CN101696799B - 预防循环流化床锅炉结焦装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种预防循环流化床锅炉结焦的装置。按照本发明所提供的设计方案，在循环流化床锅炉的空气预热器和风室之间的一次风风管上设置蒸汽管，蒸汽来自汽轮机中间抽汽或其它过热蒸汽，蒸汽管上设有调节蒸汽的电动蝶阀。当锅炉运行的相关参数波动大，炉膛内炉料燃烧状况会发生变化，炉料温度和床层压降超过控制器设定的范围时，可能出现炉料结焦现象，此时，及时打开蒸汽管上的电动蝶阀，向一次风中加入蒸汽，通过蒸汽的吸热、蒸汽与高温燃烧区的碳发生水蒸汽分解的吸热反应等，能快速降低炉膛炉料的燃烧温度，预防或避免循环流化床锅炉在运行过程中炉膛炉料发生结焦现象。

Description

预防循环流化床锅炉结焦装置
技术领域
本发明涉及到一种预防循环流化床锅炉结焦的措施，用于循环流化床锅炉，降低循环流化床锅炉高温燃烧区的温度，预防或阻止流化床锅炉结焦。
背景技术
循环流化床锅炉燃料适应性广，能烧劣质煤，具有燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节快、加入石灰石直接脱硫等优点，自循环流化床燃烧技术出现以来，循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用。
实践表明，炉内结焦已成为循环流化床锅炉运行中较为常见现象，引起循环流化床锅炉结焦的原因有布风板设计和安装质量方面的问题、锅炉运行和操作方面的问题、煤灰成分方面的问题、进炉燃料粒径分布方面的问题等。在循环流化床锅炉炉内炉料流化状况较差或炉膛炉料燃烧温度较高时，炉膛内的密相区会出现局部或整体燃烧温度超过煤灰的软化温度，进而发展到炉膛内炉料局部或整体出现结焦现象，影响炉料的正常流化，并进一步恶化，此时，锅炉必须停止运行，并进行清理和维护。锅炉炉膛内炉料结焦现象的出现，直接影响到锅炉的安全经济运行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种预防循环流化床锅炉结焦装置，即：在锅炉炉膛的整体区域或局部区域的炉料燃烧温度出现升高趋势，超过设定的操作温度，有可能出现炉料结焦现象时，温控执行机构及时打开调节蒸汽的电动蝶阀，向一次风中加入蒸汽，通过水蒸汽直接吸收炉膛炉料的热量、水蒸汽与高温区炉膛炉料中的碳发生水蒸汽分解吸热反应来降低高温区的温度，从而预防或避免炉膛炉料发生结焦现象。
按照本发明提供的技术方案，预防循环硫化床锅炉烧焦装置包括循环流化床锅炉的出口与气固分离器相连接，气固分离器的上端出口连接在锅炉尾部烟道上，下端出口连接在循环流化床锅炉上，空气预热器设在锅炉尾部烟道内，一次风风机与锅炉尾部烟道相连接，锅炉风室设在循环流化床锅炉下方，空气预热器与锅炉风室相连，所述连接空气预热器与锅炉风室的管路上设有蒸汽集箱，在连接汽轮机与蒸汽集箱的蒸汽管上依次设有汽轮机中间抽汽、蒸汽调节电动蝶阀，在循环流化床锅炉内的炉膛密相区设置2～4个热电偶测温装置，在稀相区设置1～2个压力传感器，所述的热电偶测温装置、压力传感器及蒸汽调节电动蝶阀的执行机构形成联锁，由控制器控制。
所述汽轮机中间抽汽和锅炉风室内部的第二蒸汽集箱之间设有第二蒸汽管，第二蒸汽管出口布置在炉膛中容易结焦位置的风帽进口的下端，离风帽进口一定距离，所述的第二蒸汽管上设有第二蒸汽调节蝶阀，控制器控制第二蒸汽调节电动蝶阀。
