CN209978023U - 一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，包括引出烟气循环管道、烟气循环支管以及第一电动开关门；引出烟气循环管道接口设置在引风机的出口，第一电动开关门设置在引出烟气循环管道的入口处；烟气循环支管包括连通脱硫系统吸收塔入口烟道的第一支管、连通锅炉二次风热风母管的第二支管以及连通锅炉一次风热风母管连的第三支管；第一支管、第二支管和第三支管分别均设置有电动调节门；同时公开其运行方法，烟气循环系统可单独用于循环流化床半干法脱硫吸收塔入口烟气量的调节，以稳定吸收塔的稳定运行，以及单独用于锅炉炉膛不同区域温度和氧量的调节，实现NO_x生成量的控制，在相同的能耗条件下，相对于常规的烟气循环系统具有更高的环保特性。

Description

一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统

技术领域

本实用新型属于燃煤循环流化床锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统。

背景技术

随着我国经济和生活水平的日益提高，人们将会对环境给予越来越大的关注。为加强环境保护、实现节能减排目标，国家相关部委对煤电行业提出了更为严格的环保标准和节能改造目标。到2020年，全国具备条件的机组都将达到超低排放，现役机组平均供电煤耗低于310克标煤/千瓦时。

循环流化床锅炉技术燃烧技术是20世纪70年代末发展起来的清洁煤燃烧技术。与常规燃烧方式相比，循环流化床锅炉具有一定的优势。循环流化床锅炉采用较低的燃烧温度850～920℃和空气分及燃烧，NO_x生成量较低一般不高于250mg/m³，并具有一定的自脱硫能力SO₂的实际生成量低于按照全硫计算的SO₂理论生成量；循环流化床锅炉通过炉内干法脱硫向炉内添加一定量的石灰石颗粒可有效脱除90％甚至更多的SO₂；循环流化床锅炉具有极佳的燃料适应性，几乎可以设计燃用任何化石燃料；循环流化床锅炉具有良好的调峰能力，可以再30％额定负荷下不投油稳定燃烧。因此，近二十年间循环流化床锅炉技术在我国得到迅速发展，循环流化床锅炉机组发电容量近1亿kW，总循环流化床锅炉台数大于3000台，其中容量在440t/h以上的400余台，其工程应用已发展到600MW超临界等级。

燃煤锅炉在煤的燃烧过程中产生的氮氧化物的生成量与煤的燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数一般用炉膛出口的氧体积分数进行表征等燃烧条件有关。对于循环流化床锅炉，目前普遍采用的燃烧中NO_x控制技术，通过设备改造、运行调整，控制炉膛分级供风、燃烧温度，控制炉膛氧含量等手段，抑制或还原燃烧过程中生成的NO_x，来降低NO_x排放。其中采用烟气循环的方法将锅炉尾部的低温烟气与一次风、二次风混合后送入炉内，降低燃烧区域的温度，同时降低了燃烧区域的氧体积分数，能够有效降低NO_x的生成量。当锅炉低负荷运行时，为了保证循环流化床锅炉布风板上物料的正常流化，一次风量不能太低，此时锅炉运行的总风量进一步降低受到一次风量限制。另外，燃料燃烧所需的总风量在锅炉低负荷运行时由于一次风量的限制，需通过降低二次风量进行调整。此时，锅炉燃烧工况不利于NO_x的控制，而采用烟气循环，将氧体积分数较低的净烟气作为一次风和二次风的一部分，在维持布风板上物料正常流化的条件下，降低燃烧区域的氧体积分数可有效降低NOx的生成量。

烟气循环流化床半干法脱硫工艺技术成熟，脱硫效率可达到95％以上。脱硫系统可靠，工艺流程简单，耗水量少，占地面积小和一次性投资费用低，脱硫产物呈干态，无脱硫废水排放，可脱除部分重金属以及不需要进行烟囱防腐等特点。应用于循环流化床锅炉机组时，配合炉内干法脱硫可长周期运行实现SO₂的超低排放，并且具有良好的经济性和灵活的调节特性，近几年在循环流化床锅炉SO₂控制领域广泛应用。烟气循环流化床半干法脱硫装置布置在空预器出口至主烟囱之间。锅炉烟气经预电除尘器进入吸收塔，在吸收塔内与加入的水、吸收剂充分混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气进入脱硫布袋除尘器进行除尘，除尘后的净烟气经脱硫引风机排至烟囱；收集下来的脱硫灰大部分循环回至吸收塔内，与原烟气混合、继续脱除SO₂，脱硫副产物经过气力输送系统输送至脱硫灰库。吸收塔是脱硫系统的核心设备，在设计和运行中，一般吸收塔的运行烟气量为锅炉70％～110％负荷的烟气量。当脱硫系统在低于70％负荷运行时，引风机的出力需要维持在70％以上，锅炉负荷越低，引风机用电量所占的厂用电比例越大，而这部分用电量不能带来任何收益，造成了较大的浪费。

