本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低熱值煤氣發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國是世界上的鋼鐵生產(chǎn)大國，鋼鐵企業(yè)在冶煉過程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)煤氣，如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦爐煤氣，其中，高爐煤氣具有產(chǎn)量最大、熱值最低、有毒有害、易燃易爆等特點。近年來，我國能源緊缺日趨突出，環(huán)保要求日益提高，高爐煤氣發(fā)電在鋼鐵企業(yè)得到逐步應(yīng)用，如申請?zhí)枮?01320444475.0的專利公開了一種全燒高爐煤氣鍋爐煙氣余熱回收利用系統(tǒng)，申請?zhí)枮?01320446384.0的專利公開了一種全燒高爐煤氣鍋爐煙氣余熱深度回收利用系統(tǒng)，但是上述高爐煤氣發(fā)電系統(tǒng)僅著重提高煙氣側(cè)余熱的回收利用，而未考慮汽水側(cè)如何提高熱效率；申請?zhí)枮?01510239804.1的專利公開了一種自備電廠燃燒冶金煤氣的發(fā)電方法及系統(tǒng)，但其僅僅提供了一種鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電的概念和方法，沒有相關(guān)發(fā)電系統(tǒng)。雖然高爐煤氣發(fā)電在鋼鐵企業(yè)得到逐步應(yīng)用，但是目前仍然存在鍋爐燃燒不穩(wěn)定、受熱面布置不合理、熱效率低等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例涉及一種采用低熱值煤氣進行發(fā)電的系統(tǒng)，至少可解決現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。

本發(fā)明實施例涉及一種采用低熱值煤氣進行發(fā)電的系統(tǒng)，包括鍋爐及汽輪機，所述鍋爐的爐體包括有燃燒室、水平煙道和豎直煙道，所述燃燒室上設(shè)有燃燒器結(jié)構(gòu)，所述燃燒器結(jié)構(gòu)包括第一燃燒器層，所述第一燃燒器層包括布置于所述燃燒室前墻的至少一個第一燃燒器，或包括對沖布置于所述燃燒室前墻和后墻的多個第一燃燒器，各所述第一燃燒器均包括由內(nèi)而外依次套接的點火氣管、第一燃氣管和第一助燃氣管，所述第一燃氣管連接有低熱值煤氣供應(yīng)管；所述水平煙道內(nèi)布置有過熱器，所述豎直煙道內(nèi)自上而下依次布置有再熱器和省煤器；所述汽輪機包括高壓缸和低壓缸，所述高壓缸的蒸汽入口通過第一蒸汽管路與所述過熱器的出口端連通，所述高壓缸的蒸汽出口通過第二蒸汽管路與所述再熱器的入口端連通，所述低壓缸的蒸汽入口通過第三蒸汽管路與所述再熱器的出口端連通。

作為實施例之一，所述低壓缸的蒸汽出口連接有冷凝管路，所述冷凝管路上設(shè)有凝汽器及凝結(jié)水泵，所述冷凝管路的出口端與所述省煤器的入口端連通。

作為實施例之一，所述冷凝管路上還設(shè)有低壓加熱器和高壓加熱器，所述凝汽器、所述凝結(jié)水泵、所述低壓加熱器及所述高壓加熱器沿凝結(jié)水流通方向依次布置。

作為實施例之一，該采用低熱值煤氣進行發(fā)電的系統(tǒng)還包括高壓旁路機構(gòu)和低壓旁路機構(gòu)；所述高壓旁路機構(gòu)的蒸汽入口端旁接于所述第一蒸汽管路上，所述高壓旁路機構(gòu)的蒸汽出口端旁接于所述第二蒸汽管路上；所述低壓旁路機構(gòu)的蒸汽入口端旁接于所述第三蒸汽管路上，所述低壓旁路機構(gòu)的蒸汽出口端旁接于所述冷凝管路上且旁接點位于所述凝汽器與所述低壓缸蒸汽出口之間。

作為實施例之一，所述高壓旁路機構(gòu)包括并聯(lián)布置的至少一個高壓旁路，各所述高壓旁路上均設(shè)有高旁壓力閥，各所述高旁壓力閥的減溫水入口端均連接有一高壓噴水管路，各所述高壓噴水管路上均設(shè)有高旁噴水調(diào)節(jié)閥和高旁噴水隔離閥；所述低壓旁路機構(gòu)包括并聯(lián)布置的至少一個低壓旁路，各所述低壓旁路上均設(shè)有低旁壓力閥，各所述低旁壓力閥的減溫水入口端均連接有一低壓噴水管路，各所述低壓噴水管路上均設(shè)有低旁噴水調(diào)節(jié)閥和低旁噴水隔離閥。

作為實施例之一，各所述高壓旁路的控制方法均包括：通過對應(yīng)的所述高旁壓力閥的開度、對應(yīng)的所述高旁壓力閥前后蒸汽的焓值及減溫水的焓值計算出所需的減溫水量，再根據(jù)對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥前后的壓力、對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥的等百分比特性曲線計算出對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥的開度。

作為實施例之一，各所述低壓旁路的控制方法均包括：對應(yīng)的所述低旁壓力閥開啟時，聯(lián)鎖開啟對應(yīng)的所述低旁噴水隔離閥；對應(yīng)的所述低旁壓力閥全關(guān)時，延時15s關(guān)閉對應(yīng)的所述低旁噴水隔離閥。

