CN102734793A - 循环流化床气化——燃烧复合燃煤导热油炉 - Google Patents

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CN102734793A CN2011100878385A CN201110087838A CN102734793A CN 102734793 A CN102734793 A CN 102734793A CN 2011100878385 A CN2011100878385 A CN 2011100878385A CN 201110087838 A CN201110087838 A CN 201110087838A CN 102734793 A CN102734793 A CN 102734793A
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Abstract

本发明是一种循环流化床气化——燃烧复合燃煤导热油炉，其基本特征是：该燃煤导热油炉的燃烧系统主要由流化床煤气化密相区、燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区、高温旋风分离器和J型回料阀组成。煤由稀相区供入，落入密相区。由密相区底部风帽供入高压一次风，气体向上使颗粒流化。空气与碳反应生成空气煤气，从密相区下部炉壁供入水或水蒸汽，它们与碳反应生成水煤气。从密相区和稀相区之间的过渡区供入二次风，二次风可以前后对吹，从前墙供入的二次风位于给煤口下方，将保证不会产生炭黑。煤气与细颗粒煤在稀相区燃烧。离开稀相区的烟气和煤灰进入高温旋风分离器，被分离的颗粒通过J形阀返回炉内。

Description

循环流化床气化——燃烧复合燃煤导热油炉
所属技术领域
本发明是一种燃煤导热油炉，特别是循环流化床气化——燃烧复合燃煤导热油炉。
背景技术
目前使用的燃煤导热油炉多是层燃炉或煤粉炉。层燃炉效率低，不适应煤种变化。煤粉制备复杂，不适于中小型设备。近来有人沿用现有循环流化床燃烧锅炉技术开发循环流化床燃煤导热油炉，一般的循环流化床燃煤炉确实能在上述方面优于链条炉和煤粉炉，但没能解决几个关键问题，即炉内受热面磨损、难以燃用发热量大于18MJ/Kg的低灰分煤以及鼓风电耗过高等问题。现有循环流化床燃煤炉依靠颗粒回流带出密相区燃烧富余的热量实现密相区的温度稳定，为达到足够大的回流量，除设置分离器使小颗粒循环外，还要求较高的气速，正是高气速和高颗粒浓度造成对炉内受热面的严重磨损，对于导热油炉来说，安全性非常重要，严重磨损威胁安全性。同样，现有循环流化床燃煤炉之所以难以燃用低灰分煤也是因为依靠煤自身灰分难以达到足够的颗粒回流量，低灰分煤是我国工业用煤的主体，只能使用高灰分煤将限制循环流化床炉的使用范围。
发明内容
针对燃煤流化床密相区热平衡问题，本发明将密相区从以燃烧为主转化为以气化为主，通过大幅度减少供给密相区的一次风量以及适当供给水或水蒸汽，煤在密相区将发生三个气化反应，产生干馏煤气、空气煤气和水煤气。三个反应中只有空气煤气反应是放热反应，而其富余热量也仅为纯燃烧反应的1/5左右，其他两个反应都是吸热反应，尤其是水煤气反应是强吸热反应，少量的水煤气反应即可实现密相区的温度稳定。密相区产生的煤气和细颗粒煤将在位于密相区上部的稀相区燃烧。从密相区底部供入的高压一次风仅占总风量的25～30％(一般循环流化床燃煤炉为50～90％)，而稀相区燃烧所需二次风为低压头，同时煤气燃烧易于组织，加以又设置有高温旋风分离器，采用低的过量空气系数仍能达到高的燃烧效率。小的高压一次风量、低的二次风压和低的过量空气系数使气化——燃烧复合燃煤炉的鼓风电耗仅为现有循环流化床燃煤炉的50％左右。如同煤粉炉和燃气炉一样，稀相区可以运行于较高的温度，它主要依靠辐射对炉壁受热面传热，较低的气速和较低低颗粒浓度使磨损轻微。对于发热量大于18MJ/Kg的低灰分煤，在气化过程中颗粒会逐渐变小，在扬析到稀相区后燃尽。煤中夹杂的少量高灰颗粒将从底部排出，视含碳情况确定是否需要再破碎和再燃用。低过量空气系数和分级气化、燃烧可以减少NOx的生成。由于设置旋风分离器，在炉温不超过1150℃和石灰石颗粒粒径不大于1毫米时，炉内仍可脱硫。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程图：
图中(1)流化床煤气化密相区、(2)燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区、(3)高温旋风分离器、(4)J型回料阀、(5)煤、(6)风帽、(7)高压一次风、(8)水或水蒸汽、(9)密相区和稀相区之间的过渡区、(10)二次风、(11)给煤口、(12)被分离的颗粒、(13)烟气、(14)对流受热面。
具体实施方式：
本发明是这样实现的：该燃煤导热油炉的燃烧系统(如图一)主要由流化床煤气化密相区(1)、燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区(2)、高温旋风分离器(3)和J型回料阀(4)组成。煤(5)由稀相区供入，落入密相区。由密相区底部风帽(6)供入高压一次风(7)，气体向上使颗粒流化，对于最大颗粒直径为10～25毫米的煤，密相区底部空塔气速为0.6～1.2标米/秒，密相区温度为950℃～1050℃，一次风量为理论空气量的20～30％，密相区静止料层厚度为0.5～1米，密相区物料含碳应大于15％。煤中挥发分受热裂解产生干馏煤气，颗粒中的碳与空气中的氧反应产生大量CO和少量CO2，形成空气煤气。从密相区下部炉壁供入水或水蒸汽(8)，它们与碳反应生成水煤气，水煤气反应吸热与空气煤气放热相平衡，保证密相区温度的稳定。从密相区和稀相区之间的过渡区(9)供入二次风(10)，二次风可以前后对吹，从前墙供入的二次风位于给煤口(11)下方，将保证不会产生炭黑。煤气与细颗粒煤在稀相区燃烧，稀相区温度为950℃～1150℃，二次风的强烈扰动和高温，保证煤气和细颗粒煤在稀相区迅速燃烧。燃烧热量通过辐射传给炉壁受热面，为避免严重磨损，稀相区气流上升气速为1～2米/秒。烟气和煤灰进入高温旋风分离器，被分离的颗粒(12)通过J形阀返回炉内，细颗粒返回密相区使密相区颗粒平均粒度减小，有助于气化，细颗粒的循环提高了它们的燃尽度，即使与煤粉炉比较，气化——燃烧复合炉煤颗粒更粗，炉膛温度较低，但颗粒燃尽度并不低。旋风分离器同时是一个能保证气体可燃物在较低的过量空气系数条件下仍能充分燃烧的燃烧器。
含尘量小于层燃炉和煤粉炉的烟气(13)进入对流受热面(14)继续换热。

