可在线调节的煤流动分配装置

摘要

用于操作粉化煤燃烧锅炉系统的方法和设备，包括通过具有煤管道结合部的煤供应系统与布置在锅炉封罩上的至少两个燃烧器流动连接的至少一个煤粉化器，煤管道结合部具有床条封罩，床条封罩包括形成从上游煤管道到至少两个下游煤管道的每个的多个流动通道的多个平行分隔壁，以及在多个分隔壁的上游的多个独立枢转的叶片，并且通过枢转至少一个叶片来控制下游管道之间的煤分配。最好是煤流动速度在下游煤管道内监测，并且至少一个叶片枢转以响应煤流动速度的被测量分配。

权利要求

1.一种控制粉化煤燃烧锅炉系统(10)中的煤分配的方法，粉化煤燃烧锅炉系统具有至少一个煤粉化器(16)和布置在锅炉封罩上的至少两个燃烧器(18、20)，以便从至少一个煤粉化器接收粉化煤，该方法包括：提供煤供应系统(24)以便将煤从至少一个煤粉化器(16)供应到至少两个燃烧器(18、20)，煤供应系统具有煤管道结合部(36)，煤管道结合部带有包括多个平行分隔壁(54、54’、92、94、94’)以形成从上游煤管道(30)到至少两个下游煤管道(32、34、78、80、82)的每个下游煤管道的多个流动通道(56、56’、86、88、90)的床条封罩(44、84)；

提供多个分隔壁上游的多个可独立枢转的叶片(58、96、96’、96”)，以及

枢转多个可枢转叶片中的至少一个可枢转叶片，从而控制煤在至少两个下游煤管道中的分配；

监测下游煤管道(32、34)内的煤流动速度；

响应被监测的煤流动速度的被测量的分配以进行枢转步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括提供在每个叶片(58)和相邻分隔壁(54)的上游端之间的间隙(72)为流动通道(56、56’)宽度的大约0.2-大约3倍。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每个叶片(58)和相邻分隔壁(54)的上游端之间的间隙(72)是流动通道(56、56’)宽度的大约0.5-大约1倍。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，床条封罩(44)包括从上游管道(30)到两个下游管道(32、34)的每个下游管道的多个流动通道(56、56’)，并且其中在每两个分隔壁(54)的上游处设置一个所述可枢转叶片(58)，并且在其余分隔壁的上游处则设置固定分隔壁延伸部(70)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，床条封罩(84)包括从上游管道到N个下游管道(78、80、82)的每个下游管道的多个流动通道(86、88、90)，其中N大于2，其中在每N个分隔壁的上游处设置固定分隔壁延伸部(94、94’)，并且在其余分隔壁(92)的上游处均设置一个所述可枢转叶片(96、96’、96”)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，两个或多个可枢转叶片被连接，并且还包括将连接的可枢转叶片一起枢转。

7.一种用于粉化煤燃烧锅炉系统(10)的煤供应系统(24)，粉化煤燃烧锅炉系统具有至少一个煤粉化器(16)，以便将粉化煤供应到布置在锅炉封罩上的至少两个燃烧器(18、20)，所述煤供应系统包括：床条封罩(44、84)，包括多个分隔壁(54、54’、92、94、94’)以形成从粉化煤从煤粉化器经由其中供应的上游煤管道(30)到将粉化煤供应到至少两个燃烧器的至少两个下游煤管道(32、34、78、80、82)的每个下游煤管道的多个流动通道(56、56’、86、88、90)；以及多个可独立枢转的叶片(58、96、96’、96”)，布置在所述多个分隔壁的上游，以便控制煤从上游煤管道到下游煤管道的分配；

用于监测所述下游煤管道(32、34)内煤流动速度的装置(68)；以及

用于响应被监测的煤流动速度的被测量分配以枢转一个或多个所述叶片的装置(64)。

8.如权利要求7所述的煤供应系统，其特征在于，为流动通道(56、56’)宽度的大约0.2-大约3倍的间隙(72)是设置在每个所述叶片(58)和相邻分隔壁(54)的上游端之间。