实用新型内容

为了解决了现有技术中存在的问题，本实用新型公开了一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，可单独用于锅炉低氮燃烧和循环流化床半干法脱硫系统吸收塔在中低负荷的稳定运行；也可以在锅炉中低负荷运行时满足脱硫系统吸收塔稳定运行需要的同时，实现锅炉的低氮燃烧，获得额外的环保效益和经济效益。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，包括引出烟气循环管道、烟气循环支管以及第一电动开关门；其中，引出烟气循环管道接口设置在引风机的出口，第一电动开关门设置在引出烟气循环管道的入口处；烟气循环支管包括第一支管、第二支管以及第三支管，第一支管与脱硫系统吸收塔入口烟道连通，第二支管与锅炉二次风热风母管连通，第三支管与锅炉一次风热风母管连通；第一支管、第二支管和第三支管分别对应设置有第一支管电动调节门、第二支管电动调节门和第三支管电动调节门；引出烟气循环管道上设置有气体流量计。

引出烟气循环管道上顺着烟气流向还设置有增压风机。

增压风机的烟气入口处设置有电动调节门。

电动调节门与第一电动开关门之间设置有金属膨胀节。

增压风机的出口设置有变径管，变径管的烟气出口设置第二电动开关门。

第一支管、第二支管和第三支管上均设置有支管气体流量计，所述支管气体流量计连接电厂DCS系统。

第一支管电动调节门、第二支管电动调节门和第三支管电动调节门均连接电厂DCS系统。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：净化后的烟气从烟气循环管道引出后经过第一支管、第二支管和第三支管分别进入脱硫吸收塔、锅炉二次风热风母管和锅炉一次风热风母管；第一支管、第二支管和第三支管分别对应设置有第一支管电动调节门、第二支管电动调节门和第三支管电动调节门，本实用新型所述系统就可单独用于循环流化床半干法脱硫吸收塔入口烟气量的调节，以稳定吸收塔的可靠有效运行；可单独用于锅炉炉膛不同区域温度和氧量的调节，实现NO_x生成量的控制；可在调节循环流化床半干法脱硫吸收塔入口烟气量的同时实现NOx的控制，此时在相同的能耗条件下，可获得两方面的效果和收益，相对于常规的烟气循环系统具有更高的环保特性；本实用新型所述系统简单，维护方便，初投资和运行成本相对较低，控制方法简便，控制策略更加灵活。

进一步的，设置金属膨胀节用于在不同烟气温度下吸收管道膨胀位移。

进一步的，设置增压风机用于循环烟气的升压，克服管道阻力。

进一步的，在增压风机入口设置增压风机入口电动调节门，用于调节循环烟气的流量。

进一步的，增压风机出口设置变径管以便获得合理的烟气流速。

进一步的，设置气体流量计用于精确控制烟气流量；第一支管、第二支管和第三支管上均设置有支管气体流量计，所述支管气体流量计连接电厂DCS系统；第一支管电动调节门、第二支管电动调节门和第三支管电动调节门均连接电厂DCS系统，既实现支管烟气流量的单独计量与调节，同时还实现远程集中控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为电动开关门、2为金属膨胀节、3为电动调节门、4为增压风机、5为变径管、6为电动开关门、7为气体流量计、8为第一支管电动调节门、9为第二支管电动调节门、10为第三支管电动调节门、11为锅炉一次风热风母管、12为锅炉二次风热风母管、13为脱硫系统吸收塔入口烟道、14为锅炉炉膛、15为高温分离器、16为锅炉尾部烟道、17为锅炉空气预热器、18为预除尘器、19为脱硫系统吸收塔、20除尘器、21为引风机、22为烟囱。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，包括引出烟气循环管道、烟气循环支管以及第一电动开关门1，在烟气循环管道上沿着烟气流向依次设置第一电动开关门1、金属膨胀节2、电动调节门3、增压风机4、变径管5、第二电动开关门6以及气体流量计7；气体流量计7的出口烟气循环管道分为三个烟气循环支管，第一支管与脱硫系统吸收塔入口烟道13连通，第二支管与锅炉二次风热风母管12连通，第三支管与锅炉一次风热风母管11连通；第一支管、第二支管和第三支管分别对应设置有第一支管电动调节门8、第二支管电动调节门9和第三支管电动调节门10；

由引风机21出口引出烟气循环管道，设置第一电动开关门1和第二电动开关门6用于烟气循环系统的投运与隔离；设置金属膨胀节2用于在不同烟气温度下吸收管道膨胀位移。设置增压风机4用于循环烟气的升压，克服管道阻力；在增压风机4入口设置增压风机入口调节门3用于调节循环烟气的流量；增压风机4的出口设置变径管5以便获得合理的烟气流速；设置气体流量计7用于精确计量烟气流量，进一步达到精确控制烟气流量的目的。

