一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法
2023-07-21 17:53:36 2
專利名稱：一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法
技術領域：
本發明涉及煤燃燒技術及設備，特別涉及一種循環流化床鍋爐燃燒工藝方法。
背景技術：
循環流化床鍋爐是利用流態化原理實現高強度燃燒的裝置，具有燃料適應性廣、燃燒汙染物控制成本低、負荷調節範圍大、灰渣易於綜合利用等優點。循環流化床燃燒技術已經稱為國際上公認的商業化程度最好的潔淨煤技術之一。
在現有的循環流化床鍋爐燃燒工藝中，燃料粒度範圍較寬，可以在0～6mm之間變動。在鍋爐運行時，爐膛內氣固兩相流動形成了底部大顆粒含量較多的鼓泡流態化和上部細顆粒的快速流態化的複合結構。爐膛底部大顆粒含量較多的鼓泡流態化區域通常稱為密相區。為了提高大顆粒燃盡率從而提高燃燒效率，必須保證大顆粒在燃燒室內具有較長的停留時間，因此，大顆粒密相區的存在是必要的。然而，已有研究表明，煤粒在析出揮發份後形成的焦炭顆粒溫度要比燃燒室溫度高出50～200℃，焦炭的熱處理會引起的其反應活性下降，而焦炭的反應活性會隨著其在燃燒室內停留時間增長而逐漸降低，最終造成「失活」現象。由於大顆粒燃料在燃燒室內停留時間較長，易於出現「失活」現象，「失活」後，焦炭顆粒不再繼續燃燒，對鍋爐出力不再做貢獻，這部分顆粒就成為無效顆粒。無效顆粒的存在，相當於增大了燃燒室內物料存量，給循環流化床鍋爐帶來了諸如床壓降和一次風機壓頭偏大、水冷壁磨損嚴重、燃燒效率低等一系列問題。
發明內容
針對現有技術的不足和缺陷，本發明的目的是提供一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，該工藝方法通過適當降低給煤粒度並改善粒度分布的方法，減少無效大顆粒含量，消除無效大顆粒密相區，從而降低床層壓降和一次風壓頭，減少磨耗，降低飛灰含碳量，提高燃燒效率。並通過與之配套的脫硫和脫硝工藝，實現SO2和NOx的低排放。
本發明是通過如下技術方案實現的 一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，所述的循環流化床鍋爐包括爐膛，粒煤給料口，脫硫劑給料口，布風系統，旋風分離器以及回料裝置，其特徵在於該方法包括如下步驟 1)將粒徑小於2mm的粒煤顆粒和粒度小於0.6mm的脫硫劑顆粒一起投入到爐膛中，Ca/S摩爾比在1.6～2.5之間； 2)鍋爐運行時，控制爐內燃燒溫度為850～950℃，流化風速為2～3.5m/s，保證在爐膛上部形成快速床流態，床層壓降為1～3kPa，一次風壓頭為5～7kPa。
本發明的技術特徵還在於粒煤顆粒粒徑分布為直徑小於0.1mm的顆粒質量百分含量為1～10％；直徑大於等於0.1mm小於0.5mm的顆粒的質量百分含量為50～70％；直徑大於等於0.5mm小於1.0mm的顆粒的質量百分含量為15～35％；直徑大於等於1.0mm小於2mm的顆粒的質量百分含量為1～15％。
上述技術方案中，當煙氣中NOX含量高於排放標準時，在旋風分離器的入口噴入氨水作為NOX的吸收劑。
本發明和現有技術相比，具有以下優點和突出性效果本發明由於採用了較小粒徑的粒煤作為燃料，減少了燃料中無效大顆粒的含量，可以有效降低床層壓降和一次風壓頭，輔機電耗和廠用電率也隨之降低。由於消除了無效大顆粒形成的密相區，僅保留燃燒室底部維持燃燒穩定所必須的密相區，也就降低了燃燒室密相區的床層高度，因此可以減少燃燒室水冷壁受熱面的磨損程度。同時，燃料粒徑的減少，適當減少了顆粒在燃燒室內的停留時間，在保證燃料燃燒充分的前提下降低了燃料「失活」的可能性，飛灰含碳量隨之降低，燃燒效率提高。
圖1為本發明提供的粒煤循環流化床鍋爐結構及燃燒工藝的示意圖。
圖中1-粒煤給料口；2-脫硫劑給料口；3-爐膛；4-氨水噴入口；5-旋風分離器；6-空氣。
圖2為本發明提供的粒煤入爐粒度分布範圍。
