CN209540870U - 一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统，包括1‑炉膛、2‑炉膛出口、3‑旋风分离器、4‑尾部烟道、5‑返料器料腿、6‑松动风室、7‑伸缩膨胀器、8‑冷灰放渣管、9‑冷灰系统、10‑松动风管道、11‑返料风管道、12‑返料风室和13‑循环灰管道。通过缩小炉膛出口面积，增加炉膛出口烟气流速，从而使分离效率大大增加，系统回灰量达到并超过低氮燃烧需要的量，从而达到低氮燃烧的目的，增加冷灰排灰系统，从而解决伴生的炉膛差压过高、带负荷能力较差、锅炉产汽温度偏低的问题；通过将原冷灰放渣管道与松动风室下板的连接破坏，改由通过伸缩膨胀器与松动风室下板连接，进而解决冷灰放渣管冷热变化膨胀等问题。

Description

一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉系统技术领域，具体涉及一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统。

背景技术

党的十八大和十八届三中、四中、五中全会中，对于牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，立足发展阶段和现实国情，以解决突出资源环境问题为导向，以提高节能环保供给水平为主线，以创新为驱动，以重大工程为着力点，不断完善政策措施，优化市场环境，运用市场机制引导社会资源要素充分、有序投入节能环保产业，实现节能环保产业的快速、提质、创新发展，为改善环境质量、建设美丽中国提供可靠保障。

为贯彻落实第114次国务院常务会议精神，2015年12月11日，环境保护部、发展改革局、能源局联合下发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，文中明确要求“全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造是一项重要的国家专项行动，既有利于节能减排、促进绿色发展、增添民生福祉，也有利于扩大投资、促进煤电产业转型升级、相关装备制造业走出去。各有关部门、地方及企业应高度重视此项工作，尽快制定专项实施计划，做好与本方案的衔接。”文中附《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，文中明确确定要求和时间“到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)。全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平。加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐，将东部地区原计划2020年前完成的超低排放改造任务提前至2017年前总体完成；将对东部地区的要求逐步扩展至全国有条件地区，其中，中部地区力争在2018年前基本完成，西部地区在2020年前完成。全国新建燃煤发电项目原则上要采用60万千瓦及以上超超临界机组，平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时(以下简称克/千瓦时)，到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时。”其中，山东省于2016年5月19日发布《山东省2013-2020年大气污染防治规划二期行动计划(2016-2017年)》文件，文中要求“2016年年底前，完成超低排放改造的单机,30万千瓦及以上燃煤机组达到70％，10万千瓦及以上完成50％左右，2017年年底前，单机10万千瓦及以上燃煤机组全部完成超低排放改造。10万千瓦以下燃煤机组实现稳定达标排放”。

根据上述文件要求，大部分热电厂燃煤锅炉均已完成超低排放改造工作。但其中大量流化床锅炉，作为低氮燃烧的锅炉，可能存在NOx原始浓度介于达标不达标的边缘阶段，脱硝装置必须同步建设，并且实际投入使用，增加投资的同时，喷入的大量氨水产生水蒸气带走热量，造成能量损失，同时，对后部低温受热面造成腐蚀、堵塞等副作用，因而无法体现作为低氮燃烧型锅炉的优势。目前各常见NOx控制的方案大多通过提高锅炉炉膛出口烟气流速、提高循环率等方式实现，同时伴生因循环灰量问题，导致炉床温度较低，导致锅炉带负荷能力受限，锅炉主气温度达不到额定温度等弊端。

发明内容

针对上述不足之处，本实用新型提供了一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统，该装置包括炉膛、炉膛出口、旋风分离器、尾部烟道、返料器料腿、松动风室、伸缩膨胀器、冷灰放渣管、冷灰系统、松动风管道、返料风管道、返料风室和循环灰管道。所述锅炉系统通过缩小炉膛出口面积，增加炉膛出口烟气流速，从而使分离效率大大增加，系统回灰量达到并超过低氮燃烧需要的量；在锅炉原放灰口增加冷灰系统，从而精确控制放灰量和速度，进一步解决伴生的炉膛差压过高、带负荷能力较差、锅炉产汽温度偏低的问题；通过将原冷灰放渣管道与松动风室下板的连接破坏，改由通过伸缩膨胀器与松动风室下板连接，进而解决冷灰放渣管冷热变化膨胀等问题。

