一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統的製作方法

2023-09-24 04:26:45

專利名稱：一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及減輕鍋爐受熱面沾汙的相關技術，更具體地說，涉及一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統。
背景技術：
我國發電行業以火力發電為主，火電裝機容量超過70%以上。火電動力用煤多採用劣質低品位煤，當燃用高鹼性煤種時，存在於煤中的鹼性化合物，在燃燒過程中會揮發出來，易凝結在鍋爐受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，造成受熱面的設備的腐蝕、結渣與沾汙問題。結渣和沾汙會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設備的運行安全性嚴重降低，結渣和沾汙嚴重時可能導致爐膛熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故，是長期影響電站鍋爐正常運行的重要問題之一。·
國內外學者對結渣與沾汙的機理進行了大量的研究，研究表明結渣與沾汙是複雜的物理化學反應過程，爐內結渣既是一個複雜的物理化學過程，又是一個動力學過程，既與燃料特性有關，也與鍋爐的結構和運行條件有關。學者提出了多個結渣判定指數，但這些結渣判定指數在實際應用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷並不能從根本上解決沾汙對鍋爐的危害問題。對於高鹼性煤，由於煤中鹼金屬元素的揮發，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物，打底物主要以NaCl或Na2SO4形式存在。上述成分在高溫環境下揮發後，易凝結在對流受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得對流受熱面出現不同程度的沾汙現象，且沾汙物無法使用吹灰器清除，從而導致受熱面傳熱能力下降，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。國內對於燃燒利用高鹼性煤還缺乏工程運行經驗，僅新疆地區個別電廠在研究高鹼性煤的燃燒沾汙問題，目前沒有有效的利用辦法。通過優化鍋爐燃燒方式，控制爐膛內的溫度和燃燒來減緩鍋爐的結渣問題，在實際中並不便於操作也未得到推廣。只有通過外煤摻燒的方式來減輕沾汙問題，利用準東煤與其它煤種混合後進行摻燒，鍋爐摻燒高鹼性煤的比例不應超過30%，摻燒比例增大時，鍋爐的對流受熱面沾汙積灰嚴重，同時鹼金屬對鍋爐的本體材料腐蝕也非常嚴重。由於新疆地區高鹼性煤利用方式多為坑口電站，摻燒時對外煤的需求量較大，這樣對準東煤使用量非常有限，同時又要從其它地方購買優質燃煤，增加了發電企業的發電成本。對準東煤田的開發和電源基地的建設帶來了困難，難於將準東煤的優勢得以充分發揮。因此，鍋爐純燒高鹼性煤時，對流受熱面的沾汙是亟待解決的問題。

發明內容
本發明為解決現有電站鍋爐對流受熱面沾汙問題，提供了一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，系統結構簡單，可以保證鍋爐受熱面充分換熱，穩定鍋爐出力，可避免由於沾汙所造成的對流受熱面超溫現象，大大降低爆管事故的發生，還可實現高鹼性煤的大規模純燒利用。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下
一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於包括流化床燃燒爐、旋風分離器、煤灰分配器、流化床熱解爐，流化床燃燒爐連接有第一給料器，流化床燃燒爐側壁上端的出口連接至旋風分離器的入口，旋風分離器將來自流化床燃燒爐的高溫煤灰進行分離；旋風分離器底部的出口連接至煤灰分配器的入口，將分離得到的高溫煤灰通入到煤灰分配器中，旋風分離器頂部設置有煙氣出口 ；所述煤灰分配器設置有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通過返料器連接至流化床燃燒爐的煤灰入口，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐側壁的煤灰入口 ；所述流化床熱解爐的側壁的上端設置有熱解氣出口，流化床熱解爐的側壁的中部設置有原煤入口，流化床熱解爐的側壁下端設置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通過返料器連接至流化床燃燒爐側壁的物料入口。