作為實施例之一，各所述低壓旁路的控制方法均包括：通過對應(yīng)的所述低旁壓力閥的開度、對應(yīng)的所述低旁壓力閥前后蒸汽的焓值及減溫水的焓值計算出所需的減溫水量，再根據(jù)對應(yīng)的所述低旁噴水調(diào)節(jié)閥前后的壓力、對應(yīng)的所述低旁噴水調(diào)節(jié)閥的等百分比特性曲線計算出對應(yīng)的所述低旁噴水調(diào)節(jié)閥的開度。

作為實施例之一，所述第一燃氣管和所述第一助燃氣管出口端均設(shè)置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環(huán)形布置于對應(yīng)的氣管內(nèi)腔中，各旋流葉片均沿對應(yīng)的氣管的徑向布置。

作為實施例之一，所述燃燒器結(jié)構(gòu)還包括第二燃燒器層，所述第二燃燒器層位于所述第一燃燒器層上方；所述第二燃燒器層包括布置于所述燃燒室前墻的至少一個第二燃燒器，或包括對沖布置于所述燃燒室前墻和后墻的多個第二燃燒器；各所述第二燃燒器均包括自內(nèi)而外依次套接的第二燃氣管、第二助燃氣管、第三燃氣管和第三助燃氣管，各氣管的出口端均設(shè)置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環(huán)形布置于對應(yīng)的氣管內(nèi)腔中，各旋流葉片均沿對應(yīng)的氣管的徑向布置。

本發(fā)明實施例至少具有如下有益效果：通過低熱值煤氣鍋爐受熱面的布置結(jié)構(gòu)以及采用蒸汽介質(zhì)一次再熱的方式，可有效提高蒸汽品質(zhì)，將本低熱值煤氣鍋爐用于LHV在3100kJ/Nm³以上的高爐煤氣的發(fā)電時，可有效提高低熱值煤氣的發(fā)電效率。

本發(fā)明實施例進一步具有如下有益效果：通過第一燃燒器層與第二燃燒器層組成的燃燒器結(jié)構(gòu)與上述的低熱值煤氣鍋爐受熱面的布置結(jié)構(gòu)以及采用蒸汽介質(zhì)一次再熱的方式配合，使得LHV在3100kJ/Nm³以上的高爐煤氣用于發(fā)電時可獲得13.7MPa/540℃/540℃的高溫超高壓參數(shù)的蒸汽，發(fā)電效率達36％以上。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一中提供的燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中燃燒器的A向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例二中提供的燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中燃燒器的A向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的低熱值煤氣發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的高壓旁路及低壓旁路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

如圖1-圖2，本發(fā)明實施例涉及一種燃燒器，包括由內(nèi)而外依次套接的點火氣管1111、第一燃氣管1112和第一助燃氣管1113，所述第一燃氣管1112和所述第一助燃氣管1113出口端均設(shè)置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環(huán)形布置于對應(yīng)的氣管內(nèi)腔中，各旋流葉片均沿對應(yīng)的氣管的徑向布置。上述點火氣管1111、第一燃氣管1112及第一助燃氣管1113優(yōu)選為同軸套接；進一步還包括點火器1116，該點火器1116布置于第一燃氣管1112內(nèi)，且優(yōu)選為靠近點火氣管1111布置，進一步優(yōu)選為與點火氣管1111平行布置，其穿過布置于第一燃氣管1112中的旋流葉片并靠近本燃燒器的噴口；該點火器1116優(yōu)選為采用自動高能電子點火器1116，點火操作穩(wěn)定可靠。上述點火氣管1111連接有點火氣供應(yīng)管，點火氣可采用焦爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣、液化石油氣或燃油等；上述第一燃氣管1112連接有第一燃氣供應(yīng)管，本實施例中，上述燃燒器優(yōu)選為用于低熱值煤氣的噴吹燃燒，上述第一燃氣供應(yīng)管優(yōu)選為供應(yīng)低熱值煤氣，進一步優(yōu)選地，上述低熱值煤氣為高爐煤氣；上述第一助燃氣管1113連接有助燃氣供應(yīng)管，助燃氣一般采用空氣。

通過設(shè)置旋流葉片組，一方面，利于燃氣與助燃氣的強烈混合，保證燃氣的燃燒持續(xù)進行，提高燃氣燃燒的穩(wěn)定性；另一方面，可在燃燒區(qū)域形成高溫煙氣回流區(qū)，利于燃氣的著火燃燒，提高燃氣燃燒的穩(wěn)定性及燃燒完全性。將本燃燒器用于低熱值煤氣的燃燒時，可有效提高低熱值煤氣的燃燒效果及效率。

如圖1和圖2，各旋流葉片組的設(shè)置方式可以采取如下結(jié)構(gòu)：上述第一燃氣管1112中的旋流葉片組包括多個第一煤氣旋流葉片1114，每一第一煤氣旋流葉片1114的一端固定在點火氣管1111上，另一端固定在第一燃氣管1112上；上述第一助燃氣管1113中的旋流葉片組包括多個第一助燃氣旋流葉片1115，每一第一助燃氣旋流葉片1115的一端固定在第一燃氣管1112上，另一端固定在第一助燃氣管1113上。如圖2中所示，優(yōu)選地，第一煤氣旋流葉片1114的數(shù)量少于第一助燃氣旋流葉片1115的數(shù)量；進一步地，沿第一燃氣管1112的徑向，第一煤氣旋流葉片1114的長度大于第一助燃氣旋流葉片1115的長度，以保證獲得所需的兩股氣體旋流的切向速度及混合效果。

