本發(fā)明屬于燃煤鍋爐燃燒領(lǐng)域，特別涉及一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、燃煤鍋爐作為火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，在電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。然而在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，燃煤鍋爐存在一些問(wèn)題，尤其是當(dāng)采用摻氨燃燒技術(shù)時(shí)。摻氨燃燒技術(shù)旨在利用氨氣替代部分煤炭，以減少碳排放并提高燃燒效率如cn113432117a公開(kāi)的一種摻燒氨氣的煤粉鍋爐系統(tǒng)及摻氨燃燒方法。但是，由于氨氣的燃燒特性和煤炭存在差異，因此低負(fù)荷運(yùn)行條件下?lián)桨比紵夹g(shù)存在以下問(wèn)題：

2、1.燃燒穩(wěn)定性問(wèn)題：在低負(fù)荷條件下，摻氨燃燒的燃煤鍋爐往往面臨燃燒穩(wěn)定性差的問(wèn)題，特別是在氨氣比例較高時(shí)更為突出。這主要是因?yàn)榘睔獾娜紵匦圆煌诿禾浚瑢?dǎo)致燃燒過(guò)程不易控制，可能引起火焰熄滅或燃燒不完全。

3、2.氮氧化物排放問(wèn)題：即使在優(yōu)化了燃燒條件的情況下，摻氨燃燒依然可能導(dǎo)致氮氧化物排放增加。這是因?yàn)榘睔庠诟邷叵氯菀着c氧氣反應(yīng)生成氮氧化物，而氮氧化物是大氣污染的重要來(lái)源之一。

4、3.鍋爐燃燒效率問(wèn)題：摻氨燃燒時(shí)，如果氨氣比例過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐燃燒效率下降，進(jìn)而影響燃煤鍋爐的整體性能。

5、為此亟需一種低負(fù)荷下燃煤鍋爐摻氨裂解氫氣能夠穩(wěn)定燃燒的系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決燃煤鍋爐在低負(fù)荷情況下?lián)桨比紵环€(wěn)定且生成大氣污染物的問(wèn)題，提供了一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法及系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)，以及調(diào)節(jié)氨氣添加量，并精確控制局部氧氣濃度，提高整體燃燒效率和穩(wěn)定性，降低氮氧化物排放。

2、為了解決上述問(wèn)題本發(fā)明第一方面提出一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐，還包括氨氣生成設(shè)備、空氣預(yù)混器和氨槍，所述氨氣生成設(shè)備輸出端連接所述空氣預(yù)混器，空氣預(yù)混器的輸出端連接所述氨槍，氨槍設(shè)置于燃煤鍋爐內(nèi)，所述燃煤鍋爐包括上部、中部和底部，所述底部從下到上依次設(shè)置有二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、油槍和燃燒器，所述中部依次設(shè)置多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊，多個(gè)所述摻氨裂解氫氣模塊從下到上依次包括二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、氨槍和燃燒器，所述上部設(shè)置多個(gè)二次風(fēng)機(jī)；

3、所述燃煤鍋爐設(shè)置有多個(gè)在線氧濃度分析儀、多個(gè)熱電偶溫度傳感器、在線氫濃度分析儀、壓力傳感器和煙氣分析儀，多個(gè)所述熱電偶溫度傳感器等距設(shè)置，所述在線氧濃度分析儀、多個(gè)熱電偶溫度傳感器、在線氫濃度分析儀、壓力傳感器和煙氣分析儀連接有控制器。

4、進(jìn)一步地，所述氨氣生成設(shè)備設(shè)置有氨氣濃度傳感器、壓力傳感器和溫濕度傳感器，所述氨氣濃度傳感器、壓力傳感器和溫濕度傳感器連接所述控制器，所述控制器通過(guò)氨氣濃度傳感器、壓力傳感器和溫濕度傳感器的檢測(cè)參數(shù)調(diào)整氨氣生成設(shè)備功率。

5、設(shè)置氨氣濃度傳感器、壓力傳感器和溫濕度傳感器對(duì)氨氣生成設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合控制器實(shí)現(xiàn)氨氣濃度傳感器的智能調(diào)節(jié)。

6、本發(fā)明的第二方面提出一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，包括：

7、步驟1：清理爐膛確保爐膛內(nèi)無(wú)殘留物，將燃煤鍋爐調(diào)整至低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)；

8、步驟2：打開(kāi)氨槍向爐膛內(nèi)添加氨氣，通過(guò)多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊使氨氣均勻分散進(jìn)入爐膛；

9、步驟3：使用在線氫濃度分析儀檢測(cè)爐膛內(nèi)的氫氣含量，并通過(guò)控制器控制氨槍調(diào)整氨氣添加量；

10、步驟4：使用多個(gè)在線氧濃度分析儀檢測(cè)爐膛內(nèi)局部氧氣濃度，通過(guò)控制器控制二次風(fēng)機(jī)功率調(diào)整局部氧氣濃度；

