CN102901212A - 一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法 - Google Patents

一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法 Download PDF

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Abstract

一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法，它涉及一种循环流化床热水锅炉及其燃烧方法，具体涉及一种循环流化床热水锅炉及其燃烧方法。本发明为了解决现有层燃热水锅炉只能燃烧优质煤，而常规循环流化床锅炉烧劣质煤时水冷壁磨损严重的问题。本发明的炉体下部密相区内的低速床内两侧均布设置有多根埋管，高速床风室的两侧分别各设有一个低速床风室，高速床风室的上部设有中间布风板，每个低速床风室的上部分别各设有一个侧布风板，两侧墙水冷壁上集箱安装在炉体的上端，两侧墙水冷壁下集箱安装在炉体的下端，锅筒设置在两侧墙水冷壁上集箱的上部，两侧墙水冷壁上集箱通过第一连接管与锅筒连通。本发明用于电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域。

Description

一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法
技术领域
本发明涉及一种循环流化床热水锅炉及其燃烧方法，具体涉及一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法。
背景技术
热水锅炉的炉型有层燃炉(包括链条炉和往复炉排炉)和循环流化床锅炉。现有链条热水锅炉，一般只能燃烧二类烟煤以上的优质燃料；现有大型往复炉排热水锅炉，一般能够燃烧3500Kcal/kg左右的褐煤或二类烟煤以上的优质烟煤。现有循环流化床热水锅炉一般要求煤的热值在2800Kcal/kg以上，而且在燃烧劣质煤时炉膛水冷壁磨损严重，一般仅维持6～12个月。此外，许多热水锅炉将回水直接进入尾部省煤器，由于实际运行时回水温度比设计值低，一般只有45～55℃，导致尾部省煤器结露、积灰和管壁严重腐蚀。尾部省煤器积灰导致换热下降，排烟温度大幅升高，有的甚至超过300℃，锅炉热效率大幅降低。由于结露导致尾部省煤器低温腐蚀非常严重.
发明内容
本发明为解决现有层燃热水锅炉只能燃烧优质煤，而常规循环流化床锅炉烧劣质煤时水冷壁磨损严重的问题，进而提出一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉及其燃烧方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括高速床风室、两个低速床风室、炉门、埋管、密相区、播煤风、给煤口、旋转风二次风口、稀相区、前墙水冷壁、后墙水冷壁、两个侧墙水冷壁、炉膛出口、两侧墙水冷壁上集箱、锅筒、前后墙水冷壁汇集集箱、旋风分离器、高温省煤器出口集箱、高温省煤器、低温省煤器、一次风空气预热器、二次风空气预热器、低温省煤器入口集箱、返料器、前后墙埋管下集箱、两侧墙水冷壁下集箱、排渣管、中间布风板、两个侧布风板、旋风分离器出口集箱、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管和第五连接管，炉体的前墙设有前墙水冷壁，炉体的后墙设有后墙水冷壁，炉体的两侧墙分别各设有一个侧墙水冷壁，炉体上部设有炉膛出口，炉体的中下部由上至下依次设有旋转风二次风口、给煤口、播煤风、炉门，且给煤口和播煤风均位于炉体的稀相区内，炉门位于炉体下部的密相区内，炉体下部密相区内的低速床内两侧均布设置有多根埋管，炉体下端中部设有高速床风室，高速床风室的两侧分别各设有一个低速床风室，高速床风室的上部设有中间布风板，每个低速床风室的上部分别各设有一个侧布风板，每个侧布风板与水平面的夹角为5°-30°，两侧墙水冷壁上集箱安装在炉体的上端，两侧墙水冷壁下集箱安装在炉体的下端，锅筒设置在两侧墙水冷壁上集箱的上部，两侧墙水冷壁上集箱通过第一连接管与锅筒连通，锅筒通过第三连接管与前后墙水冷壁汇集集箱连通，锅筒通过第五连接管与旋风分离器出口集箱连通，旋风分离器、高温省煤器出口集箱、高温省煤器、低温省煤器、低温省煤器入口集箱、二次风空气预热器、一次风空气预热器由上至下依次设置在尾部烟道内，低温省煤器入口集箱通过第二连接管与两侧墙水冷壁下集箱连通，前后墙埋管下集箱通过第四连接管与两侧墙水冷壁下集箱连通，排渣管设置在高速床的中部，旋风分离器通过返料器与炉体下部密相区连通。