在气体流量计7之后烟气循环管道上设置三个支管，第一支管接入循环流化床半干法脱硫系统的脱硫系统吸收塔入口烟道13，通过第一支管电动调节门8调节脱硫吸收塔入口烟气流量；第二支管接入锅炉二次风热风母管12，通过第二支管电动调节门9用于调节锅炉过渡区和稀相区运行的温度和氧体积分数；第三支管接入锅炉一次风热风母管11，通过第三支管电动调节门10用于调节锅炉密相区的温度和氧体积分数，并在低负荷运行时保证较低氧体积分数的条件下为布风板上物料的流化补充所需的气体。

单独用于调节循环流化床半干法脱硫系统吸收塔入口烟气流量时，打开第一电动开关门1，开启第一支管电动调节门8，关闭第二支管电动调节门9和第三支管电动调节门10，调节增压风机4入口电动调节门3以获得所需要的烟气流量；

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，经过除尘器20除尘后的净烟气由引风机21出口进入烟囱22，在引风机21和烟囱22之间引出烟气循环管道，

本实用新型所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统控制方法：

单独用于调节循环流化床半干法脱硫系统吸收塔19入口烟气流量时，开启第一支管的电动调节门8，关闭第二支管电动调节门9和第三支管的电动调节门10，调节增压风机4入口处的电动调节门3以获得所需要的烟气流量。

单独用于锅炉低氮燃烧时，关闭第一支管电动调节门8，通过第二支管电动调节门9和第三支管电动调节门10控制进入一次风和二次风的烟气量，分别调节锅炉炉膛14密相区、过渡区和稀相区的温度及炉膛14出口氧体积分数控制NO_x的生成。

当调节循环流化床半干法脱硫系统吸收塔入口烟气流量的同时锅炉运行需要低氮燃烧时，可根据锅炉炉膛14出口氧体积分数及锅炉不同区域的运行温度调节主要通过第二支管电动调节门9和第三支管电动调节门10的开度，由于循环烟气中氧体积分数较低，大部分气体在燃料燃烧过程中不参与化学反应，因此循环烟气在调整炉膛不同区域温度和氧体积分数的同时不参与化学反应的成分增加了烟气的质量流量。携带一定浓度物料的烟气经过高温分离器15进行气固分离后由锅炉尾部烟道16的空气预热器17排出锅炉，通过预除尘器18分离大部分飞灰后进入到脱硫系统的吸收塔19，相对于无循环烟气加入锅炉的工况吸收塔入口的烟气量增加，若此时仍然不能满足吸收塔稳定运行所需的烟气量，则开启第一支管的电动调节门8，补充所需的气体量。

第一支管、第二支管和第三支管上均设置有支管气体流量计，支管气体流量计能够在配合使用时，能够对支管的烟气流量进行计量，为调节烟气流量提供准确的依据；第一支管电动调节门8、第二支管电动调节门9和第三支管电动调节门10均连接电厂DCS系统；所述支管气体流量计连接电厂DCS系统，实现远程集中化和自动化控制。

综上所述，本实用新型所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统可单独用于循环流化床半干法脱硫吸收塔入口烟气量的调节，以稳定脱硫吸收塔的稳定运行，以及单独用于锅炉炉膛不同区域温度和氧量的调节，实现NO_x生成量的控制，也可同时达到两方面的效果，此时在相同的能耗条件下，可获得两方面的效果和收益，相对于常规的烟气循环系统具有更高的环保特性，该烟气循环系统简单，维护方便，初投资和运行成本相对较低，控制方法简便，控制策略更加灵活。

Claims (8)

1.一种用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，包括引出烟气循环管道、烟气循环支管以及第一电动开关门(1)；其中，引出烟气循环管道接口设置在引风机(21)的出口，第一电动开关门(1)设置在引出烟气循环管道的入口处；烟气循环支管包括第一支管、第二支管以及第三支管，第一支管与脱硫系统吸收塔入口烟道(13)连通，第二支管与锅炉二次风热风母管(12)连通，第三支管与锅炉一次风热风母管(11)连通；第一支管、第二支管和第三支管分别对应设置有第一支管电动调节门(8)、第二支管电动调节门(9)和第三支管电动调节门(10)。

2.根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，引出烟气循环管道上顺着烟气流向还设置有增压风机(4)。

3.根据权利要求2所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，增压风机(4)的烟气入口处设置有电动调节门(3)。

4.根据权利要求2所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，电动调节门(3)与第一电动开关门(1)之间设置有金属膨胀节(2)。

5.根据权利要求2所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，增压风机(4)的出口设置有变径管(5)，变径管(5)的烟气出口设置第二电动开关门(6)。

6.根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，第一支管、第二支管和第三支管上均设置有支管气体流量计，所述支管气体流量计连接电厂DCS系统。

7.根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，第一支管电动调节门(8)、第二支管电动调节门(9)和第三支管电动调节门(10)均连接电厂DCS系统。

8.根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉的烟气循环系统，其特征在于，引出烟气循环管道上设置有气体流量计(7)，气体流量计(7)连接电厂DCS系统。

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