CN115451399A - 一种带过程储热的循环流化床锅炉及其变负荷调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带过程储热的循环流化床锅炉及其变负荷调节方法，其中，本发明的带过程储热的循环流化床锅炉包括炉膛和至少一组外循环单元，其中，炉膛用于燃料和氧化剂在炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中炉膛上部设有气固产物出口，外循环物料通过气固产物出口排出，内循环物料在炉膛底部密相区进行循环；每组外循环单元包括分离返料装置和储热室；分离返料装置与气固产物出口相连通，用于将气固产物进行气固分离后得到外循环物料；储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区相连通，其中，储热室用于在降负荷调节阶段接收并储存来自分离返料装置的部分外循环物料、以及接收并储存来自密相区的部分内循环物料。

Description

一种带过程储热的循环流化床锅炉及其变负荷调节方法

技术领域

本发明属于循环流化床技术领域，具体涉及一种带过程储热的循环流化床锅炉及其变负荷调节方法。

背景技术

循环流化床发电机组是燃煤发电机组的重要组成部分，其具有燃料适应性强、气体污染物原始排放低等特点，是广泛应用的煤炭清洁燃烧技术。在双碳目标下，接纳可再生能源大规模并网，需要保障电网的稳定性与安全性，火力发电机组将承担更多调峰任务。可再生能源发电具有间歇性、波动性与随机性特点，为了满足可再生能源的大规模并网需求，对燃煤发电机组负荷的快速响应能力提出了新的要求。

循环流化床锅炉循环灰量巨大，热惯性大，且循环流化床锅炉为了防磨，防磨浇注料量大，进一步增大锅炉热惯性，使用常规的调节手段，难以实现快速变负荷调节，很难满足可再生能源大规模消纳要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明提供了一种带过程储热的循环流化床锅炉及其变负荷调节方法，以至少部分解决上述技术问题。

本发明的一方面提供了一种带过程储热的循环流化床锅炉，包括炉膛和至少一组外循环单元。

其中，炉膛用于燃料和氧化剂在炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中炉膛上部设有气固产物出口，外循环物料通过气固产物出口排出，内循环物料在炉膛底部的密相区进行循环；

每组外循环单元包括分离返料装置和储热室。分离返料装置与气固产物出口连通，用于将气固产物进行气固分离后得到外循环物料；储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区连通，其中，储热室用于在降负荷调节阶段接收并储存来自分离返料装置的部分外循环物料、以及接收并储存来自密相区的部分内循环物料。