Claims (4)

1.本发明是一种循环流化床气化——燃烧复合燃煤导热油炉，其基本特征是：该燃煤导热油炉的燃烧系统主要由流化床煤气化密相区、燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区、高温旋风分离器和J型回料阀组成。
2.依据权利要求1，煤由稀相区供入，落入密相区。由密相区底部风帽供入高压一次风，气体向上使颗粒流化，对于最大颗粒直径为10～25毫米的煤，密相区底部空塔气速为0.6～1.2标米/秒，密相区温度为950～1050℃，一次风量为理论空气量的20～30％，密相区静止料层厚度为0.5～1米，密相区物料含碳应大于15％。空气与碳反应生成空气煤气，从密相区下部炉壁供入水或水蒸汽，它们与碳反应生成水煤气，水煤气反应吸热与空气煤气放热相平衡，保证密相区温度的稳定。
3.依据权利要求1，从密相区和稀相区之间的过渡区供入二次风，二次风可以前后对吹，从前墙供入的二次风位于给煤口下方，将保证不会产生炭黑。煤气与细颗粒煤在稀相区燃烧，稀相区温度为950～1150℃。燃烧热量通过辐射传给炉壁受热面，为避免严重磨损，稀相区气流上升气速为1～2米/秒。
4.依据权利要求1，离开稀相区的烟气和煤灰进入高温旋风分离器，被分离的颗粒通过J形阀返回炉内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107606599A (zh) * 2017-10-31 2018-01-19 清华大学 一种掺烧燃气的循环流化床锅炉

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