9.如权利要求8所述的煤供应系统，其特征在于，间隙(72)是在每个所述叶片(58)和相邻分隔壁(54)的上游端之间的流动通道(56、56’)宽度的大约0.5-大约1倍。

10.如权利要求7所述的煤供应系统，其特征在于，床条封罩(44)包括从上游管道(30)到两个下游管道(32、34)的每个下游管道的多个流动通道(56、56’)，在每两个分隔壁(54)的上游处设置一个所述可枢转叶片(58)，并且在其余分隔壁的上游处则设置固定分隔壁延伸部(70)。

11.如权利要求7所述的煤供应系统，其特征在于，床条封罩(84)包括从上游管道到N个下游管道(78、80、82)的每个下游管道的多个流动通道(86、88、90)，其中N大于2，在每N个分隔壁的上游处设置固定壁延伸部(94、94’)，而在其余分隔壁(92)的上游处均设置一个所述可枢转叶片(96、96’、96”)。

12.如权利要求7所述的煤供应系统，至少两个可枢转叶片连接成使得被连接的可枢转叶片一起枢转。

13.如权利要求7所述的煤供应系统，其特征在于，设置相同数量的可枢转叶片和分隔壁，并每个叶片靠近每个分隔壁配置。

说明书

技术领域

本发明涉及用于操作包括可在线调节的煤流分配装置的粉化燃煤锅炉系统的方法和设备。本发明特别涉及通过使用煤管道结合部处的可调节的床条来控制粉化煤从煤管道平衡流动到多个煤管道。床条是包括一系列具有矩形截面的平行流动通道的封罩，将煤从入口管道交替地引导到每个多个出口管道。

背景技术

在粉化燃煤锅炉中，颗粒煤和一次空气流从一个或多个粉化器流到布置在锅炉封罩内的多个煤锅炉，即位于锅炉的壁、拐角、顶部和/或拱顶上。煤经由包括从粉化器延伸到锅炉的多个煤管道的煤供应系统供应到锅炉。通常，连接到粉化器上的煤管道的数量小于连接到锅炉上的煤管道的数量，并且煤供应系统包括多个煤管道结合部，其中上游煤管道被分成两个或多个下游煤管道。
通常公知的是煤和一次空气在独立锅炉之间的受控、通常均匀的分配对于在锅炉中实现所需温度分配以及减小对环境的释放物和灰尘中未燃烧碳的含量来说非常重要。一次空气到煤管道的充分均匀的分配可通常使用煤管道内的可调节孔口或流动限制器来实现，以便平衡煤管道的总体流动阻力。但是，实现均匀的煤到煤管道的流动分配通常是困难的任务。这种原因在于煤具有在煤管道内以所谓的“绳状体(rope)”或相对窄小的集中煤流的形式来流动的趋势，即。这种绳状体在煤管道的截面的某些部分内传播。通常，在煤管道中只有一个绳状体可以根据例如空气和煤流动速度来改变其位置。在到达煤管道结合部时，绳状体可以主要指向一个下游煤管道，并且去往燃烧器的煤的分配可以因此变得高度不平衡。
用于试图平衡煤流的方法是在结合部的上游位置处在煤管道内设置具有内部漩流器的文氏管，以便中断煤的绳状体。但是这种漩流器增加了煤管道内的压力降。同样在观察到煤的不平衡分配的情况下，这种漩流器不能调节以便修正流动。
在试图将煤颗粒流均匀地从煤管道分成多个下游管道的过程中，管道结合部通常设置挡板，即包括具有矩形截面的一系列平行流动通道、将煤从入口管道交替地引导到每个出口管道的封罩。通常床条(riffle)包括具有从大约1-大约4英寸的宽度的八个到十六个通道。通过在床条中使用非常窄小的通道，可预料到煤的绳状体可撞击多个通道的入口开口，并且可以实现相对良好的煤流平衡。因此，通道通常具有绳状体可只撞击几个通道的尺寸。但是，在此构造中，可以造成大大的不平衡。出于所述的原因，需要改善床条内煤流的平衡，而不显著增加流动阻力。
美国专利NO.6789488表示一种用于平衡粉化煤流的装置，该装置具有布置在床条上游的可调节的流动控制元件。流动控制元件包括例如安装在定位杆上的眼泪形状元件的阵列。所有平行流动控制元件的横向位置可通过将定位杆滑动进入或离开煤管道来同时调节。但是这种装置具有非常复杂的结构，并且容易磨损。专利出版物EP1418383A1披露一种分支部分上游的燃料供应导管内的可倾斜的缓冲器，以便控制去往分支导管的燃料分配。美国专利申请NO.2005/0160963披露一种具有马达的床条分配器，以便相对于流入参考轴线运动一组吸入叶片。
因此有利的是提供一种简单和耐用的煤管道结合部结构，从而控制粉化煤供应系统中的煤流的分配。这种结构将造成粉化煤锅炉系统的改进操作，减小污染释放物，并且改善燃烧效率。