本发明所述循环流化床热水锅炉的燃烧方法为：
步骤一、燃料通过给煤机送到给料口，大粒子燃料靠自重进入炉体下部密相区的高速床内进行燃烧，细粒子燃料在播煤风的作用下进入炉体的稀相区内进行燃烧；
步骤二、采用二级送风：一次风经一次风空气预热器预热后进入高速床风室内，经中间布风板进入炉体下部密相区的中间部位并控制流化风速为4m/s-6m/s；二次风经二次风空气预热器预热后，一部分进入两个低速床风室中，经两个侧布风板进入炉体下部密相区5的前后两侧并控制流化风速为2.0m/s-2.5m/s，另一部分由旋转风二次风口进入炉膛参与燃烧；
步骤三、在额定负荷下炉体内烟气停留时间为6s-8s；
步骤四、控制炉体下部密相区的温度在850℃-950℃，控制炉膛出口温度在800℃-900℃；
步骤五、通过旋风分离器将烟气中携带的颗粒分离后通过返料器返回炉体下部密相区内循环燃烧，分离后的烟气进入尾部烟道，控制床料循环倍率不大于10。
本发明的有益效果是：(1)本发明采用了高速床与低速床组合布置，埋管布置在低速床内，低速床流化速度只有2～2.5m/s，大幅降低埋管磨损，埋管使用寿命可达到2.0万(燃烧矸石)至3.2万小时(燃烧褐煤)。(2)高速床流化速度为4～6m/s，高速床与低速床速度差导致高速床与低速床床料的内循环，使得炉内物料混合均匀，有利煤充分燃烧。(3)本发明采用了高温旋风分离器，将未完全燃烧的细粒子分离下来回送炉内循环燃烧，降低飞灰含碳量，提高了锅炉的燃烧效率及热效率。(4)采用强制循环方式，有效保证了水动力的安全性。(5)采用了停电保护措施，在埋管下集箱与两侧墙水冷壁下集箱之间设置阀门，以及在高温省煤器出口集箱与锅筒之间设置阀门，这样在突然停电时，打开阀门，锅炉总体上形成自然循环，防止水冷壁管内局部水击。(6)锅炉给水先进入埋管下集箱及前后墙水冷壁，汇集于后墙水冷壁上集箱，之后经连接管进入锅筒，从锅筒经连接管进入两侧墙水冷壁上集箱，经两侧墙水冷壁下行至两侧墙下集箱，从两侧墙水冷壁下集箱引连接管与低温省煤器的入口集箱相连，经过低温省煤器、高温省煤器至出口集箱，从出口集箱向外供给热水至热用户。这种方式使得进入低温省煤器的水温达到90～105℃，彻底解决低温省煤器管壁结露，从而彻底解决积灰与腐蚀问题。
本发明提出的低倍率循环流化床热水锅炉，通过调整布置在低速床的埋管面积的大小，控制密相区温度在850～950℃之间，能够燃烧低位热值在1500～3000Kcal/kg之间的任何劣质燃料，并且锅炉的热效率在80-85％。
附图说明
图1是本发明采用带加速段的卧式水冷旋风分离器时的整体结构示意图，图2是采用立式绝热旋风分离器时本发明的整体结构示意图，图3是图1中A-A向剖视图，图4是图2中B-B向剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉包括高速床风室1、两个低速床风室2、炉门3、埋管4、密相区5、播煤风6、给煤口7、旋转风二次风口8、稀相区9、前墙水冷壁10-1、后墙水冷壁10-2、两个侧墙水冷壁11、炉膛出口12、两侧墙水冷壁上集箱13、锅筒14、前后墙水冷壁汇集集箱15、旋风分离器16、高温省煤器出口集箱17、高温省煤器18、低温省煤器19、一次风空气预热器20-1、二次风空气预热器20-2、低温省煤器入口集箱21、返料器22、前后墙埋管下集箱24、两侧墙水冷壁下集箱25、排渣管26、中间布风板27、两个侧布风板28、旋风分离器出口集箱29、第一连接管30、第二连接管31、第三连接管32、第四连接管33和第五连接管34，炉体的前墙设有前墙水冷壁10-1，炉体的后墙设有后墙水冷壁