CN104976615A - 一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，包括依次连接的给料装置、燃烧装置、烟气热量回收装置、除尘装置和脱硫装置，燃烧装置包括炉膛、低氧回流风机、燃烧器、二次风机和三次风机以及四次风机，燃烧器进料口与一次风机的出风口连通，燃烧器的进风口分别与二次风机和三次风机的出风口连通，出风口与炉膛连通，低氧回流风机的进风口与脱硫装置的出烟管道连通，出风口分别与一次风机、二次风机、三次风机和四次风机的进风口连通。一次风机、二次风机、三次风机和四次风机引用低氧回流风机的回流风与自然风配比，对炉膛温度进行控制，进而控制燃烧过程中氮氧化合物的生成，燃烧效率高、污染物排量低且设备投入和使用成本相对较低。

Description

一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统

技术领域

本发明涉及一种工业锅炉燃烧系统，尤其是一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统。

背景技术

在国家十二五计划中强调了保护环境和节能减排的目标，为达成该项目标，在锅炉行业推行以燃煤粉锅炉替代老式链条炉排燃煤锅炉是必然的趋势。据不完全统计，目前我国有约50万台35t/h以下小型燃煤工业锅炉，在化工、造纸、印染、轻工食品等行业有着广泛的应用。

然而，目前我国中小型燃煤工业锅炉普遍存在有燃烧效率低、污染物排放高等问题，特别是在燃烧污染物的排放控制方面如脱硫、脱硝和除尘等方面存在较大的问题。传统的小型燃煤锅炉一般采用水膜除尘，这需要消耗大量的工业用水，同时这些工业用水存在有二次污染和粉尘无法回收利用等问题；此外，在投运使用的中小型燃煤工业锅炉大多数没有安装脱硫脱硝设备，无法达到国家环保排放的要求，需进行改造。

目前也有一些企业采用干法脱硫、半干法脱硫、湿法脱硫、SNCR脱硝或SCR脱硝等技术进行烟气脱硫或脱硝，其中湿法脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟以及副产物石膏可回收利用等优点而被较多地采用，但该技术也存在有投入高、设备复杂、体积大和运行费用高等缺点；而SNCR或SCR脱硝技术由于需要利用氨水或氨液脱硝，存有氨液泄露而造成爆炸或氨气泄漏而照成人员中毒等安全隐患，同时也存在有投入高、设备复杂、体积大以及运行费用高等缺点，不利于大范围推广使用。

有鉴于此，本发明人对煤粉工业锅炉燃烧系统进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃烧效率高、污染物排量低且设备投入和使用成本相对较低的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，包括依次连接的给料装置、燃烧装置、烟气热量回收装置、除尘装置和脱硫装置，所述燃烧装置包括炉膛、低氧回流风机、设置在所述炉膛下端的燃烧器、与所述燃烧器连接的二次风机和三次风机以及与所述炉膛连接的四次风机，所述燃烧器进料口与所述给料装置的一次风机的出风口连通，出料口与所述炉膛连通，所述燃烧器的进风口分别与所述二次风机和所述三次风机的出风口连通，所述四次风机的进风口与外部连通，出风口与所述炉膛在所述炉膛的中上部位置连通，所述低氧回流风机的进风口与所述脱硫装置的出烟管道连通，出风口分别与所述一次风机、所述二次风机、所述三次风机和所述四次风机的进风口连通。

作为本发明的一种改进，所述炉膛的侧壁上设置有用于接收热量的水冷壁。

作为本发明的一种改进，所述给料装置包括燃料仓、位于所述燃料仓出料口位置的螺旋卸料阀、位于所述螺旋卸料阀下方的螺旋给料称重机以及所述一次风机，所述一次风机与所述燃烧器的连接管道与所述螺旋给料称重机的出料口连通。

作为本发明的一种改进，所述烟气热量回收装置包括与所述炉膛的出烟口连通的高温空气预热器、与所述高温空气预热器的出口连通的高温省煤器、与所述高温省煤器的出口连通的低温省煤器和与所述低温省煤器的出口连通的低温空气预热器。

作为本发明的一种改进，所述二次风机与所述燃烧器连接的管道依次穿过所述低温空气预热器和所述高温空气预热器后与所述燃烧器连接，所述四次风机与所述炉膛连接的管道依次穿过所述低温空气预热器和所述高温空气预热器后与所述炉膛连接。

作为本发明的一种改进，所述除尘装置包括与所述烟气热量回收装置的出口连通的旋风除尘器、与所述旋风除尘器的出口连通的袋式除尘器、与所述袋式除尘器的灰仓连接的螺旋输送机以及进风口与所述袋式除尘器的出风口连通的引风机。

