CN115218184A - 一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置 - Google Patents

一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其外部由钢板制成，内部包含由陶瓷衬里组成的隔热层和耐火层，用于将来自秸秆气化燃烧装置(5)的气化燃气(6)简单且廉价地引入燃煤锅炉燃烧室(3)中，用于将来自于秸秆和煤的燃料气体的联合或耦合燃烧。本发明装置包含用于吹送预热后二次风(11)的风管(8)的一个驱动单元，包含一个在连接通道(7)中将来自秸秆气化燃烧装置(5)的秸秆气化燃气(6)点燃的烟气自动点火装置(16)，为改变和优化传输气体动能工况本发明还在连接通道(7)设置了烟气传输收缩部(9)和漏斗形烟气传输加宽部(10)。

Description

一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道 装置
技术领域
本发明涉及一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，电厂燃煤锅炉用作物秸秆等替代部分燃煤燃料，可降低煤耗和减少碳排放。因为这些电厂燃煤锅炉本身不是为直接燃烧作物秸秆而设计制造的，因此可能存在电厂锅炉排放参数受影响或电厂燃煤锅炉出现因作物秸秆燃烧烟气导致等现象，而且如果简单的把秸秆和煤一起燃烧，还会使得秸秆灰渣与煤灰渣混合后失去肥料价值。
背景技术
出于以上原因秸秆应该在独立于电厂燃煤锅炉以外的系统中进行气化或燃烧，秸秆燃料气化产生燃气或已燃烧燃气再转移到燃煤锅炉中与来自煤的燃气一起燃烧，为此需要在秸秆气化或燃烧系统和燃煤锅炉之间建立连接通道。
燃煤锅炉燃烧室负压一般在50-200Pa之间，为保证燃煤锅炉结构强度几乎无法提高燃煤锅炉燃烧室压力，独立的秸秆气化燃烧系统的运行压力与电厂燃煤锅炉燃烧室压力接近，由于秸秆气化或燃烧系统和燃煤锅炉之间连接通道中的秸秆气化产生的燃气或已燃烧燃气的流动会产生压损，因此气化产生的燃气或已燃烧燃气通过连接通道的传输需要额外的装置来保证秸秆气化产生的燃气或已燃烧燃气流动的足够压差。
秸秆气化燃气会因秸秆工况参数布套导致含有不同比例的焦油、炭颗粒、粉尘和腐蚀性碱金属盐等，这些成分差异都会传输烟气的风机运行可靠性和使用寿命产生影响。
进入连接通道的秸秆气化燃气可能是在燃着状态、也可能没有燃着，秸秆气化过程中低于450℃左右秸秆气化燃气燃点以下产生的气化燃气进入燃煤锅炉有引发爆燃或爆炸的风险，因此还需要采取技术措施来最大限度消除这种爆燃风险。
因此实现以上秸秆气化燃气或已燃烧燃气在独立的秸秆气化燃烧系统和电厂燃煤锅炉燃烧室之间安全的和有效的传输需要新的、可靠的驱动方式和解决方案。
发明内容
本发明旨在发明一种能够产生必需的压差、并将秸秆气化燃气转移到燃煤锅炉中的，具有可靠驱动系统的，从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，同时还要保证秸秆气化燃气转移过程中没有未燃着的秸秆气化燃气进入燃煤锅炉的燃烧室引发爆燃的风险。
本发明的任务是通过发明一个连接通道装置来实现的，通过该连接通道输送秸秆气化燃气，秸秆气化燃气输送过程中的秸秆气化燃气如果是处于未燃着状态时，本发明装置可以将未燃着状态秸秆气化燃气点燃。秸秆气化燃气输送所需的压差是通过沿输送方向吹入经过压缩的燃烧二次风实现的。
本发明装置还通过最小化经过压缩的燃烧二次风吹入量并保证秸秆气化燃气的安全和有效传输，并且由于最小化经过压缩的燃烧二次风吹入量使得对点燃未燃着秸秆气化燃气的过程影响最小，秸秆气化燃气在本发明连接通道中的燃烧量最小。
为保证实现通过二次风获得足够动能有效输送秸秆气化燃气，二次风压力被加压为不低于7000Pa，二次风通过风嘴后流速最高可超过100米/秒，从而获得二次风与秸秆气化燃气的巨大流速差。
二次风加压通过一个或一个以上的风机串联或并联来实现的，为减少二次风对点燃秸秆气化燃气过程的影响将二次风温预热到不低于150℃。
二次风通过一个或一个以上的风管以射流方式吹入秸秆气化燃气中，从而在特定点实现非常强烈的混合。空气射流和燃料气体之间的高流速差导致秸秆气化燃气气体颗粒或分子间的强烈相互作用，这个过程可促进或激活秸秆气化燃气的物理化学反应过程，当秸秆气化燃气气体颗粒或分子相互撞击时空气射流中包含的动能能够变得有效并促进秸秆气化燃气点燃的过程。
为通过烟气压力差实现最佳物理化学效果，连接通道在吹入加压二次风处后呈锥形变窄，秸秆气化燃气与加压二次风被进一步压缩和充分混合后会让秸秆气化燃气的点燃变得更加容易。
