采用低熱值煤氣進行發電的系統的制作方法

本發明屬于節能環保技術領域，具體涉及一種低熱值煤氣發電系統。

背景技術：

中國是世界上的鋼鐵生產大國，鋼鐵企業在冶煉過程中產生了大量的副產煤氣，如高爐煤氣、轉爐煤氣和焦爐煤氣，其中，高爐煤氣具有產量最大、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，環保要求日益提高，高爐煤氣發電在鋼鐵企業得到逐步應用，如申請號為201320444475.0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，申請號為201320446384.0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，但是上述高爐煤氣發電系統僅著重提高煙氣側余熱的回收利用，而未考慮汽水側如何提高熱效率；申請號為201510239804.1的專利公開了一種自備電廠燃燒冶金煤氣的發電方法及系統，但其僅僅提供了一種鋼鐵企業煤氣發電的概念和方法，沒有相關發電系統。雖然高爐煤氣發電在鋼鐵企業得到逐步應用，但是目前仍然存在鍋爐燃燒不穩定、受熱面布置不合理、熱效率低等問題。

技術實現要素：

本發明實施例涉及一種采用低熱值煤氣進行發電的系統，至少可解決現有技術的部分缺陷。

本發明實施例涉及一種采用低熱值煤氣進行發電的系統，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，所述燃燒室上設有燃燒器結構，所述燃燒器結構包括第一燃燒器層，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管；所述水平煙道內布置有過熱器，所述豎直煙道內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，所述冷凝管路上設有凝汽器及凝結水泵，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有低壓加熱器和高壓加熱器，所述凝汽器、所述凝結水泵、所述低壓加熱器及所述高壓加熱器沿凝結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電的系統還包括高壓旁路機構和低壓旁路機構；所述高壓旁路機構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，所述高壓旁路機構包括并聯布置的至少一個高壓旁路，各所述高壓旁路上均設有高旁壓力閥，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有高旁噴水調節閥和高旁噴水隔離閥；所述低壓旁路機構包括并聯布置的至少一個低壓旁路，各所述低壓旁路上均設有低旁壓力閥，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有低旁噴水調節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：通過對應的所述高旁壓力閥的開度、對應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，再根據對應的所述高旁噴水調節閥前后的壓力、對應的所述高旁噴水調節閥的等百分比特性曲線計算出對應的所述高旁噴水調節閥的開度。

作為實施例之一，各所述低壓旁路的控制方法均包括：對應的所述低旁壓力閥開啟時，聯鎖開啟對應的所述低旁噴水隔離閥；對應的所述低旁壓力閥全關時，延時15s關閉對應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：通過對應的所述低旁壓力閥的開度、對應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，再根據對應的所述低旁噴水調節閥前后的壓力、對應的所述低旁噴水調節閥的等百分比特性曲線計算出對應的所述低旁噴水調節閥的開度。

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置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環形布置于對應的氣管內腔中，各旋流葉片均沿對應的氣管的徑向布置。

作為實施例之一，所述燃燒器結構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置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環形布置于對應的氣管內腔中，各旋流葉片均沿對應的氣管的徑向布置。

本發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構以及采用蒸汽介質一次再熱的方式，可有效提高蒸汽品質，將本低熱值煤氣鍋爐用于LHV在3100kJ/Nm³以上的高爐煤氣的發電時，可有效提高低熱值煤氣的發電效率。

本發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構與上述的低熱值煤氣鍋爐受熱面的布置結構以及采用蒸汽介質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電時可獲得13.7MPa/540℃/540℃的高溫超高壓參數的蒸汽，發電效率達36％以上。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發明實施例一中提供的燃燒器的結構示意圖；

圖2為圖1中燃燒器的A向結構示意圖；

圖3為本發明實施例二中提供的燃燒器的結構示意圖；

圖4為圖3中燃燒器的A向結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的低熱值煤氣發電系統的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的高壓旁路及低壓旁路的結構示意圖。

具體實施方式

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

實施例一

如圖1-圖2，本發明實施例涉及一種燃燒器，包括由內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出口端均設置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環形布置于對應的氣管內腔中，各旋流葉片均沿對應的氣管的徑向布置。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，且優選為靠近點火氣管1111布置，進一步優選為與點火氣管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優選為采用自動高能電子點火器1116，點火操作穩定可靠。上述點火氣管1111連接有點火氣供應管，點火氣可采用焦爐煤氣、轉爐煤氣、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管，本實施例中，上述燃燒器優選為用于低熱值煤氣的噴吹燃燒，上述第一燃氣供應管優選為供應低熱值煤氣，進一步優選地，上述低熱值煤氣為高爐煤氣；上述第一助燃氣管1113連接有助燃氣供應管，助燃氣一般采用空氣。

