申请/专利权人：重庆大学

申请日：2018-06-07

公开（公告）日：2020-07-03

公开（公告）号：CN109028049B

主分类号：F23C10/28(20060101)

分类号：F23C10/28(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.03#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2018.12.18#公开

摘要：一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉，包括给煤口1；主床2；副床I3；副床II4；炉膛上部稀相区5；旋风分离器6；立管7；返料腿I8；尾部烟道9；主床和副床I的隔墙16；副床I和副床II的隔墙17；高温受热面18；溢流口24。炉膛密相区设有主床、副床I和副床II且炉膛出口不布置高温受热面。主床，副床I和副床II将高钠煤绝热燃烧、与高温受热面换热、和循环灰内循环分开，且三床协同作用将炉膛出口温度控制在650℃以下。该方案避开了钠在炉膛出口高温受热面上的冷凝、烧结和熔融，减缓了纯燃高钠煤尾部受热面的沾污积灰。

主权项：1.一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉，包括给煤口1；主床2；副床I3；副床II4；炉膛上部稀相区5；旋风分离器6；立管7；返料腿I8；尾部烟道9；省煤器10；空预器11；除尘器12；烟囱13；流化风14；再循环烟气15；主床和副床I的隔墙16；副床I和副床II的隔墙17；高温受热面18；密相区主床风室19；副床I风室20；副床II风室21；返料腿II22；副床II隔墙23；溢流口24，其特征在于：并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2同侧，且按照主床、副床I和副床II依次布置，主床和副床I的隔墙16的高度为300-1000mm，副床I和副床II的隔墙17的高度为200-1000mm，副床I和副床II的隔墙17内的溢流口24底部距布风板的高度为300-1000mm；副床I3内布置有高温受热面18，翻越隔墙16的循环灰与高温受热面18内的工质进行换热，副床I3的风速为0.2-1.0ms，高温受热面18是埋管或是蛇形管，管的直径范围为28-76mm，管内工质是过热蒸汽，或是再热蒸汽；给煤口1与主床2连通，炉膛上部稀相区5与旋风分离器6连接，旋风分离器6分别与立管7和尾部烟道9连接，立管7上设置有与炉膛连通的返料腿I8，尾部烟道9依次与省煤器10、空预器11、除尘器12、烟囱13连接；在空预器上设置有流化风通道，流化风通道分别与主床风室19、副床I风室20、副床II风室21连接；除尘器12与烟囱13之间设置有再循环烟气通道，再循环烟气通道与副床II风室21连接；或者并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2两侧，主床和副床I的隔墙17的高度为500-1000mm；副床II4布置在炉膛上部位置，其布风板高度不超过立管7连接的回料阀高度；且副床II隔墙23的上沿高度高于二次风进口位置，立管7上设置有与副床II4连通的返料腿II22，来自分离器的循环灰一部分通过返料腿II22进入副床II4，另一部分通过返料腿I8进入主床2；主床风室19、副床I风室20、副床II风室21分别设置于主床2、副床I3、副床II4下方。