发明内容

本发明的目的在于以简单和可靠的方法和设备提供一种床条构造，以便有效地控制粉化煤燃烧锅炉系统中的多个煤流的平衡，而不显著地增加系统的压力降。
本发明的另一目的在于以有效的方法和设备提供一种自动、在线控制，以便控制粉化煤燃烧锅炉系统中的多个煤流的平衡。
按照一个方面，本发明提供一种方法，控制粉化煤燃烧锅炉系统中的煤分配，粉化煤燃烧锅炉系统具有至少一个煤粉化器和布置在锅炉封罩上的至少两个燃烧器，以便从煤粉化器接收粉化煤。该方法包括提供煤供应系统以便将煤从至少一个煤粉化器供应到至少两个燃烧器。煤供应系统具有煤管道结合部，煤管道结合部带有包括多个平行分隔壁以形成从上游煤管道到至少两个下游管道的每个下游管道的多个流动通道的床条封罩。该方法还包括提供多个分隔壁上游的多个可枢转叶片，并且枢转至少一个可枢转叶片，从而控制煤在至少两个下游煤管道中的分配。
按照另一方面，本发明提供一种用于粉化煤燃烧锅炉系统的煤供
应系统，粉化煤燃烧锅炉系统具有至少一个煤粉化器，以便将粉化煤供应到布置在锅炉封罩上的至少两个燃烧器。煤供应系统包括煤管道结合部和多个可枢转叶片。煤管道结合部包括具有多个平行分隔壁以形成从粉化煤从煤粉化器经由其中供应的上游煤管道到将粉化煤供应到至少两个燃烧器的至少两个下游管道的每个管道的多个流动通道的床条封罩。多个可枢转叶片可布置在多个分隔壁的上游，以便控制煤从上游煤管道到下游煤管道的分配。
通过将布置在分隔壁上游的一个或多个独立的叶片从在线位置调节到至少阻挡去往一个或多个流动通道的入口的位置，可以减小经过通道的煤和空气的流动。作为本发明的目的，虽然煤以集中绳状体的形式在煤管道中输送，通过部分或完全阻挡去往一个或至多几个通道的入口，这些绳状体通常只撞击几个流动通道，煤的大部分可以重新分配，以便流到相邻通道。通过适当调节叶片，煤流可均匀分配到出口管道。在某些情况下，还需要特别偏置煤分配，例如克服释放物或成渣问题。通过适当调节叶片，还可以获得这种偏置的煤分配。
按照本发明的可枢转叶片使得出口煤流得到平衡，而不使用床条中的流动通道，这些通道太窄小，而在床条中形成显著的压力降。在大多数情况下，按照本发明的装置使其可以通过在床条中转动一个或至多几个叶片来平衡煤流分配。因此，大多数叶片可保持与流动一致，压力降不显著增加，并且不显著影响分布到所有通道的一次空气的速度或分配。
在本发明的另一优选实施例中，在下游煤管道内测量煤流速度，并且至少一个叶片枢转，以响应测量的煤流的不平衡，从而实现所需的煤流分配。煤流数据最好从例如所谓的ECT(电荷转移系统)的实时、在线煤流测量系统测量系统接收。自动控制系统有利地调节叶片。
煤管道结合部最好包括两个或多个出口开口，各自针对相应的下游煤管道。在结合部只具有两个出口开口时，床条封罩有利地包括交替地通向各自出口开口的平行流动通道。通过将可枢转叶片布置在下部通道之间的每两个分隔壁和可枢转叶片之间的固定分隔壁延伸部的上游，可以闭合或减小去往任何一个通道的流动，并且由此通过将不希望的高煤流的一部分从一个通道重新分配到其相邻通道来平衡煤流。
在床条包括N个出口开口时，其中N大于两个，固定分隔壁延伸部最好布置在每N个分隔壁的上游，并且单独的可枢转叶片最好布置在所有其它分隔壁的上游。通过枢转N-1相邻的叶片，通常可以平衡去往N个出口开口的煤流。为了提供最高控制灵活性，还可以将可调节的叶片布置在每个分隔壁上游，虽然这样的床条比具有位于叶片之间的固定壁延伸部的床条更加复杂。
以上的简单描述以及本发明的其它目的、特征和优点将通过结合附图来参考下面本发明的当前优选、但示例性的实施例的详细描述而更加完整地理解。