通過設置旋流葉片組，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進行，提高燃氣燃燒的穩定性；另一方面，可在燃燒區域形成高溫煙氣回流區，利于燃氣的著火燃燒，提高燃氣燃燒的穩定性及燃燒完全性。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，各旋流葉片組的設置方式可以采取如下結構：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，優選地，第一煤氣旋流葉片1114的數量少于第一助燃氣旋流葉片1115的數量；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置，優選為采取如下的優選結構：所述第一燃氣管1112出口端處設有第一環形轂，所述第一環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形轂與所述第一燃氣管1112之間。其中，優選地，所述第一旋流葉片的數量少于所述第二旋流葉片的數量；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保證在其射出的旋流中心可形成負壓區，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。

進一步優化上述燃燒器的結構，所述第一助燃氣管1113出口端處設有第二環形轂，所述第二環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形轂與所述第一燃氣管1112之間。第二環形轂與第一助燃氣管1113之間可不設置旋流葉片，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，內部射流為旋流，這種結構在一定程度上會使本燃燒器噴出的整體射流的氣流拉長，但會使氣流的旋轉強度減弱、煙氣回流區減小；因而，本實施例中，進一步優選在第二環形轂與第一助燃氣管1113之間設置旋流葉片，即，所述第一助燃氣管1113內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；優選為設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定性等，應兼顧第一燃氣與助燃氣的混合效果、煙氣回流區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節：

(1)調節第一旋流葉片組和第二旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

(2)調節第一旋流葉片與第二旋流葉片的傾斜角；

(3)調節第三旋流葉片組和第四旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

(4)調節第三旋流葉片與第四旋流葉片的傾斜角；

(5)調節第二旋流葉片與第三旋流葉片的傾斜角；

(6)調節第二旋流葉片組和第三旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

更多的情況下，通過上述兩種或兩種以上的調節方式的結合來實現，以達到火焰剛性強、燃燒穩定、不脫火、不回火、火焰不發飄等特點為佳，針對低熱值煤氣的氣體特性，應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，可實現高爐煤氣與助燃空氣的體積比在1:5～1:10范圍內調節。

上述調節方式，可通過在燃燒器安裝前根據現場的低熱值煤氣的特性，通過對應的計算獲得所需的各旋流葉片組的參數，選擇相應的燃燒器進行安裝。更為優選的方式是：在燃燒過程中，可實時調節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動安裝于對應的安裝部上，根據燃燒器工作環境的特點，每一旋流葉片兩端的轉軸與對應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選為通過同步傳動機構實現同步轉動調節，同步傳動機構可以是齒輪嚙合傳動方式等常用的同步傳動結構，具體結構此處不再贅述。

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

實施例二

如圖3-圖4，本發明實施例涉及一種燃燒器，包括由內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置有旋流葉片組，每一旋流葉片組的各旋流葉片環形布置于對應的氣管內腔中，各旋流葉片均沿對應的氣管的徑向布置。

通過設置旋流葉片組，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進行，提高燃氣燃燒的穩定性；另一方面，可在燃燒區域形成高溫煙氣回流區，利于燃氣的著火燃燒，提高燃氣燃燒的穩定性及燃燒完全性。

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優選為同軸套接。上述第二燃氣管1121連接有第二燃氣供應管，上述第三燃氣管1123連接有第三燃氣供應管，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管，助燃氣一般采用空氣。通過采用雙燃氣管的結構，對于兩燃氣管采用相同燃氣的方式，即上述第二燃氣供應管與上述第三燃氣供應管連接相同的氣源，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管與上述第三燃氣供應管連接不同的氣源，可實現不同燃氣的不同配比，進行燃燒優化，提高燃燒效率；同時在其中一種燃氣品質發生波動或斷供時，另一種燃氣的存在保證燃燒的可持續性，提高燃燒的穩定性且保證燃燒安全。本實施例中，上述第二燃氣供應管優選為供應轉爐煤氣等高熱值煤氣；第三燃氣供應管優選為供應低熱值煤氣，進一步優選地，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，一方面可根據鋼鐵廠轉爐煤氣和高爐煤氣的富余量調節燃料比；另一方面，可通過調節轉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。進一步地，本發明的采用低熱值煤氣進行發電的系統可實現純燒高爐煤氣的穩定燃燒，進行發電。