本實施例中，對于各旋流葉片組的設(shè)置，優(yōu)選為采取如下的優(yōu)選結(jié)構(gòu)：所述第一燃氣管1112出口端處設(shè)有第一環(huán)形轂，所述第一環(huán)形轂位于所述第一燃氣管1112與所述點火氣管1111之間；所述第一燃氣管1112內(nèi)的旋流葉片組包括多個第一旋流葉片和多個第二旋流葉片，各所述第一旋流葉片均固定于所述第一環(huán)形轂與所述點火氣管1111之間，各所述第二旋流葉片均固定于所述第一環(huán)形轂與所述第一燃氣管1112之間。其中，優(yōu)選地，所述第一旋流葉片的數(shù)量少于所述第二旋流葉片的數(shù)量；進一步地，沿所述第一燃氣管1112的徑向，所述第一旋流葉片的長度大于所述第二旋流葉片的長度，使得兩股第一燃氣旋流的流量大致均衡。上述第一旋流葉片的旋向與上述第二旋流葉片的旋向可相同，也可不同；上述第一旋流葉片的傾斜角與上述第二旋流葉片的傾斜角可相同，也可不同；其中，各第一旋流葉片的旋向應(yīng)保證在其射出的旋流中心可形成負壓區(qū)，以利于高溫煙氣回流，利用高溫煙氣加熱第一燃氣及助燃氣，提高燃燒效率；各第一旋流葉片的旋向優(yōu)選為與第二旋流葉片的旋向相反，或旋向相同但傾斜角不同，以便于兩股第一燃氣旋流能夠相交碰撞為宜，通過兩股第一燃氣旋流碰撞，便于形成紊流，提高第一燃氣與助燃氣的混合效果。

進一步優(yōu)化上述燃燒器的結(jié)構(gòu)，所述第一助燃氣管1113出口端處設(shè)有第二環(huán)形轂，所述第二環(huán)形轂位于所述第一助燃氣管1113與所述第一燃氣管1112之間；所述第一助燃氣管1113內(nèi)的旋流葉片組包括多個第三旋流葉片，各所述第三旋流葉片均固定于所述第二環(huán)形轂與所述第一燃氣管1112之間。第二環(huán)形轂與第一助燃氣管1113之間可不設(shè)置旋流葉片，即第一助燃氣管1113出口形成兩股氣流，其中外部射流為直流射流，內(nèi)部射流為旋流，這種結(jié)構(gòu)在一定程度上會使本燃燒器噴出的整體射流的氣流拉長，但會使氣流的旋轉(zhuǎn)強度減弱、煙氣回流區(qū)減??；因而，本實施例中，進一步優(yōu)選在第二環(huán)形轂與第一助燃氣管1113之間設(shè)置旋流葉片，即，所述第一助燃氣管1113內(nèi)的旋流葉片組還包括多個第四旋流葉片，各所述第四旋流葉片均固定于所述第二環(huán)形轂與所述第一助燃氣管1113之間。同樣地，第三旋流葉片的旋向與第四旋流葉片的旋向可相同，也可不同；第三旋流葉片的傾斜角與第四旋流葉片的傾斜角可相同，也可不同；優(yōu)選為設(shè)置第三旋流葉片的旋向與第四旋流葉片的旋向相反，其中，第三旋流葉片的旋向優(yōu)選為與上述第一燃氣管1112中的第二旋流葉片的旋向相反且旋流對沖，可一定程度上提高第一燃氣與助燃氣的混合效果，而第四旋流葉片組則保證燃燒器噴出的整體射流具有一定的切向速度。

為獲得所需的火焰特性(如方向、外形、剛性、鋪展性等)，以及保證煤氣燃燒的完全性及燃燒的穩(wěn)定性等，應(yīng)兼顧第一燃氣與助燃氣的混合效果、煙氣回流區(qū)的控制及各股旋流具有合適的切向速度，可視具體情況通過以下方式進行調(diào)節(jié)：

(1)調(diào)節(jié)第一旋流葉片組和第二旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

(2)調(diào)節(jié)第一旋流葉片與第二旋流葉片的傾斜角；

(3)調(diào)節(jié)第三旋流葉片組和第四旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

(4)調(diào)節(jié)第三旋流葉片與第四旋流葉片的傾斜角；

(5)調(diào)節(jié)第二旋流葉片與第三旋流葉片的傾斜角；

(6)調(diào)節(jié)第二旋流葉片組和第三旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

更多的情況下，通過上述兩種或兩種以上的調(diào)節(jié)方式的結(jié)合來實現(xiàn)，以達到火焰剛性強、燃燒穩(wěn)定、不脫火、不回火、火焰不發(fā)飄等特點為佳，針對低熱值煤氣的氣體特性，應(yīng)保證煤氣與作為助燃氣的空氣混合均勻，以煤氣能夠燃燒完全為佳。本實施例中，可實現(xiàn)高爐煤氣與助燃空氣的體積比在1:5～1:10范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

上述調(diào)節(jié)方式，可通過在燃燒器安裝前根據(jù)現(xiàn)場的低熱值煤氣的特性，通過對應(yīng)的計算獲得所需的各旋流葉片組的參數(shù)，選擇相應(yīng)的燃燒器進行安裝。更為優(yōu)選的方式是：在燃燒過程中，可實時調(diào)節(jié)各旋流葉片的傾斜角，以獲得所需的燃燒狀況；即每一旋流葉片的兩端分別可轉(zhuǎn)動安裝于對應(yīng)的安裝部上，根據(jù)燃燒器工作環(huán)境的特點，每一旋流葉片兩端的轉(zhuǎn)軸與對應(yīng)的軸承之間可采用耐高溫潤滑脂或耐高溫潤滑油潤滑；每一旋流葉片組的各旋流葉片優(yōu)選為通過同步傳動機構(gòu)實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，同步傳動機構(gòu)可以是齒輪嚙合傳動方式等常用的同步傳動結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)此處不再贅述。

