采用組合式一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

閆順林， 韓 韋， 劉 洋， 張永昇， 王皓軒

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 071003)

采用組合式一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

閆順林， 韓 韋， 劉 洋， 張永昇， 王皓軒

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，河北 保定 071003)

常規(guī)的制粉系統(tǒng)一次風(fēng)管總截面積無法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)氣流中煤粉濃度較低，燃燒不穩(wěn)。針對(duì)這一問題提出了組合式一次風(fēng)管的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中對(duì)應(yīng)單個(gè)燃燒器采用多管組合式送粉管道，并將對(duì)應(yīng)的燃燒器改造為與管徑相匹配的多噴口燃燒器，通過控制組合式送粉管道上的閥門，開關(guān)不同的送粉管來調(diào)節(jié)總的通流面積。根據(jù)這一設(shè)計(jì)分別給出了采用組合式一次風(fēng)管的半直吹乏氣送粉系統(tǒng)、半直吹熱風(fēng)送粉系統(tǒng)、中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉系統(tǒng)和中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)流程圖。采用組合式一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)送粉管道總截面積可以隨負(fù)荷變化而調(diào)節(jié)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低煤粉量減少時(shí)亦減小送粉管道截面積，即維持最佳煤粉濃度保證穩(wěn)定燃燒又維持一次風(fēng)速在規(guī)定范圍內(nèi)防止煤粉沉積。

最佳煤粉濃度； 組合式一次風(fēng)管； 制粉系統(tǒng)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會(huì)對(duì)電能的需求不斷增長(zhǎng)，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大。但是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式過于粗放，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不合理和經(jīng)濟(jì)布局不科學(xué)等多方面的原因?qū)е挛覈秒姷木薮蠓骞炔?。此外，隨著電力工業(yè)“上大壓小”政策的實(shí)施，電網(wǎng)中大容量機(jī)組所占的份額也日益增大，這些都迫切要求大容量發(fā)電機(jī)組承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰的任務(wù)。與此同時(shí)，國家大力提倡發(fā)展新能源，為了提高新能源消納能力也勢(shì)必要挖掘燃煤機(jī)組調(diào)峰潛力，提升我國火電運(yùn)行靈活性。

大型火電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)峰的主要方式是低負(fù)荷運(yùn)行方式[1]。但這種調(diào)峰方式的可調(diào)出力受到鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷的制約，因?yàn)殄仩t負(fù)荷過低時(shí)煤粉的著火穩(wěn)定性變差，尤其是揮發(fā)分低或灰分高的煤，或者顆粒度較粗的煤粉。鍋爐負(fù)荷低至一定程度時(shí)需要投入易燃的燃料(如投油)，提高煤粉著火燃燒的穩(wěn)定性，否則容易引起鍋爐滅火，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性。由于常規(guī)的油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃方式需要消耗大量的燃油，成本較高，為此國內(nèi)外研究人員進(jìn)行了各種研究和嘗試，提出了許多新的低成本的穩(wěn)燃方式，這些穩(wěn)燃方式主要從降低著火熱和強(qiáng)化著火供熱2個(gè)方面著手。根據(jù)這2個(gè)原理提出的低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)中重要的一條是：提高一次風(fēng)氣流中的煤粉濃度，運(yùn)行時(shí)保持一次風(fēng)煤粉濃度在有利于穩(wěn)定著火的最佳煤粉濃度。但是這條技術(shù)的具體實(shí)施存在很大的困難，因?yàn)楫?dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，鍋爐燃燒所需的燃煤量隨機(jī)組負(fù)荷的降低而減少，但是由于鍋爐的送粉管道截面積無法調(diào)節(jié)，為了防止由于送粉氣流流速過低而導(dǎo)致煤粉沉積，需要較高的一次風(fēng)量來維持送粉氣流的流速在規(guī)定的范圍內(nèi)，這就導(dǎo)致了送粉氣流的煤粉濃度偏低，從而不利于煤粉的穩(wěn)定著火燃燒。若按照維持最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量輸送煤粉則會(huì)導(dǎo)致送粉氣流流速偏低，不利于制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)保持最佳煤粉濃度與防止煤粉沉積存在矛盾，目前的選擇都是舍棄最佳煤粉濃度[2]而保證煤粉輸送的安全，這勢(shì)必給煤粉穩(wěn)燃帶來不利影響。目前國內(nèi)外沒有關(guān)于解決這一矛盾的研究，有待解決[3]。

