CN101725962A - 一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉 - Google Patents

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肖平
徐正泉
江建忠
郭涛
李强
时正海
吕海生
蒋敏华
高洪培
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Abstract

一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，将部分或全部乏气通布风板、水平布置或垂直布置的炉膛中心燃气给入管以及炉膛周壁的炉外燃气给入管送入炉膛；将部分或全部空气通过布风板上由风室送入炉膛，剩余空气由炉膛周壁送入炉膛；利用外部热源将炉膛内惰性物料(煤渣或沙子等)加热后，乏气和空气利用炉膛下部高浓度物料的蓄热和流化物料的动能混合均匀，并加热至着火温度后燃烧。本发明在实现燃用低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内的低热值气体燃料的同时，通过低温燃烧控制NOx产生，并可实现污染物的达标排放。

Description

一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉
技术领域
本发明涉及一种循环流化床锅炉，特别涉及一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉。
背景技术
由于褐煤含水率高、热值低，长距离运输不经济。为了提高褐煤的运输经济性，可采用褐煤提质技术来减少褐煤的含水率，提高褐煤品质。在某些褐煤提质技术工艺中，由于发生了轻度化学反应，会产生大量的低热值煤气，其主要特点包括：a、气体中含有少量的CO、H2和CH4等可燃气体成分，但热值很低，低位热值低约200～2500kJ/Nm3，现有各种锅炉由于燃烧时会发生灭火，而难以燃用；b、水蒸汽份额大，约为15～60％；c、含有H2S等污染气体，d、含有极少量的细颗粒煤粉。如果将产生的气体直接排入大气，将带来严重的环境污染和能源浪费。
在其它工业过程中，也有可能产生类似的低热值气体。由于没有好的处理方法，只能经简单除尘处理后排入大气。
为了回收该低热值气体的热量，需要解决由于该气体中惰性气体成分的含量高和气体发热量低所带来的理论燃烧温度低、着火困难和燃烧稳定性差等问题。采用常规气体燃烧器(如旋流燃烧器)燃烧该类燃料时，表现为燃烧火焰不稳定，容易脱火、灭火。由于技术所限，目前国内可以通过燃烧方式进行热量回收的最低热值气体燃料主要为高炉煤气，其低位热值在2800kJ/Nm3以上。而可以燃用低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内气体燃料的燃烧设备，国内外均未有成熟产品。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，在实现燃用低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内的低热值气体燃料的同时，通过低温燃烧控制NOx产生，并可实现污染物的达标排放。
本发明提出的技术方案是：一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，包括由炉膛周壁围成的炉膛，所述的低热值气体燃料的低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内，其特征是，炉膛燃烧温度在800～950℃范围内，所述的低热值气体燃料的部分或全部通过炉膛中心燃气给入管给入炉膛密相区。炉膛密相区一般定义为距离布风板上方的3米范围内。
一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，包括由炉膛周壁围成的炉膛，所述的低热值气体燃料的低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内，其特征是，炉膛燃烧温度在800～950℃范围内，其炉膛周壁可以由耐火保温材料构成的绝热炉墙；也可以由膜式壁、耐火保温材料共同构成的冷却型炉墙；当采用冷却型炉墙时，耐火材料位于向火面，膜式壁位于背火面，外有保温材料；膜式壁内工质可以是水，亦可以是空气；所述的低热值气体燃料的部分或全部通过炉膛中心燃气给入管给入炉膛密相区。
所述的炉膛中心燃气给入管穿过布风板沿竖直方向通入炉膛密相区。
所述的炉膛中心燃气给入管由炉膛周壁沿水平方向通入炉膛密相区。
所述的炉膛中心燃气给入管，其管外层可敷设耐火浇注料，也可以采用水冷却，以保证其对温度和磨损的耐受性。
所述的炉膛周壁设有石灰石给料口。
在本发明的炉膛内，大量的循环惰性物料将燃气和空气加热至着火温度后，燃气将发生燃烧，并通过物料的掺混保证燃气和空气均匀混合。石灰石或气体脱硫剂由石灰石给料管给入炉膛内，脱除SO2；炉膛内燃烧温度控制在800～950℃这一较低的温度条件下，减少NOx的生成，实现污染气体的达标排放。根据燃气热值的大小，必要时可通过给煤管，向炉膛内投煤(或其它辅助燃料)维持炉膛燃烧温度和能量平衡。
与现有技术相比，本发明具有的效果和优点如下：1)当燃气低位热值达到1400kJ/Nm3以上时，可以纯烧燃气；燃气入炉温度较高时(大于350℃时)，其纯烧燃气的低位热值可以低至800kJ/Nm3；当气体燃料的低位热值低于1400kJ/Nm3时，可以通过适当补充辅助燃料(如煤、较高热值燃气等)，来实现炉膛内的稳定燃烧；2)炉膛采用流化床燃烧方式，可以在密相区形成高温蓄热池，为低热值燃气加热、着火燃烧提供稳定热源，保证低热值燃气燃烧稳定；3)通过采用炉膛中心燃气给入装置，可以将低热值燃气直接给到炉膛中心区域，实现其与空气在炉膛内的充分均匀混合，从而有利于低热值燃气燃烧发生并维持稳定；4)炉膛周壁设有辅助燃料给入，可以补充辅助燃料，实现在气体燃料热值波动范围较大时的稳定燃烧；5)惰性床料可以通过辅助燃料给入口给入炉膛内，亦可以专设惰性床料补充口，通过补充煤渣或沙子等惰性床料，实现炉膛内的物料平衡，达到循环燃烧的目的；6)炉膛周壁设有石灰石给料口，可以给入石灰石粉或其它脱硫剂，实现炉膛内的脱硫，满足SO2的达标排放；7)炉膛燃烧温度在800～950℃范围内，属低温燃烧，使NOx的生成量低于400mg/Nm3，满足环保排放指标要求。
本发明的带中心燃气分配给入的流化床式低热值气体燃烧装置，可以实现对低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内的气体燃料燃用，实现对气体中所含化学热的回收。同时，通过燃烧过程处理并加入石灰石脱除SO2等污染气体，实现烟气的达标排放，满足国家和地方污染气体的排放控制指标要求。
附图说明
图1是本发明实例一的结构主视图。
图2是本发明实例二的结构主视图。
图3是本发明实例三的结构俯视图。
图4是本发明实例四的结构俯视图。
图5是本发明实例五的结构俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细描述。
参见图1、图2，一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，包括炉膛周壁1，炉膛周壁1构成的空腔为炉膛，炉膛底部配置有布风板7，布风板7下面配置有风室8，炉膛上部配置有炉膛烟窗12，炉膛周壁1上配置有与炉膛相通的石灰石给料管4、回料管5、排渣管6、炉外燃气给入管9、辅助燃料给入管10、惰性物料给入管11。
参见图1，炉膛中心燃气给入管2穿过风室8、布风板7沿竖直方向通入炉膛中心。参见图2，炉膛中心燃气给入管2由布风板7的上方的炉膛周壁沿水平方向通入炉膛密相区。
将部分或全部燃气通过布风板7上方水平布置或竖直布置的炉膛中心燃气给入管2送入炉膛密相区，必要时其余部分燃气由炉膛周壁1的炉外燃气给入管9送入炉膛；将部分或全部空气穿过布风板7，由风室8送入炉膛，剩余空气可由炉膛周壁二次风管送入炉膛。在具体实现型式上，低热值燃气可以通过下述四种方式的一种或其相互组合的方式送入炉膛：(一)、燃气从风室8经过布风板7进入炉膛；(二)、燃气从布风板7上的一根或多根炉膛中心燃气给入管2送入炉膛；(三)、燃气从炉膛周壁伸入至炉膛中心的一根或多根炉膛中心燃气给入管2送入炉膛；(四)、燃气从炉膛周壁上的炉外燃气给入管9进入炉膛。
参见图3，该实施例将低热值燃气通过垂直于布风板7布置的炉膛中心燃气给入管2以及炉膛周壁的炉外燃气给入管9送入炉膛密相区；将空气作为一次风通过布风板7由风室8送入炉膛密相区。炉膛横截面形状为正方形，炉膛周壁1为绝热炉墙，采用3根垂直布置的炉膛中心燃气给入管2，炉膛中心燃气给入管2外侧敷设有耐火浇注料。
参见图4，该实施例将低热值燃气通过垂直于布风板7布置的炉膛中心燃气给入管2以及炉膛周壁的炉外燃气给入管9送入炉膛密相区；将空气作为一次风通过布风板7由风室8送入炉膛密相区。炉膛横截面形状为圆形，炉膛周壁1为冷却型炉墙，采用3根垂直布置的炉膛中心燃气给入管2，炉膛中心燃气给入管2外侧敷设有耐火浇注料。
参见图5，该实施例将部分低热值燃气通过2根水平布置的炉膛中心燃气给入管2以及炉膛周壁炉外燃气给入管9送入炉膛密相区；将全部空气作为一次风通过布风板7由风室8送入炉膛密相区。炉膛横截面形状为正方形，炉膛周壁1为绝热炉墙，炉膛中心燃气给入管2外侧设有耐火材料。

