双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统及方法与流程

本发明涉及流化床锅炉技术领域，尤其涉及双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统及方法。

背景技术：

双流化床锅炉是在常规循环流化床锅炉基础上，由本发明人在2014年申请的专利号为zl201410415265.8、发明名称为《双流态洁净燃烧锅炉及双流态洁净燃烧工艺》的发明专利申请，具有炉内脱硫、脱硝及燃烧效率高等节能、环保特点。

双流化床锅炉(dfbb,dual-fluidizedbedboiler)，是在常规循环流化床(cfb,circulatingfluidizedbed)锅炉炉膛侧面至少设置一组鼓泡流化床(bfb,bubblingfluidizedbed)，协同组合而形成的创新设备。其中鼓泡床对给煤进行预处理，单独燃烧挥发份，杜绝nox的产生；鼓泡床对燃煤进行预处理后为循环流化床提供更优越的循环、燃烧、脱硫等运行条件；循环流化床炉膛无给煤口，循环物料及燃料来自鼓泡床溢流管或高温烟道流入的颗粒，鼓泡床炉膛内物料量及粒度结构一定的情况下，鼓泡床溢流物料量取决于密相区和过渡区的高度，通过调节鼓泡床一次风量，可以调节鼓泡床密相区流化高度，从而调节自鼓泡床炉膛经过溢流管进入循环床炉膛中的物料量。

燃煤加热析出的挥发份、细颗粒煤在鼓泡床炉膛内燃烧，随烟气上升，经过烟道进入循环流化床炉膛中下部，加入循环床的流化燃烧运行。

在保证烟风流畅的前提下，一方面，为了防止烟气泄露，保证安全、清洁、文明生产，以及更加节能、环保的需要，要求鼓泡床炉膛内保持常压或微负压运行，另一方面，由于循环流化床炉膛处于微正压运行，而鼓泡床炉膛内的烟气必须稳定、顺利的排出，进入循环流化床炉膛，鼓泡床需要具有更高的炉膛压力，而双流化床锅炉的鼓泡床处于绝对还原性气氛，为保证密封安全及给煤顺畅，不宜保持较高的炉膛压力。因此这个矛盾的两个方面需要平衡和加以解决。

技术实现要素：

本发明就是为了解决现有技术存在的上述问题，提供一种双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统，本发明通过在鼓泡床与循环流化床之间的烟道上设置烟气增压装置，提高烟气动压，采用高压空气作为动力，通过高速气流产生的负压抽吸烟气，使烟气顺利进入循环流化床炉膛，实现鼓泡床炉膛与循环流化床炉膛之间的烟风流体压力暨动力平衡。一方面能够保证双流化床锅炉鼓泡床炉膛内保持常压或微负压运行，同时与双流化床锅炉的循环流化床烟风系统进行流场压力(动力)、流量匹配，满足锅炉在不同煤种、不同负荷等工况下调控双流化床锅炉鼓泡床炉膛与循环流化床炉膛之间的烟风流体压力暨动力匹配的要求，实现双流化床锅炉烟风系统灵活、稳定、安全可靠运行。

本发明还提供一种双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统，包括双流化床锅炉烟风部分、控制部分，所述的双流化床锅炉烟风部分包括鼓泡床烟风单元、循环流化床烟风单元、二次风单元，其中鼓泡床烟风单元包括鼓泡床空气风机、鼓泡床烟气风机、鼓泡床风室、鼓泡床炉膛、鼓泡床炉膛出口烟道、烟管，鼓泡床烟气风机入口通过烟气调节门与锅炉引风机出口烟道相连接，鼓泡床空气风机出口与鼓泡床烟气风机出口相连，鼓泡床炉膛通过鼓泡床炉膛出口烟道、烟管与循环流化床炉膛相连接；二次风单元包括二次风机、二次风喷枪a、二次风喷枪b，所述二次风喷枪a设于鼓泡床炉膛出口烟道与烟管之间的管道上，二次风喷枪b安装在循环流化床炉膛靠近下部的侧面位置，二次风喷枪a、二次风喷枪b分别与控制部分连接，控制部分与双流化床锅炉的dcs电连接，双流化床锅炉鼓泡床炉膛内保持常压或微负压运行。

所述二次风喷枪a包括依次连接的二次风管a、二次风风量调节阀a、二次风喷嘴a，其中所述的二次风喷嘴a插入配套的鼓泡床炉膛出口烟道末端，并与相应的烟管同轴线，二次风风量调节阀a与控制部分电连接。

