CN117108996A - 直吹式制粉单元、w型火焰燃烧锅炉系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及锅炉技术领域，提供一种直吹式制粉单元、W型火焰燃烧锅炉系统及运行方法。其中，直吹式制粉单元包括：磨粉装置、分离模块及混合装置；分离模块包括旋流动态分离装置、风粉分离装置、第一粉体通道、收集器及第二粉体通道。通过将风粉分离装置分别与第一粉体通道、收集器连接，使得一部分粉状待燃物料通过第一粉体通道直接去进行燃烧，另一部分粉状待燃物料进入收集器中，可以根据锅炉系统的燃烧负荷控制收集器向第二粉体通道投放的粉状待燃物料量，第一粉体通道和第二粉体通道中的粉状待燃物料在混合装置中进行混合后，被输送至锅炉系统的燃烧器中，可以提高锅炉系统运行的灵活性。

Description

直吹式制粉单元、W型火焰燃烧锅炉系统及运行方法

技术领域

本申请涉及锅炉技术领域，具体涉及一种直吹式制粉单元、W型火焰燃烧锅炉系统及运行方法。

背景技术

火力发电指利用可燃物燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式，在我国，火力发电中的燃煤锅炉发电是电网发电的重要方式。

在燃煤锅炉技术领域中，通常采用制粉单元先对煤炭进行破碎筛分获得煤粉，再将煤粉送入锅炉进行燃烧。在现有技术中的直吹式制粉单元中，磨粉装置和燃烧器直接对应，当燃烧负荷变化较大时，只能通过启停磨粉装置来应对，然而启停磨粉装置需要耗费时间，制粉也会延迟，这就限制了机组负荷快速变化，无法满灵活运行的需求。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种制粉系统、W型火焰燃烧锅炉系统及运行方法，以锅炉运行的灵活性。

第一方面，本申请实施例提供一种直吹式制粉单元包括：磨粉装置，用于对待燃物料进行破碎以获得破碎物料，破碎物料在磨粉装置中与第一气流混合得到第一气固混合物；分离模块，包括旋流动态分离装置、风粉分离装置、第一粉体通道、收集器及第二粉体通道；其中，旋流动态分离装置与磨粉装置连接，用于接收并分离第一气固混合物以获得第二气固混合物，第二气固混合物包括预设粒度的粉状待燃物料；风粉分离装置与旋流动态分离装置连接，用于接收并分离第二气固混合物以获得粉状待燃物料；风粉分离装置的出口端分别与收集器及第一粉体通道连接，收集器的出口端与第二粉体通道连接；第一粉体通道和第二粉体通道用于输送粉状待燃物料，收集器能够调节第二粉体通道中粉状待燃物料的输送量；混合装置，与第一粉体通道和第二粉体通道连通设置，用于混合第一粉体通道和第二粉体通道的粉状待燃物料并输出待燃。

根据本申请第一方面的实施例，风粉分离装置包括串联连接的第一风粉分离器和第二风粉分离器；第一风粉分离器连接于旋流动态分离装置和第一粉体通道之间，用于接收第二气固混合物实现第一次气固分离，以得到第一粉体和第三气固混合物；第二风粉分离器连接于第一风粉分离器和收集器之间，用于接收第三风粉混合物并实现第二次气固分离，以得到第二粉体和乏气。

根据本申请第一方面的实施例，第一风粉分离器分离得到的第一粉体的质量占粉状待燃物料的质量的50％～90％。

根据本申请第一方面的实施例，混合装置包括混合通道及与混合通道贯通连接的多个输送通道，混合通道的延伸方向与输送通道的延伸方向交叉，混合通道与第一粉体通道和第二粉体通道贯通连接，用于混合粉状待燃物料，多个输送通道用于将粉状待燃物料分配至多个待燃点。

根据本申请第一方面的实施例，还包括加压装置，加压装置与风粉分离装置连接，用于接收乏气并对乏气加压得到加压乏气。

根据本申请第一方面的实施例，旋流动态分离装置包括分离通道，分离通道沿自身延伸方向的两端分别与磨粉装置和风粉分离装置连接，分离通道至少包括沿破碎物料输送方向分布的第一分离段和第二分离段，第一分离段设置有旋流组件以使第一气固混合物处于旋转状态实现一级分离得到中间物料，第二分离段设置有旋转部件，旋转部件通过旋转以使中间物料发生离心运动获得实现二级分离。

第二方面，本申请实施例提供一种W型火焰燃烧锅炉系统，包括稳态燃烧单元和除尘式烟气单元和至少一套权利要求1-6任一项的直吹式制粉单元，制粉单元与稳态燃烧单元连接以向燃烧系统提供粉状待燃物料，稳态燃烧单元包括包括锅炉本体及设置于锅炉本体的垂直浓淡分离装置，垂直浓淡分离装置包括浓侧出口和淡侧出口，垂直浓淡分离装置用于在工作状态下使70％以上的粉状待燃物料受重力作用移向浓侧出口进行燃烧，余量的粉状待燃物料于淡侧出口进行燃烧，稳态燃烧单元用于燃烧粉状待燃物料获得热量并产生烟气，除尘式烟气单元与稳态燃烧单元连接，用于对稳态燃烧单元产生的烟气进行除尘并排放。