本实用新型的具体技术方案是：

一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统，所述返料器料腿的上端设有旋风分离器，所述旋风分离器的入口通过炉膛出口与炉膛相连，出口处连接尾部烟道，返料器料腿下端出口通过循环灰管道与炉膛底部相连，底部通过冷灰放渣管与冷灰系统相连，所述冷灰系统与循环灰管道之间依次设有松动风室和返料风室，松动风室下端设有松动风管道，返料风室下端设有返料风管道，冷灰放渣管上端设有伸缩膨胀器；

所述伸缩膨胀器与松动风室下板连接。

发明人对炉膛和对应的出口都进行了相应的调整，如以北方某主流流化床锅炉厂100t/h高温高压循环流化床锅炉为例：

所述炉膛底部炉床尺寸宽度常规为1.7-1.85m，本专利调整为1.6-1.65m，通过缩小横截面面积，使飞灰上升更加通畅；

所述炉膛出口常规尺寸宽约0.95-1.05m，本专利调整所述炉膛出口宽度为0.8-0.9m。通过缩小炉膛出口面积，增加炉膛出口烟气流速，从而使分离效率大大增加，系统回灰量达到并超过低氮燃烧需要的量；

所述返料器料腿较常规返料器腿增加长度，减小直径，缩减返料器上部长度；一方面确保料腿内有足够物料起到密封隔绝的作用，另一方面确保为炉膛提供足够的循环灰，从而保证炉膛温度；

所述伸缩膨胀器与松动风室下板连接，是将原冷灰放渣管与松动风室下板直接连接改为通过伸缩膨胀器与松动风室下板连接，将原放渣管与下板的连接破坏，产生0.5-5mm的环隙，使放渣管道可以自由膨胀伸缩，不会产生因膨胀伸缩产生的力作用到松动风室上，进而将风室破坏的危险，环隙用耐高温保温材料紧密填充压紧，避免料腿中高温灰渣漏入风室内；

所述风室由风板和返料器料腿壁构成，所述风板上带有风孔，以便均匀地将炉灰分散，风板上方设置有挡板，所述挡板与风板之间留有一定的距离，以便被均匀分散的炉灰进入循环灰管道进行二次燃烧；

所述冷灰放渣管的上端与风板平齐，从而避免冷灰放渣管被磨损。

所述冷灰系统包括灰入口插板、绝热隔热层、管阀门、内水循环出口管道、内水筒、灰腔、外水腔、内水循环入口管道、灰出口插板、输灰绞龙、变频控制器、外水腔入口管道和外水腔出口管道，其中所述冷灰系统的入口通过灰入口插板与返料器料腿相连，冷灰系统机体内设有内水筒，外部由外水腔包裹，内水筒与外水腔中间为灰腔；所述内水筒上部连有内水循环出口管道，下部连有内水循环入口管道；所述外水腔的下端连有外水腔入口管道，上端连有外水腔出口管道；冷灰系统机体下部通过灰出口插板与输灰绞龙相连；

所述灰入口插板下的冷灰系统机体内侧设有绝热隔热层；

所述输灰绞龙一端连有变频控制器；

所述各管道上设有管阀门。

进一步的，所述冷灰系统的机体利用回流装置中冷凝水下口进上口出的原理达到冷灰的目的，通过内水筒与外水腔对炉灰进行双冷却，使得炉灰与冷却装置最大面积的充分接触，达到快速冷灰的效果。

进一步的，所述灰腔内带有鳍片，增加传热效率，使灰温度更快降低，避免冷却效果不佳导致出灰温度不能达到设计温度从而引起后部设备烧伤烫伤的问题。同时可以有效提高换热效率，减小冷灰器体积和换热面积。

