CN114623439A - 一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备 - Google Patents

一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，包括锅炉，锅炉连接供浆泵，锅炉的顶部外壁通过烟管连接排烟箱，排烟箱内安装空气预热器，空气预热器的两端连接空气混合管，空气混合管的一端连接一次风机，一次风机连接吸气管，混合空气管的另一端连接锅炉底部的风室，排烟箱的底部通过烟管连接引风机，引风机通过烟管连接烟囱，引风机和烟囱间的烟管外壁通过回流管连接二次风机的输入端，二次风机的输出端通过回流管连接吸气管。通过外设锅炉烟气回路，在锅炉低负荷运转时，二次风机抽取烟气并与空气混合通过一次风机输送到锅炉内，保证物料流化动力充足的同时，降低炉膛燃料燃烧氧量，降低氮氧化物的生成和排放。

Description

一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，具体为一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备。
背景技术
循环流化床锅炉燃用煤基清洁燃料水煤浆，是降低烟气污染物有效燃烧方式，但是在实际锅炉运行使用过程，随着外界需求锅炉动态变量调整，特别在低负荷运行时，运行氧量偏高，对氮氧化物的控制能力较为低下，生成氮氧化物初始浓度偏大，在300mg/Nm3左右。一般水煤浆循环流化床锅炉锅炉采用SNCR技术，进行脱硝烟气处理，在高负荷时可以控制氮氧化物排放指标，但在低负荷由于锅炉出口温度较低，一般在600-650度左右，达不到SNCR最佳反应温度条件，致使脱硝效率降低，增加氨逃逸，增加运行成本，给锅炉运行使用带来难度，导致现有水煤浆循环流化床锅炉控制氮氧化物排放技术，在锅炉负荷率50％以上时运行稳定可靠，锅炉负荷低于50％以下运行时氮氧化物排放浓度升高超标。为保证安全运行，流化风量不能降低，导致燃烧密相燃烧区氧量偏高，致使氮氧化物产生量超标。同时辅助脱硝系统(SNCR和SCR)又因锅炉低负荷运行，反应区域温度过低，脱硝效率低，增加喷氨量增加氨逃逸和运行成本的同时，也达不到有效降低氮氧化物排放浓度的目的，为此我们提出一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，包括锅炉，所述锅炉的燃烧室外壳固定连接供浆泵，所述锅炉的顶部外壁通过烟管连接排烟箱，所述排烟箱内安装空气预热器，所述空气预热器的两端连接空气混合管，所述空气混合管的一端固定连接一次风机的输出端，所述一次风机的输入端固定安装吸气管，所述混合空气管的另一端固定连接锅炉底部的风室，所述排烟箱的底部通过烟管连接引风机的输入端，所述引风机的输出端通过烟管连接烟囱，所述引风机和烟囱间的烟管外壁通过回流管连接二次风机的输入端，所述二次风机的输出端通过回流管连接吸气管。
优选的一种实施案例，所述锅炉的燃烧室内壁固定安装有流化床，所述锅炉和排烟箱间的烟管上安装分离器，且分离器的回流口通过管道连接锅炉的燃烧室，将烟气带出的部分水煤浆通过分离器分离并回流到锅炉，使燃料充分燃烧。
优选的一种实施案例，所述空气预热器包括操作口，所述排烟箱的一侧外壁开有操作口，所述操作口两侧的排烟箱内壁上分别固定套接进气箱和出气箱，所述进气箱外壁通过混合空气管连接一次风机，所述出气箱外壁通过混合空气管连接风室，所述进气箱和出气箱相靠近的一侧间固定套接多个换热管，所述换热管外壁固定安装多个翅片，所述操作口安装密封门。
优选的一种实施案例，所述进气箱、出气箱和密封门外壁与排烟箱间均安装有密封圈，所述换热管为螺旋管状结构，增大混合空气与烟气接触面积，便于快速换热，从而对混合空气进行预热。
优选的一种实施案例，所述风室的底板为倾斜结构，且混合空气管连接风室底部最低端，所述风室的顶部内壁固定安装挡板，所述挡板上开有多个出风口，所述出风口内壁间固定安装多根分散管