另外，可進一步設(shè)置監(jiān)測機構(gòu)，用于實時監(jiān)測燃燒器的工作狀況，以保證燃燒器安全穩(wěn)定運行。該監(jiān)測機構(gòu)主要包括火焰監(jiān)測器、壓力監(jiān)測器和溫度監(jiān)測器，可在該燃燒器的遠離噴頭的一端設(shè)置火焰觀測孔1117及火焰監(jiān)測器用孔1118。

實施例二

如圖3-圖4，本發(fā)明實施例涉及一種燃燒器，包括由內(nèi)而外依次套接的第二燃氣管1121、第二助燃氣管1122、第三燃氣管1123和第三助燃氣管1124，各氣管的出口端均設(shè)置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環(huán)形布置于對應(yīng)的氣管內(nèi)腔中，各旋流葉片均沿對應(yīng)的氣管的徑向布置。

通過設(shè)置旋流葉片組，一方面，利于燃氣與助燃氣的強烈混合，保證燃氣的燃燒持續(xù)進行，提高燃氣燃燒的穩(wěn)定性；另一方面，可在燃燒區(qū)域形成高溫煙氣回流區(qū)，利于燃氣的著火燃燒，提高燃氣燃燒的穩(wěn)定性及燃燒完全性。

上述第二燃氣管1121、第二助燃氣管1122、第三燃氣管1123和第三助燃氣管1124優(yōu)選為同軸套接。上述第二燃氣管1121連接有第二燃氣供應(yīng)管，上述第三燃氣管1123連接有第三燃氣供應(yīng)管，上述第二助燃氣管1122及第三助燃氣管1124均連接有助燃氣供應(yīng)管，助燃氣一般采用空氣。通過采用雙燃氣管的結(jié)構(gòu)，對于兩燃氣管采用相同燃氣的方式，即上述第二燃氣供應(yīng)管與上述第三燃氣供應(yīng)管連接相同的氣源，可有效提高燃氣與助燃氣混合的效果，提高燃燒效率；對于兩燃氣管采用不同燃氣的方式，即上述第二燃氣供應(yīng)管與上述第三燃氣供應(yīng)管連接不同的氣源，可實現(xiàn)不同燃氣的不同配比，進行燃燒優(yōu)化，提高燃燒效率；同時在其中一種燃氣品質(zhì)發(fā)生波動或斷供時，另一種燃氣的存在保證燃燒的可持續(xù)性，提高燃燒的穩(wěn)定性且保證燃燒安全。本實施例中，上述第二燃氣供應(yīng)管優(yōu)選為供應(yīng)轉(zhuǎn)爐煤氣等高熱值煤氣；第三燃氣供應(yīng)管優(yōu)選為供應(yīng)低熱值煤氣，進一步優(yōu)選地，上述低熱值煤氣為高爐煤氣；上述高熱值煤氣與低熱值煤氣混合燃燒，一方面可根據(jù)鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣的富余量調(diào)節(jié)燃料比；另一方面，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐煤氣和高爐煤氣的比例，提高燃燒的效果及效率，從而有效提高低熱值煤氣的燃燒效果，利于提高煙氣的品質(zhì)。進一步地，本發(fā)明的采用低熱值煤氣進行發(fā)電的系統(tǒng)可實現(xiàn)純燒高爐煤氣的穩(wěn)定燃燒，進行發(fā)電。

如圖3和圖4，各旋流葉片組的設(shè)置方式可以采取如下結(jié)構(gòu)：上述第二燃氣管1121中的旋流葉片組包括多個第二煤氣旋流葉片1126，每一第二煤氣旋流葉片1126的一端固定在設(shè)于該第二燃氣管1121中的支撐轂1125上，另一端固定在第二燃氣管1121上；上述第二助燃氣管1122中的旋流葉片組包括多個第二助燃氣旋流葉片1127，每一第二助燃氣旋流葉片1127 的一端固定在第二燃氣管1121上，另一端固定在第二助燃氣管1122上；上述第三燃氣管1123中的旋流葉片組包括多個第三煤氣旋流葉片1128，每一第三煤氣旋流葉片1128的一端固定在第二助燃氣管1122上，另一端固定在第三燃氣管1123上；上述第三助燃氣管1124中的旋流葉片組包括多個第三助燃氣旋流葉片1129，每一第三助燃氣旋流葉片1129的一端固定在第三燃氣管1123上，另一端固定在第三助燃氣管1124上。

如圖4中所示，優(yōu)選地，第二煤氣旋流葉片1126的數(shù)量少于第二助燃氣旋流葉片1127的數(shù)量；進一步地，沿第二燃氣管1121的徑向，第二煤氣旋流葉片1126的長度大于第二助燃氣旋流葉片1127的長度，以保證獲得所需的兩股氣體旋流的切向速度及混合效果。第三煤氣旋流葉片1128的數(shù)量少于第三助燃氣旋流葉片1129的數(shù)量；進一步地，沿第三燃氣管1123的徑向，第三煤氣旋流葉片1128的長度大于第三助燃氣旋流葉片1129的長度，以保證獲得所需的兩股氣體旋流的切向速度及混合效果。

