基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐的製作方法

2023-05-26 04:34:51

專利名稱：基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及循環流化床鍋爐設備，具體地說是一種基於流態重構的控制氮氧化物(NOx)的循環流化床鍋爐。
背景技術：
隨著國家《火電廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)頒布實施，要求燃煤鍋爐的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物排放均要達到限定值。目前，循環流化床鍋爐的煙塵、二氧化硫、汞及其化合物的排放，通過尾部電布除塵、爐內噴鈣和尾部增設脫硫裝置等措施，均能達到限定值。而對於氮氧化物(NOx)超低排放，其與鍋爐燃燒密切相關，目前在控制氮氧化物(NOx)排放指標方面，尚無針對的整體鍋爐燃燒結構設計。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，解決目 前尚無超低排放氮氧化物(NOx)的循環流化床鍋爐的技術問題。本實用新型是通過以下技術方案實現的:一種基於流態重構的控制氮氧化物排放的循環流化床鍋爐，定態理論指出，CFB的下部為鼓泡床，上部為快速床，不同煤種對應著不同的最佳鼓泡床及最佳快速床狀態，其實質就是要確定最優的快速床和鼓泡床狀態。其中，最佳細顆粒量的確定應從物料的傳熱、顆粒聚團概率、氣體擴散混合作用以及二次風的穿透效果來綜合考慮，並且最佳細顆粒的床存量是根據《循環流化床流態設計圖譜》進行優化確定。而最佳粗顆粒量的確定應從床溫、燃料中大顆粒的燃燼程度、受熱面的磨損情況，以及風機的能耗和二次風的穿透擴散能力來進行考慮，同時，最佳粗顆粒床存量是根據《多粒度物料平衡模型》和《不同粒度燃料燃燼時間曲線》進行優化確定。流態重構後，構成鼓泡床的粗顆粒量大大減少，而構成快速床的細顆粒量略有增加，總的床存量大大減少且細顆粒比例大幅度提升，基於流態重構超低排放循環流化床鍋爐爐膛物料變化可滿足最佳物料平衡要求。鍋爐配套一次風機主要作用是保持循環流化床鍋爐底料的正常流化和進入爐膛的燃料及時引燃，鍋爐配套二次風機主要作用是在適宜時段和區域及時補入燃料燃燒所需的氧氣，既保證燃料的完全燃盡，又要控制煙氣中儘量少產生CckSO5^PNOp基於流態重構超低排放循環流化床鍋爐，因構成鼓泡床的粗顆粒量大大減少而使得鍋爐配套一次風機功率可大大降低，合理的二次風的穿透擴散能力設計使得鍋爐配套二次風機功率可適當降低，對整體鍋爐配套輔機電耗有很大補益。一種基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，包括:循環流化床鍋爐爐膛、與爐膛煙氣出口連通的分離器、與分離器料腿和爐膛連通的返料器、從一次風道引入爐膛的風室、布置在風室布風板上的風帽、分布在爐膛前後牆上的二次風管，分離器入口區域與SNCR煙氣脫硝系統相接，其特徵在於:所述分離器是一種並列布置在爐膛煙氣出口區域、進口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風分離器；所述返料器的返料風採用高壓冷風，由小風帽送入，入口風管上裝設流量計、壓力計和風量調節閥門；所述風室與爐膛被布風板相隔，均勻布置在布風板上的風帽是一種鐘罩式風帽。進一步，所述絕熱旋風分離器由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述絕熱旋風分離器設有工作溫度控制系統。進一步，所述返料器由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述返料器設有工作溫度控制系統。進一步，所述布風板上設有磷酸鹽耐火混凝土。進一步，所述二次風管的噴嘴設置在爐膛下部物料需要助燃的高度。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和有益效果:循環流化床鍋爐實現流態重構所需要具備的兩個核心條件是:首先應預先了解有關燃料煤的成灰磨耗特性，即通過將煤進行熱靜態燃燒和冷態振篩磨耗方式進行分析，解決國際上通行的必須在熱態下進行測試的弊端。其次是保證循環系統具有高效的分離效率，保證鍋爐循環系統中循環粒子濃度(熱量搬運工)及粒徑分布，使得分離器下物料取樣分析:d50在10 12um，d99在IOOum以內，整個循環迴路物料循環量滿足運行狀態2.5