根据本发明的实施例，其中：

储热室还用于，在升负荷调节阶段将储热室内的蓄热物料分次返回炉膛底部的密相区，其中蓄热物料包括来自分离返料装置的部分外循环物料、以及来自密相区的部分内循环物料。

根据本发明的实施例，其中：

储热室通过第一单向通道和第二单向通道与炉膛底部的密相区连通，其中第一单向通道由密相区至储热室，第二单向通道由储热室至密相区。

根据本发明的实施例，其中：

密相区的中上部设有第一出口，储热室的中上部设有第一入口，第一出口和第一入口通过第一单向通道连通，第一出口高于第一入口；

密相区的中下部设有第二入口，储热室的中下部设有第二出口，第二入口和第二出口通过第二单向通道连通，第二出口高于第二入口。

根据本发明的实施例，其中：

第一单向通道中设有灰控阀；

储热室底部设有布风装置。

根据本发明的实施例，其中：

储热室设置在密相区的外侧，且储热室与密相区共用一分隔壁，分隔壁包括锥段和直段，第一单向通道设置在锥段，第二单向通道设置在直段，第一单向通道高于第二单向通道；

储热室底部设有布风装置。

根据本发明的实施例，其中：

分离返料装置通过第三单向通道与储热室连通，第三单向通道由分离返料装置至储热室。

根据本发明的实施例，其中：

分离返料装置包括分离器、返料器和返料立管；

返料器包括返料入口、储料出口；

储热室中上部设有第三入口；

返料立管的底部出口与返料入口连通；

储料出口和第三入口通过第三单向通道连通。

根据本发明的实施例，其中：

返料器还包括返料出口；

返料出口和炉膛的密相区连通，或者返料出口和储热室连通。

根据本发明的实施例，其中：

分离返料装置包括分离器、返料器和返料立管；

返料器包括返料入口；

储热室中上部设有第三入口；

返料立管的底部出口与返料入口连通；

返料立管的中下部设有侧料出口，侧料出口和第三入口通过第三单向通道连通，侧料出口处设有侧风管。

根据本发明的实施例，其中：

炉膛还设有燃料入口，燃料入口用于向炉膛内通入燃料；

带过程储热的循环流化床锅炉还包括预热单元，预热单元与炉膛的燃料入口连通，或所述预热单元与所述炉膛的密相区连通，预热单元用于将燃料预热后通过燃料入口通入炉膛。

根据本发明的实施例，其中：

储热室的外壁采用保温材料。

本发明的另一方面提供了一种带过程储热的循环流化床锅炉快速变负荷调节方法，该方法为一种可实现快速变负荷调节的方法，该方法包括：

将燃料和氧化剂通入炉膛，以便燃料和氧化剂在炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中炉膛上部设有气固产物出口，外循环物料通过气固产物出口排出，内循环物料在炉膛底部的密相区进行循环；

将外循环物料通入分离返料装置，以便通过分离返料装置将气固产物进行气固分离后得到外循环物料；

在降负荷调节阶段，将源自于分离返料装置的部分外循环物料、和源自于密相区的部分内循环物料通入储热室，以降低锅炉热负荷，其中储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区连通。

根据本发明的实施例，其中：

降负荷调节阶段包括第一降负荷阶段和第二降负荷阶段，第一降负荷阶段为锅炉由满负荷降低至第一预定负荷的阶段，第二降负荷阶段为锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷的阶段；

在降负荷调节阶段，将源自于分离返料装置的部分外循环物料、和源自于密相区的部分内循环物料通入储热室包括：

在第一降负荷阶段，将源自于分离返料装置的部分外循环物料通入储热室，以使得锅炉由满负荷降低至第一预定负荷；

在第二降负荷阶段，将源自于密相区的部分内循环物料通入储热室，以使得锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷。

根据本发明的实施例，还包括：

在升负荷调节阶段，在升负荷调节阶段将储热室内的蓄热物料分次返回炉膛底部的密相区，以提高锅炉热负荷，其中蓄热物料包括来自分离返料装置的部分外循环物料、以及来自密相区的部分内循环物料。

根据本发明的实施例，还包括：

在锅炉启动阶段，将燃料通过预热单元进行预热，以便将预热后的燃料通入炉膛。

根据本发明的实施例，由于锅炉热惯性很大，使用常规的调节手段，难以实现快速变负荷调节。本公开的实施例通过设置储热室，且储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区连通，在降负荷调节阶段，储热室不仅可接收并储存外循环物料，更重要的是还可以储存内循环物料，在需要快速降低负荷以及深度调峰的情况下(例如需要将锅炉热负荷降低至20％及以下)，可通过改变循环流化床外循环灰量与内循环灰量实现锅炉20％-100％宽负荷范围内炉内循环物料浓度的快速改变，从而快速改变循环流化床锅炉大循环灰量带来的大热惯性，使炉膛水冷壁与循环物料之间的换热实现快速调节，最终实现锅炉负荷的快速升降，以满足可再生能源大规模消纳电网的快速响应要求。且通过循环流化床外循环与内循环物料浓度的改变快速调节锅炉负荷，***结构简单，负荷调节灵活。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图；

图2是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的储热室与炉膛、以及储热室与返料器之间的连通关系示意图；

图4是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图；

图5是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图；

图6是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图；

图7是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

附图标记说明：

1、炉膛；2、分离器；3、返料器；4、储热室；51、预热室；52、预热室给煤机；53、主燃室给煤机；11、第一出口；41、第一入口；12、第二入口；42、第二出口；43、第三入口；31、返料入口；32、储料出口；33、返料出口；34、侧料出口；

L1、第一单向通道；L2、第二单向通道；L3、第三单向通道；L4、第四单向通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。