作为本发明的一种改进，所述脱硫装置包括所述出烟管道、与所述螺旋输送机的出料口连接的脱硫剂制浆罐、与所述脱硫剂制浆罐的出料口连接的输浆泵、与所述输浆泵的出口连接的脱硫剂循环罐、位于所述脱硫剂循环罐上方的气动乳化脱硫塔以及连接在所述脱硫剂循环罐的出料口与所述气动乳化脱硫塔的进料口之间的脱硫循环泵，所述气动乳化脱硫塔的出料口与所述脱硫剂循环罐的进料口连通，所述出烟管道的一端与所述引风机的出风口连通，另一端与所述气动乳化脱硫塔的出料口和所述脱硫剂循环罐的进料口的连接管道连通。

作为本发明的一种改进，所述脱硫装置还包括压滤机以及连接在所述脱硫剂循环罐的出料口和所述压滤机的进料口之间的渣浆泵，所述压滤机的下方设置有料渣斗。

作为本发明的一种改进，所述脱硫剂制浆罐和所述脱硫剂循环罐上分别设置有搅拌器。

作为本发明的一种改进，所述气动乳化脱硫塔上端设置有高位烟囱。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、通过一次风机、二次风机、三次风机和四次风机引用低氧回流风机的回流风与自然风配比，对炉膛温度进行控制，进而控制燃烧过程中氮氧化合物的生成，达到低氮产生的目的，燃烧效率高、污染物排量低且设备投入和使用成本相对较低。

2、与传统脱硫脱硝设备相比，本发明的结构相对简单、占地面积相对较小。

3、除尘装置采用二级除尘技术，一级旋风除尘对烟气中的较粗颗粒进行收集，二级袋式除尘对精细颗粒进行收集，一方面经过一级除尘后，二级袋式除尘的除尘压力降低，滤袋精细规格要求可以提高，除尘的效果大大提高，另一方面经一级除尘后，二级袋式除尘的滤袋使用寿命会大大提高，减少使用中滤袋的更换，降低减排成本。

4、脱硫系统采用气动乳化脱硫技术，脱硫剂可采用一定浓度的粉煤灰溶液，也可使用消石灰水或碱性工业废水，有效降低脱硫剂的投入成本。

附图说明

图1为本发明回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统的结构示意图，图中箭头方向为物流或烟气流动方向。

图中标示对应如下：

10-给料装置；              11-燃料仓；

12-螺旋卸料阀；            13-螺旋给料称重机；

14-一次风机；              20-燃烧装置；

21-燃烧器；                22-炉膛；

23-低氧回流风机；          24-二次风机；

25-三次风机；              26-四次风机；

27-水冷壁；                30-烟气热量回收装置；

31-高温空气预热器；        32-高温省煤器；

33-低温空气预热器；        34-低温省煤器；

40-除尘装置；              41-旋风除尘器；

42-袋式除尘器；            43-螺旋输送机；

44-引风机；                50-脱硫装置；

51-出烟管道；              52-脱硫剂制浆罐；

53-脱硫剂循环罐；          54-气动乳化脱硫塔；

55-脱硫循环泵；            56-压滤机；

57-渣浆泵；                58-料渣斗；

59-搅拌器；                60-高位烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本实施例提供的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，包括依次连接的给料装置10、燃烧装置20、烟气热量回收装置30、除尘装置40和脱硫装置50，当然，回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统还包括用于控制上述各装置工作时序的控制模块，该控制模块为常规的模块，非本发明的重点，此处不再详述。

给料装置10包括燃料仓11、位于燃料仓11出料口位置的螺旋卸料阀12、位于螺旋卸料阀12下方的螺旋给料称重机13以及一次风机14，一次风机与燃烧装置20上的燃烧器21连接，且两者之间的连接管道与螺旋给料称重机13的出料口连通。当螺旋卸料阀12开启时，燃料仓11中的粉体状燃料自然流入螺旋给料称重机13中进行称重定量，并经螺旋给料机13输送到一次风机14与燃烧器21的连接管道上，在一次风机14的作用下将燃料送往燃烧器21，实现定量供料。

燃烧装置20包括炉膛22、低氧回流风机23、设置在炉膛22下端的燃烧器21、与燃烧器21连接的二次风机24和三次风机25以及与炉膛22连接的四次风机26，燃烧器21的进料口与一次风机14的出风口连通，出料口与炉膛22连通，这样一次风机14吹送过来的燃料可经燃烧器21点燃后进入炉膛22内进行燃烧。