本實施例中，對于各旋流葉片組的設(shè)置，優(yōu)選為采取如下的優(yōu)選結(jié)構(gòu)：所述第二燃氣管1121出口端處設(shè)有支撐轂1125和第三環(huán)形轂，所述支撐轂1125、所述第三環(huán)形轂及所述第二燃氣管1121由內(nèi)而外依次套接；所述第二燃氣管1121內(nèi)的旋流葉片組包括多個第五旋流葉片和多個第六旋流葉片，各所述第五旋流葉片均固定于所述第三環(huán)形轂與所述支撐轂1125之間，各所述第六旋流葉片均固定于所述第三環(huán)形轂與所述第二燃氣管1121之間。其中，優(yōu)選地，所述第五旋流葉片的數(shù)量少于所述第六旋流葉片的數(shù)量；進一步地，沿所述第二燃氣管1121的徑向，所述第五旋流葉片的長度大于所述第六旋流葉片的長度，使得兩股第二燃氣旋流的流量大致均衡。上述第五旋流葉片的旋向與上述第六旋流葉片的旋向可相同，也可不同；上述第五旋流葉片的傾斜角與上述第六旋流葉片的傾斜角可相同，也可不同；其中，各第五旋流葉片的旋向應(yīng)保證在其射出的旋流中心可形成負壓區(qū)，以利于高溫煙氣回流，利用高溫煙氣加熱第二燃氣及助燃氣，提高燃燒效率；各第五旋流葉片的旋向優(yōu)選為與第六旋流葉片的旋向相反，或旋向相同但傾斜角不同，以便于兩股第一燃氣旋流能夠相交碰撞為宜，通過兩股第二燃氣旋流碰撞，便于形成紊流，提高第二燃氣與助燃氣的混合效果。

作為實施例之一，所述第二助燃氣管1122出口端處設(shè)有第四環(huán)形轂，所述第四環(huán)形轂位于所述第二助燃氣管1122與所述第二燃氣管1121之間；所述第二助燃氣管1122內(nèi)的旋流葉片組包括多個第七旋流葉片及多個第八旋流葉片，各所述第七旋流葉片均固定于所述第四環(huán)形轂與所述第二燃氣管1121之間，各所述第八旋流葉片均固定于所述第四環(huán)形轂與所述第二助燃氣管1122之間。第七旋流葉片的旋向與第八旋流葉片的旋向可相同，也可不同；第七旋流葉片的傾斜角與第八旋流葉片的傾斜角可相同，也可不同；優(yōu)選為設(shè)置第七旋流葉片的旋向與第八旋流葉片的旋向相反，其中，第七旋流葉片的旋向優(yōu)選為與上述第二燃氣管1121中的第六旋流葉片的旋向相反且旋流對沖，可一定程度上提高第二燃氣與助燃氣的混合效果，而第八旋流葉片的旋向優(yōu)選為與上述第三燃氣管1123中的旋流葉片組的旋向相反且旋流對沖，可一定程度上提高第三燃氣與助燃氣的混合效果。

作為實施例之一，所述第三助燃氣管1124出口端處設(shè)有第五環(huán)形轂，所述第五環(huán)形轂位于所述第三助燃氣管1124與所述第三燃氣管1123之間；所述第三助燃氣管1124內(nèi)的旋流葉片組包括多個第九旋流葉片，各所述第九旋流葉片均固定于所述第五環(huán)形轂與所述第三燃氣管1123之間。第五環(huán)形轂與第三助燃氣管1124之間可不設(shè)置旋流葉片，即第三助燃氣管1124出口形成兩股氣流，其中外部射流為直流射流，內(nèi)部射流為旋流，這種結(jié)構(gòu)在一定程度上會使本燃燒器噴出的整體射流的氣流拉長，但會使氣流的旋轉(zhuǎn)強度減弱、煙氣回流區(qū)減?。灰蚨緦嵤├?，進一步優(yōu)選在第五環(huán)形轂與第三助燃氣管1124之間設(shè)置旋流葉片，即，所述第三助燃氣管1124內(nèi)的旋流葉片組還包括多個第十旋流葉片，各所述第十旋流葉片均固定于所述第五環(huán)形轂與所述第三助燃氣管1124之間。同樣地，第九旋流葉片的旋向與第十旋流葉片的旋向可相同，也可不同；第九旋流葉片的傾斜角與第十旋流葉片的傾斜角可相同，也可不同。

為獲得所需的火焰特性(如方向、外形、剛性、鋪展性等)，以及保證煤氣燃燒的完全性及燃燒的穩(wěn)定性等，應(yīng)兼顧各燃氣與助燃氣的混合效果、煙氣回流區(qū)的控制及各股旋流具有合適的切向速度，可視具體情況通過以下方式進行調(diào)節(jié)：

(1)調(diào)節(jié)第五旋流葉片組和第六旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

(2)調(diào)節(jié)第五旋流葉片與第六旋流葉片的傾斜角；

(3)調(diào)節(jié)第七旋流葉片組和第八旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

(4)調(diào)節(jié)第七旋流葉片與第八旋流葉片的傾斜角；

(5)調(diào)節(jié)第六旋流葉片與第七旋流葉片的傾斜角；

(6)調(diào)節(jié)第三燃氣管1123中的旋流葉片組的數(shù)量和葉片長度；

(7)調(diào)節(jié)第三燃氣管1123中的旋流葉片組和第八旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