所述系統還設置有熱解分離器和淨化裝置，熱解分離器的側面設置有熱解氣入口，頂部設置有熱解氣出口，底部設置有分離得到熱解煤灰的熱解煤灰出口 ；熱解分離器的熱解氣入口連接流化床熱解爐的熱解氣出口，熱解分離器的熱解氣出口連接至淨化裝置的 入口，熱解分離器的熱解煤灰出口連接至流化床熱解爐與返料器之間的連接管線上。所述旋風分離器頂部的煙氣出口經鼓風機連接至流化床熱解爐底部，將分離得到的高溫煙氣通入流化床熱解爐。進一步的，所述旋風分離器的煙氣出口經過引風機連通至煙囪。也就是說，從旋風分離器頂部出來的煙氣，一部分經鼓風機進入流化床熱解爐，一部分則經引風機通過煙囪排出。進一步的，所述流化床熱解爐的煤灰出口經過同一返料器連接至流化床燃燒爐側壁的煤灰入口。所述第一給料器設置有煤鬥。所述淨化裝置的出口連接至流化床燃燒爐側壁的熱解氣入口。所述流化床熱解爐的原煤入口連接第二給料器，第二給料器也設置有煤鬥。本系統的工作過程如下
在鍋爐開車階段，可先通過第一給料器和配套的煤鬥添加外煤或者外在灰渣運行，直到鍋爐開始正常運行並產生一定量的煤灰後，再利用鍋爐自身的煤灰對來自煤鬥、第二給料器的原煤進行熱解；流化床熱解爐運行正常後，可停止第一給料器和配套的煤鬥加煤；鍋爐正常運行階段，經過熱解的熱灰及高鹼性煤半焦在流化床燃燒爐的爐膛內與來自鼓風機的空氣進行燃燒，生成的煤灰與煙氣進入旋風分離器進行分離；分離得到的煙氣一部分經鼓風機送入流化床熱解爐，另外一部分經引風機排入煙 ;分離得到的煤灰進入煤灰分配器，煤灰分配器的第一煤灰出口直接經返料器返回流化床燃燒爐的爐膛，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐與來自第二給料器及配套煤鬥的高鹼性煤進行混合，在流化床熱解爐中進行熱解，熱解得到的氣體經淨化裝置除去鈉後進入流化床燃燒爐燃燒，熱解後的熱灰及高鹼性煤半焦進入返料器，經過返料器送入流化床燃燒爐在爐膛進行燃燒；流化床燃燒爐的底部進行排渣；高鹼性煤在流化床熱解爐中進行熱解後，可揮發性Na被大量去除，煤中的Na含量下降，在流化床燃燒爐的爐膛中進行燃燒時生成的煙氣中活性鈉Na含量已經大大降低，在經過後續受熱面時由於煙氣中活性鈉含量極少，基本不發生沾汙。
本系統的工作原理如下
利用高溫煤灰和煙氣的熱量對煤粉進行加熱熱解。燃燒後的煤灰溫度較高，經連續分離收集高溫煤灰，通過煤灰分配器進入流化床熱解爐，與送入的煤粉均勻混合，入爐煤粉利用煤灰和流化床燃燒爐的煙氣的熱量在流化床熱解爐中熱解，煤粉中鹼金屬在高溫下揮發進入熱解氣中，熱解氣經流化床熱解爐頂部熱解分離器出口進入淨化裝置，經淨化除去鹼金屬後熱解氣送入爐膛燃耗。流化床熱解爐出口的煤焦和煤灰混合物進入返料器後，作為入爐煤送入流化床燃燒爐中進行燃燒。由於煤焦中鹼金屬大幅減少，避免了燃燒煙氣中鹼金屬化合物遇冷粘附在對流受熱面管壁上形成沾汙的初始層，破壞了沾汙形成的初始條件。本發明的有益效果如下
(1)本發明在循環流化床鍋爐基本形式不變的前提下，採用雙流化床系統，去除原煤中的可揮發性Na，降低了煤中Na含量，從而減少了燃燒煙氣中的活性Na含量，大大降低了鈉鹽在鍋爐對流受熱面上的沾結和沉積，從根本上解決了對流受熱面的沾汙現象發生的源頭;·
(2)本發明涉及的粉煤灰熱載體來自於鍋爐燃燒產生的煤灰，熱量也由煤灰熱載體和燃燒氣提供，不需外加熱源，同時將熱解氣和焦油送入爐膛燃燒，保證了鍋爐燃燒效率；
(3 )本發明採用的雙床系統對於現有鍋爐的改動不大，只需增加流化床熱解爐，設備投資較小，幾乎不增加電廠運行成本，同時能延長電廠運行時間；
(4 )本發明專利解決了燃燒準東煤等高鹼性煤種由於摻燒而帶來的煤粉運輸成本等問題，可以實現高鹼性煤種的純燒利用。


圖I為本發明的結構示意 其中，附圖標記為1煤鬥，2第一給料器,3鼓風機,4流化床燃燒爐,5旋風分離器,6煤灰分配器，7熱解分離器，8流化床熱解爐，9煤鬥，10第二給料器，11引風機，12鼓風機，13返料器，14淨化裝置。
