CN116892722B - 一种纯燃煤粉循环流化床系统 - Google Patents
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Abstract
一种纯燃煤粉循环流化床系统，它包含炉膛、分离返料装置、尾部烟道、尾部受热面和空气预热器；分离返料装置的底部返料出口与炉膛的底部相连，尾部烟道的竖井段内部由上向下设置有尾部受热面和空气预热器；还包含粉煤储罐、气力输送装置、冷灰机、气力输灰装置和灰库；粉煤储罐底部出口通过输煤管与布置在炉膛下部的煤粉接口套管相连，输煤管的端部设置有与其相通的气力输送装置，煤粉接口套管上设置有煤粉密封风装置，煤粉接口套管的端部还设置有与其相通的脱硫剂喷管，炉膛的底部出口和分离返料装置的底部出口分别设置有冷灰机，冷灰机排出的冷灰通过气力输灰装置输送到灰库。本发明结构紧凑环保，燃料适应性和负荷调节性能有很大地提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉系统，具体涉及一种纯燃煤粉循环流化床系统。
背景技术
流化床和煤粉炉是目前热电行业的两种主要成熟炉型。流化床具有燃烧效率高、环保成本低、负荷调节范围广和燃料适应性强等优点，燃料粒度一般为0-10mm，燃烧方式为流态化燃烧；而煤粉炉具有燃烧效率高、可靠性强、自动化操作程度高等优点，但污染物处理成本高，燃料粒度一般为0.075mm(200目)，燃烧方式为室燃，带有燃烧器。目前还没有发现将两种炉型相结合的结构及应用，为了将两种炉型的优点结合起来，同时解决常规煤粉炉环保成本高、燃料适应性和负荷调节性有限的缺点，现有炉型结构有待改进。
发明内容
本发明为克服现有技术，提供一种纯燃煤粉循环流化床系统。本发明结构紧凑环保，燃料适应性和负荷调节性能有很大地提高。
一种纯燃煤粉循环流化床系统包含炉膛、分离返料装置、尾部烟道、尾部受热面和空气预热器；炉膛的上部出口与分离返料装置的入口相连，分离返料装置的上部出口与尾部烟道的入口相连，分离返料装置的底部返料出口与炉膛的底部相连，尾部烟道的竖井段内部由上向下设置有尾部受热面和空气预热器；还包含煤粉储罐、气力输送装置、冷灰机、气力输灰装置和灰库；煤粉储罐的底部出口通过输煤管与布置在炉膛下部的煤粉接口套管相连，输煤管的端部设置有与其相通的气力输送装置，煤粉接口套管上设置有煤粉密封风装置，煤粉接口套管的端部还设置有与其相通的脱硫剂喷管，炉膛的底部出口和分离返料装置的底部出口分别设置有冷灰机，冷灰机排出的冷灰通过气力输灰装置输送到灰库。
进一步地，所述分离返料装置的分离器的下部设置空气炮和锥体人孔门。
进一步地，所述分离返料装置的返料腿的上部设置有空气炮。
本发明相比现有技术的有益效果是：
本发明将煤粉应用到循环流化床锅炉上进行燃烧，取消了燃烧器，现场可以只布置煤粉储罐而采用外购煤粉的方式，也可以布置储煤场和磨煤机系统，而循环流化床锅炉为适用燃烧粒度很细的煤粉，其结构相对常规炉型需要重新设计，以达到清洁高效燃烧的目的。
循环流化床燃用煤粉时，煤粉粒度和分离器循环灰基本相当，由于没有了粗颗粒，导致不会发生常规流化床下部鼓泡床的流态，而是从炉膛底部到顶部全部变成快速床流态。为此本发明取消了常规的给煤机和上煤皮带，煤粉以气力输送的方式从炉膛前部喷入炉膛，为了防止煤粉反窜，煤粉套管上设置密封风；为保证煤粉燃烧充分，分离器采用高效绝热旋风分离技术，蒸发量200t/h以下容量的锅炉为单分离器，炉膛高度适当放大，二次风采用单层布置大动量强穿透技术，尽量降低飞灰含碳量，灰渣比一般为95:5，飞灰含碳量与常规煤粉炉相当；锅炉采用中温燃烧，燃烧温度一般为850℃，为防止分离器和分离返料装置结焦，分离器锥体和料腿布置空气炮。