为了满足可再生能源的大规模并网需求，对燃煤发电机组负荷的快速响应能力提出了新的要求。循环流化床锅炉由于循环灰量巨大，导致热惯性大，且循环流化床锅炉为了防磨，防磨浇注料量大，进一步增大锅炉热惯性，使用常规的调节手段，难以实现快速变负荷调节，很难满足可再生能源大规模消纳要求。且灰分高的煤质低负荷下床温低、汽温低，不能满足蒸汽参数要求。因此，亟待一种可快速变负荷、且可深度调峰低负荷运行的循环流化床锅炉。

有鉴于此，本发明提供了一种带过程储热的循环流化床锅炉，以至少部分解决上述技术问题。该带过程储热的循环流化床锅炉，包括炉膛和至少一组外循环单元。

其中，炉膛用于燃料和氧化剂在炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中炉膛上部设有气固产物出口，外循环物料通过气固产物出口排出，内循环物料在炉膛底部的密相区循环；

每组外循环单元包括分离返料装置和储热室。分离返料装置与气固产物出口连通，用于将气固产物进行气固分离后得到外循环物料；储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区连通，其中，储热室用于在降负荷调节阶段接收并储存来自分离返料装置的部分外循环物料、以及接收并储存来自密相区的部分内循环物料。

图1是根据本发明一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

如图1所示，该循环流化床锅炉，包括炉膛1和一组外循环单元。每组外循环单元包括分离返料装置和储热室4。分离返料装置包括分离器2、返料器3和返料立管。其中炉膛1、分离器2、返料器3两两相互连通，形成循环流化床锅炉。

根据本发明的实施例，循环流化床锅炉中的物料循环包括内循环和外循环。燃料和氧化剂在炉膛1内燃烧，得到外循环物料和内循环物料，其中，外循环物料通过炉膛1上部气固产物出口排出，后通过分离、返料后，部分未燃尽灰渣返回炉膛1继续参与燃烧，内循环物料仅在炉膛1内循环，不参与外循环。

分离返料装置中，分离器2入口与炉膛1上部的气固产物出口连通，用于将气固产物进行气固分离后得到外循环物料，物料经分离器2后，气相产物从分离器气相出口排出，固相产物从分离器固相出口排出，固相产物即为外循环物料，含有未燃尽残炭。外循环物料经返料立管进入返料器3，后通过返料器3返回炉膛1。

储热室4分别与分离返料装置和炉膛1底部的密相区连通，以便于在降负荷调节阶段，储热室4接收并储存来自分离返料装置的部分外循环物料、以及接收并储存来自密相区的部分内循环物料，以显著降低循环流化床外循环和内循环的循环物料浓度，从而降低炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速降低锅炉负荷。

根据本发明的实施例，储热室4为绝热结构，其外壁可采用耐高温的保温材料，便于对高温物料进行蓄热保温，且储热室4内部不布置任何受热面。

根据本发明的实施例，为了满足可再生能源的大规模并网需求，需要循环流化床锅炉可快速变负荷、且可实现超低负荷深度调峰。因此，需要根据实际运行的需求提高或者降低循环流化床锅炉的热负荷。根据本发明的实施例，储热室4用于接收来自循环回路和锅炉底部的循环物料颗粒，用于在锅炉降低负荷时贮存高温循环物料，以减少锅炉热惯性，实现快速降负荷。

根据本发明的实施例，储热室4还用于，在升负荷调节阶段将储热室4内的蓄热物料分次返回炉膛1底部的密相区，其中蓄热物料包括来自分离返料装置的部分外循环物料、以及来自密相区的部分内循环物料。即，在锅炉需要提升负荷时释放高温循环物料至炉膛1，向炉膛1补充热量提高床温并增加循环物料浓度，实现快速升负荷，并提高燃烧稳定性。