3.0Kg/Nm3 要求。本實用新型由於在爐膛出口並列布置了高效絕熱旋風分離器，爐膛燃燒後的煙氣經爐膛出口進入旋風分離器，將煙氣夾帶的物料分離下來，通過返料器返回爐膛循環再燃，分離效率很高；一次風經風室通過風帽均勻進入爐膛，流化床料，二次風通過分布在爐膛前後牆上的二次風管噴嘴，送入爐膛下部物料燃燒需要空氣的空間，保證燃燒從還原性氣氛轉入過氧燃燒階段，提高了燃燒效率。爐內燃燒配風的優化調整，使得鍋爐初始氮氧化物(NOx)生成控制在較低值。本實用新型適用於流態重構的循環流化床鍋爐，通過燃燒控制使得鍋爐爐膛出口氮氧化物(NOx)產生總量偏低。

圖1是本實用新型的結構示意圖。
以下結合附圖通過較佳實施例對本實用新型作進一步的說明。
具體實施方式
如圖1所示，一種基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，包括:循環流化床鍋爐爐膛1、與爐膛煙氣出口連通的分離器2、與分離器料腿和爐膛I連通的返料器3、從一次風道引入爐膛的風室5、布置在風室布風板上的風帽4、分布在爐膛前後牆上的二次風管6，分離器2入口區域與SNCR煙氣脫硝系統相接。所述SNCR煙氣脫硝系統由氨水卸載與存儲系統7、氨水和稀釋水輸送系統8、混合分配系統9和噴射系統10組成，所述氨水卸載與儲存系統7由氨水罐車71、氨水卸料泵裝置72和氨水儲罐73構成，所述氨水和稀釋水輸送系統8由除鹽水81、氨水計量泵裝置82和稀釋水計量泵裝置83構成，所述混合分配系統9由靜態混合器91和還原劑分配器92構成，所述噴射系統10由設置在分離器入口區域、分布到整個煙道截面、連接壓縮空氣源的噴射頭101構成，所述氨水儲罐73連接所述氨水計量泵裝置82，所述稀釋水計量泵裝置83、氨水計量泵裝置82與所述靜態混合器91連接，所述靜態混合器91連接所述還原劑分配器92，所述還原劑分配器92與所述噴射頭101連接。所述分離器2是一種並列布置在爐膛煙氣出口區域、進口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風分離器。所述絕熱旋風分離器由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述絕熱旋風分離器設有工作溫度控制系統。所述返料器3由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述返料器的返料風採用高壓冷風，由小風帽送入，入口風管母管上裝設流量計、壓力計和風量調節閥門；所述返料器3設有工作溫度控制系統。所述風室5與爐膛被布風板相隔，均勻布置在布風板上的風帽4是一種鐘罩式風帽，所述布風板上設有磷酸鹽耐火混凝土。所述二次風管6的噴嘴設置在爐膛下部物料需要助燃的高度。分離器2、返料器3、風帽4、風室5、二次風管6等核心部件，依據燃料元素分析和成灰磨耗特性而設計:分離器2是循環流化床鍋爐的重要組成部件，本實用新型在爐膛出口並列布置高效絕熱旋風分離器，採用進口煙道下傾，中心筒偏心的方式，既結構簡單，分離效率又高。在爐膛燃燒後的煙氣經爐膛出口進入旋風分離器，將煙氣夾帶的物料分離下來，通過返料器返回爐膛循環再燃。分離後的煙氣經中心筒流向尾部對流受熱面。控制整個物料分離和返料迴路的工作溫度為有利於超低氮氧化物排放最佳溫度。旋風分離器的直段、錐段、料腿以及返料器的部分重量支撐在鋼架上；分離器出口的煙道由吊杆懸吊於爐頂頂板上。每個分離器料腿的下部均裝有一個返料器3，返料器內設有布風板，布風板上放灰□。燃燒室一次風從風道引入風室。風室5與爐膛被布風板相隔，布風板為膜式壁結構，其上均勻布置鐘罩式風帽，精密澆鑄，特殊材料，使用溫度高，具有較長的使用壽命。為保護布風板，布風板上的磷酸鹽耐火混凝土厚度適宜。