(8)調(diào)節(jié)第九旋流葉片組和第十旋流葉片組的數(shù)量比及葉片長度比；

更多的情況下，通過上述兩種或兩種以上的調(diào)節(jié)方式的結(jié)合來實現(xiàn)，以達到火焰剛性強、燃燒穩(wěn)定、不脫火、不回火、火焰不發(fā)飄等特點為佳，針對低熱值煤氣的氣體特性，應(yīng)保證低熱值煤氣與高熱值煤氣及作為助燃氣的空氣混合均勻，以煤氣能夠燃燒完全為佳。本實施例中，可實現(xiàn)高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣與助燃空氣的體積比在1:1:7～1:3:12范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

上述調(diào)節(jié)方式，可通過在燃燒器安裝前根據(jù)現(xiàn)場的低熱值煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣的特性，通過對應(yīng)的計算獲得所需的各旋流葉片組的參數(shù)，選擇相應(yīng)的燃燒器進行安裝。更為優(yōu)選的方式是：在燃燒過程中，可實時調(diào)節(jié)各旋流葉片的傾斜角，以獲得所需的燃燒狀況；即每一旋流葉片的兩端分別可轉(zhuǎn)動安裝于對應(yīng)的安裝部上，根據(jù)燃燒器工作環(huán)境的特點，每一旋流葉片兩端的轉(zhuǎn)軸與對應(yīng)的軸承之間可采用耐高溫潤滑脂或耐高溫潤滑油潤滑；每一旋流葉片組的各旋流葉片優(yōu)選為通過同步傳動機構(gòu)實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，同步傳動機構(gòu)可以是齒輪嚙合傳動方式等常用的同步傳動結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)此處不再贅述。

另外，可進一步設(shè)置監(jiān)測機構(gòu)，用于實時監(jiān)測燃燒器的工作狀況，以保證燃燒器安全穩(wěn)定運行。該監(jiān)測機構(gòu)主要包括火焰監(jiān)測器、壓力監(jiān)測器和溫度監(jiān)測器，可在該燃燒器的遠離噴頭的一端設(shè)置火焰觀測孔及火焰監(jiān)測器用孔。

實施例三

本發(fā)明實施例涉及一種燃燒器結(jié)構(gòu)11，用于布置于鍋爐1的燃燒室上，其包括第一燃燒器層，所述第一燃燒器層包括布置于所述燃燒室前墻的至少一個第一燃燒器，或包括對沖布置于所述燃燒室前墻和后墻的多個第一燃燒器，各所述第一燃燒器均包括由內(nèi)而外依次套接的點火氣管1111、第一燃氣管1112和第一助燃氣管1113。

進一步還包括第二燃燒器層，所述第二燃燒器層位于所述第一燃燒器層上方；所述第二燃燒器層包括布置于所述燃燒室前墻的至少一個第二燃燒器，或包括對沖布置于所述燃燒室前墻和后墻的多個第二燃燒器；各所述第二燃燒器均包括自內(nèi)而外依次套接的第二燃氣管1121、第二助燃氣管1122、第三燃氣管1123和第三助燃氣管1124。

其中，優(yōu)選地，上述各第一燃燒器均采用上述實施例一所提供的燃燒器，上述各第二燃燒器均采用上述實施例二所提供的燃燒器；各第一燃燒器及各第二燃燒器的具體結(jié)構(gòu)此處不再贅述。

實施例四

如圖5，本發(fā)明實施例涉及一種低熱值煤氣鍋爐1，包括爐體，所述爐體包括有燃燒室、水平煙道和豎直煙道，所述水平煙道內(nèi)布置有過熱器13，所述豎直煙道內(nèi)自上而下依次布置有再熱器14和省煤器15。其中，過熱器13的出口端可與外設(shè)的蒸汽利用機構(gòu)的蒸汽入口連通，再熱器14的入口端則與上述蒸汽利用機構(gòu)的蒸汽出口端連通，再熱器14的出口端則與該蒸汽利用機構(gòu)的蒸汽入口連通，省煤器15的入口端則可與連接于上述蒸汽利用機構(gòu)的乏汽出口端的凝汽機構(gòu)連接。進一步地，所述燃燒室的內(nèi)壁至少部分為水冷壁17；優(yōu)選為該燃燒室的內(nèi)壁均采用水冷壁17。進一步地，該低熱值煤氣鍋爐1還配置有汽包12，所述汽包12內(nèi)設(shè)有汽水分離裝置，所述汽包12具有水出口、水入口、汽水混合物入口和氣出口，各所述水冷壁17的入口端均與所述水出口連通，各所述水冷壁17的出口端均與所述汽水混合物入口連通，所述水入口與所述省煤器15的出口端連通，所述氣出口與所述過熱器13的入口端連通。

上述蒸汽利用機構(gòu)一般為發(fā)電機構(gòu)，即包括汽輪機2和發(fā)電機3。

上述低熱值煤氣鍋爐1中涉及的汽水介質(zhì)走向大致如下：

低熱值煤氣在該低熱值煤氣鍋爐1內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣與所述低熱值煤氣鍋爐1內(nèi)的換熱面換熱；其中，在過熱器13內(nèi)產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽送至蒸汽利用機構(gòu)進行利用；

從蒸汽利用機構(gòu)出來的蒸汽進入再熱器14中進行再次加熱，從再熱器14出來的再熱蒸汽進入該蒸汽利用機構(gòu)進行利用；

從該蒸汽利用機構(gòu)出來的乏汽經(jīng)凝汽機構(gòu)冷凝為冷凝水后，進入省煤器15，從省煤器15出來的水進入汽包12；

在汽包12中，經(jīng)汽水分離得到的水進入低熱值煤氣鍋爐1的水冷壁17，在水冷壁17中被加熱為蒸汽或汽水混合物后回到汽包12；經(jīng)汽水分離得到的飽和蒸汽進入過熱器13中，并被加熱為過熱蒸汽，再送至蒸汽利用機構(gòu)進行利用。