1 煤粉濃度對(duì)穩(wěn)燃的影響

煤粉濃度對(duì)穩(wěn)燃的影響是多方面的[4]，從著火熱方面來講，煤粉濃度越高則輸送煤粉的一次風(fēng)量越少，煤粉氣流著火溫度降低，也就降低了所需著火熱；從輻射換熱角度來講，煤粉濃度越高，單位空間內(nèi)參與輻射換熱的煤粉顆粒越多，但是單位空間內(nèi)氣體量幾乎不變，煤粉顆粒升溫速度加快，著火時(shí)間縮短；從著火方式來看，煤粉濃度越高揮發(fā)分析出越集中，揮發(fā)分濃度更易達(dá)到均相著火的濃度極限，而均相著火的溫度遠(yuǎn)低于多相著火的溫度；從燃燒放熱來看，煤粉濃度越高放熱越集中，火焰中心溫度越高。但是，煤粉濃度不是越高越好，煤粉濃度過高時(shí)會(huì)導(dǎo)致煤粉氣流中氧量不能滿足煤粉顆粒燃燒所需，燃燒放熱減少，火焰溫度降低，燃燒不穩(wěn)定，故運(yùn)行中保證最佳煤粉濃度為宜[5]。

2 一次風(fēng)管設(shè)計(jì)思路

采用常規(guī)一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)存在的問題是一次風(fēng)管截面積無法調(diào)節(jié)，鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)煤粉濃度較低，煤粉氣流不易著火，鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷較高，機(jī)組調(diào)峰能力不強(qiáng)。

為了解決采用常規(guī)一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)存在的問題，本論文提出組合式一次風(fēng)管的設(shè)計(jì)思路，即對(duì)應(yīng)單個(gè)燃燒器采用多管組合式送粉管道，并將對(duì)應(yīng)的燃燒器改造為與管徑相匹配的多噴口燃燒器。通過控制組合式送粉管道上的閥門，開關(guān)不同的送粉管來調(diào)節(jié)總的通流面積。這一方法可以使送粉管道的通流面積隨負(fù)荷變化而變化，維持煤粉濃度在最佳值附近時(shí)，管道內(nèi)的風(fēng)速也能保證在合理的范圍內(nèi)，以保證煤粉氣流不發(fā)生沉積和鍋爐燃燒的穩(wěn)定。

制粉系統(tǒng)[6]采用組合式一次風(fēng)管后可以分為新型半直吹式乏氣送粉系統(tǒng)、新型半直吹式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)、新型中儲(chǔ)式乏氣送粉系統(tǒng)和新型中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)。

3 采用組合式一次風(fēng)管的制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1設(shè)備說明

(1)本設(shè)計(jì)增加了如下：主煤粉分配器，用于將煤粉分配至各個(gè)燃燒器，其與鎖氣器和副煤粉分配器相連接；副煤粉分配器，用于將分配至同一燃燒器的煤粉分配到不同的送粉管道，其與主煤粉分配器和各個(gè)煤粉分配器出料管相連接；主乏氣分配器，用于將乏氣分配至各個(gè)燃燒器，其與乏氣風(fēng)箱和副乏氣分配器相連接；副乏氣分配器，用于將分配至同一燃燒器的乏氣分配到不同的乏氣管道，其與主乏氣分配器和各個(gè)乏氣管道相連接；一次風(fēng)分配器，用于將熱一次風(fēng)分配至各個(gè)熱風(fēng)管道，其與各個(gè)熱風(fēng)管道相連接；風(fēng)粉混合器[7]，用于將煤粉與乏氣或者熱風(fēng)混合并送入爐膛燃燒，進(jìn)料端分別與各個(gè)煤粉分配器出料管相連接，進(jìn)氣端分別與各個(gè)乏氣管道相連接(熱風(fēng)送粉系統(tǒng)則與相應(yīng)的熱風(fēng)管道相連接)，出口分別與各個(gè)送粉管道相連接；多噴口燃燒器[8]燃燒煤粉氣流，其與各個(gè)送粉管道相連接；各個(gè)管道上的控制閥門。