10-2，炉体的两侧墙分别各设有一个侧墙水冷壁11，炉体上部设有炉膛出口12，炉体的中下部由上至下依次设有旋转风二次风口8、给煤口7、播煤风6、炉门3，且给煤口7和播煤风6均位于炉体的稀相区9内，炉门3位于炉体下部的密相区5内，炉体下部密相区5内的低速床内两侧均布设置有多根埋管4，炉体下端中部设有高速床风室1，高速床风室1的两侧分别各设有一个低速床风室2，高速床风室1的上部设有中间布风板27，每个低速床风室2的上部分别各设有一个侧布风板28，每个侧布风板28与水平面的夹角为5°-30°，两侧墙水冷壁上集箱13安装在炉体的上端，两侧墙水冷壁下集箱25安装在炉体的下端，锅筒14设置在两侧墙水冷壁上集箱13的上部，两侧墙水冷壁上集箱13通过第一连接管30与锅筒14连通，锅筒14通过第三连接管32与前后墙水冷壁汇集集箱15连通，锅筒14通过第五连接管34与旋风分离器出口集箱29连通，旋风分离器16、高温省煤器出口集箱17、高温省煤器18、低温省煤器19、低温省煤器入口集箱21、二次风空气预热器20-2、一次风空气预热器20-1由上至下依次设置在尾部烟道内，低温省煤器入口集箱21通过第二连接管31与两侧墙水冷壁下集箱25连通，前后墙埋管下集箱24通过第四连接管33与两侧墙水冷壁下集箱25连通，排渣管26设置在高速床的中部，旋风分离器16通过返料器22与炉体下部密相区5连通。
本实施方式中通过倾斜设置的两个侧布风板28来阻止混在燃料中不可燃的大颗粒滞留在两个低速床风室2中，由于中间布风板27上的流化速度高于两个侧布风板28上的流化速度，形成的速度差使床料从两侧向中间流动，使得大块不燃物向中间布风板27移动，进而通过排渣管26排出炉外。
本实施方式中来自二次风空气预热器20-2的一部分二次风进入旋转风二次风口8，在炉体内形成四角强烈旋转燃烧。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉的前后墙埋管下集箱24与两侧墙水冷壁下集箱25之间的第四连接管33上设有第一阀门23-1，旋风分离器出口集箱29与锅筒14之间第五连接管34上设有第二阀门23-2。本实施方式的技术效果是：当突然停电时，炉体内的前墙水冷壁10-1、后墙水冷壁10-2、两个侧墙水冷壁11与锅筒14，以及锅筒14与与尾部受热面形成自然循环，不会产生水击。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉的旋风分离器16是带加速段水冷卧式旋风分离器，旋风分离器出口集箱29是带加速段水冷卧式旋风分离器出口集箱。本实施方式的技术效果是：1，因分离器是水冷的，所以分离器内不会因再燃而结焦；2，分离器表面覆盖的耐火材料较薄(100mm左右)，起炉时间比较短(3-4小时)，节省点炉燃料；3，根据需要，可在炉膛出口均匀布置多个分离器，烟气流场均匀；4，采用带加速段卧式水冷旋风分离器，使得锅炉结构紧凑，节省钢材；5，分离器效率与立式旋风分离器相当。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉的旋风分离器16也可以是立式绝热旋风分离器。本实施方式的技术效果是：因立式绝热分离器是成熟技术，它既是分离器也是飞灰燃尽室，有利于降低飞灰含碳量，提高锅炉热效率。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种具体实施方式一所述循环流化床热水锅炉的燃烧方法的具体步骤如下：
步骤一、燃料通过给煤机送到给料口7，大粒子燃料靠自重进入炉体下部密相区5的高速床内进行燃烧，细粒子燃料在播煤风(6)的作用下进入炉体的稀相区9内进行燃烧；
步骤二、采用二级送风：一次风经一次风空气预热器20-1预热后进入高速床风室1内，经中间布风板27进入炉体下部密相区5的中间部位并控制流化风速为4m/s-6m/s；二次风经二次风空气预热器20-2预热后，一部分进入两个低速床风室2中，经两个侧布风板28进入炉体下部密相区5的前后两侧并控制流化风速为2.0m/s-2.5m/s，另一部分由旋转风二次风口8进入炉膛参与燃烧；
步骤三、在额定负荷下炉体内烟气停留时间为6s-8s；