由于锅炉热惯性很大，使用常规的调节手段，难以实现快速变负荷调节。本公开的实施例通过设置储热室4，且储热室4分别与分离返料装置和炉膛1底部的密相区连通，在降负荷调节阶段，储热室4不仅可接收并储存外循环物料，更重要的是还可以储存内循环物料，在需要快速降低负荷以及深度调峰的情况下(例如需要将锅炉热负荷降低至20％及以下)，可通过改变循环流化床外循环物料量与内循环物料量实现锅炉20％-100％宽负荷范围内炉内循环物料浓度的快速改变，从而快速改变循环流化床锅炉大循环物料量带来的大热惯性，使炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热实现快速调节，最终实现锅炉负荷的快速升降，以满足可再生能源大规模消纳电网的快速响应要求，且通过循环流化床外循环与内循环物料浓度的改变快速调节锅炉负荷，***结构简单，负荷调节灵活。

图2是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

图2所示循环流化床锅炉和图1所示循环流化床锅炉结构大体相同，区别仅在于图2设置有四组外循环单元。

根据本发明的实施例，可根据锅炉热负荷的大小，设置一组或多组外循环单元，例如，在锅炉热负荷较小的情况下，可仅设置一组外循环单元，在锅炉热负荷较大的情况下，可设置多组外循环单元。

根据本发明的实施例，储热室4与炉膛1、以及储热室4与返料器3之间的连通关系可通过多种结构形式实现。例如可参考图3-图5实施例所示的结构。图3是根据本发明实施例(图1、图2所示的循环流化床锅炉)的储热室4与炉膛1、以及储热室4与返料器3之间的连通关系示意图。图4、图5分别是根据本发明另外不同实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

如图3、4、5所示，具体地，储热室4通过第一单向通道L1和第二单向通道L2与炉膛1底部的密相区连通，其中第一单向通道L1由密相区至储热室4，第二单向通道L2由储热室4至密相区。分离返料装置通过第三单向通道L3与储热室4连通，第三单向通道L3由分离返料装置至储热室4。

图3、图4中，储热室4与炉膛1之间的连通方式采用同种结构布置形式。炉膛和储热室4之间设置有自炉膛向储热室4的进料通道和自储热室4向炉膛的出料通道，两个通道均为单向流动，且两个通道位于炉膛一侧的开口均位于炉膛的密相区。如图3、4所示，炉膛1底部的密相区的中上部设有第一出口11，储热室4的中上部设有第一入口41，第一出口11和第一入口41通过第一单向通道L1连通，第一出口11高于第一入口41，第一单向通道L1向储热室4倾斜，使得物料可单向流向储热室4。密相区的中下部设有第二入口12，储热室4的中下部设有第二出口42，第二入口12和第二出口42通过第二单向通道L2连通，第二出口42高于第二入口12，第二单向通道L2向炉膛1底部密相区倾斜，使得第二单向通道L2中物料单向流动至密相区。

进一步地，第一单向通道L1中设有灰控阀；通过调节灰控阀开度可实现内循环粗灰量的精确调节。储热室4底部设有布风装置，布风装置包括布风板与风室，用于实现储热室4内物料的流化和向炉膛输送。例如，加大布风风量，可增加由储热室4至炉膛1底部的返料量，反之，减小风量，可相应减小由储热室4至炉膛1底部的返料量。

与图3、图4所示实施例不同，图5中，储热室4与炉膛1之间的连通方式采用另一种结构布置形式。

如图5所示，储热室4与炉膛1底部密相区一体化设计，储热室4设置在密相区的外侧，储热室4布置在返料器3下部，且储热室4与密相区共用一分隔壁，分隔壁包括锥段和直段，第一单向通道L1设置在锥段，第二单向通道L2设置在直段，第一单向通道L1高于第二单向通道L2。

同时，储热室4底部设有布风装置。布风装置包括布风板与风室，用于实现储热室4内物料的流化和输送控制。例如，减小布风风量，可增加第一单向通道L1中由炉膛1至储热室4的物料量，减小第二单向通道L2中由储热室4至炉膛1的物料量。反之，加大布风风量，可减少第一单向通道L1中由炉膛1至储热室4的物料量，增加第二单向通道L2中由储热室4至炉膛1的物料量。

