CN107606609B - 一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉 - Google Patents

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一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉,含有炉膛、一次风室、旋风分离器、料腿、回料阀、排渣管、气固换热床和尾部烟道；尾部烟道内布置有过热器、省煤器和空气预热器。气固换热床通过放灰管与料腿连接，料腿内的部分高温返料灰进入气固换热床内。气固换热床包含换热床风室、换热床风帽、换热床换热室、换热床气固分离装置以及换热床排渣管；换热床气固分离装置顶部的气体出口通过气体管路与锅炉的一次风室连接；换热床风室通过气体管路与空气预热器连接。本发明一方面利用气固换热床实现部分灰渣的冷却和排渣，充分回收灰渣热量，降低排渣热损失，提高锅炉热效率；另一方面可大幅提高一次风温，有利于低热值高灰分燃料的稳定燃烧。

Description

一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉燃烧应用领域，公开了一种包含气固换热床并适用于燃烧油页岩、油页岩半焦和矸石等低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉。
背景技术
我国低热值高灰分燃料储量巨大，如油页岩，其已探明储量在7000亿吨，具有巨大的应用潜力，然而，低热值高灰分燃料本身热值在800-1500kcal/kg，灰分在50-70％，在一般的燃烧设备中很难实现稳定燃烧，因此其能量的高效利用一直被广泛关注。
循环流化床锅炉具有燃料适应性好、污染物排放水平低等优点，由于其密相区含有大量高温固体颗粒，蓄热能力强，因此具有燃烧高灰分低热值的燃料的潜力。目前，国内外已建成用于燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，如约旦277MW燃烧油页岩的循环流化床锅炉，油页岩热值800kcal/kg，给料量650t/h，排渣量420t/h，配备有20台30t/h的冷渣器。然而，由于燃料本身热值低，其稳定燃烧较为困难，一般需采用较高的一次风温或掺烧高热值燃料，并且燃料灰分高，排渣量大，不仅需要多台冷渣器，影响锅炉整体布置，还存在巨大的排渣热损失，极大地降低了锅炉热效率。因此，目前燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉普遍存在难以稳定燃烧和热效率偏低的问题。
有效回收大量热灰渣的热量并送回炉膛，既有利于锅炉稳定燃烧，又可以降低排渣热损失，提高锅炉热效率。因此，设计研发一种可有效回收灰渣热量，适用于燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，对劣质燃料燃烧利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对循环流化床锅炉燃烧低热值高灰分燃料时，难以稳定燃烧和高灰分大量热灰渣流失进而降低锅炉热效率的问题，提供一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，使其不仅可以满足低热值高灰分燃料稳定燃烧的要求，同时还能有效回收热灰的热量，降低排渣热损失，提高锅炉热效率。
本发明的技术方案如下：
一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，含有炉膛、一次风室、旋风分离器、料腿、回料阀、排渣管和尾部烟道；在一次风室上部均匀布置风帽；所述尾部烟道内布置有过热器、省煤器和空气预热器，其特征在于：所述循环流化床锅炉还包括气固换热床，该气固换热床上部通过放灰管与料腿连接；所述气固换热床包含换热床风室、换热床风帽、换热床换热室、换热床气固分离装置以及换热床排渣管；换热床气固分离装置顶部的气体出口通过气体管路与锅炉的一次风室连接；换热床风室通过气体管路与空气预热器连接。
优选地，所述放灰管上设置放灰管阀门。
优选地，所述气固换热床内设有隔板，该隔板将气固换热床分成上部相连通的第一换热室和第二换热室，第一换热室的上部通过放灰管和放灰管阀门与料腿连接。
优选地，气固换热床截面积与炉膛上部稀相区的截面积相同。
上述技术方案中，所述换热床气固分离装置采用隔板式惯性分离器或旋风分离器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：①由于增设了气固换热床，部分灰渣通过气固换热床冷却后排出，降低了炉膛内排渣量和排渣热损失，可以适当减少炉膛下侧冷渣器的数量，方便整体布置；②空气经空气预热器加热后一般风温大约为200℃，本发明通过气固换热床可将一次风温提高到约400℃，满足低热值高灰分燃料稳定燃烧的要求；高温热灰通过一次风冷却，传热温差大，冷却效果好，能有效回收热灰的热量，有效提高锅炉热效率；③气固换热床内布置隔板，增加热灰流动路程，从而增加气固换热时间，实现气固充分换热。
附图说明
图1是本发明一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉具体结构的示意图。
图中：1-炉膛；2-一次风室；3-风帽；4-排渣管；5-旋风分离器；6-料腿；7-回料阀；8-尾部烟道；9-过热器；10-省煤器；11-空气预热器；12-放灰管；13-放灰管阀门；14-气固换热床；15-换热床风室；16-换热床风帽；17-换热床换热室；17a-第一换热室；17b-第二换热室；18-换热床气固分离装置；19-换热床排渣管；20-隔板。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体结构、原理和实施方式。
图1是发明的一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉的结构原理示意图，它含有炉膛1、一次风室2、旋风分离器5、料腿6、回料阀7和尾部烟道8；炉膛1下部布置排渣管4，一次风室2上部均匀布置风帽3，尾部烟道8内布置有过热器9、省煤器10和空气预热器11；在回料阀7旁边增加一个气固换热床14，该气固换热床14通过一根放灰管12与料腿6连接，在放灰管上一般要设置放灰管阀门13，通过调节放灰管阀门13的开度控制进入气固换热床14中的热灰量；所述气固换热床14包含换热床风室15、换热床风帽16、换热床换热室17、换热床气固分离装置18和换热床排渣管19。换热床风室15通过气体管路与空气预热器11连接，换热床气固分离装置18上部的气体出口通过气体管路与锅炉一次风室2连接，一次风经过空气预热器11加热后，进入气固换热床14与热灰进行气固换热，充分换热后的一次风进入一次风室2。
气固换热床14中可设置挡板20，将换热床换热室17分成上部相连通的第一换热室17a和第二换热室17b，第一换热室17a的上部通过放灰管12和放灰管阀门13与料腿6连接，这样可增加热灰流动路程，增加换热时间；换热床气固分离装置18可以采用隔板式惯性分离器或旋风分离器。该气固换热床14截面积与炉膛上部稀相区的截面积相同，保证气固换热床内为旺盛的鼓泡流态化。
本发明的工作原理和实施过程如下：料腿内一部分高温返料灰通过放灰管12进入气固换热床的换热室内；一次风通过空气预热器11加热后，进入换热床风室15，均匀分布后通过换热床风帽16进入换热床换热室17；气固换热床截面积与炉膛上部稀相区的截面积相同，保证气固换热床内为旺盛的鼓泡流态化，一次风与高温热灰在换热床换热室内进行气固换热；换热室内设置隔板，增加热灰流动路程，从而延长换热时间；气固换热床还包含气固分离装置，可以将充分加热的气体与固体分离，分离下来的灰回到换热床换热室；而充分加热的一次风进入一次风室，供给锅炉用于燃烧；充分冷却的灰渣从换热床排渣管排出；气固换热床内可以实现气固高效换热，从而大幅提高一次风温，同时回收灰渣的热量，提高一次风温有利于低热值燃料的稳定燃烧，实现低热值高灰燃料的燃烧利用，回收灰渣的热量可以降低排渣热损失，提高锅炉热效率。
使用本发明的循环流化床锅炉可以实现低热值高灰分燃料的高效燃烧利用，不仅能实现低热值燃料的稳定燃烧，还实现了大量灰渣热量的回收，提高了锅炉热效率。整体锅炉系统结构简单，建造和运行成本较低。