所述二次风喷枪b包括依次连接的二次风管b、二次风风量调节阀b、二次风喷嘴b，二次风喷嘴b开口于循环流化床炉膛靠近下部的位置，二次风风量调节阀b与控制部分电连接。

所述的二次风风量调节阀a、二次风风量调节阀b采用电气控制的电动调节阀或者气动调节阀。

所述控制部分包括信号采集模块、控制模块，所述控制模块包含在双流化床锅炉的dcs控制系统中，所述信号采集模块包括鼓泡床炉膛压力传感器、鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器、循环流化床炉膛出口压力传感器、二次风枪a流量传感器，其中，鼓泡床炉膛压力传感器设于鼓泡床炉膛上部靠近鼓泡床炉膛出口烟道的位置，鼓泡床炉膛出口烟道负压传感器设于靠近鼓泡床炉膛出口烟道末端的位置，所述循环流化床炉膛出口压力传感器设于设于靠近循环流化床炉膛出口的位置，二次风枪a流量传感器设于与二次风机相连接的管道上且靠近二次风枪a的位置；所述信号采集模块包括鼓泡床炉膛压力传感器、鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器、循环流化床炉膛出口压力传感器、二次风枪a流量传感器分别与控制模块电连接。

所述控制模块为鼓泡床炉膛压力控制器，鼓泡床炉膛压力传感器与鼓泡床炉膛压力控制器相连接，鼓泡床炉膛压力控制器分别与二次风风量调节阀a、二次风风量调节阀b连接，用以控制二次风风量调节阀a、二次风风量调节阀b的开度。

与鼓泡床炉膛出口烟道个数相对应，所述的二次风喷枪a设有多套。

所述的二次风风量调节阀a、二次风风量调节阀b采用手动调节。

一种双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控方法，双流化床锅炉利用现有技术控制鼓泡床空气风机、烟气风机、循环流化床一次风机、引风机等用以调节鼓泡床和循环流化床的流化状态与燃烧工况，以及循环流化床炉膛压力、烟气含氧量；利用以下步骤调节双流化床锅炉鼓泡床与循环流化床烟风系统流场压力(动力)、流量匹配，同时保持鼓泡床炉膛常压或微负压运行，具体步骤为：

双流化床锅炉运行中，由鼓泡床空气风机送来的空气与鼓泡床烟气风机送来的烟气混合组成流化风，流化风从鼓泡床风室进入鼓泡床炉膛，通过自动或手工调节进入鼓泡床风室的流化风的量，控制鼓泡床流化状态；通过分别调整鼓泡床空气风机与鼓泡床烟气风机，来调节鼓泡床流化风中空气和烟气的比例，以调节鼓泡床流化风中的含氧量，控制鼓泡床内燃料燃烧强度，调节鼓泡床燃烧工况及温度；

循环流化床一次风机将空气通过预热送入循环流化床风室，在循环流化床炉膛中流化燃烧，烟气通过尾部烟道、引风机排出，运行中通过自动或手工调整引风机转速来调节循环流化床炉膛出口压力；

通过鼓泡床炉膛压力传感器、鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器、循环流化床炉膛出口压力传感器、二次风枪a流量传感器分别采集相应位置的信号值，并将信号传输到控制模块中，将鼓泡床炉膛压力信号值与设定的鼓泡床炉膛压力阈值进行比较：

当鼓泡床炉膛压力信号值达到设定上限阈值时，控制模块按顺序控制开大相应二次风风量调节阀a的开度，关小二次风风量调节阀b的开度，以提高二次风喷枪a的流量及二次风喷嘴a的流速，增强引射抽吸，使鼓泡床炉膛出口烟道末端形成更大的负压，降低鼓泡床炉膛压力；

当鼓泡床炉膛压力信号值达到设定下限阈值时，控制模块按顺序控制关小相应二次风风量调节阀a的开度，开大二次风风量调节阀b的开度，以降低二次风喷枪a的流量及二次风喷嘴a的流速，减弱引射抽吸，使鼓泡床炉膛出口烟道末端负压降低，提高鼓泡床炉膛的压力。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在鼓泡床与循环流化床之间的烟道上设置烟气增压装置，提高烟气动压，采用高压空气作为动力，通过高速气流产生的负压抽吸烟气，使烟气顺利进入循环流化床炉膛，实现鼓泡床炉膛与循环流化床炉膛之间的烟风流体压力暨动力平衡。能够保证双流化床锅炉鼓泡床炉膛内保持常压或微负压运行，同时与双流化床锅炉的循环流化床烟风系统进行流场压力(动力)、流量匹配，满足锅炉在不同煤种、不同负荷等工况下调控双流化床锅炉鼓泡床炉膛与循环流化床炉膛之间的烟风流体压力暨动力匹配的要求，实现双流化床锅炉烟风系统灵活、稳定、安全可靠运行。