连接通道在吹入加压二次风处后锥形收窄后又呈锥形放宽，由此降低秸秆气化燃气和二次风混合物的流速，降低流速的气体质量在气体传输方向上产生压力，引导秸秆气化燃气和二次风混合物流入燃煤锅炉燃烧室，同时传输气体部分动能被回收助力产生压差，降低秸秆气化燃气和二次风混合物流速还可以帮助获得足够的秸秆气化燃气点火时间。
为二次风加压的鼓风机的布置优选定位在连接通道中15-45度的弯曲处。
连接通道中包含一个烟气自动点火装置和一个温度传感器，当连接通道中的烟气温度低于点火安全阈值时，烟气自动点火装置会自动点燃未燃着秸秆气化燃气。
这里的温度传感器同时可以检测连接通道末端烟气温度，并根据烟气温度变化情况反馈减少或增加秸秆气化燃烧系统的一次风量。由于秸秆气化燃烧装置内有大容量秸秆，因此对秸秆气化燃烧装置气化燃烧一次风量的调控会延时，调控一次风量是分小步骤间隔时间进行的。
整个连接通道中包含有由隔热层和耐火层组成的陶瓷衬里。陶瓷衬里临火侧的耐火层是由硬质耐火陶瓷组成，耐火陶瓷的氧化铝含量应不低于40％。
本发明的连接通道装置包含一个用于在停电或电源突发故障的情况下释放秸秆气化燃气的安全烟囱，安全烟囱中包含一个平时密闭连接通道的烟气锁扣，一旦停电或电源突发故障时烟气锁扣会自动脱落并释放本发明连接通道中的秸秆气化燃气。
安全烟囱释放秸秆气化燃气同时可以通过吸入新鲜空气以冷却安全烟囱。
附图说明
图1显示了带有燃煤锅炉的锅炉房、燃煤锅炉燃烧室和燃煤锅炉炉排。
图中：1-燃煤锅炉的锅炉房，2-燃煤锅炉，3-燃煤锅炉的燃烧室，4-燃煤锅炉炉排，5-秸秆气化燃烧装置，6-秸秆气化燃气，7-连接通道，8-风管，9-烟气传输收缩部，10-烟气传输加宽部，11-二次风，12-离心风机，13-蓄风池，14-二次风射流，15-温度传感器，16-烟气自动点火装置，17-风机，18-安全烟囱，19-烟气锁扣，20-新鲜空气，21-秸秆捆包。
具体实施方式
根据CN.202110669974.9的发明，秸秆气化燃气(6)从布置于燃煤锅炉的锅炉房(1)外的独立的秸秆气化燃烧装置(5)通过本发明的连接通道(7)输送到燃煤锅炉燃烧室(3)。秸秆气化燃气(6)与来自煤的燃料气一起在燃煤锅炉燃烧室(3)中混合或耦合燃烧。
本实施例的燃煤锅炉(2)的燃烧功率为130MW，秸秆气化燃烧装置(5)仅供应20MW的秸秆气化燃气(6)，对燃煤锅炉(2)燃烧过程的影响和风险都很小，因此根据本发明的连接通道(7)可以用于以秸秆为燃料经济地供应秸秆气化燃气(6)。
流量高达5，3m3/s、预热至180℃的二次风(11)用于输送约10倍体积的秸秆气化燃气(6)，本实施例中布置了30根直径42mm的二次风(11)的风管(8)，二次风(11)吹出速度约120m/s。
风管(8)布置在连接通道(7)的横截面上，并呈平行于连接通道(7)的方向将秸秆气化燃气(6)吹入燃煤锅炉燃烧室(3)。本实施例中的二次风(11)是被2个串联的高压离心风机(12)压缩至风压约8000Pa送入蓄风池(13)中。本实施例中两个离心风机(12)的功耗加起来约为60kW。
风管(8)在连接通道(7)中以约40度角弯曲布置，风管(8)引起的流动阻力因此变小。
在连接通道(7)的烟气传输收缩部(9)中，秸秆气化燃气(6)二次风射流(14)被压缩和加速，二次风(11)和秸秆气化燃气(6)实现有效混合和输送。
在烟气传输收缩部(9)之后是呈漏斗形的烟气传输加宽部(10)，传输气体的部分动能被回收助力产生压差，降低流速的气体质量在烟气向燃煤锅炉燃烧室(3)传输的方向上产生压力，引导秸秆气化燃气(6)和二次风(11)的混合物流入燃煤锅炉燃烧室。
本实施例连接通道(7)的外部由钢板制成，连接通道(7)内部包含由陶瓷衬里组成的隔热层和耐火层。
为在所有运行状态下最大限度避免未燃着的秸秆气化燃气(6)进入燃煤锅炉燃烧室(3)引发爆燃风险，在连接通道(7)接近燃煤锅炉(2)上部布置有温度传感器(15)和位于其后的烟气自动点火装置(16)，当温度传感器(15)感知烟气温度低于烟气燃着临界温度530℃时，烟气点火装置(16)会自动点火。
温度传感器(15)还可以通过温度信号反馈控制风机(17)速度调节秸秆气化燃烧装置(5)气化燃烧一次风量，从而进一步精准控制秸秆气化燃烧装置(5)的气化燃烧功率。
由于秸秆气化燃烧装置(5)内有大容量秸秆，系统对秸秆气化燃烧装置(5)气化燃烧一次风量的调控会延时，因此调控一次风量是分小步骤间隔时间进行的，在本实施例中的间隔时间是10秒。
本实施例中的安全烟囱(18)用于在停电或电源突发故障的情况下释放秸秆气化燃气(6)，安全烟囱(18)中包含一个平时密闭连接通道的烟气锁扣(19)，本实施例的烟气锁扣(19)首选耐火陶瓷材料，一旦停电或电源突发故障时烟气锁扣(19)会自动脱落并释放秸秆气化燃气(6)。
安全烟囱(18)释放秸秆气化燃气(6)同时可以通过吸入大量新鲜空气(20)以冷却安全烟囱(18)。