(2)每個(gè)煤粉分配器出料管均配置有可獨(dú)立開啟的控制閥，可根據(jù)運(yùn)行狀況開啟或關(guān)閉閥門[9]。每個(gè)乏氣管道和熱風(fēng)管道均配置有可獨(dú)立開啟的控制閥，可根據(jù)運(yùn)行狀況開啟或關(guān)閉閥門。風(fēng)粉混合器、煤粉分配器出料管、乏氣管道(熱風(fēng)送粉系統(tǒng)為熱風(fēng)管道)、送粉管道一一對(duì)應(yīng)，構(gòu)成相互獨(dú)立的分支送粉系統(tǒng)，可通過各個(gè)管道上的閥門獨(dú)立控制開啟或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)送粉管道總通流面積的目的[10]。

3.2新型的半直吹式系統(tǒng)

3.2.1 新型的半直吹式乏氣送粉系統(tǒng)

如圖1所示的是新型的半直吹式乏氣送粉系統(tǒng)，其工作流程為：原煤倉中的原煤經(jīng)過給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)與溫度在規(guī)定范圍的熱風(fēng)相遇，熱風(fēng)對(duì)煤進(jìn)行干燥并將一部分煤粉吹出送入粗粉分離器，不合格的煤粉被分離出來送入磨煤機(jī)進(jìn)一步磨制，合格的煤粉氣流進(jìn)入細(xì)粉分離器。細(xì)粉分離器將煤粉與乏氣分離開，煤粉經(jīng)主煤粉分配器后進(jìn)入對(duì)應(yīng)各個(gè)燃燒器的副煤粉分配器，再經(jīng)副煤粉分配器分配分別進(jìn)入1號(hào)煤粉分配器出料管、2號(hào)煤粉分配器出料管、3號(hào)煤粉分配器出料管；乏氣經(jīng)主乏氣分配器后進(jìn)入對(duì)應(yīng)各個(gè)燃燒器的副乏氣分配器，再經(jīng)副乏氣分配器分配進(jìn)入1號(hào)乏氣管道、2號(hào)乏氣管道、3號(hào)乏氣管道；1號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與1號(hào)乏氣管道的乏氣在1號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合然后通過1號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。同理2號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與2號(hào)乏氣管道的乏氣在2號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合然后通過2號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。3號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與3號(hào)乏氣管道的乏氣在3號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合然后通過3號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。

1.熱風(fēng)；2.冷風(fēng)；3.副乏氣分配器；4.副煤粉分配器；5.主煤粉分配器；6.細(xì)粉分離器；7.1號(hào)乏氣管道；8.2號(hào)乏氣管道；9.3號(hào)乏氣管道；10.1號(hào)煤粉分配器出料管；11.2號(hào)煤粉分配器出料管；12.3號(hào)煤粉分配器出料管；13.1號(hào)送粉管道；14.2號(hào)送粉管道；15.3號(hào)送粉管道；16.1號(hào)乏氣管道閥門；17.2號(hào)乏氣管道閥門；18.3號(hào)乏氣管道閥門；19.1號(hào)風(fēng)粉混合器；20.2號(hào)風(fēng)粉混合器；21.3號(hào)風(fēng)粉混合器；22.1號(hào)煤粉分配器出料管閥門；23.2號(hào)煤粉分配器出料管閥門；24.3號(hào)煤粉分配器出料管閥門；25.燃燒器；26.乏氣噴嘴；27.鎖氣器；28.原煤倉；29.給煤機(jī)；30.磨煤機(jī)；31.粗粉分離器；32.主乏氣分配器；33.0號(hào)乏氣管道；34.0號(hào)乏氣管道閥門；35.主乏氣管道閥門；36.排粉機(jī)；37.乏氣風(fēng)箱圖1 新型的半直吹式乏氣送粉系統(tǒng)

