CN113531548A

CN113531548A - 纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统

Info

Publication number: CN113531548A
Application number: CN202110808418.5A
Authority: CN
Inventors: 阴志青; 许晓峰; 王阳; 糜艳艳; 张胜林; 姬育敏; 贺辉宝; 张一珍; 张聪彪; 樊竹娟
Original assignee: Taiyuan Boiler Group Co ltd
Current assignee: Taiyuan Boiler Group Co ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2021-10-22

Abstract

本发明公开了一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，解决了锅炉燃烧室容易结焦的问题。入料口（2）是设置在炉膛密相区负压区（3）中的，在炉膛稀相区（10）中，设置有高温过热屏（11），通过一次风入风口（4）和入风风帽（6），进入到炉膛中的一次风量，与通过二次风入风口（13）进入炉膛的二次风量的比值为45:55，从入风风帽的出风速度为每秒37‑38米；旋风分离器将高温灰粒中粒度在20μm以上的高温灰粒，通过返料管下段（17），输送回炉膛中，进行循环燃烧，旋风分离器将将粒度在20μm以下高温灰粒，通过圆柱状筒体（14），输送到尾部竖井烟道中；炉膛中床料的厚度为400‑520毫米；保证了炉膛不结焦。

Description

纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉，特别涉及一种单纯以污泥为燃料的循环流化床锅炉的燃烧系统。

背景技术

随着经济的发展，生产和生活中所产生的污泥量，在不断地增加，污泥处置压力也越来越大；由于污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，如果处理不好，极易对地下水和土壤等造成二次污染；将污泥干化后，进行焚烧，将焚烧后的灰渣，作为建材材料利用，逐渐成为了污泥的有效处置方案；污泥的干化焚烧，可最大程度地实现污泥较高程度的减量化、稳定化和无害化，循环流化床锅炉成为了焚烧污泥的可利用设备；但用循环流化床锅炉焚烧处理污泥存在一些难题；由于污泥具有密度小，含水量高，热值较低，灰分大，重金属及氯含量高的特点，污泥在循环流化床锅炉中燃烧时，炉膛结焦和高温受热面结渣问题特别突出，致使锅炉不能稳定地燃烧运行，严重影响到了锅炉的连续正常运行；现有的循环流化床锅炉主要是由炉膛、高温旋风分离器和尾部烟道组成的，在尾部烟道中，从上到下，依次布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器；由于污泥中水分含量高，粘性也大，锅炉燃烧室极易由于流化不良而造成结焦现象发生；其次，由于污泥灰分含量较大，且碱金属元素含量也高，极易在尾部高温对流受热面上形成碱金属析出，造成高温受热面的结渣，导致主蒸汽温度偏低和高温受热面的垢下腐蚀，严重影响到了锅炉的安全稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，解决了锅炉燃烧室容易结焦的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：优化传统的循环流化床锅炉炉膛下部密相区流化能力，再配以高效绝热旋风分离器，以达到稳定炉床存量和提高炉床质量的目的；使炉膛内灰粒的粗颗粒比例降低，细颗粒比例升高，在炉膛内形成大量高浓度循环灰；通过优化高温受热面的布置位置，将高温过热器受热面，以屏的形式，布置在炉膛内，有效避开碱金属析出温度区间，并利用炉膛内高浓度的循环灰不间断地对高温过热器受热面的冲刷，保证高温受热面的表面清洁，避免在受热面表面形成结渣和垢下腐蚀现象的发生；炉膛采用绝热炉膛来提高炉膛温度，优化炉膛截面，提高烟气在炉膛的停留时间，保证污泥的燃尽，从而避免未燃尽污泥在烟道后燃，导致烟道中设备结焦结渣。

一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，包括干化污泥仓、循环流化床锅炉绝热炉膛和旋风分离器，在循环流化床锅炉绝热炉膛中设置有炉膛密相区负压区和炉膛稀相区，在循环流化床锅炉绝热炉膛上设置有一个出烟口，在出烟口上连接有旋风分离器，旋风分离器是由圆柱状筒体、锥形过渡筒体、返料管和返料箱，依次连通组成的，在返料箱上连接有返料管下段，返料管下段的下端与循环流化床锅炉绝热炉膛上的返料口连通在一起，干化污泥仓中的干化污泥是通过炉膛上的入料口进入绝热炉膛的，在循环流化床锅炉绝热炉膛上，分别设置有一次风入风口和二次风入风口，在炉膛下部设置的水冷风室中，设置有一次风的入风风帽，入料口是设置在炉膛密相区负压区中的，在炉膛稀相区中，设置有高温过热屏；通过一次风入风口，进入到炉膛中的一次风量，与通过二次风入风口进入炉膛的二次风量的比值为45:55；入风风帽的出风速度为每秒37-38米；旋风分离器将高温灰粒中粒径在20μm以上的高温灰粒，通过返料管下段，输送回炉膛中，进行循环燃烧，旋风分离器将将粒径在20μm以下高温灰粒，通过圆柱状筒体，输送到尾部竖井烟道中；绝热炉膛中床料的厚度为400-520毫米，在绝热炉膛中床料上设置有干化污泥；循环流化床锅炉绝热炉膛中的烟气流速小于每秒4米，烟气在绝热炉膛中停留时间大于5秒。

