CN109058978A - 双燃料锅炉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双燃料锅炉系统，包括由燃烧室、分离器和返料阀所构成的循环流化床锅炉总成，所述燃烧室能够单独以水煤浆或天然气为燃料，所述燃烧室开设有用于向自身内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口，且所述燃烧室内设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴。该双燃料锅炉系统，基于循环流化床锅炉，在燃烧室上开设了水煤浆播撒接口，并在燃烧室内设置了天然气烧嘴，使得该锅炉系统可以在水煤浆和天然气两种燃料之间进行切换，既满足排放要求，又能够照顾民生需求，同时还能够尽量降低生产成本。

Description

双燃料锅炉系统
技术领域
本发明涉及锅炉生产设计技术领域，特别涉及一种双燃料锅炉。
背景技术
目前，国内工业锅炉按容量计80％左右依然为燃煤锅炉，其中相当一部分锅炉粉尘、SO2和氮氧化物排放严重超标，燃煤锅炉中目前比较先进的技术是循环流化床锅炉，但随着国家锅炉排放标准的提高，煤燃料的限制使用等，燃煤循环流化床锅炉已经不能满足排放要求。
水煤浆作为一种煤基燃料，从运输、存放、输送到锅炉前燃料接口的整个过程都是密闭进行的，若水煤浆燃料配合流态平衡流化床锅炉使用，炉后不进行脱硫脱氮即可达到国家超低排放标准；然而，由于水煤浆是煤基燃料，目前还未被广泛认可，在一些地区应用时容易遇到障碍，但不可否认的是，水煤浆燃料与流态平衡流化床锅炉配合使用，确实可以达到清洁排放的效果。
天然气因其相对煤而言几乎不含氮硫、粉尘等有害物质，燃烧后产生的污染物含量低，被广泛认为是一种清洁能源，然而由于我国天然气储量较少，因此价格高，供需缺口很大，集中使用天然气非常容易造成天然气紧缺局面。
发明内容
本发明之目的在于公开一种双燃料锅炉系统，该双燃料锅炉系统能够单独以水煤浆或天然气为燃料，两种燃料之间可以简便的进行切换，在水煤浆的燃烧效率以及烟气排放清洁程度均达标时，可以采用水煤浆作为燃料，天然气烧嘴作为备用，以降低生产成本；在煤基燃料被限制或者排放清洁要求更高时，可采用天然气作为燃料，水煤浆播撒接口作为备用；而在天然气供应不足时，可切换为水煤浆燃料，在保证民生的同时满足超低排放标准要求。
为达到上述目的，本发明提供的双燃料锅炉系统，包括由燃烧室、分离器和返料阀所构成的循环流化床锅炉总成，所述燃烧室能够单独以水煤浆或天然气为燃料，所述燃烧室开设有用于向自身内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口，且所述燃烧室内设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴。
优选的，所述分离器和所述返料阀之间还设置有可开闭的密封阀，在所述燃烧室以水煤浆为燃料时，所述密封阀开启，所述分离器与所述返料阀之间连通；在所述燃烧室以天然气为燃料时，所述密封阀关闭，所述分离器与所述返料阀之间断开。
优选的，所述密封阀为气动密封阀。
优选的，所述水煤浆播撒接口具有多个，且所述水煤浆播撒接口设置在所述燃烧室的上部。
优选的，所述燃烧室共设置有四个所述水煤浆播撒接口，且四个所述水煤浆播撒接口关于所述燃烧室的纵向中心面左右对称。
优选的，所述天然气烧嘴具有多个，且所述天然气烧嘴设置在所述燃烧室的中下部。
优选的，所述天然气烧嘴共包括两个，且两个所述天然气烧嘴关于所述燃烧室的纵向中心面左右对称。
优选的，所述分离器的固体颗粒捕捉率不小于95％。
优选的，还包括与所述分离器相接的烟道，所述烟道内设置有省煤器。
优选的，还包括设置在所述烟道内，且位于所述省煤器下游的空气预热器。
本发明中所公开的双燃料锅炉系统，其燃烧室能够单独以水煤浆或天然气为原料，燃烧室开设有用于向燃烧室内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口，燃烧室内设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴。水煤浆和天然气两种燃料可以进行切换，在水煤浆的燃烧效率以及烟气排放清洁程度均达标时，可以采用水煤浆作为燃料，天然气烧嘴作为备用，以降低生产成本；在煤基燃料被限制或者排放清洁要求更高时，可采用天然气作为燃料，水煤浆播撒接口作为备用；而在天然气供应不足时，可切换为水煤浆燃料，在保证民生的同时满足超低排放标准要求。
该双燃料锅炉系统，基于循环流化床锅炉，在燃烧室上开设了水煤浆播撒接口，并在燃烧室内设置了天然气烧嘴，使得该锅炉系统可以在水煤浆和天然气两种燃料之间进行切换，既满足排放要求，又能够照顾民生需求，同时还能够尽量降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例中所公开的双燃料锅炉系统的纵剖面示意图。
