CN103423738A

CN103423738A - 一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉

Info

Publication number: CN103423738A
Application number: CN2013102717283A
Authority: CN
Inventors: 江建忠; 黄中; 肖平; 徐正泉
Original assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute
Current assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: CN103423738B

Abstract

一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，包括炉膛，所述炉膛分为下部的炉膛密相区和上部的炉膛稀相区，炉膛稀相区通过分离器入口烟道接布置在锅炉炉前的旋风分离器的烟气出口，旋风分离器的排尘口通过立管连接返料器，返料器通过回料管接炉膛密相区，炉膛燃烧生成的高温烟气经炉膛稀相区内的炉内屏式受热面快速冷却，熔融飞灰得到有效凝结，从而有效减轻了尾部对流受热面的灰沉积；同时，炉内屏式受热面布置间距较大，并设置吹灰器使得积灰得到有效清理，大幅提高了锅炉运行周期，发明具有结构紧凑、便于模块化设计和放大的特点，合理利用了锅炉的钢架结构，适合于作为高钠煤的大规模利用技术。

Description

一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉

技术领域

本发明属于清洁煤燃烧利用技术领域，特别涉及一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉。

背景技术

我国是煤炭资源丰富的国家，探明储量10997亿吨，预测煤炭总资源量超过5万亿吨，但我国大多数的煤炭资源位于西部地区，这些地区降水少，属于干旱、半干旱和沙漠化地区，生态环境脆弱、经济欠发达。如果单纯将煤炭资源外运，运输量大、距离远，这是西部煤炭资源大规模利用的主要瓶颈，而在西部地区采用煤炭资源燃烧发电并外送则是解决目前利用瓶颈问题的最好办法。

新疆在西部地区中煤炭储量最为丰富，新疆煤的水分和挥发分含量较高，灰分、热值较低，煤灰中的钠和钾含量较高，灰熔点较低，在燃烧过程中其煤灰沾污性极强，属于强积灰结渣型灰，属于高钠煤范畴。在燃用高钠煤的过程中发现，相当数量的锅炉炉膛内、过热器和再热器区域在短期内会形成了大片粘结性很强的积灰，并伴有严重的高温腐蚀，最终导致锅炉大面积爆管，直接影响了锅炉运行的可靠性、安全性和经济性。

现有技术手段中，一般通过增加炉膛截面积、优化燃烧及配风、增加吹灰频次、使用添加剂、配煤掺烧等手段加以延缓，但始终难以根治。国内外燃用高钠煤的均属一大难题，因此高钠煤仅在美国、澳大利亚和我国少数电厂进行掺烧利用。掺烧过程中，煤粉锅炉容易在炉内燃烧器区域结渣和高温过热器、高温再热器出现沾污堵塞问题，循环流化床锅炉容易在床面出现结焦和尾部烟道受热面沾污堵塞问题。虽然整体而言燃用高钠煤的循环流化床锅炉的运行周期要长于煤粉锅炉，且循环流化床锅炉的掺烧比例要高于煤粉锅炉（一般为40%～50%），但由于所掺烧煤种价格较高，机组运行的经济性受到了显著地影响。

因此，要想实现我国煤炭资源的大规模利用，迫切需要寻求一种直接燃烧高钠煤的方法。

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供一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，能够清洁高效地燃用高钠煤，避免积灰和结渣。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，包括炉膛，所述炉膛分为下部的炉膛密相区1和上部的炉膛稀相区2，炉膛稀相区2通过分离器入口烟道3接布置在锅炉炉前的旋风分离器4的烟气出口，旋风分离器4的排尘口通过立管5连接返料器6，返料器6通过回料管7接炉膛密相区1。

所述炉膛稀相区2内设有多片布置的炉内屏式受热面A。

所述炉内屏式受热面A布置在前后墙或左右侧墙，屏之间的间距在200～1000mm之间。

所述偏心旋风分离器4除尘后的洁净烟气由分离器中心筒8进入连接冷却烟道9，连接冷却烟道9接纵向的尾部烟道10，尾部烟道10底部设置有尾部烟道出口13和带灰斗排灰口12的灰斗11。

所述连接冷却烟道9内设置有多级屏式烟气冷却受热面C，所述多级屏式烟气冷却受热面C为对流式受热面，各级之间串连布置。

所述尾部烟道10内布置有尾部烟道受热面B。

所述分离器入口烟道3、连接冷却烟道9和尾部烟道10中均设置有吹灰器16，吹灰器16沿烟气流动方向布置在不同受热面之间或相同受热面的不同区域之间，吹灰介质为蒸汽、空气、燃气或水，同时吹灰器16周边设置清灰孔，以供人力或机械进行补充清灰。

所述返料器6设置有循环灰排放口15，用于定期或连续排放返料器6内的循环灰。

所述回料管7连接物料添加管14，燃烧所需的煤、脱硫剂和补充床料可通过物料添加管14与回料管7内的循环灰混合后送入炉膛密相区1或单独送入炉膛密相区1。灰渣一部分由烟气携带走，一部分由炉膛密相区1设置的排渣口17和返料器6设置的循环灰排放系统15定期或连续排出。凝结固化在飞灰、底渣和床料中气态碱金属及其化合物也可通过排渣口17和循环灰排放系统15进行置换和富集排出。

本发明使用的脱硫剂包括石灰石、消石灰、电石渣或可以充当脱硫剂的物质。使用的补充床料包括沙子、炉渣、循环灰等可以充当床料的惰性补充物质，这些物质可以定期或连续补充。