本发明在循环流化床锅炉的空气预热器和风室之间的一次风风管上设置蒸汽管，蒸汽来自汽轮机中间抽汽或其它过热蒸汽，蒸汽管上设有调节蒸汽的电动蝶阀。当锅炉运行的相关参数波动大，炉膛内炉料燃烧状况会发生变化，炉料温度和床层压降超过控制器设定的范围时，可能出现炉料结焦现象，此时，及时打开蒸汽管上的电动蝶阀，向一次风中加入蒸汽，通过蒸汽的吸热、蒸汽与高温燃烧区的碳发生水蒸汽分解的吸热反应等，能快速降低炉膛炉料的燃烧温度，预防或避免循环流化床锅炉在运行过程中炉膛炉料发生结焦现象。
本发明与已有技术相比具有以下优点：结构简单、合理，维护方便；采用蒸汽吸热升温和蒸汽在高温区发生的水蒸汽分解反应能快速降低炉膛炉料温度；蒸汽刚进入炉膛时，与炉料直接换热，快速升温，体积迅速增大，能改善炉料的流化状态；蒸汽在高温区发生水蒸汽分解反应，产生可燃气体H2和CO，H2和CO随后与氧气发生燃烧反应，改善了炉膛炉料的燃烧状态，有利于整个炉膛温度的均匀。一次风参混蒸汽来降低锅炉炉膛温度，能从根本上预防和避免循环流化床锅炉炉膛炉料结焦问题，调温速度快，调温可靠性高，提高了循环流化床锅炉运行的安全性。
附图说明
图1为预防循环流化床锅炉结焦装置示意图。
图2为预防循环流化床锅炉局部结焦的措施示意图。
图3为仪表控制原理图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1、图2、图3所示：本发明由循环流化床锅炉1、气固分离器2、锅炉尾部烟道3、空气预热器4、一次风风机5、汽轮机6、蒸汽集箱7、汽轮机中间抽汽8、蒸汽管9、蒸汽调节电动蝶阀10、第二蒸汽调节电动蝶阀11、第二蒸汽管12、第二蒸汽集箱13、锅炉风室14、第四热电偶15、第三热电偶16、第二热电偶17、第一热电偶18、第二压力传感器19、第一压力传感器20、控制器21等组成。
在空气预热器4和锅炉风室14之间的一次风风道上增设一蒸汽管9，在蒸汽管9上设有一个蒸汽调节电动蝶阀10和蒸汽集箱7，蒸汽来自汽轮机中间抽汽8或其它过热蒸汽，通过一次风风管外部的蒸汽集箱7，把蒸汽分成多路送入一次风中，便于蒸汽与一次风的快速混合。在循环流化床锅炉1下方的锅炉风室14内设有第二蒸汽集箱13，第二蒸气集箱13通过第二蒸汽管12联通汽轮机中间抽汽或其它过热蒸汽，在第二蒸汽管12上设置第二调节蒸汽的电动蝶阀11。在炉膛的密相区四周设置4个测温点，设有第四热电偶15、第三热电偶16、第二热电偶17和第一热电偶18，在炉膛的稀相区设置2个测压点，并与风室形成差压，设有第二压力传感器19和第一压力传感器20。4个热电偶的温度检测和2个压力传感器的压力检测与电动蝶阀的执行机构形成联锁，由控制器21控制。
对于在各种负荷运行情况下，炉膛炉料流化良好，极少出现局部结焦的锅炉，取消第二蒸汽管12、第二蒸汽调节蝶阀11和第二蒸气集箱13。锅炉正常运行时，蒸汽管9上的蒸汽调节蝶阀10关闭；当炉膛密相区的4个测温热电偶中的某一个测量的温度值达到设定温度上限T1时，执行机构将蒸汽管9上的蒸气调节电动蝶阀10打开，蒸汽加入预热的一次风中，蒸汽在炉膛密相区内吸热升温和进行水蒸汽分解反应，炉膛温度降低，当炉膛密相区的4个测温热电偶中出现测量的温度值低于设定温度下限T2时，且有其它测温热电偶测量温度低于设定温度T1时，执行机构关闭电动蝶阀10；当炉膛稀相区的2个测压点的第一压力传感器19)和第二压力传感器20测定的炉膛压力差波动超过设定值时，控制系统报警，同时，执行机构打开蒸汽调节电动蝶阀10，维持一定时间后，执行机构关闭蒸汽调节电动蝶阀10，如果传感器测定的压力差恢复正常，则破坏了结焦过程的进一步发展，如果传感器测定的压力差不能恢复正常，则炉膛出现结焦，需要进一步处理。