當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)可以調(diào)整0號(hào)乏氣管道閥門來調(diào)整乏氣流量，按照滿足最佳煤粉濃度的乏氣量輸送煤粉，多余的乏氣經(jīng)0號(hào)乏氣管道送入爐膛。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，鍋爐燃燒所需的煤粉量逐漸減少，滿足最佳煤粉濃度的乏氣量也隨煤粉量的降低而降低，當(dāng)按照滿足最佳煤粉濃度的乏氣量輸送煤粉而送粉管道內(nèi)的風(fēng)速無法保證煤粉氣流不發(fā)生沉積時(shí)，關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)乏氣管道以減小送粉管道的通流面積，提高送粉氣流流速。若負(fù)荷繼續(xù)降低，當(dāng)關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)乏氣管道無法滿足煤粉氣流不發(fā)生沉積這一條件時(shí)，關(guān)閉2號(hào)煤粉分配器出料管和2號(hào)乏氣管道進(jìn)一步減小送粉管道通流面積，保證送粉氣流的流速在合理的范圍內(nèi)。

3.2.2 新型的半直吹式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)

如圖2所示的是新型的半直吹式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，其工作流程為：原煤倉中的原煤經(jīng)過給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)與溫度在規(guī)定范圍內(nèi)的熱風(fēng)相遇，熱風(fēng)對(duì)煤進(jìn)行干燥并將一部分煤粉吹出送入粗粉分離器，不合格的煤粉被分離出來送入磨煤機(jī)進(jìn)一步磨制，合格的煤粉氣流進(jìn)入細(xì)粉分離器。細(xì)粉分離器將煤粉與乏氣分離開，煤粉經(jīng)主煤粉分配器后進(jìn)入對(duì)應(yīng)各個(gè)燃燒器的副煤粉分配器，再經(jīng)副煤粉分配器分別進(jìn)入1號(hào)煤粉分配器出料管、2號(hào)煤粉分配器出料管、3號(hào)煤粉分配器出料管；乏氣通過排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)入乏氣風(fēng)箱，一路作為三次風(fēng)由乏氣噴嘴噴入爐膛燃燒，一路作為再循環(huán)風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)，既可以調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)溫，也可以協(xié)調(diào)三次風(fēng)量。空氣預(yù)熱器過來的熱一次風(fēng)溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)后，經(jīng)過一次風(fēng)分配器分別進(jìn)入1號(hào)熱風(fēng)管道、2號(hào)熱風(fēng)管道、3號(hào)熱風(fēng)管道。1號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與1號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在1號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過1號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。同理2號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與2號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在2號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過2號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。3號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與3號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在3號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過3號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。

1．熱風(fēng)；2.冷風(fēng)；3.一次風(fēng)分配器；4.副煤粉分配器；5.主煤粉分配器；6.細(xì)粉分離器；7.1號(hào)熱風(fēng)管；8.2號(hào)熱風(fēng)管；9.3號(hào)熱風(fēng)管；10.1號(hào)煤粉分配器出料管；11.2號(hào)煤粉分配器出料管；12.3號(hào)煤粉分配器出料管；13.1號(hào)送粉管道；14.2號(hào)送粉管道；15.3號(hào)送粉管道；16.1號(hào)熱風(fēng)管道閥門；17.2號(hào)熱風(fēng)管道閥門；18.3號(hào)熱風(fēng)管道閥門；19.1號(hào)風(fēng)粉混合器；20.2號(hào)風(fēng)粉混合器；21.3號(hào)風(fēng)粉混合器；22.1號(hào)煤粉分配器出料管閥門；23.2號(hào)煤粉分配器出料管閥門；24.3號(hào)煤粉分配器出料管閥門；25.燃燒器；26.乏氣噴嘴；27.旋轉(zhuǎn)鎖氣器；28.原煤倉；29.給煤機(jī)；30.磨煤機(jī)；31.粗粉分離器；32.乏氣風(fēng)箱；33.排粉機(jī)圖2 新型的半直吹式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)

當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)整一次風(fēng)流量，按照滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量輸送煤粉。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，鍋爐燃燒所需的煤粉量逐漸減少，滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量也隨煤粉量的降低而降低，按照滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量輸送煤粉時(shí)，送粉管道內(nèi)的風(fēng)速無法保證煤粉氣流不發(fā)生沉積時(shí)，關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)熱風(fēng)管道以減小送粉管道的通流面積，提高送粉氣流流速。若負(fù)荷繼續(xù)降低，當(dāng)1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)熱風(fēng)管道無法滿足煤粉氣流不發(fā)生沉積這一條件時(shí)，關(guān)閉2號(hào)煤粉分配器出料管和2號(hào)熱風(fēng)管道進(jìn)一步減小送粉管道通流面積，保證送粉氣流的流速在合理的范圍內(nèi)。