進一步優(yōu)選地，所述豎直煙道內(nèi)還布置有空氣預(yù)熱器16，所述空氣預(yù)熱器16位于所述省煤器15下方；經(jīng)空氣預(yù)熱器16預(yù)熱的空氣可作為助燃氣在該低熱值煤氣鍋爐1的燃燒器中利用。

實施例五

如圖5，本發(fā)明實施例涉及一種低熱值煤氣鍋爐1，其基本結(jié)構(gòu)與上述實施例四中的低熱值煤氣鍋爐1的結(jié)構(gòu)相同，在其燃燒室上布置有燃燒器結(jié)構(gòu)11，該燃燒器結(jié)構(gòu)11優(yōu)選為采用上述實施例三所提供的燃燒器結(jié)構(gòu)11。

通過上述的燃燒器結(jié)構(gòu)11，可保證低熱值煤氣的穩(wěn)定燃燒，同時結(jié)合上述的鍋爐1受熱面布置方式和蒸汽介質(zhì)的一次再熱，使得本鍋爐1適用于LHV(低熱值)在3100kJ/Nm³以上的高爐煤氣的發(fā)電，可達到13.7MPa/540℃/540℃的高溫超高壓參數(shù)，發(fā)電效率達36％以上。

實施例六

如圖5，本發(fā)明實施例涉及一種低熱值煤氣發(fā)電系統(tǒng)，包括鍋爐1及汽輪機2，該鍋爐1優(yōu)選為采用上述實施例四或?qū)嵤├逄峁┑牡蜔嶂得簹忮仩t1，該鍋爐1的具體結(jié)構(gòu)此處不再贅述；而上述實施例四中涉及的蒸汽利用機構(gòu)即采用發(fā)電機構(gòu)。上述汽輪機2包括高壓缸21和低壓缸22，所述高壓缸21的蒸汽入口通過第一蒸汽管路與所述過熱器13的出口端連通，所述高壓缸21的蒸汽出口通過第二蒸汽管路與所述再熱器14的入口端連通，所述低壓缸22的蒸汽入口通過第三蒸汽管路與所述再熱器14的出口端連通。

進一步地，如圖5，所述低壓缸22的蒸汽出口連接有冷凝管路，所述冷凝管路上設(shè)有凝汽器61及凝結(jié)水泵62，所述冷凝管路的出口端與所述省煤器15的入口端連通。其中，進一步在所述冷凝管路上還設(shè)有低壓加熱器63和高壓加熱器66，所述凝汽器61、所述凝結(jié)水泵62、所述低壓加熱器63及所述高壓加熱器66沿凝結(jié)水流通方向依次布置。進一步還可在冷凝管路上設(shè)置除氧器64，該除氧器64優(yōu)選為布置于低壓加熱器63與高壓加熱器66之間；進一步還可在冷凝管路上設(shè)置給水泵65，該給水泵65優(yōu)選為布置于除氧器64與高壓加熱器66之間。上述結(jié)構(gòu)中，凝汽器61可以為臥式或立式結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為采用雙流程、單殼體的凝汽器61，其可采用彈性支撐；上述的低壓加熱器63可以為一級、兩級或兩級以上；上述的高壓加熱器66可以為一級、兩級或兩級以上；上述的除氧器64應(yīng)能滿足系統(tǒng)滑壓運行工況。

進一步優(yōu)化上述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖5和圖6，該低熱值煤氣發(fā)電系統(tǒng)還包括高壓旁路機構(gòu)和低壓旁路機構(gòu)；所述高壓旁路機構(gòu)的蒸汽入口端旁接于所述第一蒸汽管路上，所述高壓旁路機構(gòu)的蒸汽出口端旁接于所述第二蒸汽管路上；所述低壓旁路機構(gòu)的蒸汽入口端旁接于所述第三蒸汽管路上，所述低壓旁路機構(gòu)的蒸汽出口端旁接于所述冷凝管路上且旁接點位于所述凝汽器61與所述低壓缸22蒸汽出口之間。其中，如圖6，所述高壓旁路機構(gòu)包括并聯(lián)布置的至少一個高壓旁路4，各所述高壓旁路4上均設(shè)有高旁壓力閥41，各所述高旁壓力閥41的減溫水入口端均連接有一高壓噴水管路，各所述高壓噴水管路上均設(shè)有高旁噴水調(diào)節(jié)閥42和高旁噴水隔離閥43；本實施例中，優(yōu)選為包括4個上述的高壓旁路4，其中，每個高旁壓力閥41的最大通流量為汽輪機2調(diào)節(jié)閥全開功率(VWO)工況下鍋爐1主蒸汽流量的25％。所述低壓旁路機構(gòu)包括并聯(lián)布置的至少一個低壓旁路5，各所述低壓旁路5上均設(shè)有低旁壓力閥51，各所述低旁壓力閥51的減溫水入口端均連接有一低壓噴水管路，各所述低壓噴水管路上均設(shè)有低旁噴水調(diào)節(jié)閥52和低旁噴水隔離閥53；本實施例中，可僅采用一個上述的低壓旁路5，當然可視實際情況增加低壓旁路5的數(shù)量。

