一种生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统的制作方法

本实用新型涉及电站燃煤锅炉燃烧技术领域，特别涉及一种生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统。

背景技术：

大多数生物质含有较高比例的难磨的纤维素等物质，常规磨煤机很难将生物质磨制为跟煤粉同样的粒径，在现有常规磨煤机系统上进行生物质的磨制时，如生物质给料量过大，易导致磨煤机电流超标而影响磨煤机性能，造成一次风管道堵塞，影响系统安全运行，并增加电厂能耗及损伤设备。

目前，大型煤粉锅炉掺烧生物质主要有三种解决方案：第一种方案是煤和生物质进入同一磨煤机进行磨制，然后送入下游系统；第二种方案是煤和生物质分别用独立的磨煤机和送粉管道，但磨制后的粉料通过同一燃烧器进入炉膛；第三种方案是煤和生物质通过独立的磨煤机磨制后，再用各自的燃烧器进入炉膛。但这三种方案均存在自己的一些问题：

第一种方案是将煤与生物质在炉外预混后进入同一磨煤机进行磨制，由于生物质成型燃料的挥发份远高于贫煤，生物质制粉系统通风量，入磨风温，磨煤机出口温度，及煤粉细度均与原煤差别较大，预混送入磨煤机后，磨煤机相关参数选择无法同时兼顾两种燃料燃烧所需，且影响磨煤机性能，降低磨煤机的经济性。

另外，生物质成型燃料挥发分Vdaf一般大于60%，两种燃料的一次风速、一次风率及一次风温选取差别较大，原煤粉燃烧器的稳燃措施也不再适用于生物质燃料，所以生物质燃料和煤很难适用于同一种燃烧器。

第二种方案解决了制粉系统的问题，但是未解决生物质燃烧器的问题，并且初期投资成本高昂，短期内很难收回成本。

第三种方案能有效解决制粉系统和燃烧器的问题，但存在初期投资成本高昂，短期内很难收回成本的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足提供一种生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统，包括依次相互连通的燃料输送装置、煤仓、给料机、磨煤机、以及布置于锅炉炉膛上的煤粉燃烧器，所述的燃料输送装置与给料机之间设有生物质仓，所述的磨煤机还与布置于锅炉炉膛上的生物质粉燃烧器连通。

进一步的，一根第一冷一次风管和一根热一次风管分别与所述的磨煤机连通。

进一步的，一根第二冷一次风管与所述的磨煤机连通。

通过新增布置的第二冷一次风管向磨煤机内通入干燥风，并使其与从第一冷一次风管和热一次风管通入的干燥风进行混合，并调节好生物质燃料对磨煤机制粉系统所需的通风量、入磨风温、生物质成型燃料出磨煤机温度等参数，使磨煤机适用于生物质燃料的磨制，保证磨煤机制粉性能，从而使磨煤机磨制出满足生物质燃料燃烧要求的成型生物质粉燃料。

进一步的，所述的燃料输送装置为输煤皮带。

进一步的，所述的燃料输送装置、煤仓、生物质仓、给料机以及磨煤机之间通过连接管道相互连通，磨煤机与煤粉燃烧器之间通过煤粉管道相互连通。

进一步的，在所述磨煤机与煤粉燃烧器之间的煤粉管道上设有与生物质粉燃烧器连通的生物质粉管道，并在所述的生物质粉管道和煤粉燃烧器与生物质粉管道之间的煤粉管道上分别设有一个管道阀门，不仅可以节约一部分原有煤粉管道，而且还能实现对成型生物质粉燃料和煤粉燃料之间的无漏切换燃烧。

进一步的，所述的生物质粉燃烧器位于布置在锅炉炉膛上的燃尽风与煤粉燃烧器之间。通过将成型生物质粉从煤粉燃烧器和燃尽风之间的适当位置送人锅炉炉膛，可以使成型生物质粉中携带的超细煤粉作为再燃燃料，快速消耗主燃烧区剩余的氧量，加深还原区的还原度，从而使主燃烧区生成的NOx还原成N2，进而起到降低锅炉的NOx排放水平的作用。

进一步的，所述的生物质粉燃烧器包括由内至外依次设置的生物质一次风管、二次风管及燃烧器面板，所述的二次风管内设有二次风旋流叶片，二次风管与二次风箱相连通，在所述的二次风箱与二次风管之间设有二次风风门。

通过在二次风管内设置二次风旋流叶片，当二次风经过二次风旋流叶片后会形成带旋转的二次风，依靠二次风的旋转射流、一次风及其扩口等因素的相互综合作用，会在锅炉炉膛内形成高温烟气回流区，回流的高温烟气加热一次风，从而使生物质着火燃烧，形成燃烧火焰。