根据本申请第二方面的实施例，垂直浓淡分离装置包括垂直分离管及与垂直分离管连通设置的进粉口、淡侧出口及浓侧出口，淡侧出口设置于垂直分离管的顶部，浓侧出口设置于垂直分离管的底部，进粉口设置于垂直分离管的侧壁，进粉口用于引入具有预设速度的气固混合物；垂直浓淡分离装置还包括第一控制阀，设置于淡侧出口处，用于调节淡侧出口处的压力；及第二控制阀，设置于浓侧出口处，用于调节浓侧出口处的压力。

根据本申请第二方面的实施例，锅炉本体包括壁部和壁部围合形成的炉膛，壁部包括相互连接的拱上部和拱下部，拱上部包括拱上浓侧喷口和拱上二次风喷口，拱上浓侧喷口与浓侧出口连通；拱下部包括拱下淡侧喷口和拱下二次风喷口，拱下淡侧喷口与淡侧出口连通，拱下二次风喷口设置为在工作状态时向地面倾斜。

根据本申请第二方面的实施例，拱下淡侧喷口设置为在工作状态时向地面倾斜，拱下淡侧喷口由隔板分为多个淡侧喷口部，以使粉状待燃物料分层向下进入炉膛。

根据本申请第二方面的实施例，还包括多个间隔设置的卫燃带，卫燃带分布于炉膛的内壁上。

根据本申请第二方面的实施例，除尘式烟气单元包括依次连接的省煤器、中温除尘装置、脱硝装置及纳米净化器；省煤器与锅炉本体连接，用于回收烟气的余热，中温除尘装置用于对烟气除尘，脱硝装置用于脱除烟气中的氮氧化物，纳米净化器用于对烟气二次除尘。

第三方面，本申请实施例提供一种基于上述的W型火焰燃烧锅炉系统的运行方法，包括：将煤物料投入直吹式制粉单元，获得粉状待燃物料；使粉状待燃物料进入垂直浓淡分离装置，调节浓侧出口的压力P₁与淡侧出口处的压力P₂满足关系：P₁＝10％P₂～30％P₂；调节拱上二次风喷口、拱下二次风喷口的二次风配比为(50～60):(40～50)。

与现有技术相比，本申请实施例至少具有以下有益效果：

本申请实施例的直吹式制粉单元，包括磨粉装置、分离模块和混合装置，磨粉装置可以对待燃物料进行破碎获得破碎物料并输出第一气固混合物；分离模块可以对第一气固混合物进行处理得到粉状待燃物料，具体地，分离模块包括旋流动态分离装置、风粉分离装置、第一粉体通道、收集器和第二粉体通道；旋流动态分离装置可以分离第一气固混合物得到包括预设粒度的粉状待燃物料的第二气固混合物，风粉分离装置可以分离第二气固混合物得到粉状待燃物料，通过将风粉分离装置分别与第一粉体通道、收集器连接，使得一部分粉状待燃物料通过第一粉体通道直接去进行燃烧，另一部分粉状待燃物料进入收集器中，可以根据锅炉系统的燃烧负荷控制收集器向第二粉体通道投放的粉状待燃物料量，第一粉体通道和第二粉体通道中的粉状待燃物料在混合装置中进行混合后，被输送至锅炉系统的燃烧器中，本申请的直吹式制粉单元在燃烧负荷变化时，可以通过调节收集器向第二粉体通道投放的粉状待燃物料量来应对，而不通过磨粉装置的启停来应对，避免了启停磨粉装置的时间延迟，提高了锅炉系统运行的灵活性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的直吹式制粉单元、稳态燃烧单元与除尘式烟气单元的连接关系示意图。

图2为本申请另一实施例提供的直吹式制粉单元、稳态燃烧单元与除尘式烟气单元的连接关系示意图。

图3为本申请实施例提供的旋流动态分离装置的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的稳态燃烧单元的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的W型火焰燃烧锅炉系统中的燃烧器分布图。

附图标记：

1、直吹式制粉单元；3、稳态燃烧单元；5、除尘式烟气单元；

10、磨粉装置；11、分离模块；12、旋流动态分离装置；121、分离通道；122、第一分离段；123、旋流组件；124、第二分离段；125、旋转部件；13、风粉分离装置；13a、第一风粉分离器；13b、第二风粉分离器；14、第一粉体通道；15、收集器；16、第二粉体通道；17、混合装置；18、加压装置；19、乏气再热装置；31、锅炉本体；32、垂直浓淡分离装置；32a、淡侧出口；32b、浓侧出口；32c、进粉口；32d、垂直分离管；33、壁部；34、拱上部；34a、拱上浓侧喷口；35、拱下部；35a、拱下淡侧喷口；35b拱下二次风喷口；36、炉膛。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。