具體實施例方式如圖I所示，一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，包括流化床燃燒爐4、旋風分離器5、煤灰分配器6、流化床熱解爐8，流化床燃燒爐4連接有第一給料器2，流化床燃燒爐4側壁上端的出口連接至旋風分離器5的入口，旋風分離器5將來自流化床燃燒爐4的高溫煤灰進行分離；旋風分離器5底部的出口連接至煤灰分配器6的入口，將分離得到的高溫煤灰通入到煤灰分配器6中，旋風分離器5頂部設置有煙氣出口 ；所述煤灰分配器6設置有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通過返料器13連接至流化床燃燒爐4的煤灰入口，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐8側壁的煤灰入口 ；所述流化床熱解爐8的側壁的上端設置有熱解氣出口，流化床熱解爐8的側壁的中部設置有原煤入口，流化床熱解爐8的側壁下端設置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通過返料器13連接至流化床燃燒爐4側壁的煤灰入口。所述系統還設置有熱解分離器7和淨化裝置14，熱解分離器7的側面設置有熱解氣入口，頂部設置有熱解氣出口，底部設置有分離得到熱解煤灰的的熱解煤灰出口 ；熱解分離器7的熱解氣入口連接流化床熱解爐8的熱解氣出口，熱解分離器7的熱解氣出口連接至淨化裝置14的入口，熱解分離器7的熱解煤灰出口連接至流化床熱解爐8與返料器13之間的連接管線上。所述旋風分離器5頂部的煙氣出口經鼓風機12連接至流化床熱解爐8底部，將分離得到的高溫煙氣通入流化床熱解爐8。進一步的，所述旋風分離器5的煙氣出口經過引風機11連通至煙囪。也就是說，從旋風分離器5頂部出來的煙氣，一部分經鼓風機12進入流化床熱解爐8，一部分則經引風機11通過煙囪排出。進一步的，所述流化床熱解爐8的煤灰出口經過同一返料器13連接至流化床燃燒爐4側壁的煤灰入口。 所述第一給料器2設置有煤鬥I。所述淨化裝置14的出口連接至流化床燃燒爐4側壁的熱解氣入口。所述流化床熱解爐8的原煤入口連接第二給料器10，第二給料器10也設置有煤鬥9。本系統的工作過程如下
在鍋爐開車階段，可先通過第一給料器2和配套的煤鬥I添加外煤或者外在灰渣運行，直到鍋爐開始正常運行並產生一定量的煤灰後，再利用鍋爐自身的煤灰對來自煤鬥9、第二給料器10的原煤進行熱解；流化床熱解爐8運行正常後，可停止第一給料器2和配套的煤鬥I加煤；
鍋爐正常運行階段，經過熱解的熱灰及高鹼性煤半焦在流化床燃燒爐4的爐膛內與來自鼓風機3的空氣進行燃燒，生成的煤灰與煙氣進入旋風分離器5進行分離；分離得到的煙氣一部分經鼓風機12送入流化床熱解爐8，另外一部分經引風機11排入煙 ;分離得到的煤灰進入煤灰分配器6，煤灰分配器6的第一煤灰出口直接經返料器13返回流化床燃燒爐4的爐膛，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐8與來自第二給料器10及配套煤鬥9的高鹼性煤進行混合，在流化床熱解爐8中進行熱解，熱解得到的氣體經淨化裝置14除去鈉後進入流化床燃燒爐4燃燒，熱解後的熱灰及高鹼性煤半焦進入返料器13，經過返料器13送入流化床燃燒爐4在爐膛進行燃燒；流化床燃燒爐4的底部進行排渣；高鹼性煤在流化床熱解爐8中進行熱解後，可揮發性Na被大量去除，煤中的Na含量下降，在流化床燃燒爐4的爐膛中進行燃燒時生成的煙氣中活性鈉Na含量已經大大降低，在經過後續受熱面時由於煙氣中活性鈉含量極少，基本不發生沾汙。
權利要求
1.一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於包括流化床燃燒爐(4)、旋風分離器(5)、煤灰分配器(6)、流化床熱解爐(8)，流化床燃燒爐(4)連接有第一給料器(2)，流化床燃燒爐(4)側壁上端的出口連接至旋風分離器(5)的入口，旋風分離器(5)將來自流化床燃燒爐(4)的高溫煤灰進行分離；旋風分離器(5)底部的出口連接至煤灰分配器(6)的入口，將分離得到的高溫煤灰通入到煤灰分配器(6)中，旋風分離器(5)頂部設置有煙氣出口 ；所述煤灰分配器(6)設置有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通過返料器(13)連接至流化床燃燒爐(4)的煤灰入口，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐(8)側壁的煤灰入口；所述流化床熱解爐(8)的側壁的上端設置有熱解氣出口，流化床熱解爐(8)的側壁的中部設置有原煤入口，流化床熱解爐(8)的側壁下端設置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通過返料器(13)連接至流化床燃燒爐(4)側壁的煤灰入口。