上述高壓旁路機構(gòu)和低壓旁路機構(gòu)的作用在于：(1)改善機組冷、熱、溫態(tài)啟動性能?？s短啟動時間，形成蒸汽流道，減小啟動對于鍋爐1燃料量的限制。減小機組熱應(yīng)力，特別是熱態(tài)啟動，提高機組壽命，回收工質(zhì)。(2)冷卻、保護再熱器14。(3)鍋爐1超壓保護。(4)可實現(xiàn)停汽輪機2時甩鍋爐1負荷。(5)可以實現(xiàn)停機不停爐，維持鍋爐1最低穩(wěn)燃負荷。具體地：

高壓旁路機構(gòu)的主要作用是在機組啟動過程中，通過調(diào)整高旁壓力閥41的開度來控制主蒸汽壓力，以適應(yīng)機組起動的各階段對主蒸汽壓力的要求。高壓旁路機構(gòu)具有三種控制模式：機組從鍋爐1點火、升溫、升壓到機組帶負荷運行至滿負荷，高壓旁路機構(gòu)經(jīng)歷閥位方式、定壓方式、滑壓方式三個控制階段。

各所述高壓旁路4的控制方法均包括：

(1)通過對應(yīng)的所述高旁壓力閥41的開度、對應(yīng)的所述高旁壓力閥41前后蒸汽的焓值及減溫水的焓值計算出所需的減溫水量，再根據(jù)對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥42前后的壓力、對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥42的等百分比特性曲線計算出對應(yīng)的所述高旁噴水調(diào)節(jié)閥42的開度。

(2)高旁旁路對蒸汽的溫度調(diào)節(jié)目標值的設(shè)定值可調(diào)，上限根據(jù)熱力系統(tǒng)計算設(shè)置，下限為高旁壓力閥41后蒸汽過熱度+30℃。

(3)高壓旁路減溫水截止門也隨高旁壓力閥41聯(lián)動。這要在所有操作模式中進行精確的蒸汽溫度控制，要求控制器能很好地匹配高壓旁路4的各種運行情況(低負荷、高負荷下的快開等)，在所有運行情況下進行精確的溫度控制，對于保護承受強大壓力的閥門和管道來說至關(guān)重要。

(4)高旁壓力閥41具有過熱器13安全保護功能，能夠快速開啟，具有2種快速開啟閥門方式：通過DCS控制邏輯快速開啟高旁壓力閥41，開啟時間≤10s；通過控制臺操作按鈕及就地壓力開關(guān)安全快速開啟回路開啟閥門，即當操作按鈕按下或者壓力開關(guān)動作時，安全快速開啟回路開啟高旁壓力閥41，開啟時間≤2s。

(5)高壓旁路機構(gòu)具有快開功能，主蒸汽壓力與設(shè)定值偏差大于設(shè)定偏差值時，汽機跳閘，操作員發(fā)出快開指令。

各所述低壓旁路5的控制方法均包括：

(1)對應(yīng)的低旁壓力閥51開啟(開度＞3％)時聯(lián)鎖開啟對應(yīng)的低旁噴水隔離閥53；對應(yīng)的低旁壓力閥51全關(guān)(開度＜2.5％)時延時15秒關(guān)閉低旁噴水隔離閥53。低旁噴水隔離閥53也可以根據(jù)操作員的指令開關(guān)。

(2)在低旁壓力閥投自動、低旁壓力閥51快開或者快關(guān)時，低旁噴水調(diào)節(jié)閥52自動切為自動控制。

(3)通過對應(yīng)的低旁壓力閥51的開度、對應(yīng)的低壓旁路5前后蒸汽的焓值和減溫水的焓值計算出所需的減溫水量，再根據(jù)對應(yīng)的低旁噴水調(diào)節(jié)閥52前后的壓力、對應(yīng)的低旁噴水調(diào)節(jié)閥52的等百分比特性曲線計算出對應(yīng)的低旁噴水調(diào)節(jié)閥52的開度。

(4)低壓旁路機構(gòu)具有快開快關(guān)功能。當高壓旁路4快開時，聯(lián)動低壓旁路5快開。當有至少一種如下情形發(fā)生時，低壓旁路5快關(guān)機構(gòu)動作：凝汽器61真空低、凝汽器61溫度高、凝汽器61水位高、減溫水壓力低。

實施例七

本發(fā)明實施例涉及一種采用低熱值煤氣發(fā)電的方法，包括如下步驟：

步驟一，低熱值煤氣在低熱值煤氣鍋爐1內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣與所述低熱值煤氣鍋爐1內(nèi)的換熱面換熱；其中，在過熱器13內(nèi)產(chǎn)生13.7MPa、540℃的高溫超高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽送至汽輪機2的高壓缸21中進行發(fā)電；

步驟二，從汽輪機2高壓缸21中出來的蒸汽進入再熱器14中進行再次加熱，從再熱器14出來的再熱蒸汽進入低壓缸22進行發(fā)電；

步驟三，從低壓缸22出來的蒸汽經(jīng)冷凝為冷凝水后，進入省煤器15，從省煤器15出來的水進入汽包12；

步驟四，在汽包12中，經(jīng)汽水分離得到的水進入低熱值煤氣鍋爐1的水冷壁17，在水冷壁17中被加熱為蒸汽或汽水混合物后回到汽包12；經(jīng)汽水分離得到的飽和蒸汽進入過熱器13中，并被加熱為13.7MPa、540℃的高溫超高壓的過熱蒸汽，再送至汽輪機2的高壓缸21進行發(fā)電；

步驟五，循環(huán)進行上述步驟二至步驟四。

其中，上述的低熱值煤氣鍋爐1采用上述實施例四或?qū)嵤├逅峁┑牡蜔嶂得簹忮仩t1。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。