为了简便，本申请仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种及其两种以上。

在燃煤锅炉技术领域中，通常采用制粉单元先对煤炭进行破碎筛分获得煤粉，再将煤粉送入锅炉进行燃烧。在现有技术中的直吹式制粉单元中，磨份装置和燃烧器直接对应，当燃烧负荷变化较大时，只能通过启停磨粉装置来应对，然而启停磨粉装置需要耗费时间，制粉也会延迟，这就限制了机组负荷快速变化，无法满灵活运行的需求。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种直吹式制粉单元、W型火焰燃烧锅炉系统及运行方法，提高了锅炉系统运行的灵活性。下面首先对本申请实施例所提供的直吹式制粉单元进行介绍。

图1为本申请一些实施例所提供的一种直吹式制粉单元1的连接关系示意图。

如图1所示，本申请实施例提供一种直吹式制粉单元1，包括：磨粉装置10，用于对待燃物料进行破碎以获得破碎物料，破碎物料在磨粉装置10中与第一气流混合得到第一气固混合物；分离模块11，包括旋流动态分离装置12、风粉分离装置13、第一粉体通道14、收集器15及第二粉体通道16；其中，旋流动态分离装置12与磨粉装置10连接，用于接收并分离第一气固混合物以获得第二气固混合物，第二气固混合物包括预设粒度的粉状待燃物料；风粉分离装置13与旋流动态分离装置12连接，用于接收并分离第二气固混合物以获得粉状待燃物料；风粉分离装置13的出口端分别与收集器15及第一粉体通道14连接，收集器15的出口端与第二粉体通道16连接；第一粉体通道14和第二粉体通道16用于输送粉状待燃物料，收集器15能够调节第二粉体通道16中粉状待燃物料的输送量；混合装置17，与第一粉体通道14和第二粉体通道16连通设置，用于混合第一粉体通道14和第二粉体通道16的粉状待燃物料并输出待燃。

在本申请实施例中，直吹式制粉单元1用于向锅炉系统中提供粉状的待燃物料，粉状的待燃物料可以是煤粉。

示例性地，待燃物料先进入磨粉装置10，并在磨粉装置10中被破碎得到破碎物料，待燃物料先进入磨粉装置10的方式可以是给煤机送入。磨粉装置10可以与一次风管道连接，一次风管道中具有引风机引入的空气，或者磨粉装置10与乏气风管道连接，乏气风管道中具有乏气，或者磨粉装置10与一次风管道和乏气风管道同时连接，本申请实施例中第一气流可以是一次风管道中具有引风机引入的空气，也可以是具有乏气风管道中的乏气，还可以是空气和乏气的混合物，乏气是指不含或含有少量煤粉的气流，优选地，乏气风管道中的乏气是经过加压的乏气。第一气流在磨粉装置10中与破碎物料进行混合，得到第一气固混合物。

第一气固混合物进入分离模块11后，首先进入旋流动态分离装置12，旋流动态分离装置12将第一气固混合物中粒度较大的破碎物料分离，粒度较大的破碎物料可以回流到磨粉装置10中继续进行破碎，第一气固混合物中剩余的组分构成第二气固混合物继续进入风粉分离装置13进行进一步分离。第二气固混合物中包括预设粒度的粉状待燃物料，预设粒度可以根据锅炉系统的燃烧需要进行设置，本申请不对预设粒度的数值具体限定，第二气固混合物中的粉状待燃物料的粒度具体可以通过旋流动态分离装置12来进行筛选。

第二气固混合物进入风粉分离装置13，风粉分离装置13的作用是使第二气固混合物实现气固分离，将第二气固混合物分离得到粉状待燃物料和乏气。风粉分离装置13只需满足气固分离效果即可，示例性地，可以采用现有技术中常用的多管除尘器或者细粉分离器。

风粉分离装置13的出口端分别与收集器15及第一粉体通道14连接，收集器15的出口端与第二粉体通道16连接，如此设置可以将粉状待燃物料分为两部分，其中，一部分粉状待燃物料通过第一粉体通道14直接去进行燃烧，另一部分粉状待燃物料进入收集器15中，本申请中可以根据锅炉系统的燃烧负荷控制收集器15向第二粉体通道16投放的粉状待燃物料量，示例性地，收集器15的容量可以是供给锅炉系统满负荷燃烧5min～15min所需的粉状待燃物料量的容纳量，不需占用较大空间。第一粉体通道14和第二粉体通道16中的粉状待燃物料在混合装置17中进行混合后，被输送至锅炉系统的燃烧器中，本申请的直吹式制粉单元1在燃烧负荷变化时，可以通过调节收集器15向第二粉体通道16投放的粉状待燃物料量来应对，而不通过磨粉装置10的启停来应对。