该布置方式中储热室4采用储热室4采用一体化设计方式，可以大幅度减少储热室4的布置空间，减少储热室4散热损失，提升储热效率。

如图3、4、5所示，分离返料装置通过第三单向通道L3与储热室4连通，第三单向通道L3由分离返料装置至储热室4。

图3、4、5所示实施例区别在于，图3、图5所示实施例中，返料器3采用一进二出结构，同时，返料器3的高度高于储热室4。图4所示实施例中，返料器3采用一进一出结构，同时，返料器3的高度低于储热室4。

如图3、图5所示，分离返料装置包括分离器2、返料器3和返料立管；返料器3包括返料入口31、储料出口32、返料出口33；储热室4中上部设有第三入口43；返料立管的底部出口与返料入口31连通；返料器3的储料出口32和储热室4的第三入口43通过第三单向通道L3连通，便于通过第三单向通道L3将返料器3中物料通向储热室4。

图3、图5所示实施例不同的是，图3中，返料出口33和炉膛1的密相区连通，返料器3中物料可通过第四单向通道L4返回炉膛1底部，可通过第三单向通道L3通向储热室4。图5中，返料出口33和储热室4连通，返料器3中物料通过第四单向通道L4和第三单向通道L3均通向储热室4。

图4所示实施例中，返料器3采用一进一出结构，同时，返料器3的高度低于储热室4。如图4所示，分离返料装置包括分离器2、返料器3和返料立管；返料器3包括返料入口31和返料出口33。储热室4中上部设有第三入口43；返料立管的底部出口与返料入口31连通。返料立管的中下部设有侧料出口34，侧料出口34和第三入口43通过第三单向通道L3连通，以使得返料立管与储热室4中上部相连，在返料立管的中下部的侧料出口34处设有侧风管，通过调节侧风量以调节进入储热室4的外循环物料量。

通过该布置方式，可以简化返料器3结构，储热室4可以充分利用返料立管高度方向的布置空间，储热室4可以灵活实现循环物料的快速储放。

在锅炉高负荷工况下，通过返料器3流化风量或返料器3立管中下部侧壁风量的调节可实现外循环细物料量的精确调节，通过外循环物料量的快速精准调节，在高负荷工况下实现快速降负荷，解决了高负荷工况下外循环物料量大带来热惯性大难以快速降负荷的技术难题。

根据本发明的实施例，进一步地，循环流化床锅炉的分离器2和返料器3可以为两个或多个，储热室4可以为一个返料器3连接一个储热室4，或者也可以为两个或多个返料器3连接一个储热室4；也可以是一个返料器3连接一、二个或多个储热室4。

图6是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

如图6所示，在本发明进一步的实施例中，循环流化床锅炉可以和预热单元相结合，进一步提升本循环流化床锅炉的负荷调节能力。

根据本发明的实施例，炉膛1还设有燃料入口，燃料入口用于向炉膛1内通入燃料；循环流化床锅炉还包括预热单元，预热单元与炉膛1的燃料入口连通，预热单元用于将燃料预热后通过燃料入口通入炉膛1。

预热单元包括预热室51、预热室给煤机52、主燃室给煤机53，预热室51为绝热或水冷的循环流化床结构。通过预热室给煤机52向预热室51中通入燃料，预热室51内实现部分燃烧，高温排出物和炉膛主燃室给煤机53的常温燃料进一步混合通入炉膛1，或者高温排出物与炉膛密相区直接连通，预热室51通过燃料部分燃烧自维持加热方式，将燃料预热至燃料着火点以上，可以解决低负荷的稳燃、燃尽与快速反应变负荷调节问题。

该预热室51可以在锅炉30％及以下负荷下投入运行，预热室51自身设计热输入功率占锅炉额定负荷工况下热输入功率的10％-30％左右，且预热室51为循环床结构，可在自身设计功率的30％-100％范围内稳定运行，因此将大大扩大循环流化床锅炉整体的运行负荷范围，锅炉调节负荷范围可实现10％-100％。

图7是根据本发明另一实施例的带过程储热的循环流化床锅炉的结构示意图。

该实施例所示循环流化床锅炉与图6所示结构大体相同，区别在于炉膛1底部密相区和储热室4采用如图5实施例所示的间壁一体式结构。

基于上述循环流化床锅炉，本发明的另一方面提供了一种循环流化床锅炉变负荷调节方法，该方法为一种可实现快速变负荷调节的方法，该方法包括如下操作：

操作S1：将燃料和氧化剂通入炉膛，以便燃料和氧化剂在炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中炉膛上部设有气固产物出口，外循环物料通过气固产物出口排出，内循环物料在炉膛底部的密相区循环；