其中，1为燃烧室，2为天然气烧嘴，3为水煤浆播撒接口，4为炉膛，5为烟道，6为省煤器，7为分离器，8为密封阀，9为返料阀，10为空气预热器。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种双燃料锅炉系统，该双燃料锅炉系统能够单独以水煤浆或天然气为燃料，两种燃料之间可以简便的进行切换，在水煤浆的燃烧效率以及烟气排放清洁程度均达标时，可以采用水煤浆作为燃料，天然气烧嘴作为备用，以降低生产成本；在煤基燃料被限制或者排放清洁要求更高时，可采用天然气作为燃料，水煤浆播撒接口作为备用；而在天然气供应不足时，可切换为水煤浆燃料，在保证民生的同时满足超低排放标准要求。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1中所示，本实施例中所公开的双燃料锅炉系统是在循环流化床锅炉的基础上形成的，其中，燃烧室1、分离器7和返料阀9构成循环流化床锅炉总成，循环流化床锅炉在实际运行过程中，燃烧室1、分离器7以及返料阀9之间的流体化燃料和烟气形成一种动态平衡，因此本实施例中的循环硫化床锅炉也可称为流态平衡循环流化燃烧锅炉，需要进行说明的是，该种动态平衡可以为现有循环流化床锅炉中所采用的平衡态，也可以为新建立的平衡态。该双燃料锅炉系统中，燃烧室1能够单独以水煤浆或天然气作为燃料，燃烧室1开设有用于向燃烧室1内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口3，并且燃烧室1内还设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴2。
水煤浆是由重量比重为65％左右的煤、重量比重为34％左右的水和1％左右的添加剂通过物理加工而得到的一种低污染、可管道输送的煤基液体燃料，相比于目前直接对煤固体颗粒进行燃烧的方式而言，将水煤浆作为锅炉燃料可以使得燃烧更加均匀，并且由于水煤浆中的水分含量较大，炉膛4火焰中心的温度较低，火焰中心温度降低可以有效减少氮氧化物的生成；更进一步的，在高温烟气进入烟道5之前还通过分离器7进行固气分离，分离得到的固体颗粒物被送回至燃烧室内循环燃烧，这不仅使得燃料循环倍率增加，炉膛4温度降低，燃料燃烧效率提高，而且还使得燃料中固定碳的体积浓度增大，这可以使已经生成的一氧化氮与碳发生反应生成氮气和一氧化碳，从而使燃烧室1和炉膛4内所生成的氮氧化物进一步降低，因此，循环流化床锅炉配合水煤浆燃料进行燃烧，无需在炉后设置脱硫脱氮设备即可达到国家超低排放要求。
而天然气相对于煤而言，其几乎不含氮硫、粉尘等有害物质，因此燃烧后的污染物含量很低，被公认为一种清洁能源。
上述实施例中所公开的双燃料锅炉系统，其燃烧室1能够单独以水煤浆或天然气为原料，燃烧室1开设有用于向燃烧室内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口，燃烧室1内设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴2。水煤浆和天然气两种燃料可以进行切换，在水煤浆的燃烧效率以及烟气排放清洁程度均达标时，可以采用水煤浆作为燃料，天然气烧嘴2作为备用，以降低生产成本；在煤基燃料被限制或者排放清洁要求更高时，可采用天然气作为燃料，水煤浆播撒接口作为备用；而在天然气供应不足时，可切换为水煤浆燃料，在保证民生的同时满足超低排放标准要求。
该双燃料锅炉系统，基于循环流化床锅炉，在燃烧室1上开设了水煤浆播撒接口3，并在燃烧室1内设置了天然气烧嘴2，使得该锅炉系统可以在水煤浆和天然气两种燃料之间进行切换，既满足排放要求，又能够照顾民生需求，同时还能够尽量降低生产成本。
为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中还在分离器7和返料阀9之间设置了可开闭的密封阀8，在燃烧室1以水煤浆为燃料时，密封阀8开启，分离器7与返料阀9之间连通；在燃烧室1以天然气为燃料时，密封阀8关闭，分离器7与返料阀9之间断开。
由于水煤浆为煤基燃料，因此在燃烧室1内完成燃烧后所产生的高温烟气中会夹杂固体颗粒物，这些固体颗粒物中存在一些未完全燃烧的可燃颗粒物，因此通过分离器7捕捉固体颗粒物，然后将固体颗粒物通过返料阀重新返回至燃烧室1内进行燃烧，以便提高燃烧效率，同时降低燃烧室1内氮氧化物的生成量；而采用天然气作为燃料时，由于其燃烧产物基本不含有粉尘等固体颗粒物，无需进行重复燃烧，因此将密封阀8关闭，使天然气燃烧后所产生的烟气顺利排放，同时该密封阀相对于返料阀9处的密封系统而言结构简单，操作简便，关闭和开启的耗能较少，因此设置密封阀8之后无需运行返料阀9处的密封系统，从而达到降低设备运行成本并延长设备使用寿命的目的。