起炉时采用斗提机自动输入床料，利用燃油或燃气燃烧器进行点火，当炉膛温度上升到合理区间开始投入煤粉；炉膛底部取消了常规的冷渣机、输渣装置和渣库，布置了冷灰机和气力输灰装置，底渣为细灰，采用气力输送方式送到灰库。
尾部受热面采用合理烟气流速和节距，并采取可靠的防磨和吹灰措施，防止尾部烟气灰浓度偏高带来明显的磨损和积灰问题。
炉膛下部给料口位置同时设置石灰石喷口，采用低位喷钙技术，提高炉内脱硫效率；分离器进口烟道设置脱硝剂喷口，由于锅炉采用低氮燃烧技术，NOx初始生成浓度很低，锅炉运行时SNCR一般处于热备用状态，尾部烟道同时可取消SCR装置。锅炉匹配合理的环保设备，其污染物排放浓度可实现超低排放指标。
本发明系统同时适用于循环流化床热水锅炉和蒸汽锅炉，燃用煤粉平均粒度为200目，煤粉热值范围为2500-6500kcal/kg。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明纯燃煤粉循环流化床系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
结合图1说明，本实施方式的纯燃煤粉循环流化床系统包含炉膛4、分离返料装置7、尾部烟道10、尾部受热面11和空气预热器12；炉膛4的上部出口与分离返料装置7的入口相连，分离返料装置7的上部出口与尾部烟道10的入口相连，分离返料装置7的底部返料出口与炉膛4的底部相连，尾部烟道10的竖井段内部由上向下设置有尾部受热面11和空气预热器12；
还包含煤粉储罐1、气力输送装置2、冷灰机14、气力输灰装置15和灰库16；煤粉储罐1的底部出口通过输煤管与布置在炉膛4下部的煤粉接口套管3相连，输煤管的端部设置有与其相通的气力输送装置2，煤粉接口套管3上设置有煤粉密封风装置3-1，煤粉接口套管3的端部还设置有与其相通的脱硫剂喷管6，炉膛4的底部出口和分离返料装置7的底部出口分别设置有冷灰机14，冷灰机14排出的冷灰通过气力输灰装置15输送到灰库16。
基于本实施方式的技术方案，可选地，煤粉储罐1为圆柱形燃料存储设备，煤粉储罐1内存储的煤粉粒度为200目，对于中小热电厂可直接外购煤粉然后由罐车将煤粉输入煤粉储罐1，对于大型热电厂宜配置磨煤机系统。
气力输送装置2位于煤粉储罐1下部，配置称重式旋转给料机，采用空压机产生的压缩空气输送煤粉。
炉膛4和分离返料装置7底部均设置了冷灰机14，以冷却锅炉排出的细颗粒底渣和调节循环灰量，冷灰机14排出的冷灰由气力输灰装置15的罗茨风机输送到灰库16，灰库16同时收集锅炉尾部除尘器排出的冷灰，煤粉流化床锅炉取消了常规燃煤锅炉的渣库。
可选地，煤粉接口套管3布置在炉膛4下部前墙，为防止煤粉反窜，煤粉接口套管3中部设置煤粉密封风装置3-1，自动连锁保护。
进一步地，炉膛4采用低流速大截面结构，炉膛内煤粒流速为2.5-3m/s。相比常规燃煤锅炉的炉膛流速4.5-5m/s有所降低，锅炉点火运行开始阶段炉膛底部铺有床料以及下部为鼓泡床状态，正常运行时炉膛4下部没有鼓泡床状态而是从下到上均为快速床状态。
进一步地，分离返料装置7采用全下倾式无台阶旋风分离器，可以为绝热式或冷却式，分离器效率很高，循环灰中位粒径要求小于煤粉中位粒径，一般推荐小于50μm。
优先地，所述分离返料装置7的分离器的下部设置空气炮9和锥体人孔门19。所述分离返料装置7的返料腿的上部设置有空气炮9。分离器下部设置空气炮9和锥体人孔门19，以检查和清除锥体下部可能产生的蓬灰或者焦块，直料腿设置观察孔18用于观察运行时料腿中循环灰的流动情况，分离返料装置7的返料腿的上部设置空气炮9，以清除返料装置内部可能存在的结焦块，保证锅炉正常运行。