通过设置带有二次风风量调节挡板的二次风风门，当锅炉处于高负荷运转时，可将二次风风量调节挡板关至冷却位(即挡板开度为10～30%)，以控制好生物质粉燃烧器的二次风风量，从而使生物质挥发分不会被大量消耗，进而起到有效降低NOx生成的作用；当锅炉处于中低负荷运转时，可将二次风风量调节挡板开大至合适位置(挡板开度为30～50%)，以控制好生物质粉燃烧器的二次风风量，从而加快生物质挥发分的燃烧，使生物质有效燃尽，且不影响煤粉主燃料燃烧稳定着火；当锅炉处于最低负荷运转时，可将二次风风量调节挡板开至最大位置(挡板开度为50～100%)，以控制好生物质粉燃烧器的二次风风量，从而加快生物质挥发分的燃烧，使生物质有效燃尽，并促进锅炉煤粉主燃料燃烧稳定着火。

进一步的，在所述的生物质一次风管内还套设有一根中心风管，且所述的中心风管内设有点火枪；生物质一次风管内还设有生物质粉浓缩器，所述的生物质粉浓缩器可采用一级浓缩，也可以采用二级浓缩，通过浓缩器对生物质粉的浓淡分离，可实现生物质粉的浓淡燃烧。

进一步的，所述的生物质一次风管出口处设有一次风扩锥，所述的二次风管出口处设有二次风扩锥。通过在生物质一、二次风管的出口处设置一、二次风扩锥，可以起到引导气流和及时合理补充燃烧用空气的作用。

本实用新型的有益效果是：

1.本制粉系统通过增设生物质仓并在同一磨煤机内磨制原煤和生物质燃料，同时在磨煤机上新增设一路冷一次风（通过增设第二冷一次风管实现），从而能够满足磨煤机磨制生物质燃料所需的通风量、入磨风温、生物质成型燃料出磨煤机温度等参数，有效保证了磨煤机的制粉性能，使磨煤机能够磨制出满足生物质燃料燃烧要求的成型生物质粉燃料，确保了磨煤机的运行经济性。

2.由于成型生物质燃料与煤粉难以适用于同一款燃烧器，因此本制粉系统通过在生物质粉管道和煤粉管道上分别增设管道阀门和生物质粉燃烧器，并将煤粉和成型生物质燃料分别送入煤粉燃烧器和生物质粉燃烧器及炉膛内进行燃烧，从而实现了煤粉和成型生物质燃料的无漏切换燃烧，有效保证了两种燃料的高效燃烧。

3.由于生物质燃料和原煤共用了输煤皮带、给料机、磨煤机以及部分送粉管道等大部分原煤粉锅炉制粉系统设备，因此本制粉系统的初期投资成本较低。

综上所述，本制粉系统可行性较高，改造成本较低，适用于目前在役大部分电站煤粉锅炉，投资成本低，并且可实现煤与生物质两种燃料的快速无漏切换燃烧，保证磨煤机安全运行，实现生物质粉燃烧器与煤粉燃烧器间的切换，保证成型生物质燃料稳定高效燃烧。

附图说明

图1是本实用新型生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统的结构示意图；

图2是生物质粉燃烧器的结构示意图；

图中标记为：1-输煤皮带，2-生物质仓，3-煤仓，4-给料机，5-第一冷一次风管，6-热一次风管，7-第二冷一次风管，8-磨煤机，9-管道阀门，10-煤粉管道，11-煤粉燃烧器，12-生物质粉燃烧器，13-生物质粉管道，14-锅炉炉膛，15-生物质一次风管，16-二次风管，17-燃烧器面板，18-二次风旋流叶片，19-二次风风门，20-中心风管，21-生物质粉浓缩器，22-一次风扩锥，23-二次风扩锥。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型的生物质成型燃料与煤直接耦合制粉系统，包括依次相互连通的燃料输送装置、煤仓3、给料机4、与一根第一冷一次风管5和一根第二冷一次风管7及一根热一次风管6相连通的磨煤机8、以及布置于锅炉炉膛14上的煤粉燃烧器11，所述的燃料输送装置为输煤皮带1，在所述的输煤皮带1与给料机4之间设有与所述煤仓3并列布置的生物质仓2，所述的磨煤机8还与布置于锅炉炉膛14上的生物质粉燃烧器12连通，所述的生物质粉燃烧器12位于布置在锅炉炉膛14上的燃尽风与煤粉燃烧器11之间；所述的输煤皮带1、煤仓3、生物质仓2、给料机4以及磨煤机8之间通过连接管道相互连通，磨煤机8与煤粉燃烧器11之间通过煤粉管道10相互连通，在磨煤机8与煤粉燃烧器11之间的煤粉管道10上还设有与生物质粉燃烧器12连通的生物质粉管道13，并在所述的生物质粉管道13和煤粉燃烧器11与生物质粉管道（13）之间的煤粉管道10上分别设有一个管道阀门9。