步骤四、控制炉体下部密相区5的温度在850℃-950℃，控制炉膛出口温度在800℃-900℃；
步骤五、通过旋风分离器16将烟气中携带的颗粒分离后通过返料器22返回炉体下部密相区5内循环燃烧，分离后的烟气进入尾部烟道，控制床料循环倍率不大于10。
工作原理
结合具体实施方式一说明本发明的工作原理：煤在重力及播煤风6作用下从给煤口7进入炉膛下部密相区5中的高速床中燃烧，产生的热量被低速床内的埋管4吸收，从而控制下部密相区5的温度在850-950℃之间，煤燃烧产生的炉渣从排渣管26排出。一次风经一次风空气预热器20-1预热后，进入高速床风室1内的高速床参与燃烧，二次风经二次风空气预热器20-2预热后分两路，一路进入两个低速床风室2，之后进入低速床参与燃烧，另一路供给煤口7上方的旋转风二次风口8，在炉内形成旋转气流，将空气与烟气充分混合，有利于可燃气体及焦炭燃尽；高温可燃气体及未燃尽的焦炭进入炉体上部稀相区9继续燃烧放热，释放的热量被四周水冷壁吸收，四周水冷壁包括：炉膛前墙水冷壁10-1、后墙水冷壁10-2、两个侧墙水冷壁11，之后烟气从炉膛出口12进入旋风分离器16，在旋风分离器16内绝大部分的颗粒分离下来通过回料器22回送炉内循环燃烧，从旋风分离器16出来的烟气及细粒子进入高温省煤器18、低温省煤器19、二次风空气预热器20-2和一次风空气预热器20-1进行换热，完成整个换热过程，由空气预热器出来的烟气通过后续的除尘器除尘后由引风机排入大气。
工质侧的流程如下：本发明采用工质侧强制循环，锅炉回水由两侧的埋管下集箱24同时进入埋管4，之后上流进入前墙水冷壁10-1和后墙水冷壁10-2，至前后墙水冷壁汇集集箱15，之后通过连接管32进入锅筒14，然后通过连接管30向下流入两侧墙水冷壁上集箱13，之后向下流入两个侧墙水冷壁11，流至两侧墙水冷壁下集箱25，通过连接管31进入低温省煤器入口集箱21，经过低温省煤器19之后进入高温省煤器18，之后进入高温省煤器出口集箱17。如果炉膛出口布置立式绝热分离器，那么，从高温省煤器出口集箱17向热用户供热；如果采用带加速段的卧式水冷旋风分离器，工质从高温省煤器出口集箱17进入卧式分离器膜式水冷壁管35，之后进入出口集箱29，向热用户供热。
停电保护措施：遇到突然停电时，这时给水泵停止工作，不能向埋管下集箱24供水，需手动或自动打开第一阀门23-1，锅筒14内的水通过连接管30进入两侧墙水冷壁上集箱13、两侧墙水冷壁11至两侧墙水冷壁下集箱25，通过连接管33流入前后墙埋管下集箱24，然后流入前后墙水冷壁10，流进前后墙水冷壁汇集集箱15，之后通过连接管32流入锅筒14中，形成自然循环。手动或自动打开第二阀门23-2，则两侧墙下集箱25中的水经连接管31流入低温省煤器入口集箱21、低温省煤器19、高温省煤器18、高温省煤器出口集箱17。如果炉膛出口布置立式绝热分离器，则从高温省煤器出口集箱17经连接管34流入锅筒，形成自然循环。如果炉膛出口采用带加速段的卧式水冷旋风分离器，则工质从高温省煤器出口集箱17进入卧式分离器膜式水冷壁管35，之后进入出口集箱29，经连接管34流入锅筒，形成自然循环。这种布置形式彻底解决炉膛水冷壁及尾部省煤器管内水击问题。实现停电保护效果。

Claims (5)

1.一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉，其特征在于：所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉包括高速床风室(1)、两个低速床风室(2)、炉门(3)、埋管(4)、密相区(5)、播煤风(6)、给煤口(7)、旋转风二次风口(8)、稀相区(9)、前墙水冷壁(10-1)、后墙水冷壁(10-2)、两个侧墙水冷壁(11)、炉膛出口(12)、两侧墙水冷壁上集箱(13)、锅筒(14)、前后墙水冷壁汇集集箱(15)、旋风分离器(16)、高温省煤器出口集箱(17)、高温省煤器(18)、低温省煤器(19)、一次风空气预热器(20-1)、二次风空气预热器(20-2)、低温省煤器入口集箱(21)、返料器(22)、前后墙埋管下集箱(24)、两侧墙水冷壁下集箱(25