2.根據權利要求I所述的系統，其特徵在於所述旋風分離器(5)的煙氣出口經鼓風機(12)連接至流化床熱解爐(8)底部，將分離得到的高溫煙氣通入流化床熱解爐(8)。
3.根據權利要求2所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述旋風分離器(5 )的煙氣出口經過引風機(11)連通至煙囪。
4.根據權利要求I所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述流化床熱解爐(8)的煤灰出口經過所述返料器(13)連接至流化床燃燒爐(4)側壁的煤灰入口。
5.根據權利要求I所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述第一給料器(2)設置有煤鬥(I)。
6.根據權利要求1-5任意一項所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述系統還設置有熱解分離器(7)和淨化裝置(14)，熱解分離器(7)的側面設置有熱解氣入口，頂部設置有熱解氣出口，底部設置有分離得到熱解煤灰的熱解煤灰出口 ；熱解分離器(7 )的熱解氣入口連接流化床熱解爐(8 )的熱解氣出口，熱解分離器(7 )的熱解氣出口連接至淨化裝置(14)的入口，熱解分離器(7)的熱解煤灰出口連接至流化床燃燒爐(4)與返料器(13)之間的連接管線上。
7.根據權利要求6所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述淨化裝置(14)的出口連接至流化床燃燒爐(4)側壁的熱解氣入口。
8.根據權利要求7所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於所述流化床熱解爐(8)的原煤入口連接第二給料器(10)，第二給料器(10)也設置有煤鬥(9)。
9.根據權利要求8所述一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，其特徵在於其工作過程如下 在鍋爐開車階段，先通過第一給料器(2)和配套的煤鬥(I)添加外煤或者外在灰渣運行，直到鍋爐開始正常運行並產生一定量的煤灰後，再利用鍋爐自身的煤灰對來自煤鬥(9)、第二給料器(10)的原煤進行熱解；流化床熱解爐(8)運行正常後，停止第一給料器(2)和配套的煤鬥(I)加煤； 鍋爐正常運行階段，經過熱解的熱灰及高鹼性煤半焦在流化床燃燒爐(4)的爐膛內與來自鼓風機(3)的空氣進行燃燒，生成的煤灰與煙氣進入旋風分離器(5)進行分離；分離得到的煙氣一部分經鼓風機(12)送入流化床熱解爐(8)，另外一部分經引風機(11)排入煙囪；分離得到的煤灰進入煤灰分配器(6)，煤灰分配器(6)的第一煤灰出口直接經返料器 (13)返回流化床燃燒爐(4)的爐膛，第二煤灰出口連接至流化床熱解爐(8)與來自第二給料器(10)及配套煤鬥(9)的高鹼性煤進行混合，在流化床熱解爐(8)中進行熱解，熱解得到的氣體經淨化裝置(14)除去鈉後進入流化床燃燒爐(4)燃燒，熱解後的熱灰及高鹼性煤半焦進入返料器(13)，經過返料器(13)送入流化床燃燒爐(4)在爐膛進行燃燒；流化床燃燒爐(4)的底部進行排渣；高鹼性煤在流化床熱解爐(8)中進行熱解後，煤中的鈉含量下降，在經過後續受熱面時由於煙氣中活性鈉含量極少，不發生沾汙。
全文摘要
本發明涉及一種雙流化床燃燒爐防止鍋爐受熱面沾汙的系統，包括流化床燃燒爐和流化床熱解爐，流化床燃燒爐燃燒後的煤灰溫度較高，經旋風分離器收集高溫煤灰，再通過煤灰分配器進入流化床熱解爐，與送入的原煤煤粉均勻混合，煤粉利用煤灰和流化床燃燒爐的煙氣的熱量在流化床熱解爐中熱解，煤粉中鹼金屬在高溫下揮發進入熱解氣中，熱解氣經流化床熱解爐頂部的熱解分離器進入淨化裝置，經淨化除去鹼金屬後熱解氣送入爐膛燃燒；流化床熱解爐出口的煤焦和煤灰混合物經過返料器作為入爐煤送入流化床燃燒爐中進行燃燒；由於煤焦中鹼金屬大幅減少，避免了煙氣中鹼金屬化合物遇冷粘附在對流受熱面管壁上形成沾汙的初始層，破壞了沾汙形成的初始條件。
文檔編號F23C10/18GK102944008SQ20121047306
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者曹立勇, 杜奇, 樊偉, 郭盼, 劉正寧, 劉江, 張媛, 張春飛, 胡紅偉, 李陽, 張鑫 申請人:中國東方電氣集團有限公司