综上，本申请实施例的直吹式制粉单元1，包括磨粉装置10、分离模块11和混合装置17，磨粉装置10可以对待燃物料进行破碎获得破碎物料并输出第一气固混合物；分离模块11可以对第一气固混合物进行处理得到粉状待燃物料，具体地，分离模块11包括旋流动态分离装置12、风粉分离装置13、第一粉体通道14、收集器15和第二粉体通道16；旋流动态分离装置12可以分离第一气固混合物得到包括预设粒度的粉状待燃物料的第二气固混合物，风粉分离装置13可以分离第二气固混合物得到粉状待燃物料，通过将风粉分离装置13分别与第一粉体通道14、收集器15连接，使得一部分粉状待燃物料通过第一粉体通道14直接去进行燃烧，另一部分粉状待燃物料进入收集器15中，可以根据锅炉系统的燃烧负荷控制收集器15向第二粉体通道16投放的粉状待燃物料量，第一粉体通道14和第二粉体通道16中的粉状待燃物料在混合装置17中进行混合后，被输送至锅炉系统的燃烧器中，本申请的直吹式制粉单元1在燃烧负荷变化时，可以通过调节收集器15向第二粉体通道16投放的粉状待燃物料量来应对，而不通过磨粉装置10的启停来应对，避免了启停磨粉装置10的时间延迟，提高了锅炉系统运行的灵活性。

在一些实施例中，请参阅图2，风粉分离装置13包括串联连接的第一风粉分离器13a和第二风粉分离器13b；第一风粉分离器13a连接于旋流动态分离装置12和第一粉体通道14之间，用于接收第二气固混合物实现第一次气固分离，以得到第一粉体和第三气固混合物；第二风粉分离器13b连接于第一风粉分离器13a和收集器15之间，用于接收第三风粉混合物并实现第二次气固分离，以得到第二粉体和乏气。

第二气固混合物在第一风粉分离器13a中发生第一次气固分离，得到第一粉体和第三气固混合物，第一粉体进入第一粉体通道14，第三气固混合物在第二风粉分离器13b中发生第二次气固分离，得到第二粉体和乏气，第二粉体进入收集器15，乏气是指不含或含有少量煤粉的气流，乏气可以通入锅炉系统的燃烧单元作为三次风，也可以通入磨粉装置10作为第一气流。可以理解的是，由第一风粉分离器13a分离得到的第一粉体和第二风粉分离器13b分离得到的第二粉体的总质量约等于粉状待燃物料的总质量。

一方面，本申请设立独立的第一风粉分离器13a和第二风粉分离器13b，使第一风粉分离器13a与第一粉体通道14连接，第二风粉分离器13b与收集器15及第二粉体通道16连接，可以使通过设计第一风粉分离器13a和第二风粉分离器13b的不同的分离效率，以使进入第一粉体通道14和收集器15的待燃粉状物料的分配量不同，方式上更易控制；另一方面，第一风粉分离器13a和第二风粉分离器13b配合使用，可以降低单个风粉分离装置13所占的的空间体积，利于合理利用空间。示例性地，第一风粉分离器13a可以是多管除尘器，第二风粉分离器13b可以是细粉分离器，多管除尘器的气固分离效果较好，可以根据需要选择除尘效率为50％-90％的多管除尘器。

在一些实施例中，第一风粉分离器13a分离得到的第一粉体的质量占粉状待燃物料的质量的50％～90％。

第一粉体约占粉状待燃物料总量的50％-90％，可以用于锅炉系统的直接燃烧，优选地，第一粉体约占粉状待燃物料总量的60％-80％，可以保证大量的粉状待燃物料直接进行燃烧，剩余的粉状待燃物料可以根据燃烧负荷决定暂时储存或直接燃烧，提高了锅炉运行的灵活性。

在一些实施例中，混合装置17包括混合通道及与混合通道贯通连接的多个输送通道，混合通道的延伸方向与输送通道的延伸方向交叉，混合通道与第一粉体通道14和第二粉体通道16贯通连接，用于混合粉状待燃物料，输送通道用于将粉状待燃物料分配至多个待燃点。

混合通道在自身延伸方向上的一端与多个输送通道贯通连接，另一端与第一粉体通道14和第二粉体通道16贯通连接，以使第一粉体通道14和第二粉体通道16中的粉状待燃物料在混合通道发生混合，利于提高燃烧的稳定性。粉状待燃物料在混合通道混匀后，通过输送通道被分配至多个待燃点，待燃点可以是燃烧器；示例性地，混合装置17可以采用煤粉分配器。

