CN106122950B - 一种低氮燃烧的循环流化床锅炉 - Google Patents

一种低氮燃烧的循环流化床锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低氮燃烧的循环流化床锅炉，其燃烧系统包括炉膛，所述炉膛内从下到上依次设有的布风装置、燃烧装置和水冷壁腔，所述炉膛上方设有与所述锅筒连接的上集箱，所述炉膛前壁外侧设有与所述锅筒连接的下集箱，所述水冷壁腔内增设了两片冷水屏，两片所述水冷屏的上、下两端分别穿过所述炉膛顶部及炉膛前壁，并分别与所述上集箱和所述下集箱对应连接。本发明的有益效果为：有效降低燃烧系统的床温及氧量，进而降低NO2的原始排放量，使燃料得到充分，降低飞灰可燃物，提高锅炉的经济性。

Description

一种低氮燃烧的循环流化床锅炉
技术领域
本发明涉及锅炉设备领域，尤其是一种低氮燃烧的循环流化床锅炉。
背景技术
煤炭是我国一次能源的主要来源，而燃煤发电是我国煤炭利用的主要部分。煤炭燃烧将产生很多污染物，如二氧化硫、氮氧化物及烟尘等，其中氮氧化物是酸雨形成的主要来源之一。随着我国经济的快速发展，污染物排放愈发严重，给人民生活带来了极大的困扰。鉴于此，国家相继颁发环保法规严格控制污染物的排放。在最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中明确规定，自2014年7月1 日起，现有循环流化床锅炉氮氧化物排放限值为200mg/m3。
国内现有循环流化床机组，由于煤种变化大及风量配比调节不合理等因素，导致很多电厂难于达标。在实际运行过程中，有些机组虽然采用了一二次风分级燃烧的方案，但是由于密相区温度过高，一次风占总风量的比例不得不提到 60% 甚至更高，这样不利于还原气氛的生成，也就不利于氮氧化物的生成抑制。由于相当数量的 CFB 锅炉 NOx2排放浓度超过200mg/m3，需要安装SNCR脱硝系统，这会显著增加企业的运行成本且改造周期长、设备初投资极大。在这样的背景下，为了增强现有循环流化床机组风量配比调节的灵活性，本发明提出了一种低氮燃烧的循环流化床锅炉。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种低氮燃烧的流化床锅炉，其可有效降低NOx的原始排放量，使设备达到国标环保要求。
本发明所述的一种低氮燃烧的流化床锅炉，其技术方案为：包括依次设置并相互连接的燃烧系统、气固分离循环系统和对流烟道系统，所述燃烧系统上方设有给锅炉供水的锅筒，所述燃烧系统包括炉膛，所述炉膛内从下到上依次设有的布风装置、燃烧装置和水冷壁腔，所述燃烧装置上设有一次风系统和二次风系统，所述炉膛上方设有与所述锅筒连接的上集箱，所述炉膛前壁外侧设有通过下降管与所述锅筒连接的下集箱，所述水冷壁腔内设有两片冷水屏，两片所述水冷屏的上、下两端分别穿过所述炉膛顶部及炉膛前壁，并分别与所述上集箱和所述下集箱对应连接。
为了更好的降低床温、降低氧量，进而降低NO2的原始排放量，本发明在炉膛中增加了二片水冷屏，水冷屏与水冷壁共同作用给流化床降温，水冷屏与水冷壁产生的汽水混合物通过汽水连接管送入上集箱。
进一步改进，所述气固分离循环系统包括分离装置和设在所述分离装置下方的返料装置，所述分离装置包括从上至下依次连通的分离器筒体、分离器锥体和分离器立管，所述分离装置通过设在所述分离器立管下部侧壁上的“老鹰嘴”状的进口烟道与所述燃烧装置连通，所述分离器筒体顶部插入偏心中心筒，所述中心筒上端通过固定支座固定在所述对流烟道系统的烟道入口侧壁上。
进一步改进，所述中心筒的筒体上部外侧壁与所述对流烟道系统的烟道入口侧壁之间填充有硅酸铝板。
分离器中心筒设计成偏心结构，可以显著提高分离效率，使分离器中气固完全分离，有效避免了分离器分离下来的循环灰有部分返窜到分离器进入尾部烟道中的情况，改善了旋风分离器内的流场分布，有效中心筒固定方式采用支座式，所述中心筒的筒体上部外侧壁与对流烟道系统烟道入口的之间填充的硅酸铝板可以有效的防止在运行中因膨胀问题而使筒体变形，烟气从燃烧装置中进入分离装置分离后，固体由返料装置送回燃烧装置中，气体通过中心筒上端的出口送入对流烟道系统。