操作S2：将外循环物料通入分离返料装置，以便通过分离返料装置将气固产物进行气固分离后得到外循环物料；

操作S3：在降负荷调节阶段，将源自于分离返料装置的部分外循环物料、和源自于密相区的部分内循环物料通入储热室，以降低锅炉热负荷，其中储热室分别与分离返料装置和炉膛底部的密相区连通。

根据本发明的实施例，上述方法还包括操作S4：在升负荷调节阶段，将储热室内的蓄热物料分次返回炉膛底部的密相区，以提高锅炉热负荷，其中蓄热物料包括来自分离返料装置的部分外循环物料、以及来自密相区的部分内循环物料。

根据本发明的实施例，为了满足可再生能源的大规模并网需求，需要根据实际运行的需求提高或者降低循环流化床锅炉的热负荷。在实际深度调峰运行工况下，存在由从100％额定负荷到30％低负荷的运行阶段，以及由从30％低负荷到20％及以下超低负荷运行阶段。

具体地，降负荷调节阶段包括第一降负荷阶段和第二降负荷阶段，第一降负荷阶段为锅炉由满负荷降低至第一预定负荷的阶段(从100％额定负荷到30％低负荷)，第二降负荷阶段为锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷的阶段(从30％低负荷到20％及以下超低负荷)；

降负荷的具体调节方法为：

1、在从100％额定负荷到30％低负荷的第一降负荷阶段，将源自于分离返料装置的部分外循环物料通入储热室，以使得锅炉由满负荷降低至第一预定负荷，采用该方法，通过显著降低循环流化床外循环***中的循环细物料浓度，从而降低炉膛水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速降低锅炉负荷。

2、在从30％低负荷到20％及以下超低负荷的第二降负荷阶段，将源自于密相区的部分内循环物料通入储热室，以使得锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷。采用该方法，通过显著降低循环流化床内循环***中的循环物料浓度，从而降低炉膛水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速降低锅炉负荷。

例如，前述实施例图1-图7所示循环流化床锅炉的布置方式下，锅炉正常运行状态下，外循环细物料通过返料器3返回锅炉炉膛1，为循环床补充热量，进行稳定的燃烧和能量输出过程。

在锅炉高负荷状态需要参与调峰、需要快速降低负荷时，首先通过增大返料器3储料出口侧的流化风量或增大返料器3立管中下部侧壁风量，实现外循环细灰量的精确调节，将部分高温外循环物料通过返料立管送入储热室4内，以显著降低循环流化床外循环***中的循环细物料浓度，从而降低炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速降低锅炉负荷，直至锅炉热负荷从100％额定负荷到30％低负荷。

进一步地，在从30％低负荷到20％及以下超低负荷的阶段，单纯依靠改变外循环细物料量难以达到进一步快速降低热负荷的目的。此时，通过将炉膛1底部密相区的部分内循环物料通入储热室4，以使得锅炉热负荷进一步降低。

例如，前述实施例图1、图2、图3、图4、图6所示循环流化床锅炉的布置方式下，通过加大第一单向通道L1中的灰控阀开度，增加由炉膛1底部密相区通入储热室4的内循环物料量，同时，通过减小储热室4底部布风风量，减小由储热室4至炉膛1底部的返料量。通过显著降低循环流化床内循环***中的循环物料浓度，从而降低炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速降低锅炉负荷。

再例如，前述实施例图5、图7所示循环流化床锅炉的布置方式下，通过减小储热室4底部布风风量，可增加第一单向通道L1中由炉膛1至储热室4的物料量，减小第二单向通道L2中由储热室4至炉膛1的物料量，从而显著降低循环流化床内循环***中的循环灰浓度。