通过混合装置17的设置，可以使燃烧器与磨粉装置10不再一一对应，燃烧器具有间隔均匀投运及停止的条件，不会因为磨煤机的停运导致燃烧器运行间隔不均衡；燃烧器可以均匀间隔使用，炉膛宽度方向的热负荷均匀分布，确保各负荷下锅炉炉膛受热面热应力均衡，保证炉膛安全运行。

在一些实施例中，还包括加压装置18，加压装置18与风粉分离装置13连接，用于接收乏气并对乏气加压得到加压乏气。

本申请通过对乏气加压得到加压乏气，加压乏气可以通入磨粉装置10中，代替部分一次风，降低一次风率，提高二次风率，二次风可以更好地组织燃烧，提高粉状待燃物料的燃烧效果，起到节能效果。

在一些实施例中，还包括乏气再热装置19，乏气再热装置19与加压装置18连接，用于接收乏气并对乏气加热，加热后的乏气可以减少炉膛温度的降低，提高燃烧稳定性。

在一些实施例中，请参阅图3，旋流动态分离装置12包括分离通道121，分离通道121沿自身延伸方向的两端分别与磨粉装置10和风粉分离装置13连接，分离通道121至少包括沿破碎物料输送方向分布的第一分离段122和第二分离段124，第一分离段122设置有旋流组件123以使第一气固混合物处于旋转状态实现一级分离得到中间物料，第二分离段124设置有旋转部件125，旋转部件125通过旋转以使中间物料发生离心运动获得实现二级分离。

旋流动态分离装置12的作用是分离破碎物料得到合格细度的粉状待燃物料。具体地，旋流动态分离装置12包括第一分离通道121，第一分离通道121至少包括沿破碎物料输送方向分布的第一分离段122和第二分离段124，破碎物料输送方向是指破碎物料从旋流动态分离装置12入口到旋流动态分离装置12出口的流向，破碎物料进入旋流动态分离装置12后首先经过第一分离段122进行第一次分离，然后经过第二分离段124进行第二次分离。

第一分离段122设置有旋流组件123，旋流组件123可以使进入旋流动态分离装置12的破碎物料气流发生旋转，破碎物料中较大的颗粒所受离心力也大，较大颗粒会沿第一通道滑下从而被分离出去，可以设置回粉管以使较大可以从回粉管输出，破碎物料中较小的颗粒作为初次物料继续进入第二分离段124。

旋流组件123可以是旋流导叶，旋流导叶与分离通道121的轴线之间的夹角可调节设置。可以理解的是，旋流速度越大或者切入角度越大，能够分离出煤粉粒子的颗粒也就越小，得到的初次物料细度也就越小；相反，旋流速度越小或者切入角度越小，能够分离出煤粉粒子的颗粒程度也就越大，初次物料细度也就越大。如此，能够通过调节旋流导叶与第一分离通道121的轴线之间的夹角，来调整风粉混合物气流在第一分离区的旋流速度和切入角度，不同的旋流速度和切入角度能够影响煤粉分离的细度。

第二分离段124设置有旋转部件125，旋转部件可以是动叶轮，以动叶轮为例，动叶轮自身的旋转会形成旋转分离区，初次物料在旋转分离区会受到动叶轮施加的离心力的作用，煤粉粒子自身回受到气流的牵引力的作用，当煤粉粒子自身受到的离心力大于牵引力时，煤粉粒子便会被分离至动叶轮的外部；当煤粉粒子自身受到的离心力小于牵引力时，煤粉粒子便会被分离至动叶轮的内部，获得粉状待燃物料。可以理解的是，初次物料的颗粒越大，其在旋转分离区受到动叶轮施加的离心力也就越大，因此，初次物料中颗粒较大细度不合格的煤粉会被动叶轮分离至第一叶片的外部，细度不合格的煤粉在重力的作用下，会脱离旋流动态分离装置12，回收至磨粉装置10中进行再研磨。而初次物料中颗粒较小细度合格的煤粉会被动叶轮分离通过出粉管输出至风粉分离装置13。请参阅图3，实线箭头表示颗粒较小的煤粉的运动方向，虚线箭头表示颗粒较大的煤粉的运动方向。

第二方面，请参阅图1、图2及图4，本申请提供一种W型火焰燃烧锅炉系统，包括稳态燃烧单元3和除尘式烟气单元5和至少一套权利要求任一项的直吹式制粉单元1，制粉单元与稳态燃烧单元3连接以向燃烧系统提供粉状待燃物料，稳态燃烧单元3用于燃烧粉状待燃物料获得热量并产生烟气，垂直浓淡分离装置32包括浓侧出口32b和淡侧出口32a，垂直浓淡分离装置32用于在工作状态下使70％以上的粉状待燃物料受重力作用移向浓侧出口32b进行燃烧，余量的粉状待燃物料于淡侧出口32a进行燃烧，除尘式烟气单元5与稳态燃烧单元3连接，用于对稳态燃烧单元3产生的烟气进行除尘并排放。