2.本发明双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统利用锅炉二次风风压产生高速射流，引射鼓泡床烟气，使得双流化床烟风流体动力场匹配，鼓泡床炉膛内的烟气稳定、顺利的进入循环流化床炉膛，方法简捷，运行可靠，设备结构简单，投资少，制造成本低。

3.本发明在保证烟风流畅的前提下，能够保持鼓泡床炉膛内常压或微负压运行，防止烟气泄露，保证安全、清洁、文明生产，更加节能、环保。

4.本发明的鼓泡床炉膛内保持常压或微负压运行，有利于给煤装置的选型和安装，保证给煤系统的密封和安全、稳定运行。

5.双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统及方法便于运行操作，自动控制方案简单、测量可靠、易于实现。

6.双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统能够通过控制模块实现自动控制，也可以由运行人员调整调节阀，实现人工控制。本发明通过控制部分的采集模块、控制模块实现了与现有技术的dcs控制系统连接、融合，能够实时对锅炉运行监控，有效解决烟气自鼓泡床炉膛向循环流化床炉膛流动的动力问题及其动态调控的问题。

附图说明

图1是双流化床锅炉烟风系统示意图；

图2为二次风喷枪a结构示意图；

图3是二次风喷枪b结构示意图。

图中，11-鼓泡床空气风机；12-鼓泡床烟气风机；13-鼓泡床风室；14-鼓泡床炉膛；15-鼓泡床炉膛出口烟道；16-烟管；21-循环流化床一次风机；22-循环流化床风室；23-循环流化床炉膛；24-尾部烟道；25-引风机；31-二次风机；32-二次风喷枪a；321-二次风管a；322-二次风风量调节阀a；323-二次风喷嘴a；33-二次风喷枪b；331-二次风管b；332-二次风风量调节阀b；333-二次风喷嘴b；41-鼓泡床炉膛压力传感器；42-鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器；43-循环流化床炉膛出口压力传感器；44-二次风枪a流量传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-3所示，一种双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统，包括双流化床锅炉烟风部分、控制部分；所述的双流化床锅炉烟风部分包括鼓泡床烟风单元、循环流化床烟风单元、二次风单元，其中鼓泡床烟风单元包括鼓泡床空气风机11、鼓泡床烟气风机12、鼓泡床风室13、鼓泡床炉膛14、鼓泡床炉膛出口烟道15、烟管16，鼓泡床烟气风机12入口通过烟气调节门与锅炉引风机25出口烟道相连接，鼓泡床空气风机11出口与鼓泡床烟气风机12出口相连，空气、烟气混合均匀后进入鼓泡床风室13；鼓泡床炉膛14通过鼓泡床炉膛出口烟道15、烟管16与循环流化床炉膛23相连接；循环流化床烟风单元包括循环流化床一次风机21、循环流化床风室22、循环流化床炉膛23、尾部烟道24、引风机25；二次风单元包括二次风机31、二次风喷枪a32、二次风喷枪b33，即二次风喷枪分为a、b两组，所述二次风喷枪a32设于鼓泡床炉膛出口烟道15与烟管16之间的管道上，二次风喷枪a32与鼓泡床炉膛出口烟道15一一对应、配套使用，二次风喷枪b33安装在循环流化床炉膛23靠近下部的侧面位置，通过二次风喷枪b33来调节炉膛上部流场、氧量分布及燃烧。

如图2、3所示，所述二次风喷枪a32包括依次连接的二次风管a321、二次风风量调节阀a322、二次风喷嘴a323，其中所述的二次风喷嘴a323插入配套的鼓泡床炉膛出口烟道15末端，并与相应的烟管16同轴线，二次风风量调节阀a322与鼓泡床炉膛压力控制器连接。