3.3新型的中間儲(chǔ)倉式系統(tǒng)

3.3.1 新型的中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉系統(tǒng)

如圖3所示為新型的中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉系統(tǒng)，其工作流程為：原煤由給煤機(jī)通過下降干燥管進(jìn)入磨煤機(jī)，冷空氣由一次風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，出來的熱空氣溫度被控制在合適溫度后也進(jìn)入磨煤機(jī)，一邊對(duì)煤進(jìn)行干燥一邊將煤粉吹出來進(jìn)入粗粉分離器，粗粉分離器將不合格的粗粉分離出來送入磨煤機(jī)繼續(xù)磨制，合格的煤粉氣流進(jìn)入細(xì)粉分離器，細(xì)粉分離器將煤粉和乏氣分離開，煤粉送入煤粉倉，乏氣由分離器上部出來后引入一次風(fēng)箱，一次風(fēng)箱出口一路再循環(huán)進(jìn)入磨煤機(jī)，再循環(huán)風(fēng)不但可以調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)溫，而且更重要的是可以協(xié)調(diào)一次風(fēng)量與磨煤風(fēng)量的平衡。當(dāng)磨煤風(fēng)量大于一次風(fēng)量時(shí)加大再循環(huán)風(fēng)量，當(dāng)磨煤風(fēng)量小于一次風(fēng)量時(shí)關(guān)閉再循環(huán)風(fēng)，同時(shí)用熱空氣進(jìn)行補(bǔ)充，當(dāng)磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，采用熱空氣進(jìn)行送粉；另一路乏氣經(jīng)乏氣分配器分配后，分別進(jìn)入1號(hào)乏氣管道、2號(hào)乏氣管道、3號(hào)乏氣管道；如果仍有多余乏氣可通過0號(hào)乏氣管道送入爐膛參與燃燒。煤粉倉中的煤粉經(jīng)過給粉機(jī)由煤粉分配器分配后，分別進(jìn)入1號(hào)煤粉分配器出料管、2號(hào)煤粉分配器出料管、3號(hào)煤粉分離器出料管。1號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與1號(hào)乏氣管道的乏氣在1號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過1號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。同理2號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與2號(hào)乏氣管道的乏氣在2號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過2號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。3號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與3號(hào)乏氣管道的乏氣在3號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過3號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。

1.鍋爐；2.空氣預(yù)熱器；3.送風(fēng)機(jī)；4.給煤機(jī)；5.下降干燥管；6.磨煤機(jī)；7.木塊分離器；8.粗粉分離器；9.防爆門；10.細(xì)粉分離器；11.鎖氣器；12.木屑分離器；13.換向器；14.吸潮管；15.輸粉機(jī)；16.煤粉倉；17.給粉機(jī)；18.煤粉分配器；19.一次風(fēng)箱；20.排粉機(jī)；21.二次風(fēng)箱；22.燃燒器；23.乏氣分配器；24.1號(hào)煤粉分配器出料管；25.2號(hào)煤粉分配器出料管；26.3號(hào)煤粉分配器出料管；27.1號(hào)乏氣管道；28.2號(hào)乏氣管道；29.3號(hào)乏氣管道；30.1號(hào)風(fēng)粉混合器；31.2號(hào)風(fēng)粉混合器；32.3號(hào)風(fēng)粉混合器；33.1號(hào)送粉管道；34.2號(hào)送粉管道；35.3號(hào)送粉管道；36.1號(hào)乏氣管道閥門；37.2號(hào)乏氣管道閥門；38.3號(hào)乏氣管道閥門；39.0號(hào)乏氣管道閥門；40.1號(hào)煤粉分配器出料管閥門；41.2號(hào)煤粉分配器出料管閥門；42.3號(hào)煤粉分配器出料管閥門；43.冷熱風(fēng)混合器；44.冷熱風(fēng)混合器；45.乏氣噴嘴；46.0號(hào)乏氣管道圖3 新型的中間儲(chǔ)倉式乏氣送粉系統(tǒng)