本申请实施例提供的W型火焰燃烧锅炉系统可以包括一套直吹式制粉单元1，一套直吹式制粉单元1中的混合装置17与稳态燃烧单元3连接，具体地，与稳态燃烧单元3中的燃烧器连接，由混合装置17向燃烧器分配粉状待燃物料；由于使用混合装置17向燃烧器统一分配粉状待燃物料，使得燃烧器具有间隔均匀投运及停止的条件，不会因为磨煤机的停运导致燃烧器运行间隔不均衡；燃烧器可以均匀间隔使用，炉膛宽度方向的热负荷均匀分布，确保各负荷下锅炉炉膛受热面热应力均衡，保证炉膛安全运行。本申请实施例提供的W型火焰燃烧锅炉系统可以包括两套直吹式制粉单元1，以36个燃烧器为例，请参阅图5，在炉膛的前墙和后墙各设置一套直吹式制粉单元1，同时将W型火焰燃烧锅炉系统中的燃烧器分为两组(第一组包括第1-18号燃烧器，第二组包括第19-36号燃烧器)，两套直吹式制粉单元1分别与两组燃烧器连接，即一套直吹式制粉单元向第一组燃烧器提供粉状待燃物料，另一套直吹式制粉单元向第二组燃烧器提供粉状待燃物料，可以实现两套混合装置17向两组燃烧器统一分配粉状待燃物料，提高了供粉的灵活性。本申请实施例提供的W型火焰燃烧锅炉系统还可以包括三套、四套、五套或六套直吹式制粉单元1，本申请不再赘述。

本申请实施例中，稳态燃烧单元3包括垂直浓淡分离装置32，以使质量分数为70％以上的粉状待燃物料集中在浓侧出口32b进行燃烧，使浓侧出口32b的粉量变多，更少的粉从淡侧出口32a喷出，使得炉膛内浓侧喷口口34a附近更容易着火，使得煤粉燃尽率上升；且煤粉燃烧释放热量增大，燃烧温度维持效果增强，从而提高低负荷情况下的稳定性。

在一些实施例中，请继续参阅图4，垂直浓淡分离装置32包括垂直分离管32d及与垂直分离管32d连通设置的淡侧32a、浓侧出口32b及进粉口32c，淡侧设置于垂直分离管32d的顶部，浓侧出口32b设置于垂直分离管32d的底部，进粉口32c设置于垂直分离管32d的侧壁，进粉口32c用于引入具有预设速度的气固混合物；垂直浓淡分离装置32还包括第一控制阀，设置于淡侧32a处，用于调节淡侧32a处的压力；及第二控制阀，设置于浓侧32b处，用于调节浓侧出口32b处的压力。具有预设速度的气固混合物由进粉口32c进入垂直分离管32d后，在垂直分离管32d的内壁旋转，气固混合物中的煤粉产生离心力并贴合内壁旋转，在重力和离心力的共同作用下，煤粉向下运动。本申请实施例中垂直浓淡分离装置32在稳态燃烧单元3中的设置方式，垂直浓淡分离装置32可以与地面呈60^°～90^°之间任意度数的夹角，示例性地，垂直浓淡分离装置32可以与地面呈60^°、70^°、80^°、90^°等，请参阅图4，垂直浓淡分离装置32垂直地面设置。

作为示例，图4仅示出了锅炉本体31一侧的拱上部34及拱下部35的结构，可以理解的是，锅炉本体31另一侧也设置有垂直浓淡分离装置32，优选地，两侧的垂直浓淡分离装置32对称分布。

本申请实施例中，可以通过第一控制阀和第二控制阀的配合调节，可以使大部分的粉状待燃物料在压力差及重力的共同作用下向底部的浓侧32b处移动，仅有小部分粉状待燃物料被空气携带至顶部的淡侧32a处，使浓侧出口32b处气固混合物的煤粉浓度远大于淡侧32a处的煤粉浓度，提高了气固混合物的浓淡分离效果。示例性地，浓侧出口32b处的压力P₁与淡侧32a处的压力P₂满足关系：P₁＝10％P₂～30％P₂。

在一些实施例中，锅炉本体31包括壁部33和壁部33围合形成的炉膛36，壁部33包括相互连接的拱上部34和拱下部，拱上部34包括拱上浓侧喷口34a和拱上二次风喷口，拱上浓侧喷口34a与浓侧出口32b连通；拱下部包括拱下淡侧喷口35a和拱下二次风喷口35b，拱下淡侧喷口35a与淡侧出口32a连通，拱下二次风喷口35b设置为在工作状态时向地面倾斜。