更进一步的，所述输灰绞龙一端连有变频控制器，可精确控制放灰量和速度，避免了因人工放灰而造成的人员及设备烫伤、火灾以及因放灰不可控导致停炉等一系列安全问题。

炉膛中燃烧产生的炉灰进入炉膛出口后，经旋风分离器分离，质量较小的炉灰及烟尘通过管路进入尾部烟道；质量较大的炉灰因重力作用自然下落至返料器料腿中，向松动风管道和返料风管道中通风，风进入松动风室和返料风室中，因系统松动风的上托作用，从而使飞灰在料腿处形成灰场，在返料风的作用下，其中一部分燃烧不充分的炉灰经循环灰管道被送入炉膛继续参与燃烧，另一部分经伸缩膨胀器先进入到冷灰放渣管中，再进入到冷灰系统。打开灰入口插板，炉灰通过绝热隔热层进入到灰腔中，打开各管道的管阀门，内水筒中的水由内水循环入口管道进入，由内水循环出口管道排出，外水腔中的水由外水腔入口管道进入，再由外水腔出口管道排出，从而实现对炉灰的双冷却，待炉灰冷却后，打开灰出口插板，炉灰进入到输灰绞龙中，调节变频控制器，精确控制输灰量和输灰速度，将冷灰排放。

利用上述措施可以保证流化床锅炉炉床温度较低，减少氮氧化物的产生；提高上部烟气灰含量，提高上部烟气温度；增加旋流速度，提高分离效果，确保较高回灰率，从而实现在不采用任何脱硝措施的情况下，完全满足各类流化床炉型以及负荷的情况下，NOx原始浓度均可达到超低排放需要，同时通过冷灰排灰装置解决伴生的回灰量太大导致的炉膛差压过高、带负荷能力较差、锅炉产汽温度偏低以及冷灰机冷热变化膨胀的问题。

综上所述，采用上述结构的装置，可根据实际需要自由控制回灰量，调整炉床温度达到理想温度，控制炉膛差压使锅炉带负荷能力达到理想状态。

附图说明

图1为本实用新型流化床锅炉系统的结构示意主视图；

图2为本实用新型板式冷灰系统的结构示意主视图；

图3为本实用新型返料器料腿底部风板俯视图；

图4为本实用新型流化床锅炉系统中A的局部放大图；

图中：1为炉膛，2为炉膛出口，3为旋风分离器，4为尾部烟道，5为返料器料腿，6为松动风室，7为伸缩膨胀器，8为冷灰放渣管，9为冷灰系统，10为松动风管道，11为返料风管道，12为返料风室，13为循环灰管道，14为灰入口插板，15为绝热隔热层，16为管阀门，17为内水循环出口管道，18为内水筒，19为灰腔，20为外水腔，21为内水循环入口管道，22为灰出口插板，23为输灰绞龙，24为变频控制端，25为外水腔入口管道，26为外水腔出口管道,27为风孔，28为挡板，29为风板。

具体实施方式

一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统，所述返料器料腿5的上端设有旋风分离器3，所述旋风分离器3的入口通过炉膛出口2与炉膛1相连，出口处连接尾部烟道4，返料器料腿5下端出口通过循环灰管道13与炉膛1底部相连，底部通过冷灰放渣管8与冷灰系统9相连，所述冷灰系统9与循环灰管道13之间依次设有松动风室6和返料风室12，松动风室6下端设有松动风管道10，返料风室12下端设有返料风管道11，冷灰放渣管上端设有伸缩膨胀器7，所述伸缩膨胀器7与松动风室6下板连接，所述风室由风板29和返料器料腿5壁构成，所述风板29上带有风孔27，其上方设置有挡板28，所述挡板28与风板29之间留有一定的距离，所述冷灰放渣管8的上端与风板29平齐。