當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)整再循環(huán)風(fēng)閥門和0號(hào)乏氣管道的閥門，控制與煤粉混合的乏氣量，保證煤粉濃度為最佳值。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，鍋爐燃燒所需的煤粉量逐漸減少，滿足最佳煤粉濃度的乏氣量也隨送粉量的降低而降低，送粉管道內(nèi)的風(fēng)速也逐漸降低，當(dāng)送粉管道內(nèi)的風(fēng)速無法保證煤粉氣流不發(fā)生沉積時(shí)，關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)乏氣管道以減小送粉管道的總通流面積，讓燃燒所需的乏氣和煤粉分配至2號(hào)送粉管道、3號(hào)送粉管道中送入爐膛，由于仍是以最佳煤粉濃度配風(fēng)，因此煤粉濃度可以保證在最佳值，但由于送粉管道總截面積減少，提高了送粉氣流流速。若負(fù)荷繼續(xù)降低，當(dāng)關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)乏氣管道無法滿足煤粉氣流不發(fā)生沉積這一條件時(shí)，關(guān)閉2號(hào)煤粉分配器出料管和2號(hào)乏氣管道進(jìn)一步減小送粉管道總通流面積，保證送粉氣流的流速在合理的范圍內(nèi)。

1.鍋爐；2.空氣預(yù)熱器；3.送風(fēng)機(jī)；4.給煤機(jī)；5.下降干燥管；6.磨煤機(jī)；7.木塊分離器；8.粗粉分離器；9.防爆門；10.細(xì)粉分離器；11.鎖氣器；12.木屑分離器；13.換向器；14.吸潮管；15.輸粉機(jī)；16.煤粉倉；17.給粉機(jī)；18.煤粉分配器；19.一次風(fēng)機(jī)；20.乏氣風(fēng)箱；21.排粉機(jī)；22.二次風(fēng)箱；23.燃燒器；24.乏氣噴嘴；25.一次風(fēng)分配器；26.冷熱一次風(fēng)混合器；27.冷熱一次風(fēng)混合器；28.1號(hào)煤粉分配器出料管；29.2號(hào)煤粉分配器出料管；30.3號(hào)煤粉分配器出料管；31.1號(hào)熱風(fēng)管道；32.2號(hào)熱風(fēng)管道；33.3號(hào)熱風(fēng)管道；34.1號(hào)煤粉分配器出料管閥門；35.2號(hào)煤粉分配器出料管閥門；36.3號(hào)煤粉分配器出料管閥門；37.1號(hào)熱風(fēng)管道閥門；38.2號(hào)熱風(fēng)管道閥門；39.3號(hào)熱風(fēng)管道閥門；40.1號(hào)風(fēng)粉混合器；41.2號(hào)風(fēng)粉混合器；42.3號(hào)風(fēng)粉混合器；43.1號(hào)送粉管道；44.2號(hào)送粉管道；45.3號(hào)送粉管道圖4 新型的中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)

3.3.2 新型的中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)

如圖4所示的是新型的中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，其工作流程為：原煤由給煤機(jī)經(jīng)下降干燥管進(jìn)入磨煤機(jī)，冷空氣由送風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器進(jìn)行加熱，出來的熱空氣溫度被控制在規(guī)定范圍內(nèi)后送入給煤機(jī)，一邊干燥煤粉一邊將煤粉吹出磨煤機(jī)進(jìn)入粗粉分離器，粗粉分離器將不合格的粗粉分離出來送入磨煤機(jī)重新磨制，合格的煤粉氣流從粗粉分離器上部出來進(jìn)入細(xì)粉分離器，細(xì)粉分離器將煤粉和乏氣分離開，煤粉落入煤粉倉，乏氣由細(xì)粉分離器上部出來后進(jìn)入乏氣風(fēng)箱，乏氣風(fēng)箱出口分2路：一路經(jīng)乏氣噴嘴作為三次風(fēng)送入爐膛燃燒；一路再循環(huán)送入磨煤機(jī)，再循環(huán)風(fēng)可以調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)溫亦可以調(diào)整三次風(fēng)量。一次風(fēng)機(jī)將冷空氣送入空氣預(yù)熱器進(jìn)行加熱，出來的熱空氣送入冷熱一次風(fēng)混合器將熱風(fēng)溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以防制粉系統(tǒng)著火，混合器出來的熱空氣經(jīng)一次風(fēng)分配器分別進(jìn)入1號(hào)熱風(fēng)管道、2號(hào)熱風(fēng)管道、3號(hào)熱風(fēng)管道。煤粉倉的煤粉由排粉機(jī)出來后經(jīng)煤粉分配器分配后分別進(jìn)入1號(hào)煤粉分配器出料管、2號(hào)煤粉分配器出料管、3號(hào)煤粉分離器出料管。1號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與1號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在1號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過1號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。同理2號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與2號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在2號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過2號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。3號(hào)煤粉分配器出料管的煤粉與3號(hào)熱風(fēng)管道的熱風(fēng)在3號(hào)風(fēng)粉混合器處相遇并混合后，通過3號(hào)送粉管道經(jīng)相應(yīng)的煤粉噴嘴送入爐膛燃燒。