需要进行说明的是，该密封阀8可以为手动密封阀也可以为通过控制系统进行自动控制的密封阀，为了降低工作人员的劳动强度，本实施例中的密封阀8优选的为通过自动控制系统进行控制的气动密封阀。
如图1中所示，水煤浆播撒接口3通常包括多个，如两个、三个或四个，实际设计和应用时可根据需要进行适应性匹配，优选的方式是将水煤浆播撒接口3设置在燃烧室1的上部，以利于水煤浆在燃烧室1内的充分燃烧，更为具体的，燃烧室1共设置有四个水煤浆播撒接口3，并且四个水煤浆播撒接口3关于燃烧室1的纵向中心面左右对称。
需要进行说明的是，燃烧室1与返料阀9相对的一面为燃烧室1的背面，与背面相反的一侧为燃烧室1的前面，当人面对燃烧室1的前面站立时，左手边定义为燃烧室1的左侧，右手边定义为燃烧室1的右侧，纵向中心面具体是指与左右两侧垂直，且过左侧和右侧连线的中点的竖直面。
由于水煤浆播撒接口3包括四个，因此左右两侧各设置有两个，任意一侧的两个水煤浆播撒接口3在竖直方向上也对称设置。
天然气烧嘴2通常也包括多个，优选的方式是将天然气烧嘴2设置在燃烧室1中下部，所谓中下部具体是指中部或下部，如图1中所示，燃烧室1顶部以上为炉膛4，以燃烧室1高度方向上的中心为分界，燃烧室1中心以上为燃烧室的上部，中心以下为燃烧室1的下部，靠近燃烧室1中心的位置为燃烧室1的中部。
更进一步的，天然气烧嘴2共包括两个，两个天然气烧嘴2关于燃烧室1的纵向中心面左右对称设置。
为了提高燃烧效率，进一步减小燃烧室1内所产生的氮氧化物，本实施例中的分离器7优选的采用高效分离器，该高效分离器的固体颗粒物捕捉率不小于95％。
请参考图1，分离器7的下游连接有烟道5，为了进一步节省燃料，烟道5内设置有省煤器6，同时为了对进入燃烧室1内的空气进行预热，烟道5内在省煤器6的下游还设置有空气预热器10，以便充分利用烟气的余热。
以上对本发明所提供的双燃料锅炉系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双燃料锅炉系统，包括由燃烧室(1)、分离器(7)和返料阀(9)所构成的循环流化床锅炉总成，其特征在于，所述燃烧室(1)能够单独以水煤浆或天然气为燃料，所述燃烧室(1)开设有用于向自身内腔中输送水煤浆的水煤浆播撒接口(3)，且所述燃烧室(1)内设置有用于燃烧天然气的天然气烧嘴(2)。
2.根据权利要求1所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述分离器(7)和所述返料阀(9)之间还设置有可开闭的密封阀(8)，在所述燃烧室(1)以水煤浆为燃料时，所述密封阀(8)开启，所述分离器(7)与所述返料阀(9)之间连通；在所述燃烧室(1)以天然气为燃料时，所述密封阀(8)关闭，所述分离器(7)与所述返料阀(9)之间断开。
3.根据权利要求2所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述密封阀(8)为气动密封阀。
4.根据权利要求1所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述水煤浆播撒接口(3)具有多个，且所述水煤浆播撒接口(3)设置在所述燃烧室(1)的上部。
5.根据权利要求4所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述燃烧室(1)共设置有四个所述水煤浆播撒接口(3)，且四个所述水煤浆播撒接口(3)关于所述燃烧室(1)的纵向中心面左右对称。
6.根据权利要求1所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述天然气烧嘴(2)具有多个，且所述天然气烧嘴(2)设置在所述燃烧室(1)的中下部。
7.根据权利要求6所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述天然气烧嘴(2)共包括两个，且两个所述天然气烧嘴(2)关于所述燃烧室(1)的纵向中心面左右对称。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，所述分离器(7)的固体颗粒捕捉率不小于95％。
9.根据权利要求1所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，还包括与所述分离器(7)相接的烟道(5)，所述烟道(5)内设置有省煤器(6)。
10.根据权利要求9所述的双燃料锅炉系统，其特征在于，还包括设置在所述烟道(5)内，且位于所述省煤器(6)下游的空气预热器(10)。
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