Claims (5)

1.一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，含有炉膛(1)、一次风室(2)、旋风分离器(5)、料腿(6)、回料阀(7)、排渣管(4)和尾部烟道(8)；在一次风室(2)上部均匀布置风帽(3)；所述尾部烟道(8)内布置有过热器(9)、省煤器(10)和空气预热器(11)，其特征在于：所述循环流化床锅炉还包括气固换热床(14)，该气固换热床(14)上部通过放灰管(12)与料腿(6)连接；所述气固换热床(14)包含换热床风室(15)、换热床风帽(16)、换热床换热室(17)、换热床气固分离装置(18)以及换热床排渣管(19)；换热床气固分离装置(18)顶部的气体出口通过气体管路与锅炉的一次风室(2)连接；换热床风室(15)通过气体管路与空气预热器(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，其特征在于：所述放灰管(12)上设置放灰管阀门(13)。
3.根据权利要求2所述的一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，其特征在于：所述气固换热床(14)内设有隔板(20)，该隔板将气固换热床(14)分成上部相连通的第一换热室(17a)和第二换热室(17b)，第一换热室(17a)的上部通过放灰管(12)和放灰管阀门(13)与料腿(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，其特征在于：气固换热床(14)截面积与炉膛(1)上部稀相区的截面积相同。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种燃烧低热值高灰分燃料的循环流化床锅炉，其特征在于：所述换热床气固分离装置(18)采用隔板式惯性分离器或旋风分离器。
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