在分离器入口烟道3中设置有用于定期或连续添加脱硝剂的脱硝还原剂喷入口18，为了降低NO_X排放浓度，通过脱硝还原剂喷入口可以定期或连续喷入脱硝剂的物质。脱硝剂包括尿素水溶液、氨水、液氨或可以充当脱硝剂的物质。

所述炉膛密相区1和炉膛稀相区2气流流动速度为3～5m/s，同时温度控制在600～850℃之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.由于将旋风分离器前置，结构紧凑，高效利用了钢架结构，节约了锅炉占地，即使增加炉膛容积的也不会造成锅炉总体体积的增加。

2.分离器前置，延长了连接冷却烟道的长度，便于布置多级屏式烟气冷却受热面，充分冷却烟气。

3.发挥了循环流化床锅炉的燃烧温度低的优势，降低了碱金属及其化合物的释放量。

4.高密度吹灰器使得积灰易于清理，避免了沉积。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明一种连接冷却烟道布置在炉膛侧面应用实例的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。但本领域技术人员了解，本发明的保护范围并不限于下述实施例的内容，任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。

实施例1：

参见图1和图2，该锅炉包括炉膛密相区1和炉膛稀相区2，炉膛稀相区2内设有8片炉内屏式受热面A（左右侧墙各4片）。炉膛稀相区2与旋风分离器4通过分离器入口烟道3相连接，旋风分离器4共2台，紧凑布置在锅炉前侧。经旋风分离器4除尘后的烟气由分离器中心筒8进入连接冷却烟道9连接冷却烟道9内设置了两级烟气冷却受热面C为对流式受热面，通过该受热面可以降低烟气温度，连接冷却烟道9布置在锅炉炉膛的上部。尾部烟道10内布置有尾部烟道受热面B，冷却后的烟气最终由尾部烟道出口13排出。

炉膛密相区1和炉膛稀相区2的温度控制在600～850℃之间，气流流动速度为4.2m/s。灰渣的细颗粒由烟气携带走，一部分由炉膛密相区1设置的排渣口17和返料器6设置的循环灰排放口15定期排出。由于燃烧温度低，凝结固化在飞灰、底渣和床料中气态碱金属及其化合物也可通过排渣口17和循环灰排放口15进行置换和富集排出。

由于碱金属及其氧化物会在受热面形成一层附着物，进而粘结在受热面上，随着运行时间的延长，逐步加厚，直至堵塞。为此，在分离器入口烟道3、连接冷却烟道9、尾部烟道10内设置了高密度吹灰器16，沿烟气流动方向进行强化吹灰，吹灰介质选用蒸汽和燃气，吹灰器布置密度为每米1台。此外，在高密度吹灰器16周边还设置有清灰孔，特殊情况下可以由人力进行补充清灰。尾部烟道10下部设置的灰斗11和灰斗排灰口12，可定期排放尾部烟道内的积灰。

为了降低NOX排放浓度，锅炉还设置有脱硝还原剂喷入口18，运行期间连续喷入尿素水溶液充当脱硝剂，进行烟气脱硝。

实施例2：

参见图3和图4，一种用于蒸汽供应的小型锅炉，主要燃烧高钠煤。炉膛稀相区2内设有4片布置的屏式受热面A（前后侧墙各2片），2台旋风分离器4布置在炉前。2个连接冷却烟道9份布置在炉膛左侧和右侧，锅炉总高度较低，每个内连接冷却烟道9设置三级烟气冷却受热面C。

Claims

1.一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，包括炉膛，其特征在于，所述炉膛分为下部的炉膛密相区（1）和上部的炉膛稀相区（2），炉膛稀相区（2）通过分离器入口烟道（3）接布置在锅炉炉前的旋风分离器（4）的烟气出口，旋风分离器（4）的排尘口通过立管（5）连接返料器（6），返料器（6）通过回料管（7）接炉膛密相区（1）。

2.根据权利要求1所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述炉膛稀相区（2）内设有多片布置的炉内屏式受热面（A）。

3.根据权利要求2所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述炉内屏式受热面（A）布置在前后墙或左右侧墙，屏之间的间距在200～1000mm之间。

4.根据权利要求1所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述偏心旋风分离器（4）除尘后的洁净烟气由分离器中心筒（8）进入连接冷却烟道（9），连接冷却烟道（9）接纵向的尾部烟道（10），尾部烟道（10）底部设置有尾部烟道出口（13）和带灰斗排灰口（12）的灰斗（11）。

5.根据权利要求4所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述连接冷却烟道（9）内设置有多级屏式烟气冷却受热面（C），所述多级屏式烟气冷却受热面（C）为对流式受热面，各级之间串连布置。

6.根据权利要求4所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述尾部烟道（10）内布置有尾部烟道受热面（B）。

7.根据权利要求4所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述分离器入口烟道（3）、连接冷却烟道（9）和尾部烟道（10）中均设置有吹灰器（16），吹灰器（16）沿烟气流动方向布置在不同受热面之间或相同受热面的不同区域之间，吹灰介质为蒸汽、空气、燃气或水，同时吹灰器（16）周边设置清灰孔，以供人力或机械进行补充清灰。

8.根据权利要求1所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述返料器（6）设置有循环灰排放口（15），用于定期或连续排放返料器（6）内的循环灰。

9.根据权利要求1所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述回料管（7）连接物料添加管（14）。

10.根据权利要求1所述的燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉，其特征在于，所述炉膛密相区（1）和炉膛稀相区（2）气流流动速度为3～5m/s，同时温度控制在600～850℃之间。