进一步改进，所述返料装置包括分别与所述然烧装置连接的松动风室和返料风室，所述松动风室和所述返料风室通过浇筑板隔开，所述松动风室和所述返料风室上方均设有布风板，所述松动风室和所述返料风室的下方均设有料腿，所述布风板上设有布风帽，所述布风板下方设有穿过返料箱的落灰管。
返料装置的作用是将分离器分离下来的高温固体物料送回呈现正压的炉膛密相区内，克服炉膛的正压，以免分离器分离下来的循环灰有部分返窜到分离器进入尾部烟道中；现有技术中，只设有一个返料室，本发明中在返料室旁还设有分隔布置的松风室，松风箱和返料箱的共同作用，将分离下的高温固体物料连续稳定的送回炉膛密相区中，调节回灰量，使物料得到充分燃烧，从而达到调节锅炉燃烧效率和床温的作用。返料装置中的风机最好采用罗茨风机，其返料风压和返料风量不存在比例关系，运行时只要控制好风量即可，而不需再关注返料风压，且在返料风室和松风室上方设置的布风板，布风板上设置布风帽，通过调节布风帽的开孔率来降低流化风量，控制NO2排放量。
进一步改进，所述二次风系统的热风出口通过补燃风管道与所述中心筒出口连接，作为补燃风系统。
从二次风系统的热风出口接热风管道至分离器中心筒出口，每只分离器接三只热风管，通过补充空气，使得分离器出口飞灰中的未燃尽碳继续燃烧，可以提高此处烟气的温度，同时还可以降低飞灰可燃物，提高锅炉的经济性。
进一步改进，所述对流烟道系统包括水平烟道和设在水平烟道下方的垂直烟道，所述水平烟道和所述垂直烟道连接部设有折焰角，水平烟道入口设有一次过热器，所述一次过热器后方设有所述二次过热器，所述垂直烟道从上到下依次设有省煤器、一级空气预热器、二级空气预热器和三级空气预热器。
由于炉膛烟气温度降低后，过热器温及减温水会有所降低，在一次过热器后方增加二次过热器，增加了高温过热器面积，适当提高过热器的温度，就可在不增加锅炉深度的前提下，布置更多的过热器受热面，同时，折焰角的设置使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋向均匀，进一步增加受热面积，以满足生产需要。
本发明的有益效果为：有效降低燃烧系统的床温及氧量，进而降低NO2的原始排放量，使燃料得到充分，降低飞灰可燃物，提高锅炉的经济性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明主视剖面结构示意图。
图2为K部放大结构示意图。
图3为H部放大结构示意图。
图4为所述中心筒主结构示意图。
图5为所述中心筒俯视结构示意图。
图6为所述A部放大结构示意图。
图7为所述返料装置主视结构示意图。
其中，1-燃烧系统，10-下降管，11-布风装置，12-燃烧装置，13-水冷壁腔，14-一次风系统，15-二次风系统，16-上集箱，17-下集箱，18-水冷屏，19-补燃风管道，2-气固分离系统，21-分离装置，211-分离器筒体，212-分离器锥体，213-分离器立管，214-进口烟道，215-中心筒，216-固定支座，217-硅酸铝板，22-返料装置，221-松动风室，222-返料风室，223-布风板，224-落灰管，225-布风帽，226-料腿，3-对流烟道系统，31-水平烟道，32-垂直烟道，33-折焰角，34-一次过热器，35-二次过热器，36-省煤器，37-一级空气预热器，38-二级空气预热器，39-三级空气预热器，4-锅筒。
具体实施方式
如图所示，一种低氮燃烧的流化床锅炉，包括依次设置并相互连接的燃烧系统1、气固分离循环系统2和对流烟道系统3，所述燃烧系统1的上方设有给锅炉供水的锅筒4，所述燃烧系统1包括炉膛，所述炉膛内从下到上依次设有的布风装置11、燃烧装置12和水冷壁腔13，所述燃烧装置12上设有一次风系统14和二次风系统15，所述炉膛上方设有与所述锅筒4连接的上集箱16，所述炉膛前壁外侧设有通过下降管10与所述锅筒连接的下集箱17，所述水冷壁腔内13设有两片冷水屏18，两片所述水冷屏18的上、下两端分别穿过所述炉膛顶部及炉膛前壁，并分别与所述上集箱16和所述下集箱17对应连接。