Claims (10)

1.一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，包括由炉膛周壁围成的炉膛，所述的低热值气体燃料的低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内，其特征是，炉膛燃烧温度在800～950℃范围内，所述的低热值气体燃料的部分或全部通过炉膛中心燃气给入管给入炉膛密相区。
2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管穿过布风板沿竖直方向通入炉膛密相区。
3.根据权利要求1所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管由炉膛周壁沿水平方向通入炉膛密相区。
4.根据权利要求1所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管，其管外层可敷设耐火浇注料，也可以采用水冷却。
5.根据权利要求1所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛周壁设有石灰石给料口。
6.一种燃烧低热值气体燃料的循环流化床锅炉，包括由炉膛周壁围成的炉膛，所述的低热值气体燃料的低位热值在200～2500kJ/Nm3范围内，其特征是，炉膛燃烧温度在800～950℃范围内，其炉膛周壁可以由耐火保温材料构成的绝热炉墙；也可以由膜式壁、耐火保温材料共同构成的冷却型炉墙；当采用冷却型炉墙时，耐火材料位于向火面，膜式壁位于背火面，外有保温材料；膜式壁内工质可以是水，亦可以是空气；所述的低热值气体燃料的部分或全部通过炉膛中心燃气给入管给入炉膛密相区。
7.根据权利要求6所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管穿过布风板沿竖直方向通入炉膛密相区。
8.根据权利要求6所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管由炉膛周壁沿水平方向通入炉膛密相区。
9.根据权利要求6所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛中心燃气给入管，其管外层可敷设耐火浇注料，也可以采用水冷却，以保证其对温度和磨损的耐受性。
10.根据权利要求6所述的锅炉，其特征是，所述的炉膛周壁设有石灰石给料口。
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