冷灰系统9的入口通过灰入口插板14与返料器料腿5相连，灰入口插板14内侧设有绝热隔热层15，冷灰系统机体内设有内水筒18，外部由外水腔20包裹，内水筒18与外水腔20中间为灰腔19；所述内水筒18上部连有内水循环出口管道17，下部连有内水循环入口管道21；所述外水腔20的下端连有外水腔入口管道25，上端连有外水腔出口管道26；所述各管道上设有管阀门16；机体下部通过灰出口插板22与输灰绞龙23相连，所述输灰绞龙22一端连有变频控制器24。

运行过程中，炉膛1中燃烧产生的炉灰进入炉膛出口2后，经旋风分离器3分离，质量较小的炉灰及烟尘通过管路进入尾部烟道4；质量较大的炉灰因重力作用自然下落至返料器料腿5中，向松动风管道10和返料风管道11中通风，风进入松动风室6和返料风室12中，因系统松动风的上托作用，从而使飞灰在料腿处形成灰场，在返料风的作用下，其中一部分燃烧不充分的炉灰经循环灰管道13被送入炉膛1继续参与燃烧，另一部分经伸缩膨胀器7先进入到冷灰放渣管8中，再进入到冷灰系统9。打开灰入口插板14，炉灰通过绝热隔热层15进入到灰腔19中，打开各管道的管阀门16，内水筒18中的水由内水循环入口管道21进入，由内水循环出口管道17排出，外水腔20中的水由外水腔入口管道25进入，再由外水腔出口管道26排出，从而实现对炉灰的双冷却，待炉灰冷却后，打开灰出口插板22，炉灰进入到输灰绞龙23中，调节变频控制器24，精确控制输灰量和输灰速度，将冷灰排放。

Claims (6)

1.一种主汽温度、负荷可控的低氮燃烧流化床锅炉系统，包括炉膛(1)、炉膛出口(2)、旋风分离器(3)、尾部烟道(4)、返料器料腿(5)、松动风室(6)、伸缩膨胀器(7)、冷灰放渣管(8)、冷灰系统(9)、松动风管道(10)、返料风管道(11)返料风室(12)和循环灰管道(13)，其特征在于：所述返料器料腿(5)的上端设有旋风分离器(3)，所述旋风分离器(3)的入口通过炉膛出口(2)与炉膛(1)相连，出口处连接尾部烟道(4)，返料器料腿(5)下端出口通过循环灰管道(13)与炉膛(1)底部相连，其底部通过冷灰放渣管(8)与冷灰系统(9)相连，所述冷灰系统(9)与循环灰管道(13)之间依次设有松动风室(6)和返料风室(12)，松动风室(6)下端设有松动风管道(10)，返料风室(12)下端设有返料风管道(11)，冷灰放渣管(8)上端设有伸缩膨胀器(7)。

2.根据权利要求1所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述冷灰系统(9)包括灰入口插板(14)、绝热隔热层(15)、管阀门(16)、内水循环出口管道(17)、内水筒(18)、灰腔(19)、外水腔(20)、内水循环入口管道(21)、灰出口插板(22)、输灰绞龙(23)、变频控制器(24)、外水腔入口管道(25)和外水腔出口管道(26)，其中所述冷灰系统(9)的入口通过灰入口插板(14)与返料器料腿(5)相连，冷灰系统机体内设有内水筒(18)，外部由外水腔(20)包裹，内水筒(18)与外水腔(20)中间为灰腔(19)；所述内水筒(18)上部连有内水循环出口管道(17)，下部连有内水循环入口管道(21)；所述外水腔(20)的下端连有外水腔入口管道(25)，上端连有外水腔出口管道(26)；冷灰系统机体下部通过灰出口插板(22)与输灰绞龙(23)相连。

3.根据权利要求1所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述伸缩膨胀器(7)与松动风室(6)下板连接。

4.根据权利要求2所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述灰入口插板(14)下的冷灰系统机体内侧设有绝热隔热层(15)。

5.根据权利要求2所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述输灰绞龙(23)一端连有变频控制器(24)。

6.根据权利要求2所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述各管道上设有管阀门(16)。