CN1106913A

CN1106913A - 锅炉燃料和吸附剂的计重供料系统

Info

Publication number: CN1106913A
Application number: CN94119269A
Authority: CN
Inventors: G·A·科特
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1995-08-16
Also published as: US5567919A; EP0660041A2; EP0660041A3

Abstract

向循环流化床锅炉供燃料和吸附剂的计重控制系统包括一个基本上沿水平方向移送材料的环形连续皮带。此设备包括沿皮带相隔一定距离设置的第一和第二带秤，以及包括连续运动皮带，使之顺序经过第一带秤、第二带秤并然后将全部材料从皮带卸出的装置。此外，设备还包括在第一带秤之前将燃料放在连续皮带上的第一装置和在第一与第二带秤之间将吸附剂放在连续皮带上的第二装置。此外，设备还包括时间测定和重量比较装置。

Description

本发明涉及流化床蒸汽锅炉。流化床燃烧器可在温度足够低的情况下高效地燃煤，以避免许多在其他一些系统中出现的燃烧问题。术语“流化床”是指一种状况，在这种状况下，固体原料可自由流动，具有类似于流体的特性。当气体向上通过固体颗粒床时，气流产生力图将颗粒彼此分开的力。在气体流量小的情况下，颗粒仍保持与其他固体接触，并倾向于阻碍运动。这种状况称之为固定床。当气体流量增加至某个程度，此时作用在颗粒上的力正好足以引起颗粒分离。于是此床认为已经流化。固体间的气体垫层使颗粒能自由运动，并使此床具有流体状的特征。

流化床燃烧提供了燃烧具有例如高浓度灰分、硫和氮的燃料的可能性，通常认为这些燃料是不适用的。采用这种方法至少在某些情况下可以避免需要气体洗涤器，与此同时仍能满足辐射的要求。在流化床燃烧中，燃料在一个热的不可燃颗粒的床中燃烧，这些颗粒在向上流动的流化气体的作用下悬浮着。通常燃料是一种固体，例如煤，不过液体和气体燃料可以便于使用。流化气体一般是助燃空气和燃烧的气体产物。在不需要吸收硫的地方，燃料灰分可用惰性材料如沙或矾土来补充，以维持此床。在便用中何处要求吸收硫，则用石灰石作吸附剂，并构成床的一个部分。

流化床燃烧系统的两种主要类型为：（1）沸腾流化床（BFB），其中，超过流化床所需的空气流过床形成沸腾。沸腾流化床另一个特点是此床有适度的固体混合比，在烟气中挟带较少的固体;（2）循环流化床（CFB），它的特点是速度较高，床的颗粒尺寸较细小。在这些系统中，当固体挟带增加时，流化床表面成为扩散的，从而不再存在确定的床表面。循环流化床系统具有高的材料循环率，即从燃烧室至颗粒回收系统，再回到燃烧室。

本发明具体应用于循环流化床锅炉，不过技术专家可考虑作其他用途。此类设备的特点译述于出版物Combustion Fossil Power中，由Joseph G.Singer，P.E.编辑，Combustion Engineering，Inc.出版，Asea Brown Boveri子公司，1000 Prospect Hill Road，Windsor，Conneticut 06095，1991。最好设置一种燃料和吸附剂的输送装置，它具有区别于体积式给料器的计重给料器。换句话说，燃料和吸附剂不是按各自的容积而是分别按燃料和吸附剂的重量进行输送。过去使用的计重系统不能完全令人满意。更具体地说，用以前的计重系统供给燃料和吸附剂，并或在给料器下游进行混合，或根本不混合。

传统的固体燃烧供给系统通常包括一台装在旋转的气闸阀前的增压的皮带送料机（通常是计重的）和通往燃烧室下部的燃料槽或管。来自送料机的燃料在重力作用下经气闸阀落入燃烧室。送料机用一次冷却空气增压，在送料机进口立管中的燃料顶端，在料斗和送料器之间构成了压力密封。在另一种结构中，燃料可以落入气流中，并被空气喷入燃烧室。这种方法有助于将燃料分散在燃烧室中，从而减少需要在燃烧室壁上开孔的总数。