具体地，所述的生物质分燃烧器12包括由内至外依次设置的中心风管20、生物质一次风管15、二次风管16及燃烧器面板17，所述的二次风管16内设有二次风旋流叶片18，二次风管16与生物质粉燃烧器12的二次风箱（图中未示出）相连通，在所述的二次风箱与二次风管16之间设有带二次风风量调节挡板的二次风风门19，此处设于生物质粉燃烧器12上的二次风风门19为现有技术中常规煤粉燃烧器11中普遍使用的二次风风门19。

当工程具有点火需求时，可在所述的中心风管20内设置点火枪等点火设备。

所述的生物质一次风管15内设有生物质粉浓缩器21，所述的生物质粉浓缩器21可采用一级浓缩，也可以采用二级浓缩。

所述的生物质一次风管15出口处设有一次风扩锥22，所述的二次风管16出口处设有二次风扩锥23。

此外，还可根据实际情况按照一定面积比例、出口流场等因素来合理设计一次风管、二次风管出口处的扩锥外形尺寸，并通过对一、二次风量进行匹配调整，从而达到生物质成型燃料最佳的燃烧状态。

本实用新型采用的生物质燃烧器通过合理组织空气混入，并在炉膛内形成回流区，旋流与直流有效配合，使回流的高温烟气加热一次风，从而使生物质成型燃料着火燃烧，并能有效调节生物质燃烧火焰，因此，本生物质燃烧器既能保证生物质燃料的高效燃烧利用，又不会影响锅炉煤粉主燃料的燃烧稳定着火，同时还能对主燃料产生的NOx有一定的还原特性，降低NOx的排放。

本实用新型的运行过程如下：

当煤粉锅炉正常运行且需要掺烧生物质成型燃料时，首先将生物质燃料通过原煤粉锅炉制粉系统的输煤皮带送入生物质仓内建立料位，然后关闭煤仓闸板门，使原煤不能通过给料机继续向磨煤机给料，当磨煤机内的原煤制粉完毕并送入煤粉锅炉炉膛燃烧后，再通过给料机将生物质燃料送入磨煤机内制粉，由于磨煤机内之前磨制的是原煤，因此只需通过第一冷一次风管和热一次风管向磨煤机内通入干燥风对煤粉进行温度调节，使进入炉膛内的煤粉温度满足要求，而此时在磨煤机内磨制的是生物质燃料，由于生物质燃料与原煤不同，其对制粉系统的通风量、入磨风温、生物质成型燃料出磨煤机温度以及生物质成型燃料粒度均与原煤存在较大差别，因此此时可通过新布置的第二冷一次风管向磨煤机内通入干燥风，并使其与从第一冷一次风管和热一次风管通入的干燥风进行混合，并调节好生物质燃料对磨煤机制粉系统所需的通风量、入磨风温、生物质成型燃料出磨煤机温度等参数，从而使磨煤机磨制出满足生物质燃料燃烧要求的成型生物质粉燃料，之后将合格的成型生物质粉从分离器出来并经过一段原煤粉锅炉制粉系统的煤粉管道后，再通过打开生物质粉管道上的管道阀门并关闭煤粉管道上的管道阀门，从而将成型生物质粉送入生物质粉管道内，最后再将成型生物质粉送到生物质燃烧器及炉膛内进行燃烧。

本实用新型的有益效果为：

1.本制粉系统通过增设生物质仓并在同一磨煤机内磨制原煤和生物质燃料，同时在磨煤机上新增设一路冷一次风（通过增设第二冷一次风管实现），从而能够满足磨煤机磨制生物质燃料所需的通风量、入磨风温、生物质成型燃料出磨煤机温度等参数，有效保证了磨煤机的制粉性能，使磨煤机能够磨制出满足生物质燃料燃烧要求的成型生物质粉燃料，确保了磨煤机的运行经济性。

2.由于成型生物质燃料与煤粉难以适用于同一款燃烧器，因此本制粉系统通过在生物质粉管道和煤粉管道上分别增设管道阀门和生物质粉燃烧器，并将煤粉和成型生物质燃料分别送入煤粉燃烧器和生物质燃烧器及炉膛内进行燃烧，从而实现了煤粉和成型生物质燃料的无漏切换燃烧，有效保证了两种燃料的高效燃烧。

3.由于生物质燃料和原煤共用了输煤皮带、给料机、磨煤机以及部分送粉管道等大部分原煤粉锅炉制粉系统设备，因此本制粉系统的初期投资成本较低。

综上所述，本制粉系统可行性较高，改造成本较低，适用于目前在役大部分电站煤粉锅炉，投资成本低，并且可实现煤与生物质两种燃料的快速无漏切换燃烧，保证磨煤机安全运行，实现生物质燃烧器与煤粉燃烧器间的切换，保证成型生物质燃料稳定高效燃烧。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。