根据本公开的实施例，升负荷的具体调节方法为：

1、在从20％及以下超低负荷向30％低负荷的第一升负荷阶段，将储热室4内的部分蓄热物料返回炉膛1底部的密相区，增加炉膛1内循环物料浓度，以提高锅炉热负荷。

具体例如，前述实施例图1、图2、图3、图4、图6所示循环流化床锅炉的布置方式下，通过减小第一单向通道L1中的灰控阀开度，减少由炉膛1底部密相区通入储热室4的内循环物料量，同时，通过增加储热室4底部布风风量，增加由储热室4至炉膛1底部的返料量。再例如，前述实施例图5、图7所示循环流化床锅炉的布置方式下，通过增加储热室4底部布风风量，降低第一单向通道L1中由炉膛1至储热室4的物料量，增加第二单向通道L2中由储热室4至炉膛1的物料量，从而显著增加由储热室4至炉膛1底部的返料量。通过显著增加循环流化床内循环***中的循环灰浓度，向炉膛1补充高温物料，提高炉膛1床温实现稳定高效燃烧，从而提高炉膛1水冷壁与循环灰之间的换热，实现快速提高锅炉负荷。

2、在从30％低负荷到100％额定负荷运行的第二升负荷阶段，通过储热室4继续向炉膛1内补充部分高温循环灰和物料，增加炉膛1外循环物料浓度，以增强炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速升负荷。

根据本发明的实施例，通过上述调节方法，在锅炉需要快速升负荷时，储热室4的单向出料口向炉膛1内补充部分高温循环灰和物料，向炉膛1补充一部分热量，提高炉膛1床温实现稳定高效燃烧，同时通过增加炉膛1内循环与外循环的物料浓度，以增强炉膛1水冷壁与循环物料之间的换热，实现快速升负荷。在锅炉低负荷工况下，通过储热室4进料通道的灰控阀实现炉膛1密相区内循环粗灰量的精确调节，通过内循环灰量的快速精准调节，在低负荷工况下实现快速降负荷，解决了低负荷工况下外循环物料量少无法快速调节锅炉负荷的问题。

根据本发明的实施例，上述方法还包括，在锅炉启动阶段，将燃料通过预热单元进行预热，以便将预热后的燃料通入炉膛1。

该实施例的上述方法可利用如图6、图7实施例所示的循环流化床锅炉实现，具体地，在锅炉启动阶段，锅炉由零负荷向30％低负荷运行时，启动预热室51，通过将常温燃料(0-40℃)预热至800-1000℃的高温气固燃料，同时，将燃料粒径由0-8mm调整为0-1mm的燃料，通过以上两个技术手段的结合加速燃烧反应速率，实现锅炉快速升负荷；在锅炉由从30％低负荷到100％额定负荷运行时，保持预热室51正常运行，可通过调整风煤比来调整锅炉负荷的变化。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种带过程储热的循环流化床锅炉，包括：

炉膛，用于燃料和氧化剂在所述炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中所述炉膛上部设有气固产物出口，所述外循环物料通过所述气固产物出口排出，所述内循环物料在所述炉膛底部的密相区进行循环；

至少一组外循环单元，每组所述外循环单元包括：

分离返料装置，与所述气固产物出口相连通，用于将所述气固产物进行气固分离后得到外循环物料；

储热室，分别与所述分离返料装置和所述炉膛底部的密相区连通，其中，所述储热室用于在降负荷调节阶段接收并储存来自所述分离返料装置的部分所述外循环物料、以及接收并储存来自所述密相区的部分所述内循环物料。

2.根据权利要求1所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述储热室还用于，在升负荷调节阶段将所述储热室内的蓄热物料分次返回所述炉膛底部的密相区，其中所述蓄热物料包括来自所述分离返料装置的部分所述外循环物料、以及来自所述密相区的部分所述内循环物料。

3.根据权利要求1所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述储热室通过第一单向通道和第二单向通道与所述炉膛底部的密相区连通，其中所述第一单向通道由所述密相区至所述储热室，所述第二单向通道由所述储热室至所述密相区。

4.根据权利要求3所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述密相区的中上部设有第一出口，所述储热室的中上部设有第一入口，所述第一出口和所述第一入口通过所述第一单向通道连通，所述第一出口高于所述第一入口；