已知的燃料和吸附剂均为计重供料的系统通常采用燃料和吸附剂各自独立的皮带。燃料和吸附剂只用单个皮带的已知系统，计重地输送燃料，计容积地输送吸附剂。

本发明的目的是向流化床锅炉精确地计重输送燃料和吸附剂。

本发明另一个目的是在比先有技术的设备更加充分地混合的情况下，向锅炉输送燃料和吸附剂。

本发明另一个目的是取消对燃料和吸附剂有单独给料器的要求，从而降低了设备的成本。

本发明另一个目的是提供一种不管吸附剂的密度和在吸附剂材料中的气穴如何变化仍能精确控制吸附剂计重供给速率的设备。

本发明的这些和另外一些目的，可以在这样一种向循环流化床锅炉供应燃料和吸附剂的计重控制系统中来达到，即这种系统包括一个基本上沿水平方向连续运送材料的环形皮带。此设备包括第一和第二皮带秤，它们轴向隔开距离地沿皮带设置;还包括用来连续运动皮带使之顺序通过第一带秤和第二带秤以及将全部材料排出皮带的装置。此外，此设备还包括在第一带秤前将燃料放在连续带上的第一装置，于是，燃料将连续地通过第一带秤和第二带秤并因而被排出带外;此设备有第二装置，用来将吸附剂材料在第一和第二带秤之间放在连续带上，于是，第一带秤测量加在连续带上的燃料量，第二带秤测量加在皮带上的燃料和吸附剂的重量。此设备还可以包括测定在皮带上的燃料从第一带秤移到第二带秤所需时间的装置;以及包括一个重量比较装置，它将第一带秤处的重量，经过燃料从第一带秤移到第二带秤所需的时间后，与燃料和吸附剂在第二带秤处的瞬时重量进行比较。

在此设备的某些结构形式中，吸附剂给料器包括一个旋转阀，控制向锅炉的燃烧过程输送燃料量的装置包括一个驱动皮带的马达。控制皮带驱动马达的装置还可有一个来自第一带秤的信号输入。

在本发明的其他形式中，加燃料和吸附剂的顺序可以颠倒过来。

参见附图可更好地理解本发明，其中：

图1 典型的循环流化床蒸汽锅炉立视示意图，其中已具体应用了本发明;

图2 表示本发明的局部立视示意图，其中包括可编程序逻辑控制器的流程图。

图1表示具体应用本发明的一台典型的循环流化床蒸汽锅炉。粉碎的燃料和吸附剂通常供入燃烧室12的下部。燃料和吸附剂一般供入一个图中未表示的溜槽，槽与水平方向的夹角约为60°。因此，燃料和吸附剂经过溜槽进入燃烧室12。一次空气通过空气通过空气分配器14供往燃烧室底部，二次空气通过在不同高度的一个或多个空气孔供入燃烧室下部。燃烧在装有底质的整个燃烧室12中进行。烟气和夹带的固体离开燃烧室12进入一个或多个旋流器16，在那里将固体分离出来并落入密封罐18。固体从密封罐18再回到燃烧室12。根据选择，一些固体可经灰分控制阀20输往流化床热交换器22。离开旋流器16的烟气经对流通道24后至空气加热器、集尘室和鼓风机（图中未表示）。在燃烧室12中的热的固体可周期性地通过灰分冷却器30排出燃烧室12。

如图2所示，在本发明的最佳形式中，燃料和吸附剂利用单个皮带给料器40。因此，本发明可以取消用于吸附剂的第二个独立的皮带给料器，并因而节约了费用和空间。由图可见，皮带给料器40沿顺时针方向旋转。沿皮带给料器40相隔一定距离地设置第一和第二带秤42、44。在带秤42、44的上游分别设料斗46、48。料斗46、48分别供燃料和吸附剂给皮带给料器40。可编程序的逻辑控制器50接受来自第一带秤42和第二带秤44的输入信号。燃料和吸附剂在皮带给料器40的如图所示的右端排出皮带给料器40。

本发明对各种重量进行比较，并确定在皮带上带秤44所在位置处的吸附剂和燃料的重量。这是可以做到的，因为带秤42、44分别设在向皮带给料器40供吸附剂的料斗48的上游和下游。更具体地说，本发明包括一个可编程序的逻辑控制器50，向控制器输入一个来自带秤42的输入信号（重量），输入另一个来自带秤44输入信号（重量）。可编程序的逻辑控制器50提供一个与燃料从带秤42的位置移到带秤44时所需时间相对应的滞后量52，因此将带秤44处的吸附剂重量与带秤44处的吸附剂和燃料的重量进行了比较。其差别便是由料斗48所加的吸附剂重量。可编程序的逻辑控制器50将需要的重量与实际的相比较，然后调整驱动旋转阀54的电机56的速度。本领域的技术人员知道，每单位时间所加的材料重量便是材料加在皮带给料器40上的速率。

从料斗48向皮带给料器40供吸附剂用旋转阀54来控制。旋转阀54则通过电机56控制，电机本身又由可编程序的逻辑控制器50控制。控制驱动旋转阀54的电机56，以确定输送给皮带给料器40的吸附剂实际数量。可编程序的逻辑控制器50比较实际给料率与预定的或所要求的计重给料率。