附图说明

图1是粉化煤燃烧锅炉系统的示意图；
图2是按照本发明的第一优选实施例的具有床条的煤管道结合部的示意截面前视图；
图3是按照本发明优选实施例的具有床条的煤管道结合部的示意截面侧视图；
图4是按照本发明的另一优选实施例的具有床条的煤管道结合部的示意截面前视图；
图5是按照图4所示的优选实施例的具有床条的煤管道结合部的示意截面侧视图。

具体实施方式

现在更加详细地参考附图，图1示意表示粉化煤燃烧锅炉系统10的总体视图。煤12和空气14被引入粉化器16，其中煤被粉化成适用于在布置在锅炉22的侧壁上的两个燃烧器18、20内燃烧的尺寸。在其它类型的锅炉中，燃烧器18、20可布置在锅炉的拐角、顶部和/或拱顶上。粉化煤和一次空气沿着煤供应系统24从粉化器16输送到燃烧器18、20，其中煤通过一次空气和二次空气26燃烧。燃烧过程中产生的废气经由排放气体通道28从锅炉排放。
煤供应系统24在图1所示的简单粉化煤燃烧锅炉系统中包括连接到粉化器16上的上游管道30和分别连接到燃烧器18和20上的两个下游管道32、34。上游管道30通过结合部35连接到下游管道32、34上，其中粉化煤和一次空气的初始流在两个下游管道32、34之间划分。实际上，粉化煤燃烧锅炉通常包括多个粉化器，各自具有一个或多个出口，每个出口可连接到两个或多个燃烧器上。因此，这种更加复杂的粉化煤燃烧锅炉系统的煤供应系统可包括多个煤管道结合部，这些结合部各自将来自于入口管道或上游管道的煤流划分、将煤从粉化器的出口输送到两个或多个出口管道或下游管道。例如，按照本发明，每个管道结合部可连接到两个出口管道上，如图1-3所示，或者连接到两个以上的出口管道，如图4和5所示。
为了在锅炉22中具有均匀的温度分配以及高燃烧效率和低排放，通常应该很好地平衡去往燃烧器18、20的一次空气和煤的流动。但是，特别是由于煤趋于作为集中绳状体在煤供应系统24中流动，存在煤不均匀地分配到结合部36下游的煤管道32、34内的危险。另一方面，在某些情况下，需要特别偏置煤的分配，以便克服排放或成渣的问题。为了实现任何的这些目的，按照本发明，结合部36有利地包括可调节的床条，以便控制管道32、34之间的煤流分配，如下面更加详细描述那样。
图2示意表示煤管道结合部36的实施例的前部截面图，并且图3表示其侧视截面图。如所示，结合部36具有一个入口开口38和分别连接有上游管道30和下游管道32、34的两个出口开口40、42。煤管道结合部36表示成具有位于其下端的入口开口38和位于其上端的出口开口40、42。但是结合部36的定向可以是不同的。例如，入口开口38可以位于结合部的上端，或者位于侧部。图2、3A和3B的煤管道结合部36包括床条封罩44，床条封罩具有垂直侧壁46、开口、水平下端48以及朝着封罩的侧部倾斜的部分开口的上端50、52。
布置在床条封罩44内的是与侧壁46一起形成一系列平行流动通道56、56’的一系列垂直分隔壁54、54’。每两个流动通道56、56’具有朝着出口开口40、42之一开口的倾斜上端部分和朝着另一个出口开口40、42闭合的倾斜上端部分，而其它的流动通道具有颠倒的开启和闭合的倾斜端部分。因此，在图3中，例如流动通道a1-a5朝着出口开口40开口，并且朝着出口开口42闭合，并且流动通道b1-b5朝着出口开口42开口，并且朝着出口开口40闭合。