所述密相区的中下部设有第二入口，所述储热室的中下部设有第二出口，所述第二入口和所述第二出口通过所述第二单向通道连通，所述第二出口高于所述第二入口。

5.根据权利要求4所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述第一单向通道中设有灰控阀；

所述储热室底部设有布风装置。

6.根据权利要求3所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述储热室设置在所述密相区的外侧，且所述储热室与所述密相区共用一分隔壁，所述分隔壁包括锥段和直段，所述第一单向通道设置在所述锥段，所述第二单向通道设置在所述直段，所述第一单向通道高于所述第二单向通道；

所述储热室底部设有布风装置。

7.根据权利要求1所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述分离返料装置通过第三单向通道与所述储热室连通，所述第三单向通道由所述分离返料装置至所述储热室。

8.根据权利要求7所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述分离返料装置包括分离器、返料器和返料立管；

所述返料器包括返料入口、储料出口；

所述储热室中上部设有第三入口；

所述返料立管的底部出口与所述返料入口连通；

所述储料出口和所述第三入口通过所述第三单向通道连通。

9.根据权利要求8所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述返料器还包括返料出口；

所述返料出口和所述炉膛的密相区连通，或者所述返料出口和所述储热室连通。

10.根据权利要求7所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述分离返料装置包括分离器、返料器和返料立管；

所述返料器包括返料入口；

所述储热室中上部设有第三入口；

所述返料立管的底部出口与所述返料入口连通；

所述返料立管的中下部设有侧料出口，所述侧料出口和所述第三入口通过所述第三单向通道连通，所述侧料出口处设有侧风管。

11.根据权利要求1所述的带过程储热的循环流化床锅炉，其中：

所述炉膛还设有燃料入口，所述燃料入口用于向所述炉膛内通入燃料；

所述循环流化床锅炉还包括预热单元，所述预热单元与所述炉膛的燃料入口连通，或所述预热单元与所述炉膛的密相区连通，所述预热单元用于将燃料预热后通过所述燃料入口通入所述炉膛。

12.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其中：

所述储热室的外壁采用保温材料。

13.一种带过程储热的循环流化床锅炉快速变负荷调节方法，包括：

将燃料和氧化剂通入炉膛，以便所述燃料和所述氧化剂在所述炉膛内燃烧后得到外循环物料和内循环物料，其中所述炉膛上部设有气固产物出口，所述外循环物料通过所述气固产物出口排出，所述内循环物料在所述炉膛底部的密相区进行循环；

将所述外循环物料通入分离返料装置，以便通过所述分离返料装置将所述气固产物进行气固分离后得到外循环物料；

在降负荷调节阶段，将源自于所述分离返料装置的部分所述外循环物料、和源自于所述密相区的部分所述内循环物料通入储热室，以降低锅炉热负荷，其中所述储热室分别与所述分离返料装置和所述炉膛底部的密相区连通。

14.根据权利要求13所述的调节方法，其中：

所述降负荷调节阶段包括第一降负荷阶段和第二降负荷阶段，所述第一降负荷阶段为锅炉由满负荷降低至第一预定负荷的阶段，所述第二降负荷阶段为锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷的阶段；

所述在降负荷调节阶段，将源自于所述分离返料装置的部分所述外循环物料、和源自于所述密相区的部分所述内循环物料通入储热室包括：

在所述第一降负荷阶段，将源自于所述分离返料装置的部分所述外循环灰通入所述储热室，以使得锅炉由满负荷降低至所述第一预定负荷；

在所述第二降负荷阶段，将源自于所述密相区的部分所述内循环物料通入储热室，以使得锅炉由第一预定负荷降低至第二预定负荷。

15.根据权利要求13所述的调节方法，还包括：

在升负荷调节阶段，在升负荷调节阶段将所述储热室内的蓄热物料分次返回所述炉膛底部的密相区，以提高锅炉热负荷，其中所述蓄热物料包括来自所述分离返料装置的部分所述外循环物料、以及来自所述密相区的部分所述内循环物料。

16.根据权利要求15所述的调节方法，还包括：

在锅炉启动阶段，将燃料通过预热单元进行预热，以便将预热后的燃料通入所述炉膛。

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