燃烧器21的进风口分别与二次风机24和三次风机25的出风口连通，四次风机26的进风口与外部连通，出风口与炉膛22在炉膛22的中上部位置连通，低氧回流风机23的进风口与脱硫装置50的出烟管道51连通，出风口分别与一次风机14、二次风机24、三次风机25和四次风机26的进风口连通，此外一次风机14、二次风机24和三次风机25也分别具有与外部连通的进风口。低氧回流风机23可以为其他风机提供混有烟气的低氧回流风，这些低氧回流风在各个风机位置处与外部空气混合配比后，通过相应的风机在粉体燃料被点燃后混入炉膛22中，其中，二次风机24和三次风机25提供的风量主要用于控制粉体燃料的燃烧份额并供给粉体燃料燃尽所需的氧量，四次风机26提供的风量主要用于控制炉膛22中上部的温度、炉膛22内燃料燃烬率和氮氧化合物的生产和还原反应；此外，一次风机14、二次风机24、三次风机25和四次风机26的含氧量和出风量可通过低氧回流风机23进行调配。低氧回流风机23提供的回流烟气中的氮氧化合物在炉膛22内进行还原，从而控制氮氧化合物排放。

优选的，在本实施例中，炉膛22的侧壁上设置有用于接收热量的水冷壁27，水冷壁27为常规的零部件，此处不再详述。炉膛22内的燃烧产物以辐射为主、对流为辅的传热方式将热量传递给水冷壁24吸收。

烟气热量回收装置30包括与炉膛22的出烟口连通的高温空气预热器31、与高温空气预热器31的出口连通的高温省煤器32、与高温省煤器32的出口连通的低温省煤器34和与低温省煤器34的出口连通的低温空气预热器33，低温空气预热器33的出口即为烟气热量回收装置30的出口。上述高温空气预热器31、高温省煤器32、低温空气预热器33和低温省煤器34都是本领域常用的设备，其中的高温(或低温)只是相对于低温(或高温)而言，并非表示实际的温度范围，这也是本领域人员的惯用表述，此处不再详述。这样，烟气在流经烟气热量回收装置30时，其热量可以被吸收再利用。

优选的，在本实施例中，二次风机24与燃烧器21连接的管道从二次风机24位置起依次穿过低温空气预热器33和高温空气预热器31后，与燃烧器21连接，四次风机26与炉膛22连接的管道从四次风机26的位置起依次穿过低温空气预热器33和高温空气预热器31后，与炉膛22连接。这样能更好的控制炉膛22内的温度。

优选的，在本实施例中，高温空气预热器31和炉膛22的出烟口之间还设置有选择性催化还原脱硝装置，该装置为常规的装置，此处不再详述。

除尘装置40包括与烟气热量回收装置30的出口连通的旋风除尘器41、与旋风除尘器41的出口连通的袋式除尘器42、与袋式除尘器42的灰仓连接的螺旋输送机43以及进风口与袋式除尘器42的出风口连通的引风机44。这样可形成两极除尘，即一级旋风除尘和二级袋式除尘，一级旋风除尘对烟气中的较粗颗粒进行收集，二级袋式除尘对精细颗粒进行收集，一方面经过一级除尘后，二级袋式除尘的除尘压力降低，滤袋精细规格要求可以提高，除尘的效果大大提高，另一方面经一级除尘后，二级袋式除尘的滤袋使用寿命会大大提高，减少使用中滤袋的更换，降低减排成本。

脱硫装置50包括出烟管道51、与螺旋输送机43的出料口连接的脱硫剂制浆罐52、与脱硫剂制浆罐52的出料口连接的输浆泵(图中未示出)、与输浆泵的出口连接的脱硫剂循环罐53、位于脱硫剂循环罐53上方的气动乳化脱硫塔54以及连接在脱硫剂循环罐53的出料口与气动乳化脱硫塔54的进料口之间的脱硫循环泵55，气动乳化脱硫塔54的出料口与脱硫剂循环罐53的进料口连通，出烟管道51的一端与引风机44的出风口连通，另一端与气动乳化脱硫塔54的出料口和脱硫剂循环罐53的进料口的连接管道连通，这样可以将除尘后的烟气排入脱硫装置中进行脱硫处理。

气动乳化脱硫塔54为常规的脱硫塔，其主要利用粉煤灰溶液状态下与烟气中的SO₂等酸性气体进行化学反应，生成稳定的盐类，吸收SO₂后的浆液在启动乳化脱硫塔54内反应生成CaSO₃，通过就地强制氧化、结晶成CaSO₄·2H₂O，CaSO₄·2H₂O经脱水后可形成石膏，从而减少或去除烟气中的SO₂等酸性气体排放，最终实现含硫烟气的综合治理。