具體實施例方式 圖1為本發明提供的粒煤循環流化床鍋爐結構及燃燒工藝的示意圖。該循環流化床包括爐膛3，粒煤給料口1，脫硫劑給料口2，布風系統，旋風分離器5以及回料裝置。本發明採用粒度小於2mm的粒煤顆粒作為燃料，粒煤顆粒的粒徑分布為直徑小於0.1mm的顆粒質量百分含量為1～10％；直徑大於等於0.1mm小於0.5mm的顆粒質量百分含量為50～70％；直徑大於等於0.5mm小於1.0mm的顆粒質量百分含量為15～35％；直徑大於等於1.0小於2mm的顆粒質量百分含量為1～15％。採用粒度小於0.6mm的石灰石顆粒作為脫硫劑，Ca/S摩爾比在1.6～2.5之間，石灰石顆粒和燃料一起投入到爐膛底部如附圖1所示。鍋爐運行時，控制爐膛內溫度為850～950℃，風速為2～3.5m/s，保證燃爐膛上部形成快速床流態。由於投入燃料中無效大顆粒很少，消除了燃燒室底部無效大顆粒密相區，床層壓降可以控制在1～3kPa，一次風壓頭為5～7kPa。由於燃料粒徑的減少，降低了燃料「失活」的可能性，燃料燃燒更加充分，飛灰含碳量降低，燃燒效率提高。同時，由於入爐顆粒中細顆粒較少，可以保證大部分顆粒被旋風分離器分離下來，保證系統物料循環和平衡的建立。
為了實現本工藝方法的低汙染物排放，當煙氣中NOX含量高於排放標準時，在旋風分離器入口噴入氨水，作為NOX的吸收劑，如附圖1所示。
實施例 以某75t/h循環流化床鍋爐為例，按照本發明提供的粒煤粒徑分布範圍選擇三個粒徑分布見下表。
使用上表提供的三種粒徑分布的粒煤，控制爐膛內燃燒溫度為850～950℃，流化風速為2～3.5m/s，可以實現爐膛上部的快速床流態，鍋爐正常運行。此時，床層壓降在1～3kPa之間，一次風壓頭為5～7kPa之間，與不採用粒煤燃燒技術的流化床鍋爐相比，床壓降和一次風壓可以降低30％～60％，飛灰含碳量降低50％左右，廠用電耗降低1到2.5個百分點。
權利要求
1.一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，所述的循環流化床鍋爐包括爐膛，粒煤給料口，脫硫劑給料口，布風系統，旋風分離器以及回料裝置，其特徵在於該方法包括如下步驟
1)將粒徑小於2mm的粒煤顆粒和粒度小於0.6mm的脫硫劑顆粒一起投入到爐膛中，Ca/S摩爾比在1.6～2.5之間；
2)鍋爐運行時，控制爐內燃燒溫度為850～950℃，流化風速為2～3.5m/s，保證在爐膛上部形成快速床流態，床層壓降為1～3kPa，一次風壓頭為5～7kPa。
2.按照權利要求1所述的一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，其特徵在於粒煤顆粒粒徑分布為直徑小於0.1mm的顆粒質量百分含量為1～10％；直徑大於等於0.1mm小於0.5mm的顆粒的質量百分含量為50～70％；直徑大於等於0.5mm小於1.0mm的顆粒的質量百分含量為15～35％；直徑大於等於1.0mm小於2mm的顆粒的質量百分含量為1～15％。
3.按照權利要求1或2所述的一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，其特徵在於當煙氣中NOX含量高於排放標準時，在旋風分離器的入口處噴入氨水作為NOX的吸收劑。
全文摘要
一種粒煤循環流化床鍋爐燃燒工藝方法，涉及煤燃燒技術。本發明採用粒徑小於2mm的粒煤顆粒作為燃料，粒徑小於0.6mm的石灰石顆粒作為脫硫劑，一起加入爐膛。控制爐內燃燒溫度850～950℃、流化風速2～3.5m/s、床層壓降1～3kPa、一次風壓頭5～7kPa。當煙氣中NOx含量高於排放標準時，在旋風分離器入口處噴入氨水作為脫硝劑。本發明由於採用較小粒徑的粒煤作為燃料，減少了燃料中無效大顆粒的含量，可有效降低床層壓降和一次風壓頭。由於密相區高度的降低，可減少爐膛受熱面的磨損程度。同時燃料粒徑的減小，適當減少了顆粒在爐膛內的停留時間，有效降低了燃料「失活」的可能性，提高了燃燒效率。
文檔編號F23C10/10GK101761922SQ20101003430
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者楊海瑞, 王濤, 呂俊復, 嶽光溪 申請人:清華大學