Claims (9)

1.一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其外部由钢板制成，内部包含由陶瓷衬里组成的隔热层和耐火层；其特征在于，在二次风(11)加压吹入之后，连接通道(7)的横截面在烟气传输收缩部(9)呈锥形减小，然后在烟气传输加宽部(10)处再次呈锥形增大。
2.根据权利要求1所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，大量的二次风射流(14)与来自秸秆气化燃烧装置(5)的秸秆气化燃气(6)混合后一起通过烟气传输收缩部(9)并随后流向燃煤锅炉(2)的方向。
3.根据权利要求2所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，二次风射流(14)在连接通道(7)的弯曲区域处通过1个或1个以上的风管吹入连接通道(7)。
4.根据权利要求2所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，二次风射流(14)由至少预热到150℃并加压到不低于7000Pa的二次风(11)组成。
5.根据权利要求3所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，二次风(11)由一个或一个以上串联或者并联的离心风机(12)压缩加压。
6.根据权利要求1所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，烟气自动点火装置(16)在连接通道(7)中点燃秸秆气化燃气。
7.根据权利要求1所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，温度传感器(15)设置在连接通道(7)中，来自温度传感器(15)的信号控制烟气自动点火装置(16)自动点燃秸秆气化燃气(6)和调控秸秆气化燃烧装置(5)中通过风机(17)的一次风量。
8.根据权利要求1所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，秸秆气化燃烧装置(5)气化燃烧一次风量的调控是分小步骤间隔时间进行的。
9.根据权利要求1所述的一种从秸秆气化燃烧装置向燃煤锅炉输送烟气的连接通道装置，其特征在于，连接通道(7)的陶瓷衬里的临火侧是由硬质耐火陶瓷组成，硬质耐火陶瓷的氧化铝含量应不低于40％。
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