优选的一种实施案例，所述出风口的数量为七个，其中六个出风口沿挡板的圆周方向均匀分布，另一个出风口位于挡板的轴线处，所述出风口的顶部均为喇叭状结构，每个所述出风口内均固定贯穿三根分散杆，所述分散杆将出风口内腔均分成六份。
优选的一种实施案例，排烟箱和引风机间的风管上安装有除尘器，所述二次风机两端的回流管上均安装有截断阀，所述吸气管的进气口安装有防尘网。
优选的一种实施案例，所述供浆泵、一次风机、二次风机和引风机均电连接控制器，所述控制器电连接DCS系统，所述锅炉内腔、排烟箱内腔和烟囱内腔均安装传感器，且传感器电连接DCS系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过外设锅炉烟气回路，在锅炉低负荷运转时，二次风机抽取烟气并与空气混合通过一次风机输送到锅炉内，保证物料流化动力充足的同时，降低炉膛燃料燃烧氧量，降低氮氧化物的生成和排放；
2、通过DCS系统根据锅炉实际运行负荷，通过变频器调整烟气回流动力装置输出功率，控制烟气再循环风量，稀释送风中的氧量，实时检测氮氧化物和一氧化碳排放浓度，在安全节能运行的前提下，实现降低氮氧化物排放的目的；
3、空气预热器利用排烟箱内的烟气热量对一次风机输送的空气、混合空气进行预热，便于混合空气进入锅炉内能够与燃料快速反应，提高燃烧效率，且达到余热回收效果，节约能源；
4、混合空气通过多个出风口分散吹向锅炉燃烧室，并且每个出风口内的气流均被多个分散管切割分散，并通过喇叭状结构的出口流出，使得锅炉内流入的空气与燃料均匀接触，便于燃料均匀、充分的燃烧，减小一氧化碳等污染物的产生。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中空气预热器结构示意图；
图3为本发明风室处主视剖面结构示意图；
图4为本发明挡板处俯视剖面结构示意图。
图中：1锅炉、2供浆泵、3分离器、4排烟箱、5混合空气管、6一次风机、7吸气管、8空气预热器、81进气箱、82换热管、83翅片、84出气箱、85操作口、86密封门、9风室、10除尘器、11引风机、12烟囱、13二次风机、14传感器、15控制器、16DCS系统、17挡板、18出风口、19分散杆、20流化床。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，包括锅炉1，锅炉1的燃烧室外壳固定连接供浆泵2，锅炉1的顶部外壁通过烟管连接排烟箱4，排烟箱4内安装空气预热器8，空气预热器8的两端连接空气混合管5，空气混合管5的一端固定连接一次风机6的输出端，一次风机6的输入端固定安装吸气管7，混合空气管5的另一端固定连接锅炉1底部的风室9，排烟箱4的底部通过烟管连接引风机11的输入端，引风机11的输出端通过烟管连接烟囱12，引风机11和烟囱12间的烟管外壁通过回流管连接二次风机13的输入端13，二次风机13的输出端通过回流管连接吸气管7。供浆泵2将水煤浆输送到锅炉内，一次风机6通过吸气管7抽取空气并通过混合空气管5送入锅炉1的风室9内，对水煤浆燃烧进行供氧燃烧，燃烧的烟气通过排烟箱4、引风机11输送到烟囱12排出，当锅炉负荷较大时，需氧量大，此时一次风机6仅抽取外界空气，保证燃烧需氧量，当锅炉低负荷工作时，此时需氧量小，则二次风机13抽取引风机11和烟囱12间的烟气，并加压输送到吸气管7内，使得一次风机6抽取的空气与烟气混合，降低混合空气内氧含量，从而保证物料流化动力充足的同时，降低炉膛燃料燃烧氧量，从而降低氮氧化物的生成和排放，达到环保效果，且空气预热器8使用排烟箱4内的烟气热量对混合空气管5内的混合空气进行预热，便于混合空气进入锅炉1内能够与燃料快速反应，提高燃烧效率，且达到余热回收效果，节约能源。
锅炉1的燃烧室内壁固定安装有流化床20，锅炉1和排烟箱4间的烟管上安装分离器3，且分离器3的回流口通过管道连接锅炉1的燃烧室，将烟气带出的部分水煤浆通过分离器3分离并回流到锅炉1，使燃料充分燃烧。