在某些情况下，需要特别偏置煤的分配，例如克服排放或成渣问题。因此，在图3所示的本发明中，可以围绕其后边缘(下游)通过杆60枢转的叶片58靠近每两个分隔壁54、54’的下端(上游)布置。(如图3所示，每两个分隔壁的每个通过标号54标示。)杆60可通过锁定销62有利地闭合到所需位置。在优选实施例中，每个叶片58独立枢转。但是按照可选择实施例，一个以上的叶片58可通过将连接到一个以上的叶片58以及自动控制系统66上的连接轴64来枢转。控制系统66最好包括用于监测下游管道32、34内的煤流的装置68。根据这种装置的测量，例如根据被观察的煤流不平衡，一个或多个叶片58转动，以便平衡流动。煤流监测方法可取决于所谓的ECT(电荷转移)技术，或者本领域普通技术人员公知的例如取决于光学、微波或采样方法的某些其它煤流监测方法。
同样在图3中，固定壁延伸部70有利地靠近与可枢转叶片58不相关的分隔壁54、54’的下端布置。(如图3所示，壁延伸部靠近通过标号54’标示的分隔壁布置)。延伸部最好大致向下延伸到叶片58那样远。因此，叶片58可有利的用来通过朝着相邻壁延伸部70或侧部46转动叶片的导前边缘而部分或完全的闭合去往相邻流动通道56、56’之一的入口。在图3中，通道a1和b1之间的分隔壁54的下端处的叶片58枢转，几乎闭合去往通道b1的入口。
如果去往煤管道结合部36的煤流只形成一个煤绳状体，绳状体可具有主要延伸到几个通道56、56’的入口的宽度。在例如原来20％的煤撞击在通道a1上，70％撞击在通道b1上，并且10％撞击在通道a2上，只有30％的煤指向出口开口40，而其它的70％指向出口开口42。为了修正这种情况，通道a1和b1之间的叶片58朝着通道b1枢转以便部分阻挡通道b1。在叶片58枢转，使得流到通道a1的煤的部分增加到40％，并且流到通道b1的部分减小到50％，结合部下游的总体煤流得到平衡。虽然平衡通过只倾斜一个叶片58来实现，一次空气到出口管道40和42的分配不显著改变。
转动以平衡煤流的叶片可以通过逐一测试它们并且监测煤流的变化来找到。如果不能得到在线煤流监测系统，在某些情况下还可以通过例如锅炉中的温度的某些其它参数来间接调节流动。如果煤作为单一绳状体或者更通常的是一个最大的形式在上游管道内流动，理论上应该总是可以通过只倾斜一个叶片来平衡流动。但是，在某些情况下，在煤流的密度具有一个最大点，煤流的最佳平衡可通过倾斜两个或多个叶片来获得。
按照本发明，叶片58最好独立控制。此外，特别是如果床条包括大量的窄小通道，可以例如连接两个相邻叶片的枢转。但是，整体来说，叶片最好独立控制，至少是床条封罩44的入口开口38的不同部分内的叶片可独立控制。按照本发明的最为优选的实施例，每个叶片58可完全独立控制，但是在其它实施例中，两个或多个叶片58可一起枢转。