电机60用来驱动连续的皮带给料器40，电机以某一转速和/或时间周期驱动，而时间周期与所要求的向燃烧过程输送燃料的速率相对应。更具体而言，带秤42发生一个信号给电机60，并因而控制了电机60。从可编程序的逻辑控制器50发给电机60的信号是每单位时间加在皮带给料器上的燃料重量和所要求的每单位时间加在皮带给料器上的燃料重量的函数。本领域的技术人员还可以看出，燃料量的控制取决于燃料从料斗46排出的速率和由电机60决定的皮带给料器40速度。还可以看出，吸附剂和燃料的相对速率由操纵阀54的电机56来控制，而对电机56的控制由可编程序的逻辑控制器50实现。

至少有些先有技术的结构采用了旋转阀，以确定吸附剂在皮带给料器40上的位置。这样的结构是不能令人满意的，因为它没有本发明最佳实施例中所要求的控制，而仅仅对加到皮带给料器40上的吸附剂量进行体积控制。体积的近似值远不如计重给料率的控制精确，本发明的设备可进行这种控制。更具体而言，吸附剂的体积控制只能近似于理想的所要求的吸附剂重量，因为，由于材料的性质以在材料中有或无气穴使密度发生变化。本发明考虑吸附剂密度和材料中气穴的变化，这在体积控制设备中不能方便地进行估计。在本发明中，双秤42、44可以精确控制旋转阀54，并因而只用单个皮带给料器便可准确控制计重的吸附剂给料率。

在本发明的某些结构形式中，可编程序的逻辑控制器50可以是一种专用的可编程序逻辑控制器。可编程序的逻辑控制器50是市场上的普通商品，而典型的专用可编程序逻辑控制器则由General Electric和Allen Bradley制造。在本发明的其他形式中，可编程序的逻辑控制器50可以是电厂分布控制系统的一个部分，此电厂中设有流化床蒸汽锅炉。

参见图中所表示的最佳实施例已经阐明了本发明。熟悉此类设备的技术人员可根据本文所公开的技术作出其他的修改。例如，尽管在所介绍的本发明中，用一个料斗首先向皮带给料器加燃料，然后在皮带给料器上加吸附剂，该领域的技术人员会想到，可以将次序颠倒过来而没有离开本发明的精神。这些修改被认为包括在所公开的内容之内，本发明仅限定在下列权利要求范围内。

Claims

1、向循环流化床锅炉供燃料和吸附剂的计重控制系统包括：基本上沿水平方向移送材料的连续的环形皮带；沿皮带设置在轴向相隔一定距离处的第一和第二带秤；连续运动皮带使之顺序经过第一带秤、第二带秤、然后将全部材料从此皮带卸出的装置；在第一带秤前将燃料放在连续皮带上的第一装置，从而使燃料连续地经过第一带秤和第二带秤以及将其从皮带上卸出；在第一与第二带秤之间将吸附剂放在连续皮带上的第二装置，所以第一带秤测量加在连续皮带上的燃料量，第二带秤测量加在皮带上的燃料和吸附剂的重量；测定在皮带上的燃料从第一带秤所在地移送至第二带秤所在地所需时间的装置，以及将第一带秤处的重量，经过燃料从第一带秤至第二带秤所需时间后，与第二带秤处燃料和吸附剂瞬时重量进行比较的装置。

2、按照权利要求1所述的设备，其特征为：放置材料的第二装置包括一个旋转阀。

3、按照权利要求2所述的设备，其特征为：此控制输往锅炉中有关燃烧过程的燃料量的装置包括一个用于驱动皮带的电机。

4、按照权利要求3所述的设备，其特征为：此设备还包括用于驱动皮带的电机的控制装置，该控制装置还可有一个来自第一带秤的输入信号。

5、向循环流化床锅炉供燃料和吸附剂的计重控制系统包括：基本上沿水平方向移送材料的连续的环形皮带;沿皮带设置在轴向相隔一定距离处的第一和第二带秤;连续运动皮带使之顺序经过第一带秤、第二带秤、然后将全部材料从皮带卸出的装置;在第一秤前将第一种材料放在连续皮带上的第一装置，从而使第一种材料连续地经过第一带秤和第二带秤以及将其从皮带上卸出;在第一与第二带秤之间将第二种材料放在连续皮带上的第二装置，所以第一带秤测量加在连续皮带上的第一种材料的重量，第二带秤测量加在皮带上的第一和第二种材料的重量;测定在皮带上的第一种材料从第一带秤所在地移送至第二带秤所在地所需时间的装置，以及将第一带秤处的重量，经过燃料从第一带秤至第二带秤所需时间后，与第二带秤处的第一和第二种材料的瞬时重量进行比较的装置。

6、按照权利要求5所述的设备，其特征为：放置材料的第二装置包括一个放置阀。

7、按照权利要求7所述的设备，其特征为：控制向锅炉中有关燃烧过程输送第一种材料的量的装置，包括一个用于驱动皮带的电机。

8、按照权利要求7所述的设备，其特征为：此设备还包括用于驱动皮带的电机的控制装置，此控制装置还可有一个来自第一带秤的输入信号。