當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)整一次風(fēng)流量，按照滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量輸送煤粉。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，鍋爐燃燒所需的送粉量逐漸減少，滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量也隨送粉量的降低而降低，根據(jù)理論計(jì)算當(dāng)按照滿足最佳煤粉濃度的一次風(fēng)量輸送煤粉時(shí)，送粉管道內(nèi)的風(fēng)速無法保證煤粉氣流不發(fā)生沉積時(shí)，關(guān)閉1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)熱風(fēng)管道，以減小送粉管道的通流面積，提高送粉氣流流速。若負(fù)荷繼續(xù)降低，當(dāng)1號(hào)煤粉分配器出料管和1號(hào)熱風(fēng)管道無法滿足煤粉氣流不發(fā)生沉積這一條件時(shí)，關(guān)閉2號(hào)煤粉分配器出料管和2號(hào)熱風(fēng)管道，進(jìn)一步減小送粉管道通流面積，保證送粉氣流的流速在合理的范圍內(nèi)。

3.4對(duì)設(shè)計(jì)方案的說明

原則上組成一次風(fēng)管的送粉管道越多越好，因?yàn)楣軘?shù)越多一次風(fēng)管總橫截面積隨負(fù)荷的變化越靈活，但是管數(shù)越多系統(tǒng)越復(fù)雜，運(yùn)行調(diào)整更繁瑣，而且一次風(fēng)管阻力增大，需要加大一次風(fēng)機(jī)出力。所以，本文中取3根管道只是為了說明方案，具體到不同的系統(tǒng)需要具體分析考慮各方面因素來確定送粉管道根數(shù)。

4 結(jié)論

本文提出的組合式一次風(fēng)管設(shè)計(jì)可以使送粉管道截面積隨負(fù)荷的變化而變化。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低煤粉量減少時(shí)亦減小送粉管道截面積，即維持一次風(fēng)氣流中煤粉濃度為最佳煤粉濃度，保證穩(wěn)定燃燒，又維持一次風(fēng)速在規(guī)定范圍內(nèi)防止煤粉沉積，保證制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行。對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出新的思路。

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Design of Milling System Using Combined Primary Air Pipe

YAN Shunlin， HAN Wei， LIU Yang， ZHANG Yongsheng， WANG Haoxuan

(School of Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China)

In conventional pulverizing system, the total cross sectional area of primary air pipe cannot be adjusted, which leads to too low the concentration of pulverized coal in primary air flow and instability of combustion at low load operation. This paper presents a design of combined wind pipe, in which a multi-tube combined powder feeding pipeline is adopted for the individual burner, and the corresponding burner is transformed into a multi-nozzle burner matched with the pipe diameter. By controlling the valve on the pipeline and the switch of different powder feeding tube, the total flow area is then adjusted. Four systems, namely the semi direct blowing air feed system, semi direct blowing hot blast powder feeding system, intermediate storage type air feed system and intermediate silo hot blast powder delivery system, are presented according to the design respectively. The total cross sectional area of the pulverized coal conveying system with combined primary air duct can be adjusted with the change of load. When the boiler load as well as the pulverized coal quantity are reduced, the sectional area of the powder feeding pipeline is also reduced; that is to say, the design could not only maintain the best concentration of pulverized coal to ensure stable combustion, but also maintain a single wind speed within a specified range to prevent the coal dust deposition.

optimum pulverized coal concentration;combined primary air pipe;milling system

2017-06-08。

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.08.010

TK229.6

：A

：1672-0792(2017)08-0060-07

閆順林(1959-)男，教授，主要研究方向?yàn)闊崃ο到y(tǒng)節(jié)能理論及應(yīng)用。