本申请实施例中淡侧出口32a的粉状待燃物料从拱下部进入炉膛36，可以降低浓侧32b的着火热，提高浓侧32b燃烧的稳定性。拱下二次风喷口35b设置为在工作状态时向地面倾斜设置，可以提高拱下二次风的穿透性，有利于火焰向下延伸，提高煤粉燃烧行程，提高燃烬率，降低飞灰含碳量。

在一些实施例中，拱下淡侧喷口35a设置为在工作状态时向地面倾斜，拱下淡侧喷口35a由隔板分为多个淡侧喷口部，以使粉状待燃物料分层向下进入炉膛36。

粉状待燃物料分层进入，可以降低浓侧出口32b的着火热，提高浓侧出口32b燃烧的稳定性。示例性地，可以是两层、三层、四层或更多层。

在一些实施例中，还包括多个间隔设置的卫燃带，卫燃带分布于炉膛36的内壁上。

本申请中采用间隔设置的卫燃带而非片式卫燃带，一方面可以维持炉膛36各截面温度均衡，另一方面预防炉膛36破坏性结焦。

在一些实施例中，除尘式烟气单元5包括依次连接的省煤器、中温除尘装置、脱硝装置及纳米净化器。

本申请中，省煤器与锅炉本体31连接，具体地，与锅炉本体31的烟道下部连接，用于回收烟气的余热的，将锅炉本体给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，省煤器可以吸收高温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省能源，提高效率。

本申请在除尘式烟气单元5新增中温除尘装置，中温除尘装置用于在400℃-600℃脱除60％-95％以上的飞灰颗粒，优选地，利用旋风分离原理除尘，脱硝装置为SCR脱硝装置。飞灰量过多首先容易对SCR脱硝装置产生负面影响而导致氨逃逸超标，而氨逃逸超标，会进一步加速空预器、低低温省煤器等蓄热元件的损坏，造成堵塞、磨损、腐蚀等问题。中温除尘装置设置于省煤器和脱硝系统之间，可以降低烟气细度阻力，降低锅炉一次风机、送风机、引风机电耗，减轻脱硝催化剂、空气预热器换热元件的磨损，降低机组检修维护费用。脱硝装置用于脱除所述烟气中的氮氧化物，纳米净化器用于对所述烟气二次除尘，本申请的纳米净化器，在不消耗外界能耗的前提下，采用烟气自身的温度和压力进行离心分离和通流分离，可以实现用较低投资和较低维护费用脱除烟尘、SO₃气溶胶、石膏液滴和硫酸雨，使烟气达到超净排放要求。

第三方面，本申请提供一种基于上述的W型火焰燃烧锅炉系统的运行方法，包括：

将煤物料投入直吹式制粉单元1，获得粉状待燃物料；

使粉状待燃物料进入垂直浓淡分离装置32，调节浓侧出口32b的压力P₁与淡侧出口32a处的压力P₂满足关系：P₁＝10％P₂～30％P₂；

调节拱上二次风喷口、拱下二次风喷口35b的二次风配比为50～60:40～50。

本申请通过调节垂直浓淡分离装置32中浓侧出口32b和淡侧32a的压力，使得70％以上，甚至85％以上的粉状待燃物料集中于浓侧出口32b进行燃烧，提高低负荷稳燃能力。同时，通过调节拱上二次风喷口、拱下二次风喷口35b的二次风配比，可以更好的分级燃烧，降低NO_x产生量。

本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种直吹式制粉单元，其特征在于，包括：

磨粉装置，用于对待燃物料进行破碎以获得破碎物料，所述破碎物料在所述磨粉装置中与第一气流混合得到第一气固混合物；

分离模块，包括旋流动态分离装置、风粉分离装置、第一粉体通道、收集器及第二粉体通道；

其中，所述旋流动态分离装置与所述磨粉装置连接，用于接收并分离所述第一气固混合物以获得第二气固混合物，所述第二气固混合物包括预设粒度的粉状待燃物料；

所述风粉分离装置与所述旋流动态分离装置连接，用于接收并分离所述第二气固混合物以获得所述粉状待燃物料；所述风粉分离装置的出口端分别与所述收集器及所述第一粉体通道连接，所述收集器的出口端与第二粉体通道连接；所述第一粉体通道和所述第二粉体通道用于输送所述粉状待燃物料，所述收集器能够调节所述第二粉体通道中所述粉状待燃物料的输送量；