所述气固分离循环系统2包括分离装置21和设在所述分离装置21下方的返料装置22，所述分离装置21包括从上至下依次连通的分离器筒体211、分离器锥体212和分离器立管213，所述分离装置21通过设在所述分离器立管213下部侧壁上的“老鹰嘴”状的进口烟道214与所述燃烧装置12连通，所述分离器筒体211顶部插入偏心中心筒215，所述中心筒215的上端通过固定支座216固定在所述对流烟道系统3的烟道入口侧壁上，所述中心筒215的筒体上部外侧壁与所述对流烟道系统3的烟道入口的侧壁之间填充有硅酸铝板217；所述二次风系统15的热风出口通过补燃风管道19与所述中心筒215出口连接。
所述返料装置22包括分别与所述然烧装置12连接的松动风室221和返料风室222，所述松动风室221和所述返料风室222通过浇筑板隔开，所述松动风室221和所述返料风室222的上方均设有布风板223，所述松动风室221和所述返料风室222的下方均设有料腿226，所述布风板223上设有布风帽225，所述布风板223的下方设有穿过返料箱224的落灰管224。
所述对流烟道系统3包括水平烟道31和设在水平烟道31下方的垂直烟道32，所述水平烟道31和所述垂直烟道32的连接部设有折焰角33，所述水平烟道31的入口处设有一次过热器34，所述一次过热器34的后方设有所述二次过热器35，所述垂直烟道32从上到下依次设有省煤器36、一级空气预热器37、二级空气预热器38和三级空气预热器39。
所述向所述燃烧装置内送入燃料，燃烧产生的蒸汽从进口烟道进入分离装置中，分离装置将气固分离，固体落入返料装置并送回燃烧室继续燃烧，烟气从中心筒上端出口进入水平烟道，经过2个过热器、省煤器、空气预热器后排出，锅炉中的水在水管中由产生的热烟气加热，经过燃烧装置、分离装置、2个过热器及省煤器后，最终送入锅筒中。
以上所述仅为本发明的优选方案，并非作为对本发明的进一步限定，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的各种等效变化均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低氮燃烧的循环流化床锅炉，包括依次设置并相互连接的燃烧系统、气固分离循环系统和对流烟道系统，所述燃烧系统上方设有给锅炉供水的锅筒，所述燃烧系统包括炉膛，所述炉膛内从下到上依次设有的布风装置、燃烧装置和水冷壁腔，所述燃烧装置上设有一次风系统和二次风系统，其特征在于，所述炉膛上方设有与所述锅筒连接的上集箱，所述炉膛前壁外侧设有与所述锅筒连接的下集箱，所述水冷壁腔内设有两片冷水屏，两片所述冷水屏的上、下两端分别穿过所述炉膛顶部及炉膛前壁，并分别与所述上集箱和所述下集箱对应连接；所述气固分离循环系统包括分离装置和设在所述分离装置下方的返料装置，所述分离装置包括从上至下依次连通的分离器筒体、分离器锥体和分离器立管，所述分离装置通过设在所述分离器立管下部侧壁上的“老鹰嘴”状的进口烟道与所述燃烧装置连通，所述分离器筒体顶部插入偏心中心筒，所述中心筒上端通过固定支座固定在所述对流烟道系统的烟道入口侧壁上；所述返料装置包括分别与所述燃烧装置连接的松动风室和返料风室，所述松动风室和所述返料风室通过浇筑板隔开，所述松动风室和所述返料风室上方均设有布风板，所述松动风室和所述返料风室的下方均设有料腿，所述布风板上设有布风帽，通过调节布风帽的开孔率来降低流化风量，控制NO2排放量，所述布风板下方设有穿过返料箱的落灰管；所述对流烟道系统包括水平烟道和设在水平烟道下方的垂直烟道，所述水平烟道和所述垂直烟道连接部设有折焰角，水平烟道入口设有一次过热器，所述一次过热器后方设有二次过热器，折焰角的设置使烟气沿燃烧室高度方向的分布趋向均匀，进一步增加受热面积；所述垂直烟道从上到下依次设有省煤器、一级空气预热器、二级空气预热器和三级空气预热器。
2.根据权利要求1所述的一种低氮燃烧的循环流化床锅炉，其特征在于，所述中心筒的筒体上部外侧壁与所述对流烟道系统的烟道入口侧壁之间填充有硅酸铝板。
3.根据权利要求1所述的一种低氮燃烧的循环流化床锅炉，其特征在于，所述二次风系统的热风出口通过补燃风管道与所述中心筒出口连接。
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