11、步驟5：使用多個(gè)熱電偶溫度傳感器檢測(cè)燃燒室內(nèi)溫度，控制器記錄燃燒室內(nèi)溫度，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)燃燒室內(nèi)壓力，控制器記錄燃燒室內(nèi)壓力，控制器通過(guò)壓力參數(shù)和溫度參數(shù)評(píng)估燃燒穩(wěn)定性；

12、步驟6：使用煙氣分析儀檢測(cè)氮氧化物排放量，控制器內(nèi)設(shè)置有氮氧化物排放量標(biāo)準(zhǔn)值，控制器將檢測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，若檢測(cè)值大于排放量標(biāo)準(zhǔn)值，通過(guò)步驟3和步驟4調(diào)整氨氣添加量和局部氧氣濃度使檢測(cè)值下降。

13、進(jìn)一步地，所述步驟3具體包括：

14、設(shè)定氨氣添加比例，通過(guò)在線氫濃度分析儀檢測(cè)爐膛內(nèi)的氫氣含量，根據(jù)比例值和實(shí)時(shí)氫氣含量，計(jì)算出理論上的氨氣需求量，并將理論上的氨氣需求量和實(shí)際氨氣添加量進(jìn)行比較得出氨氣量偏差值；

15、根據(jù)氨氣量偏差值，通過(guò)pid控制調(diào)節(jié)氨槍的流量，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保氨氣添加量始終處于最佳范圍內(nèi)。

16、進(jìn)一步地，所述氨氣添加量的最佳范圍為氫氣含量的10%~20%。

17、進(jìn)一步地，步驟4具體包括：

18、設(shè)定局部氧氣濃度范圍，通過(guò)在線氧濃度分析儀檢測(cè)爐膛內(nèi)局部氧氣濃度，將設(shè)定局部氧氣濃度范圍與實(shí)際局部氧氣濃度進(jìn)行比較，得出氧氣濃度范圍偏差值；

19、根據(jù)氧氣濃度范圍偏差值，通過(guò)pid控制器調(diào)節(jié)二次風(fēng)機(jī)的功率，確保氧氣濃度始終處于最佳范圍內(nèi)。

20、進(jìn)一步地，所述氧氣濃度最佳范圍為1.5%~2.5%。

21、通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：

22、（1）本發(fā)明優(yōu)化燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)為氨氣均勻分散進(jìn)入爐膛以及局部氧氣濃度控制提供基礎(chǔ)。在燃煤鍋爐中部依次設(shè)置多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊，摻氨裂解氫氣模塊從下到上依次包括二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、氨槍和燃燒器確保溫度穩(wěn)定，有助于氨氣的裂解。

23、（2）本發(fā)明一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法通過(guò)精確控制氨氣添加量和局部氧氣濃度，實(shí)現(xiàn)氨氣在局部貧氧條件下的高效裂解，產(chǎn)生氫氣，以輔助燃煤鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定燃燒。這種方法不僅能夠提高燃燒效率，還能顯著降低氮氧化物排放。

技術(shù)特征：

1.一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐，其特征在于，還包括氨氣生成設(shè)備、空氣預(yù)混器和氨槍，所述氨氣生成設(shè)備輸出端連接所述空氣預(yù)混器，空氣預(yù)混器的輸出端連接所述氨槍，氨槍設(shè)置于燃煤鍋爐內(nèi)，所述燃煤鍋爐包括上部、中部和底部，所述底部從下到上依次設(shè)置有二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、油槍和燃燒器，所述中部依次設(shè)置多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊，多個(gè)所述摻氨裂解氫氣模塊從下到上依次包括二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、氨槍和燃燒器，所述上部設(shè)置多個(gè)二次風(fēng)機(jī)；

2.一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于，所述氨氣添加量的最佳范圍為氫氣含量的10%~20%。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于，步驟4具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于，所述氧氣濃度最佳范圍為1.5%~2.5%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法及系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐、氨氣生成設(shè)備、空氣預(yù)混器和氨槍，氨氣生成設(shè)備輸出端連接空氣預(yù)混器，空氣預(yù)混器的輸出端連接氨槍，燃煤鍋爐中部依次設(shè)置多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊，多個(gè)摻氨裂解氫氣模塊從下到上依次包括二次風(fēng)機(jī)、燃燒器、氨槍和燃燒器，上部設(shè)置多個(gè)二次風(fēng)機(jī)；燃煤鍋爐設(shè)置有與控制器連接的在線氧濃度分析儀、熱電偶溫度傳感器、在線氫濃度分析儀、壓力傳感器和煙氣分析儀。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化燃煤鍋爐結(jié)構(gòu)，以及通過(guò)一種燃煤鍋爐低負(fù)荷摻氨裂解氫氣穩(wěn)定燃燒方法調(diào)節(jié)氨氣添加量，并精確控制局部氧氣濃度，提高整體燃燒效率和穩(wěn)定性，降低氮氧化物排放。

技術(shù)研發(fā)人員：李治學(xué),楊智文,安福新,蘇麒月,鄭越超,孟春健,吳新朋,楊明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華電曹妃甸重工裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26