图3表示叶片58定位成使得只有非常小的间隙72形成在每个叶片和相邻分隔壁54的下端之间。但是，在某些情况下，特别是在最佳叶片位置包括多个叶片从垂直方向转动时，有利的是在其中具有较大间距。间距可优选地具有通道宽度的大约0.2到大约3倍的范围，并且更加优选的是通道宽度的大约0.5到大约1倍的范围。这种间距不对煤流具有显著影响，但是间距可有助于控制一次空气流的平衡。
在叶片58位于在线位置时，空气和粉化煤流不对叶片58造成严重应力。但是，在叶片位于煤流转向的位置时，粉化煤将撞击在叶片上。因此叶片58最好由耐磨材料制成，以便延长叶片58的使用寿命。
图4和5示意作为本发明的另一优选实施例的煤管道结合部74，该结合部具有一个入口开口76和三个出口开口78、80和82。床条封罩84包括一系列三种不同类型的平行流动通道86、88、90，流动通道各自将煤流引导到出口开口78、80、82之一。流动通道a1-a3将煤例如引导到出口开口78，通道b1-b3引导到出口开口80，并且通道c1-c3引导到出口开口82。如图5所示，固定延伸部94靠近每三个分隔壁92的下端配置。例如，固定延伸部94靠近布置在通道c2和a3之间的分隔壁92配置。同时，可枢转叶片96靠近每个其它分隔壁的下端配置。例如，叶片96靠近布置在通道a3和b3之间的分隔壁92配置。
与参考图2和3A描述的具有两个出口开口的结合部的情况相比，通过枢转叶片96来平衡去往煤管道结合部74的三个出口开口8、80和82的管道的煤流略微比较复杂。但是，原理上总是可以转动两个相邻的叶片96，以便将具有一个集中最大的煤流均匀地分配到所有的出口管道，而不对一次空气流的平衡具有显著影响。如果例如原始的20％的煤撞击在通道b1、70％撞击在通道c1上并且10％撞击在通道a2上，可以朝着配置在通道c1和a2之间的固定壁延伸部94’倾斜配置在通道b1和c1之间的叶片96’，使得去往通道c1的入口一半以上闭合，并且接着在相同方向(即朝着固定壁延伸部94’)倾斜配置在通道a1和b1之间的叶片96”，以便将现在指向通道b1的煤流的一部分指向通道a1。由此，可以将出口管道78、80、82之间均匀地划分煤流，并且一次空气流保持足够平衡。
自然还可以使得结合部具有将煤流指向三个以上的出口开口的可调节床条。在按照本发明的可调节的床条中，可以具有只位于某些分隔壁附近的独立调节的叶片，如图2、3、4和5所示的实施例那样，或者具有靠近每个分隔壁的叶片。较大数量的独立调节的叶片使得煤流更加灵活的调节，但是也增加了装置的成本，并且使得最佳调节的确定更加复杂。
在图2-5中，可调节叶片58、96被安装成使其可以围绕其后(即下游)边缘枢转。但是，还可以在本发明的某些实施例中将叶片安装成围绕其前(即上游)边缘枢转。在所有分隔壁装备有可调节叶片的情况下可以特别有用的这种选择可使得煤流控制略微更加复杂，但是可造成煤和一次空气流的非常良好的平衡。
虽然通过当前认为是优选实施例的实例来描述本发明，应该理解到本发明不局限于所示的实施例，而是打算覆盖所附权利要求限定的本发明范围内的特征和应用的多种组合或变型。