二次風通過分布在爐膛前後牆上的二次風管噴嘴，送入爐膛下部物料燃燒需要空氣的高度空間。保證燃燒從還原性氣氛轉入過氧燃燒階段，提高燃燒效率，降低尾部飛灰含碳量，運行時二次風壓正好能穿入缺氧區。基於流態重構超低排放循環流化床鍋爐總體結構設計，確保鍋爐爐膛煙氣上升速度依據燃料煤的成灰磨耗特性，保持爐膛最佳煙氣上升速度在4.5 5m/s範圍內，適宜的循環物料量保證鍋爐運行床溫、爐膛出口煙溫、分離器返料溫度和分離器出口溫度均在850 880°C最佳反應之間，溫度變化範圍在50°C，鍋爐燃燒實際產生的NOx較國際通常產品大大偏低。再加上鍋爐爐膛前後牆二次風口噴入前燃燒處於還原性氣氛，顯)(原始濃度可控制在低於150mg/Nm3,依據目前實際設計結果,在基於流態重構超低排放循環流化床鍋爐上不增加昂貴的尾部SCR脫銷裝置，配合較低成本的SNCR脫硝裝置，就可以達到國家GB13223-2011《火電廠大氣汙染物排放標準》中鍋爐尾部煙氣NOx排放小於100mg/Nm3的要求。
權利要求1.一種基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，包括:循環流化床鍋爐爐膛(I)、與爐膛煙氣出口連通的分離器(2)、與分離器料腿和爐膛連通的返料器(3)、從一次風道引入爐膛的風室(5)、布置在風室布風板上的風帽(4)、分布在爐膛前後牆上的二次風管(6)，分離器(2)入口區域與SNCR煙氣脫硝系統相接，其特徵在於:所述分離器(2)是一種並列布置在爐膛煙氣出口區域、進口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風分離器；所述返料器(3)的返料風採用高壓冷風，由小風帽送入，入口風管上裝設流量計、壓力計和風量調節閥門；所述風室(5)與爐膛被布風板相隔，均勻布置在布風板上的風帽(4)是一種鐘罩式風帽。
2.根據權利要求1所述基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，其特徵在於:所述絕熱旋風分離器由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述絕熱旋風分離器設有工作溫度控制系統。
3.根據權利要求1所述基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，其特徵在於:所述返料器(3)由外殼和三層結構的耐火材料裡襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述返料器(3)設有工作溫度控制系統。
4.根據權利要求1所述基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，其特徵在於:所述布風板上設有磷酸鹽耐火混凝土。
5.根據權利要求1所述基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，其特徵在於:所述二次風管(6 )的噴嘴設置在爐膛(I)下部物料需要助燃的高度。
專利摘要基於流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，涉及循環流化床鍋爐設備，解決目前尚無超低排放氮氧化物(NOX)的循環流化床鍋爐的技術問題。本實用新型包括循環流化床鍋爐爐膛，與爐膛煙氣出口連通的分離器，與分離器料腿連通的返料器、風帽，與爐膛連通的風室、分布在爐膛前後牆上的二次風管，所述分離器是一種並絕熱旋風分離器；所述返料器採用高壓冷風，入口風管上裝設流量計、壓力計和風量調節閥門；所述風室與爐膛被布風板相隔，布風板上布置鐘罩式風帽。本實用新型適用於流態重構的循環流化床鍋爐，通過燃燒控制使得鍋爐爐膛出口氮氧化物(NOX)產生總量偏低。
文檔編號F23C10/10GK203082866SQ201320062168
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者張建春, 劉愛成, 趙曉星, 李結木, 賀輝寶, 範彥軍, 郭學茂, 成志建, 霍續林, 朱俊平, 王曉煒, 李軍, 郝建仁, 牛建斌, 白昌先, 周帥 申請人:太原鍋爐集團有限公司