圆柱状筒体的直径与返料管的直径的比值为5-10；圆柱状筒体的高度与锥形过渡筒体的高度的比值为 0.3 -1，返料管的高度为2米-9米。

本发明的纯燃污泥的循环流化床锅炉的燃烧系统，确保了锅炉炉膛存在适宜的循环物料量，保证了锅炉运行床温、炉膛出口烟温、分离器返料温度和分离器出口温度，均处于较佳的反应温度之内，温度变化范围在50℃之内，锅炉燃烧实际产生的硫化物和氮氧化物较现有的产品大幅降低，保证了炉膛不结焦；本发明使锅炉炉膛二次风口喷入前燃烧处于还原性气氛，硫化物和氮氧化物的原始浓度，通过炉内喷钙和物料中未反应的石灰石循环吸附脱除，配合低成本的半干法脱硫装置，可以达到国家的环保排放标准。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，包括干化污泥仓1、循环流化床锅炉绝热炉膛和旋风分离器，循环流化床锅炉绝热炉膛中设置有炉膛密相区负压区3和炉膛稀相区10，在循环流化床锅炉绝热炉膛上设置有一个出烟口12，在出烟口12上连接有旋风分离器，旋风分离器是由圆柱状筒体14、锥形过渡筒体15、返料管和返料箱16，依次连通组成的，在返料箱16上连接有返料管下段17，返料管下段17的下端与循环流化床锅炉绝热炉膛上的返料口9连通在一起，干化污泥仓1中的干化污泥8是通过绝热炉膛上的入料口2进入炉膛的，在循环流化床锅炉绝热炉膛上，分别设置有一次风入风口4和二次风入风口13，在炉膛下部设置的水冷风室5中，设置有一次风的入风风帽6，入料口2是设置在炉膛密相区负压区3中的，在炉膛稀相区10中，设置有高温过热屏11；通过一次风入风口4进入到炉膛中的一次风量，与通过二次风入风口13进入炉膛的二次风量的比值为45:55，入风风帽6的出风速度为每秒37-38米；旋风分离器将高温灰粒中粒径在20μm以上的高温灰粒，通过返料管下段17，输送回炉膛中，进行循环燃烧，旋风分离器将将粒径在20μm以下高温灰粒，通过圆柱状筒体14，输送到尾部竖井烟道中；绝热炉膛中床料7的厚度为400-520毫米，在绝热炉膛中床料7上设置有干化污泥8；循环流化床锅炉绝热炉膛中的烟气流速小于每秒4米，烟气在绝热炉膛中停留时间大于5秒。

圆柱状筒体14的直径与返料管的直径的比值为5-10；圆柱状筒体14的高度与锥形过渡筒体15的高度的比值为 0.3 -1，返料管的高度为2米-9米。

一种纯燃污泥的循环流化床锅炉，包括干化污泥仓1、循环流化床锅炉绝热炉膛、旋风分离器、尾部第一烟道19、尾部第二烟道、尾部第三烟道25、袋式除尘器30和烟囱31，在循环流化床锅炉绝热炉膛中，设置有炉膛密相区负压区3和炉膛稀相区10，在循环流化床锅炉绝热炉膛的出烟口12上连接有旋风分离器，旋风分离器通过水平烟道18与尾部第一烟道19连通在一起，在尾部第一烟道19的出烟口上连接有尾部第二烟道，在尾部第二烟道的出烟口上连接有尾部第三烟道25，尾部第三烟道25的出烟口，通过袋式除尘器30，与烟囱31连通在一起；旋风分离器是由圆柱状筒体14、锥形过渡筒体15、返料管和返料箱16，依次连接在一起组成的，在返料箱16上连接有返料管下段17，返料管下段17的下端与循环流化床锅炉绝热炉膛上的返料口9连通在一起，在干化污泥仓1中的底部，设置有带有挖掘爪的拨料臂，在干化污泥仓1的出料口上，连接有螺旋给料机32，在螺旋给料机32的出料口上，连接有落料管33，落料管33的另一端与炉膛的入料口2连通在一起，入料口2是设置在炉膛密相区负压区3中的，干化污泥8通过入料口2进入绝热炉膛中，在炉膛稀相区10中，设置有高温过热屏11；圆柱状筒体14的直径与返料管的直径的比值为5-10；圆柱状筒体14的高度与锥形过渡筒体15的高度的比值为 0.3 -1，返料管的高度为2米-9米；在尾部第一烟道19中设置有水冷蒸发管束20，在尾部第二烟道中设置有高温电除尘器24；锅炉采用全绝热炉膛，低温燃烧技术，炉膛内低流速、炉膛锥段高流速，良好配风布风板流化，均匀解决了锅炉结焦结渣；提高炉膛高度，增加烟气在高温下的停留时间，加强二次风的刚度，使得烟气中未完全燃烧的物质与空气充分接触，减少二噁英排放；采用高效率绝热旋风分离器，烟气经过分离器后，烟气中的飞灰粒度变细，飞灰量变少，减少了尾部烟道内受热面的飞灰冲刷磨损和积灰；另外，高效分离器使得炉膛内循环物料粒径更细，床质量提高，实现了流态重构；床质量提高后，炉内石灰石比表面增大，炉内脱硫效率更高；床质量提高后，颗粒团聚能力增强，抑制了NOx的生成量；在炉膛前墙设置中、高温屏式过热器，通过循环流化床锅炉主循环回路内大量的循环物料冲刷，防止高温腐蚀；通过尾部烟道上部蒸发管束减低进入低温过热器烟气温度，从而保证低温过热器金属壁温低于氯化腐蚀活性温度区间，降低低温过热器腐蚀机率；尾部受热面全部大节距、高流速、顺列布置，并辅助蒸汽吹灰器，防止积灰；空气预热器大节距顺列布置光管卧式布置，采用耐腐蚀材料，提高排烟温度，避免低温腐蚀。