所述二次风喷枪b33包括依次连接的二次风管b331、二次风风量调节阀b332、二次风喷嘴b333，二次风喷嘴b333开口于循环流化床炉膛23靠近下部的位置。

所述控制部分包括信号采集模块、控制模块，所述信号采集模块、控制模块与双流化床锅炉的dcs(distributedcontrolsystem，即集散控制系统)电连接、融合，所述的信号采集模块与控制模块连接，监控系统中添加信号采集模块和控制模块，所述信号采集模块包括鼓泡床炉膛压力传感器41、鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器42、循环流化床炉膛出口压力传感器43、二次风枪a流量传感器44，其中，鼓泡床炉膛压力传感器41设于鼓泡床炉膛14上部靠近鼓泡床炉膛出口烟道15的位置，鼓泡床炉膛出口烟道负压传感器42设于靠近鼓泡床炉膛出口烟道末端的位置，所述循环流化床炉膛出口压力传感器43设于设于靠近循环流化床炉膛出口的位置，二次风枪a流量传感器44设于与二次风机相连接的管道上且靠近二次风枪a的位置。

所述的二次风风量调节阀a322、二次风风量调节阀b332采用电气控制的电动调节阀、气动调节阀，或者手动调节阀。双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统可以通过控制模块实现自动控制，也可以由运行人员通过手动调节，实现人工控制。

所述控制模块为鼓泡床炉膛压力控制器，鼓泡床炉膛压力传感器41与鼓泡床炉膛压力控制器相连接，鼓泡床炉膛压力控制器分别与二次风风量调节阀a322、二次风风量调节阀b332相连接，用以控制二次风风量调节阀a322、二次风风量调节阀b332的开度，从而调节二次风管a321的流量及二次风喷嘴a323的流速，使鼓泡床炉膛出口烟道15末端保持相应低压，实现鼓泡床炉膛14压力保持在设定的范围。

与鼓泡床炉膛出口烟道15个数相对应，所述的二次风喷枪a32设有多套。

双流化床锅炉利用现有技术控制鼓泡床空气风机、烟气风机、循环流化床一次风机、引风机等用以调节鼓泡床和循环流化床的流化状态与燃烧工况，以及循环流化床炉膛压力、烟气含氧量等；利用双流化床锅炉烟风流场压力暨动力平衡调控系统的方法，调节双流化床锅炉鼓泡床与循环流化床烟风系统流场压力(动力)、流量匹配，同时保持鼓泡床炉膛常压或微负压运行，包括以下步骤：

双流化床锅炉运行中，从鼓泡床风室13进入鼓泡床炉膛14的流化风，由鼓泡床空气风机11送来的空气与鼓泡床烟气风机12送来的烟气混合组成，通过自动或手工调节进入鼓泡床风室13的混合气体的量，即调节鼓泡床流化风速，可以控制鼓泡床流化状态；通过分别调整鼓泡床空气风机11与鼓泡床烟气风机12，来调节鼓泡床流化风中空气和烟气的比例，即调节鼓泡床流化风中的含氧量，可以控制鼓泡床内燃料燃烧强度，从而调节鼓泡床燃烧工况及温度。

循环流化床一次风机21将空气通过预热送入循环流化床风室22，在循环流化床炉膛23中流化燃烧，烟气通过尾部烟道24、引风机25排出，运行中通过自动或手工调整引风机25的转速来调节循环流化床炉膛23出口压力。

鼓泡床炉膛压力传感器41、鼓泡床炉膛出口烟道末端负压传感器42、循环流化床炉膛出口压力传感器43、二次风枪a流量传感器44等分别采集相应位置的信号值，并将信号传输到控制模块中，进行运算、比较，将鼓泡床炉膛14压力信号值与设定的鼓泡床炉膛14压力阈值进行比较。

当鼓泡床炉膛14压力信号值达到设定上限阈值时，控制模块按顺序控制开大相应二次风风量调节阀a322的开度，关小二次风风量调节阀b332的开度，以提高二次风喷枪a32的流量及二次风喷嘴a323的流速，增强引射抽吸，使鼓泡床炉膛出口烟道15末端形成更大的负压，从而降低鼓泡床炉膛14压力。

当鼓泡床炉膛14压力信号值达到设定下限阈值时，控制模块按顺序控制关小相应二次风风量调节阀a322的开度，开大二次风风量调节阀b332的开度，以降低二次风喷枪a32的流量及二次风喷嘴a323的流速，减弱引射抽吸，使鼓泡床炉膛出口烟道15末端负压降低，从而提高鼓泡床炉膛14的压力。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。