如圖3和圖4，各旋流葉片組的設置方式可以采取如下結構：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，優選地，第二煤氣旋流葉片1126的數量少于第二助燃氣旋流葉片1127的數量；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的數量少于第三助燃氣旋流葉片1129的數量；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置，優選為采取如下的優選結構：所述第二燃氣管1121出口端處設有支撐轂1125和第三環形轂，所述支撐轂1125、所述第三環形轂及所述第二燃氣管1121由內而外依次套接；所述第二燃氣管1121內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形轂與所述第二燃氣管1121之間。其中，優選地，所述第五旋流葉片的數量少于所述第六旋流葉片的數量；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保證在其射出的旋流中心可形成負壓區，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出口端處設有第四環形轂，所述第四環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；優選為設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出口端處設有第五環形轂，所述第五環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形轂與所述第三燃氣管1123之間。第五環形轂與第三助燃氣管1124之間可不設置旋流葉片，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，內部射流為旋流，這種結構在一定程度上會使本燃燒器噴出的整體射流的氣流拉長，但會使氣流的旋轉強度減弱、煙氣回流區減小；因而，本實施例中，進一步優選在第五環形轂與第三助燃氣管1124之間設置旋流葉片，即，所述第三助燃氣管1124內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定性等，應兼顧各燃氣與助燃氣的混合效果、煙氣回流區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節：

(1)調節第五旋流葉片組和第六旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

(2)調節第五旋流葉片與第六旋流葉片的傾斜角；

(3)調節第七旋流葉片組和第八旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

(4)調節第七旋流葉片與第八旋流葉片的傾斜角；

(5)調節第六旋流葉片與第七旋流葉片的傾斜角；

(6)調節第三燃氣管1123中的旋流葉片組的數量和葉片長度；

(7)調節第三燃氣管1123中的旋流葉片組和第八旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

(8)調節第九旋流葉片組和第十旋流葉片組的數量比及葉片長度比；

更多的情況下，通過上述兩種或兩種以上的調節方式的結合來實現，以達到火焰剛性強、燃燒穩定、不脫火、不回火、火焰不發飄等特點為佳，針對低熱值煤氣的氣體特性，應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，可實現高爐煤氣、轉爐煤氣與助燃空氣的體積比在1:1:7～1:3:12范圍內調節。

上述調節方式，可通過在燃燒器安裝前根據現場的低熱值煤氣及轉爐煤氣的特性，通過對應的計算獲得所需的各旋流葉片組的參數，選擇相應的燃燒器進行安裝。更為優選的方式是：在燃燒過程中，可實時調節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動安裝于對應的安裝部上，根據燃燒器工作環境的特點，每一旋流葉片兩端的轉軸與對應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選為通過同步傳動機構實現同步轉動調節，同步傳動機構可以是齒輪嚙合傳動方式等常用的同步傳動結構，具體結構此處不再贅述。

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

實施例三

本發明實施例涉及一種燃燒器結構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構此處不再贅述。

實施例四

如圖5，本發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，所述水平煙道內布置有過熱器13，所述豎直煙道內自上而下依次布置有再熱器14和省煤器15。其中，過熱器13的出口端可與外設的蒸汽利用機構的蒸汽入口連通，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的乏汽出口端的凝汽機構連接。進一步地，所述燃燒室的內壁至少部分為水冷壁17；優選為該燃燒室的內壁均采用水冷壁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內設有汽水分離裝置，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。

上述蒸汽利用機構一般為發電機構，即包括汽輪機2和發電機3。

上述低熱值煤氣鍋爐1中涉及的汽水介質走向大致如下：

低熱值煤氣在該低熱值煤氣鍋爐1內燃燒，燃燒產生的煙氣與所述低熱值煤氣鍋爐1內的換熱面換熱；其中，在過熱器13內產生過熱蒸汽，過熱蒸汽送至蒸汽利用機構進行利用；

從蒸汽利用機構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進行利用；

從該蒸汽利用機構出來的乏汽經凝汽機構冷凝為冷凝水后，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進行利用。