混合装置，与所述第一粉体通道和所述第二粉体通道连通设置，用于混合所述第一粉体通道和所述第二粉体通道的所述粉状待燃物料并输出待燃。

2.根据权利要求1所述的直吹式制粉单元，其特征在于，所述风粉分离装置包括串联连接的第一风粉分离器和第二风粉分离器；

所述第一风粉分离器连接于所述旋流动态分离装置和所述第一粉体通道之间，用于接收第二气固混合物实现第一次气固分离，以得到第一粉体和第三气固混合物；

所述第二风粉分离器连接于所述第一风粉分离器和所述收集器之间，用于接收第三风粉混合物并实现第二次气固分离，以得到第二粉体和乏气。

3.根据权利要求2所述的直吹式制粉单元，其特征在于，所述第一风粉分离器分离得到的所述第一粉体的质量占所述粉状待燃物料的质量的50％～90％。

4.根据权利要求1所述的直吹式制粉单元，其特征在于，所述混合装置包括混合通道及与所述混合通道贯通连接的多个输送通道，混合通道的延伸方向与所述输送通道的延伸方向交叉，所述混合通道与所述第一粉体通道和所述第二粉体通道贯通连接，用于混合所述粉状待燃物料，多个所述输送通道用于将所述粉状待燃物料分配至多个待燃点。

5.根据权利要求2所述的直吹式制粉单元，其特征在于，还包括加压装置，所述加压装置与所述风粉分离装置连接，用于接收所述乏气并对所述乏气加压得到加压乏气。

6.根据权利要求1所述的直吹式制粉单元，其特征在于，所述旋流动态分离装置包括分离通道，所述分离通道沿自身延伸方向的两端分别与所述磨粉装置和所述风粉分离装置连接，所述分离通道至少包括沿所述破碎物料输送方向分布的第一分离段和第二分离段，所述第一分离段设置有旋流组件以使所述第一气固混合物处于旋转状态实现一级分离得到中间物料，所述第二分离段设置有旋转部件，所述旋转部件通过旋转以使所述中间物料发生离心运动获得所述实现二级分离。

7.一种W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，包括稳态燃烧单元和除尘式烟气单元和至少一套权利要求1-6任一项所述的直吹式制粉单元，所述制粉单元与所述稳态燃烧单元连接以向所述燃烧系统提供粉状待燃物料，所述稳态燃烧单元包括包括锅炉本体及设置于所述锅炉本体的垂直浓淡分离装置，所述垂直浓淡分离装置包括浓侧出口和淡侧出口，所述垂直浓淡分离装置用于在工作状态下使70％以上的粉状待燃物料受重力作用移向所述浓侧出口进行燃烧，余量的所述粉状待燃物料于淡侧出口进行燃烧，所述稳态燃烧单元用于燃烧所述粉状待燃物料获得热量并产生烟气，所述除尘式烟气单元与所述稳态燃烧单元连接，用于对所述稳态燃烧单元产生的烟气进行除尘并排放。

8.根据权利要求7所述的W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，所述垂直浓淡分离装置包括垂直分离管及与所述垂直分离管连通设置的进粉口、淡侧出口及浓侧出口，所述淡侧出口设置于所述垂直分离管的顶部，所述浓侧出口设置于所述垂直分离管的底部，所述进粉口设置于所述垂直分离管的侧壁，所述进粉口用于引入具有预设速度的气固混合物；

所述垂直浓淡分离装置还包括第一控制阀，设置于所述淡侧出口处，用于调节所述淡侧出口处的压力；及第二控制阀，设置于所述浓侧出口处，用于调节所述浓侧出口处的压力。

9.根据权利要求7所述的W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，所述锅炉本体包括壁部和所述壁部围合形成的炉膛，所述壁部包括相互连接的拱上部和拱下部，所述拱上部包括拱上浓侧喷口和拱上二次风喷口，所述拱上浓侧喷口与所述浓侧出口连通；所述拱下部包括拱下淡侧喷口和拱下二次风喷口，所述拱下淡侧喷口与所述淡侧出口连通，所述拱下二次风喷口设置为在工作状态时向地面倾斜。

10.根据权利要求9所述的W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，所述拱下淡侧喷口设置为在工作状态时向地面倾斜，所述拱下淡侧喷口由隔板分为多个淡侧喷口部，以使粉状待燃物料分层向下进入所述炉膛。

11.根据权利要求9所述的W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，还包括多个间隔设置的卫燃带，卫燃带分布于所述炉膛的内壁上。

12.根据权利要求7所述的W型火焰燃烧锅炉系统，其特征在于，所述除尘式烟气单元包括依次连接的省煤器、中温除尘装置、脱硝装置及纳米净化器；所述省煤器与所述锅炉本体连接，用于回收所述烟气的余热，所述中温除尘装置用于对所述烟气除尘，所述脱硝装置用于脱除所述烟气中的氮氧化物，所述纳米净化器用于对所述烟气二次除尘。

13.一种基于权利要求9-11所述的W型火焰燃烧锅炉系统的运行方法，其特征在于，包括：

将煤物料投入直吹式制粉单元，获得粉状待燃物料；

使所述粉状待燃物料进入垂直浓淡分离装置，调节所述浓侧出口的压力P₁与所述淡侧出口处的压力P₂满足关系：P₁＝10％P₂～30％P₂；

调节拱上二次风喷口、拱下二次风喷口的二次风配比为(50～60):(40～50)。