在循环流化床锅炉炉膛中，分别设置有一次风入风口4和二次风入风口13，在炉膛下部的水冷风室5内，设置有一次风的入风风帽6；通过一次风入风口4，进入到炉膛中的一次风量，与通过二次风入风口13进入炉膛的二次风量的比值为45:55，入风风帽6的出风速度为每秒37-38米；旋风分离器将高温灰粒中粒度在20μm以上的高温灰粒，通过返料管下段17，输送回炉膛中，进行循环燃烧，旋风分离器将将粒度在20μm以下高温灰粒，通过圆柱状筒体14，输送到尾部竖井烟道中；绝热炉膛中床料7的厚度为400-520毫米；在高温省煤器出口设置一台高温电除尘器，烟气经高温电除尘器后可除去烟气中90%的飞灰，能使后续SCR催化剂不被飞灰快速磨损或堵塞，从而保证了催化剂的安全使用；SCR选择性催化剂的稳定运行，进一步降低NOx的排放；再进入低温省煤器烟气相对洁净，适当吹灰，可有效防止沾污腐蚀现象的发生。

在尾部第一烟道19中，从上到下，依次布置有水冷蒸发管束20、中温过热器21、低温过热器22和高温省煤器23，在尾部第二烟道中设置有高温电除尘器24，在尾部第三烟道25中，从上到下，依次布置有脱硫催化器26、低温省煤器27、高温空气预热器28和低温空气预热器29；在尾部第一烟道19中设置有尾部第一烟道吹灰器34，在尾部第三烟道25中设置有尾部第三烟道吹灰器35。

水平烟道18中排出的烟气，经过水冷蒸发管束20后，烟气的温度低于650℃，低温过热器22中的蒸汽温度低于400℃，通过调整各受热面在炉内排布位置，巧妙地避开了氯化物对受热面的腐蚀区域，从而保证了锅炉能长期稳定安全地运行。

Claims

1.一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，包括干化污泥仓（1）、循环流化床锅炉绝热炉膛和旋风分离器，在循环流化床锅炉绝热炉膛中，设置有炉膛密相区负压区（3）和炉膛稀相区（10），在循环流化床锅炉绝热炉膛上，设置有一个出烟口（12），在出烟口（12）上连接有旋风分离器，旋风分离器是由圆柱状筒体（14）、锥形过渡筒体（15）、返料管和返料箱（16），依次连通组成的，在返料箱（16）上连接有返料管下段（17），返料管下段（17）的下端与循环流化床锅炉绝热炉膛上的返料口（9）连通在一起，干化污泥仓（1）中的干化污泥是通过炉膛上的入料口（2）进入绝热炉膛的，在循环流化床锅炉绝热炉膛上，分别设置有一次风入风口（4）和二次风入风口（13），在绝热炉膛下部设置的水冷风室（5）中，设置有一次风的入风风帽（6），其特征在于，入料口（2）是设置在炉膛密相区负压区（3）中的，在炉膛稀相区（10）中，设置有高温过热屏（11），通过一次风入风口（4），进入到炉膛中的一次风量，与通过二次风入风口（13）进入炉膛的二次风量的比值为45:55，入风风帽（6）的出风速度为每秒37-38米；旋风分离器，将高温灰粒中粒径在20μm以上的高温灰粒，通过返料管下段（17），输送回绝热炉膛中，进行循环燃烧，旋风分离器，将将粒径在20μm以下高温灰粒，通过圆柱状筒体（14），输送到尾部竖井烟道中；绝热炉膛中床料（7）的厚度为400-520毫米，在绝热炉膛中床料（7）上设置有干化污泥（8）；循环流化床锅炉绝热炉膛中的烟气流速小于每秒4米，烟气在绝热炉膛中停留时间大于5秒。

2. 根据权利要求1所述的一种纯燃污泥循环流化床锅炉的燃烧系统，其特征在于，圆柱状筒体（14）的直径与返料管的直径的比值为5-10；圆柱状筒体（14）的高度与锥形过渡筒体（15）的高度的比值为 0.3 -1，返料管的高度为2米-9米。