空气预热器8包括操作口85，排烟箱4的一侧外壁开有操作口85，操作口85两侧的排烟箱4内壁上分别固定套接进气箱81和出气箱84，进气箱81外壁通过混合空气管5连接一次风机6，出气箱84外壁通过混合空气管5连接风室9，进气箱81和出气箱84相靠近的一侧间固定套接多个换热管82，换热管82外壁固定安装多个翅片83，操作口85安装密封门86，进气箱81、出气箱84和密封门86外壁与排烟箱4间均安装有密封圈，混合空气进入进气箱81内后分散到多根换热管82内，换热管82为螺旋管状结构，增大混合空气与烟气接触面积，便于快速换热，结合换热管82外壁的翅片83，进一步提高换热效率，从而对混合空气进行快速预热，且混合空气在螺旋状结构的换热管82内流动时会进行旋转流动，从而降低流速，便于充分预热，且旋转流动时使得空气和烟气混合均匀，最终预热后的混合空气通过出气箱84汇合流出。
风室9的底板为倾斜结构，且混合空气管5连接风室9底部最低端，通过倾斜底板对混合空气进行导向，便于混合空气分散到风室9内，风室9的顶部内壁固定安装挡板17，挡板17上开有多个出风口18，出风口18内壁间固定安装多根分散管19，出风口18的数量为七个，其中六个出风口18沿挡板17的圆周方向均匀分布，另一个出风口18位于挡板17的轴线处，出风口18的顶部均为喇叭状结构，每个出风口18内均固定贯穿三根分散杆19，分散杆19将出风口18内腔均分成六份，则混合空气通过多个出风口18分散吹向锅炉燃烧室，并且每个出风口18内的气流均被多个分散管19切割分散，并通过喇叭状结构的出口流出，使得锅炉1内流入的空气与燃料均匀接触，便于燃料均匀、充分的燃烧
排烟箱4和引风机11间的风管上安装有除尘器10，二次风机13两端的回流管上均安装有截断阀，吸气管7的进气口安装有防尘网。
供浆泵2、一次风机6、二次风机13和引风机11均电连接控制器15，控制器15电连接DCS系统16，锅炉1内腔、排烟箱4内腔和烟囱内腔均安装传感器14，且传感器14电连接DCS系统16，DCS系统16通过多个传感器14对锅炉1内流化床20的床温、床压，排烟箱4内氧量以及烟囱12内的氮氧化物浓度数据进行采集，并传输至DCS系统16内，从而便于DCS系统16通过控制器15对供浆泵2、一次风机6、二次风机13和引风机11进行控制调节，有效控制输入空气中的氧含量浓度。
工作原理：本发明使用时，供浆泵2将水煤浆输送到锅炉内，一次风机6通过吸气管7抽取空气并通过混合空气管5送入锅炉1的风室9内，对水煤浆燃烧进行供氧燃烧，燃烧的烟气通过排烟箱4、引风机11输送到烟囱12排出，当锅炉负荷较大时，需氧量大，此时一次风机6仅抽取外界空气，保证燃烧需氧量，当锅炉低负荷工作时，此时需氧量小，则二次风机13抽取引风机11和烟囱12间的烟气，并加压输送到吸气管7内，使得一次风机6抽取的空气与烟气混合，降低混合空气内氧含量，从而保证物料流化动力充足的同时，降低炉膛燃料燃烧氧量，从而降低氮氧化物的生成和排放，达到环保效果，且一次风机6输送的空气通过混合空气管进入进气箱81内后分散到多根换热管82内，换热管82为螺旋管状结构，增大混合空气与烟气接触面积，便于快速换热，结合换热管82外壁的翅片83，进一步提高换热效率，从而对混合空气进行快速预热，且混合空气在螺旋状结构的换热管82内流动时会进行旋转流动，从而降低流速，便于充分预热，且旋转流动时使得空气和烟气混合均匀，最终预热后的混合空气通过出气箱84汇合并通过混合空气管5流入风室9，混合空气通过多个出风口18分散吹向锅炉燃烧室，并且每个出风口18内的气流均被多个分散管19切割分散，并通过喇叭状结构的出口流出，使得锅炉1内流入的空气与燃料均匀接触，便于燃料均匀、充分的燃烧，减小一氧化碳等污染物的产生。