优选的，在本实施例中，脱硫装置50还包括压滤机56以及连接在脱硫剂循环罐53的出料口和压滤机56的进料口之间的渣浆泵57，压滤机56的下方设置有料渣斗58。这样，脱硫剂循环罐53内失效的脱硫剂可由渣浆泵57定期输送到压滤机56进行脱水干燥处理。

优选的，在本实施例中，脱硫剂制浆罐52和脱硫剂循环罐53上分别设置有搅拌器59。

优选的，在本实施例中，气动乳化脱硫塔54上端设置有高位烟囱60，高位烟囱60可以将处理后的洁净烟气接引到高位排放。

本实施例提供的上述回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统具有系统紧凑、占地面积少、运行稳定、污染物排放低等特点，采用该系统，烟气中二氧化硫排放浓度小于50mg/m3，氮氧化物排放浓度小于150mg/m3、烟尘排放浓度小于30mg/m3，远低于国家标准的要求。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如采用其他的除尘装置代替上述实施例中的除尘装置40等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，包括依次连接的给料装置、燃烧装置、烟气热量回收装置、除尘装置和脱硫装置，其特征在于，所述燃烧装置包括炉膛、低氧回流风机、设置在所述炉膛下端的燃烧器、与所述燃烧器连接的二次风机和三次风机以及与所述炉膛连接的四次风机，所述燃烧器进料口与所述给料装置的一次风机的出风口连通，出料口与所述炉膛连通，所述燃烧器的进风口分别与所述二次风机和所述三次风机的出风口连通，所述四次风机的进风口与外部连通，出风口与所述炉膛在所述炉膛的中上部位置连通，所述低氧回流风机的进风口与所述脱硫装置的出烟管道连通，出风口分别与所述一次风机、所述二次风机、所述三次风机和所述四次风机的进风口连通。

2.如权利要求1所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述炉膛的侧壁上设置有用于接收热量的水冷壁。

3.如权利要求1所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述给料装置包括燃料仓、位于所述燃料仓出料口位置的螺旋卸料阀、位于所述螺旋卸料阀下方的螺旋给料称重机以及所述一次风机，所述一次风机与所述燃烧器的连接管道与所述螺旋给料称重机的出料口连通。

4.如权利要求1所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述烟气热量回收装置包括与所述炉膛的出烟口连通的高温空气预热器、与所述高温空气预热器的出口连通的高温省煤器、与所述高温省煤器的出口连通的低温省煤器和与所述低温省煤器的出口连通的低温空气预热器。

5.如权利要求4所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述二次风机与所述燃烧器连接的管道依次穿过所述低温空气预热器和所述高温空气预热器后与所述燃烧器连接，所述四次风机与所述炉膛连接的管道依次穿过所述低温空气预热器和所述高温空气预热器后与所述炉膛连接。

6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述除尘装置包括与所述烟气热量回收装置的出口连通的旋风除尘器、与所述旋风除尘器的出口连通的袋式除尘器、与所述袋式除尘器的灰仓连接的螺旋输送机以及进风口与所述袋式除尘器的出风口连通的引风机。

7.如权利要求6所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述脱硫装置包括所述出烟管道、与所述螺旋输送机的出料口连接的脱硫剂制浆罐、与所述脱硫剂制浆罐的出料口连接的输浆泵、与所述输浆泵的出口连接的脱硫剂循环罐、位于所述脱硫剂循环罐上方的气动乳化脱硫塔以及连接在所述脱硫剂循环罐的出料口与所述气动乳化脱硫塔的进料口之间的脱硫循环泵，所述气动乳化脱硫塔的出料口与所述脱硫剂循环罐的进料口连通，所述出烟管道的一端与所述引风机的出风口连通，另一端与所述气动乳化脱硫塔的出料口和所述脱硫剂循环罐的进料口的连接管道连通。

8.如权利要求7所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述脱硫装置还包括压滤机以及连接在所述脱硫剂循环罐的出料口和所述压滤机的进料口之间的渣浆泵，所述压滤机的下方设置有料渣斗。

9.如权利要求7所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述脱硫剂制浆罐和所述脱硫剂循环罐上分别设置有搅拌器。

10.如权利要求7-9中任一权利要求所述的回流烟气再循环煤粉工业锅炉燃烧系统，其特征在于，所述气动乳化脱硫塔上端设置有高位烟囱。