤器区6和空预器区7各自分别设置4个压力传感器8，所述炉膛出口区4、过热器区5各自分别设置3个压力传感器8，锅炉内进行富氧燃烧，燃烧得到的气体经由水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7排出，当锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7的压力传感器8均显示锅炉内的压力低于50Pa时，通过送风机调节，直到各个区段的压力传感器8均显示锅炉内的压力高于50Pa，低于400Pa时停止送风，最后将锅炉内的压力稳定在50?400Pa之间。通过烟气分析仪测得烟气中0)2的浓度为83%。
[0039]实施例2
[0040]所述锅炉燃烧区I设置4个压力传感器8，所述水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7各自分别设置3个压力传感器8，锅炉内进行富氧燃烧，燃烧得到的气体经由水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7排出，当锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7的压力传感器8均显示锅炉内的压力高于400Pa时，通过引风机引风调节，直到各个区段的压力传感器8均显示锅炉内的压力低于400Pa，高于50Pa时停止引风，最后将锅炉内的压力稳定在50-400Pa之间。通过烟气分析仪测得烟气中CO2的浓度为 83%。
[0041]实施例3
[0042]所述锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7各自分别设置I个压力传感器8，锅炉内进行富氧燃烧，燃烧得到的气体经由水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7排出，当锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、炉膛出口区4、过热器区5、省煤器区6和空预器区7的压力传感器8均显示锅炉内的压力高于400Pa时，通过引风机引风调节，直到各个区段的压力传感器8均显示锅炉内的压力低于400Pa，高于50Pa时停止引风，最后将锅炉内的压力稳定在50-400Pa之间。通过烟气分析仪测得烟气中0)2的浓度为80%。
[0043]对比例I
[0044]按照实施例1的方法设置压力传感器8，不同的是所述锅炉燃烧区1、水冷壁区2、折焰角区3、过热器区5、省煤器区6和空预器区7不设置压力传感器8，且不通过送风机调节锅炉内的压力。通过烟气分析仪测得烟气中0)2的浓度为75%。
[0045]对比例2
[0046]按照实施例1的方法设置压力传感器8，不同的是锅炉是在负压下运行，即炉内的压力低于炉外大气压。通过烟气分析仪测得烟气中0)2的浓度为70%。
[0047]通过实施例与对比例可以看出，根据本发明提供的所述锅炉的运行方法，通过使锅炉在预定的微正压下运行，并且在锅炉各个区段均设置压力传感器以监测和实时调整各个区段的压力，能够保证锅炉的安全运行，并且能够提高烟气中0)2的浓度。
[0048]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0049]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0050]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种锅炉的运行方法，该锅炉包括燃烧区(I)和烟道，该方法包括:将富氧气体通入燃烧区(I)内进行燃烧，并使得到的燃烧气体经由烟道排出，其特征在于，所述锅炉内的各个区段处于微正压，并且通过在燃烧区(I)和烟道内沿程依次布设多个压力测点以检测锅炉内各个区段的烟气压力； 当一个或多个压力测点所测得的烟气压力高于或低于预定的微正压范围时，通过压力平衡装置将相应的压力测点处的烟气压力稳定在该预定的微正压范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着烟气的流动方向，所述烟道依次包括水冷壁区(2)、折焰角区(3)、炉膛出口区(4)、过热器区(5)、省煤器区(6)和空预器区(7)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述锅炉内的燃烧区(I)、水冷壁区(2)、折焰角区(3)、炉膛出口区(4)、过热器区(5)、省煤器区(6)和空预器区(7)中各自分别设置有I?4个压力测点。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述锅炉内的燃烧区(I)、水冷壁区(2)、折焰角区(3)、炉膛出口区(4)、过热器区(5)、省煤器区(6)和空预器区(7)中各自分别设置有2?3个压力测点。
5.根据权利要求1、3和4中任意一项所述的方法，其中，所述压力测点所采用的压力检测装置为压力传感器(8)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的微正压范围为50?400Pa。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力平衡装置包括送风机、引风机和注氧装置中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述富氧气体含有90%以上的氧气。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锅炉内的烟气流速为5?14m/s。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述锅炉内的烟气流速为7?lOm/s。
【文档编号】F22B37/38GK104456515SQ201410337935
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】黄勇理, 柳朝晖, 郑楚光, 陈寅彪, 张金生, 王俊, 黄卫军, 万太浩 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华（北京）电力研究院有限公司, 华中科技大学