进一步地，二次风装置5布置在炉膛4下部前后墙，采用单层布置方式，并在风管设置调风门，可以在中低负荷下适当关闭几个风门，保证较高的二次风流速和穿透效果，提高煤粉颗粒的燃尽率。
脱硫剂喷管6设置在煤粉接口套管3的一端，低位布置，同时喷入炉膛4，可以实现脱硫剂和煤粉最早混合和最佳混合，相比从二次风管或返料腿喷入脱硫剂的常规方案，能够最大程度提高脱硫剂的利用时间和脱硫效率。
基于上述实施方式，更进一步地，脱硝剂喷管8设置在分离返料装置7的进口烟道侧面，其伸出长度至少高出底部1m。如此设置，防止底部蓬灰堵塞喷管，锅炉仅在分离返料装置7安装SNCR脱硝装置，尾部烟道10不需要设置SCR脱硝装置。
通常，炉膛4前部设置了床料添加装置17，通过斗提机实现自动向炉膛4加入床料，减少人工劳动量。
进一步地，尾部烟道10的顶部为斜下倾转向结构，尾部烟道10的竖井段内部由上向下设置有尾部受热面11和空气预热器12，采取可靠防磨措施，同时为减少积灰并降低排烟温度，尾部受热面布置有吹灰器13，尤其是尾部受热面每层均布置吹灰器13，吹灰器13具体形式为蒸汽吹灰、空气激波吹灰或燃气激波吹灰。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (6)
1.一种纯燃煤粉循环流化床系统，包含炉膛（4）、分离返料装置（7）、尾部烟道（10）、尾部受热面（11）和空气预热器（12）；
炉膛（4）的上部出口与分离返料装置（7）的入口相连，分离返料装置（7）的上部出口与尾部烟道（10）的入口相连，分离返料装置（7）的底部返料出口与炉膛（4）的底部相连，尾部烟道（10）的竖井段内部由上向下设置有尾部受热面（11）和空气预热器（12）；
其特征在于：纯燃煤粉循环流化床系统适用于燃烧粒度细的煤粉，还包含煤粉储罐（1）、气力输送装置（2）、冷灰机（14）、气力输灰装置（15）和灰库（16）；煤粉储罐（1）内存储的煤粉粒度为200目，所述分离返料装置（7）的分离器的下部设置空气炮（9），所述分离返料装置（7）的返料腿的上部设置有空气炮（9），炉膛（4）采用低流速大截面结构，炉膛内煤粒流速为2.5-3m/s，煤粉储罐（1）的底部出口通过输煤管与布置在炉膛（4）下部的煤粉接口套管（3）相连，输煤管的端部设置有与其相通的气力输送装置（2），煤粉接口套管（3）上设置有煤粉密封风装置（3-1），煤粉接口套管（3）的端部还设置有与其相通的脱硫剂喷管（6），炉膛（4）的底部出口和分离返料装置（7）的底部出口分别设置有冷灰机（14），冷灰机（14）排出的冷灰通过气力输灰装置（15）输送到灰库（16）；尾部烟道（10）的尾部受热面（11）每层均布置有吹灰器（13），吹灰器（13）具体形式为蒸汽吹灰、空气激波吹灰或燃气激波吹灰。
2.根据权利要求1所述一种纯燃煤粉循环流化床系统，其特征在于：所述分离返料装置（7）的分离器的下部设置锥体人孔门（19）。
3.根据权利要求1所述一种纯燃煤粉循环流化床系统，其特征在于：尾部烟道（10）的顶部为斜下倾转向结构。
4.根据权利要求1所述一种纯燃煤粉循环流化床系统，其特征在于：炉膛（4）的前部设置有床料添加装置（17）。
5.根据权利要求1所述一种纯燃煤粉循环流化床系统，其特征在于：脱硝剂喷管（8）设置在分离返料装置（7）的进口烟道侧面，其伸出长度至少高出底部1m。
6.根据权利要求1所述一种纯燃煤粉循环流化床系统，其特征在于：二次风装置（5）布置在炉膛（4）下部前后墙，采用单层布置方式。
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