進一步優選地，所述豎直煙道內還布置有空氣預熱器16，所述空氣預熱器16位于所述省煤器15下方；經空氣預熱器16預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，本發明實施例涉及一種低熱值煤氣鍋爐1，其基本結構與上述實施例四中的低熱值煤氣鍋爐1的結構相同，在其燃燒室上布置有燃燒器結構11，該燃燒器結構11優選為采用上述實施例三所提供的燃燒器結構11。

通過上述的燃燒器結構11，可保證低熱值煤氣的穩定燃燒，同時結合上述的鍋爐1受熱面布置方式和蒸汽介質的一次再熱，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電，可達到13.7MPa/540℃/540℃的高溫超高壓參數，發電效率達36％以上。

實施例六

如圖5，本發明實施例涉及一種低熱值煤氣發電系統，包括鍋爐1及汽輪機2，該鍋爐1優選為采用上述實施例四或實施例五提供的低熱值煤氣鍋爐1，該鍋爐1的具體結構此處不再贅述；而上述實施例四中涉及的蒸汽利用機構即采用發電機構。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，所述冷凝管路上設有凝汽器61及凝結水泵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有低壓加熱器63和高壓加熱器66，所述凝汽器61、所述凝結水泵62、所述低壓加熱器63及所述高壓加熱器66沿凝結水流通方向依次布置。進一步還可在冷凝管路上設置除氧器64，該除氧器64優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置給水泵65，該給水泵65優選為布置于除氧器64與高壓加熱器66之間。上述結構中，凝汽器61可以為臥式或立式結構，優選為采用雙流程、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應能滿足系統滑壓運行工況。

進一步優化上述系統的結構，如圖5和圖6，該低熱值煤氣發電系統還包括高壓旁路機構和低壓旁路機構；所述高壓旁路機構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，所述高壓旁路機構包括并聯布置的至少一個高壓旁路4，各所述高壓旁路4上均設有高旁壓力閥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有高旁噴水調節閥42和高旁噴水隔離閥43；本實施例中，優選為包括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調節閥全開功率(VWO)工況下鍋爐1主蒸汽流量的25％。所述低壓旁路機構包括并聯布置的至少一個低壓旁路5，各所述低壓旁路5上均設有低旁壓力閥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有低旁噴水調節閥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的數量。

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

高壓旁路機構的主要作用是在機組啟動過程中，通過調整高旁壓力閥41的開度來控制主蒸汽壓力，以適應機組起動的各階段對主蒸汽壓力的要求。高壓旁路機構具有三種控制模式：機組從鍋爐1點火、升溫、升壓到機組帶負荷運行至滿負荷，高壓旁路機構經歷閥位方式、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)通過對應的所述高旁壓力閥41的開度、對應的所述高旁壓力閥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，再根據對應的所述高旁噴水調節閥42前后的壓力、對應的所述高旁噴水調節閥42的等百分比特性曲線計算出對應的所述高旁噴水調節閥42的開度。

(2)高旁旁路對蒸汽的溫度調節目標值的設定值可調，上限根據熱力系統計算設置，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)高壓旁路機構具有快開功能，主蒸汽壓力與設定值偏差大于設定偏差值時，汽機跳閘，操作員發出快開指令。

各所述低壓旁路5的控制方法均包括：

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

(2)在低旁壓力閥投自動、低旁壓力閥51快開或者快關時，低旁噴水調節閥52自動切為自動控制。

(3)通過對應的低旁壓力閥51的開度、對應的低壓旁路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，再根據對應的低旁噴水調節閥52前后的壓力、對應的低旁噴水調節閥52的等百分比特性曲線計算出對應的低旁噴水調節閥52的開度。

(4)低壓旁路機構具有快開快關功能。當高壓旁路4快開時，聯動低壓旁路5快開。當有至少一種如下情形發生時，低壓旁路5快關機構動作：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

本發明實施例涉及一種采用低熱值煤氣發電的方法，包括如下步驟：

步驟一，低熱值煤氣在低熱值煤氣鍋爐1內燃燒，燃燒產生的煙氣與所述低熱值煤氣鍋爐1內的換熱面換熱；其中，在過熱器13內產生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進行發電；

步驟三，從低壓缸22出來的蒸汽經冷凝為冷凝水后，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進行發電；

步驟五，循環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實施例五所提供的低熱值煤氣鍋爐1。

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