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，包括锅炉(1)，其特征在于：所述锅炉(1)的燃烧室外壳固定连接供浆泵(2)，所述锅炉(1)的顶部外壁通过烟管连接排烟箱(4)，所述排烟箱(4)内安装空气预热器(8)，所述空气预热器(8)的两端连接空气混合管(5)，所述空气混合管(5)的一端固定连接一次风机(6)的输出端，所述一次风机(6)的输入端固定安装吸气管(7)，所述混合空气管(5)的另一端固定连接锅炉(1)底部的风室(9)，所述排烟箱(4)的底部通过烟管连接引风机(11)的输入端，所述引风机(11)的输出端通过烟管连接烟囱(12)，所述引风机(11)和烟囱(12)间的烟管外壁通过回流管连接二次风机(13)的输入端(13)，所述二次风机(13)的输出端通过回流管连接吸气管(7)。
2.根据权利要求1所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述锅炉(1)的燃烧室内壁固定安装有流化床(20)，所述锅炉(1)和排烟箱(4)间的烟管上安装分离器(3)，且分离器(3)的回流口通过管道连接锅炉(1)的燃烧室，将烟气带出的部分水煤浆通过分离器(3)分离并回流到锅炉(1)，使燃料充分燃烧。
3.根据权利要求1所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述空气预热器(8)包括操作口(85)，所述排烟箱(4)的一侧外壁开有操作口(85)，所述操作口(85)两侧的排烟箱(4)内壁上分别固定套接进气箱(81)和出气箱(84)，所述进气箱(81)外壁通过混合空气管(5)连接一次风机(6)，所述出气箱(84)外壁通过混合空气管(5)连接风室(9)，所述进气箱(81)和出气箱(84)相靠近的一侧间固定套接多个换热管(82)，所述换热管(82)外壁固定安装多个翅片(83)，所述操作口(85)安装密封门(86)。
4.根据权利要求3所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述进气箱(81)、出气箱(84)和密封门(86)外壁与排烟箱(4) 间均安装有密封圈，所述换热管(82)为螺旋管状结构，增大混合空气与烟气接触面积，便于快速换热，从而对混合空气进行预热。
5.根据权利要求1所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述风室(9)的底板为倾斜结构，且混合空气管(5)连接风室(9)底部最低端，所述风室(9)的顶部内壁固定安装挡板(17)，所述挡板(17)上开有多个出风口(18)，所述出风口(18)内壁间固定安装多根分散管(19)。
6.根据权利要求5所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述出风口(18)的数量为七个，其中六个出风口(18)沿挡板(17)的圆周方向均匀分布，另一个出风口(18)位于挡板(17)的轴线处，所述出风口(18)的顶部均为喇叭状结构，每个所述出风口(18)内均固定贯穿三根分散杆(19)，所述分散杆(19)将出风口(18)内腔均分成六份。
7.根据权利要求1所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：排烟箱(4)和引风机(11)间的风管上安装有除尘器(10)，所述二次风机(13)两端的回流管上均安装有截断阀，所述吸气管(7)的进气口安装有防尘网。
8.根据权利要求1所述的一种水煤浆循环流化床锅炉燃烧设备，其特征在于：所述供浆泵(2)、一次风机(6)、二次风机(13)和引风机(11)均电连接控制器(15)，所述控制器(15)电连接DCS系统(16)，所述锅炉(1)内腔、排烟箱(4)内腔和烟囱内腔均安装传感器(14)，且传感器(14)电连接DCS系统(16)。
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