)、排渣管(26)、中间布风板(27)、两个侧布风板(28)、旋风分离器出口集箱(29)、第一连接管(30)、第二连接管(31)、第三连接管(32)、第四连接管(33)和第五连接管(34)，炉体的前墙设有前墙水冷壁(10-1)，炉体的后墙设有后墙水冷壁(10-2)，炉体的两侧墙分别各设有一个侧墙水冷壁(11)，炉体上部设有炉膛出口(12)，炉体的中下部由上至下依次设有旋转风二次风口(8)、给煤口(7)、播煤风(6)、炉门(3)，且给煤口(7)和播煤风(6)均位于炉体的稀相区(9)内，炉门(3)位于炉体下部的密相区(5)内，炉体下部密相区(5)内的低速床内两侧均布设置有多根埋管(4)，炉体下端中部设有高速床风室(1)，高速床风室(1)的两侧分别各设有一个低速床风室(2)，高速床风室(1)的上部设有中间布风板(27)，每个低速床风室(2)的上部分别各设有一个侧布风板(28)，每个侧布风板(28)与水平面的夹角为5°-30°，两侧墙水冷壁上集箱(13)安装在炉体的上端，两侧墙水冷壁下集箱(25)安装在炉体的下端，锅筒(14)设置在两侧墙水冷壁上集箱(13)的上部，两侧墙水冷壁上集箱(13)通过第一连接管(30)与锅筒(14)连通，锅筒(14)通过第三连接管(32)与前后墙水冷壁汇集集箱(15)连通，锅筒(14)通过第五连接管(34)与旋风分离器出口集箱(29)连通，旋风分离器(16)、高温省煤器出口集箱(17)、高温省煤器(18)、低温省煤器(19)、低温省煤器入口集箱(21)、二次风空气预热器(20-2)、一次风空气预热器(20-1)由上至下依次设置在尾部烟道内，低温省煤器入口集箱(21)通过第二连接管(31)与两侧墙水冷壁下集箱(25)连通，前后墙埋管下集箱(24)通过第四连接管(33)与两侧墙水冷壁下集箱(25)连通，排渣管(26)设置在高速床的中部，旋风分离器(16)通过返料器(22)与炉体下部密相区(5)连通。
2.根据权利要求1所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉，其特征在于：前后墙埋管下集箱(24)与两侧墙水冷壁下集箱(25)之间的第四连接管(33)上设有第一阀门(23-1)，旋风分离器出口集箱(29)与锅筒(14)之间第五连接管(34)上设有第二阀门(23-2)。
3.根据权利要求1或2所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉，其特征在于：旋风分离器(16)是带加速段水冷卧式旋风分离器，旋风分离器出口集箱(29)是带加速段水冷卧式旋风分离器出口集箱。
4.根据权利要求3所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉，其特征在于：旋风分离器(16)也可以是立式绝热旋风分离器。
5.一种权利要求1所述循环流化床热水锅炉的燃烧方法，其特征在于：所述一种燃劣质燃料低倍率循环流化床热水锅炉的燃烧方法的具体步骤如下：
步骤一、燃料通过给煤机送到给料口(7)，大粒子燃料靠自重进入炉体下部密相区(5)的高速床内进行燃烧，细粒子燃料在播煤风(6)的作用下进入炉体的稀相区(9)内进行燃烧；
步骤二、采用二级送风：一次风经一次风空气预热器(20-1)预热后进入高速床风室(1)内，经中间布风板(27)进入炉体下部密相区(5)的中间部位并控制流化风速为4m/s-6m/s；二次风经二次风空气预热器(20-2)预热后，一部分进入两个低速床风室(2)中，经两个侧布风板(28)进入炉体下部密相区5的前后两侧并控制流化风速为2.0m/s-2.5m/s，另一部分由旋转风二次风口(8)进入炉膛参与燃烧；
步骤三、在额定负荷下炉体内烟气停留时间为6s-8s；
步骤四、控制炉体下部密相区(5)的温度在850℃-950℃，控制炉膛出口温度在800℃-900℃；
步骤五、通过旋风分离器(16)将烟气中携带的颗粒分离后通过返料器(22)返回炉体下部密相区(5)内循环燃烧，分离后的烟气进入尾部烟道，控制床料循环倍率不大于10。
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