对于炉膛容易出现炉料局部结焦的锅炉，除前面设置蒸汽管9和蒸汽调节蝶阀10外，在锅炉风室14内设置第二蒸汽集箱13，第二蒸汽集箱13通过第二蒸汽管12联通汽轮机中间抽汽8或其它过热蒸汽，第二蒸汽管12上设有第二调节蒸汽的电动蝶阀11。根据锅炉经常出现炉料结焦的位置，在结焦位置对应的风帽进口处一定距离，设置蒸汽加入点，加入点的蒸汽通过管道与第二蒸汽集箱13连接，加入点蒸汽经扩散能进入10～15个风帽。锅炉正常运行时，执行机构每隔一定时间打开第二蒸汽管12上的第二蒸气电动蝶阀11，蒸汽通过加入点进入炉膛局部区域，对炉料容易结焦的位置进行冷却，并维持一段时间，然后，执行机构关闭第二蒸气电动蝶阀11，第二蒸气电动蝶阀11周期开关。在蒸气调节电动蝶阀10打开时，第二蒸气电动蝶阀11关闭。
蒸汽降低炉膛炉料温度的原因有两个方面：①进入锅炉炉膛的蒸汽温度远比炉膛炉料的温度低，蒸汽借助一次风均匀分散，与炉膛内流化的炉料颗粒直接接触换热，换热速度极快；②蒸汽与高温区炉膛炉料中的碳发生水蒸汽分解反应，即：C+H2O→CO+H2-131.5MJ/kmol，C+2H2O→CO2+2H2-90.0MJ/kmol，水蒸汽分解反应为吸热反应，通过高温区发生水蒸汽分解反应来降低炉膛温度。对于水蒸汽分解反应，在1000℃以上时，生成CO的反应速度远高于生成CO2的反应速度，水蒸汽分解反应的吸热量大；而在800℃以下，水蒸汽分解反应速度缓慢，炉膛冷却靠水蒸汽的升温。

Claims (2)

1.一种预防循环流化床锅炉结焦装置，循环流化床锅炉(1)的出口与气固分离器(2)相连接，气固分离器(2)的上端出口连接在锅炉尾部烟道(3)上，气固分离器(2)的下端出口连接在循环流化床锅炉(1)上，空气预热器(4)设在锅炉尾部烟道(3)内，一次风风机(5)与锅炉尾部烟道(3)相连接，锅炉风室(14)设在循环流化床锅炉(1)的下方，空气预热器(4)与锅炉风室(14)相连，其特征在于，所述连接空气预热器(4)与锅炉风室(14)的管路上设有蒸汽集箱(7)；在连接汽轮机(6)与蒸汽集箱(7)的蒸汽管(9)上依次设有汽轮机中间抽汽(8)与蒸汽调节电动蝶阀(10)；在循环流化床锅炉(1)内的炉膛密相区设置2～4个热电偶测温装置，在稀相区设置1～2个压力传感器；所述的热电偶测温装置、压力传感器及蒸汽调节电动蝶阀的执行机构形成联锁，由控制器(21)控制。
2.根据权利要求1所述的预防循环流化床锅炉结焦装置，其特征在于，所述汽轮机中间抽汽(8)和锅炉风室(14)内部的第二蒸汽集箱(13)之间设有第二蒸汽管(12)，第二蒸汽管(12)的出口布置在炉膛中容易结焦位置的风帽进口的下端，并与风帽进口间有间距；所述的第二蒸汽管(12)上设有第二蒸汽调节电动蝶阀(11)，控制器(21)控制第二蒸汽调节电动蝶阀(11)。
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