全文数据：一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉技术领域[0001]本发明属于锅炉燃烧设备技术领域，具体涉及一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉。背景技术[0002]我国新疆地区存在着丰富的高钠煤。以准东煤田为例，准东煤的预测储量高达3900亿吨，能够为我国提供100年的能源供应;但准东煤中的钠含量比较高，其灰分中的钠含量一般在2%以上，属于典型的高钠煤。在现有煤粉炉和循环流化床锅炉燃用高钠煤过程中，炉膛尾部受热面出现了严重的沾污积灰问题。受热面的沾污积灰增加了烟气与受热面内工质（水或蒸汽）的传热热阻，阻碍了烟气在烟道中的正常流动，严重影响了锅炉的安全运行。目前对高钠煤的利用主要通过混煤、使用添加剂、燃前预处理等措施来减缓受热面的沾污积灰。但是由尾部受热面沾污积灰引起的受热面腐蚀、爆管以及停炉现象时有发生。[0003]在常规燃用高钠煤的煤粉炉或循环流化床中，炉膛尾部受热面的沾污积灰主要是因为煤中含量较高的水溶性钠和羧酸钠。由于炉内燃烧温度较高800°C甚至1200°C以上），煤中的钠会随着挥发分的析出或焦炭的燃烧而变为钠蒸气。钠蒸气随后直接冷凝在尾部受热面上，或先在烟气中冷凝然后通过热泳或扩散作用力沉积在受热面上。当受热面温度在500°C以上时，沉积在受热面上的钠发生烧结或熔融，从而增强其与金属管壁的结合力、加速其它矿物在受热面上的沉积。目前采用的混煤、使用添加剂和燃前预处理等措施主要是通过矿物在炉内对钠的捕获作用以及燃前预处理对钠的脱除作用来缓解纳蒸气在对流受热面管束上的冷凝和在高温受热面上的烧结熔融，但钠的蒸发冷凝、以及在受热面上的烧结熔融等促进灰的沉积的物理化学过程依然存在。现在还没有一种可靠的方法避免纳蒸汽在对流受热面管束上的冷凝及在高温受热面上的烧结熔融。[0004]为了避开钠的蒸发冷凝、以及钠在高温受热面上的烧结熔融，降低炉膛出口烟温成为一种可行性方案。公告号为CN203718759U的中国专利提出使用再循环烟气降低炉膛出口温度方法。该发明将空预器后的低温烟气引入到炉膛上部或之后），从而降低炉膛出口烟温，避免钠蒸气在受热面上的直接冷凝。与之类似的是，公布号为CN107763593A的中国专利在炉膛出口设置两级水冷腔来降低炉膛出口烟温。此外，公告号为CN203478218U的中国专利在分离器出口布置冷却烟道来冷却烟气温度，并设置高密度吹灰器和灰斗将沉积在受热面上的灰及时排除。但是，这些方法或明显增大了烟道尺寸使锅炉制造成本增加，或明显增大的尾部烟道的烟气量和排烟热损失，使锅炉热效率明显下降，锅炉的运行也受到一定影响。发明内容：[0005]本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉。[0006]本发明所述的一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉，包括给煤口1;主床2;副床I3;副床II4;炉膛上部稀相区5;旋风分离器6;立管7;返料腿I8;尾部烟道9;省煤器10;空预器11;除尘器12;烟囱13;流化风14;再循环烟气15;主床和副床I的隔墙16;副床I和副床II的隔墙17;高温受热面18;主床风室19;副床I风室20;副床II风室21;返料腿II22;副床II隔墙23;溢流口24。[0007]其中，密相区主床2四周敷有耐火绝热材料，高钠煤在主床2内进行绝热燃烧。燃烧温度可以通过来自返料腿I8的循环灰以及向副床I3的灰渣溢流和烟气升温，控制在850-950°C之间；主床2的流化风速控制在I-4ms以保证正常流化;主床和副床I的隔墙16采用耐火绝热材料，其上沿距主床2的布风板高度为300-1500mm。[0008]副床I3内布置有高温受热面18且床内的循环灰处于鼓泡床状态;副床I3的风速为0.2-1.Oms，温度为700°C左右;来自主床2的高温循环灰在此与高温受热面18内的工质进行换热；高温受热面18可以是埋管也可以是蛇形管，管的直径0范围为28-76mm;管内工质可以是过热蒸汽，也可以是再热蒸汽；[0009]副床II4内的循环灰在流化风14或再循环烟气15的作用下被带至炉膛上部稀相区5。副床II4内风速或烟速控制在1.25-5ms;[0010]所述并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2同侧，且按照主床、副床I和副床II依次布置时，主床和副床I的隔墙16高度为300-1000mm，副床I和副床II的隔墙17高度为200-1000mm。副床I和副床II的隔墙17上设置有溢流口24,溢流口下部至布风板距离为300-1000mm;[0011]所述并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2两侧时，主床和副床I的隔墙16高度为300-1000mm;副床II布置在炉膛上部，且其布风板不高于返料腿II22以保证正常返料;副床II隔墙23上沿高度高于二次风风口以确保煤的正常燃烧。[0012]本发明中的并联循环流化床锅炉将密相区分为两个或三个部分，高钠煤在主床进行绝热燃烧，燃烧的温度控制在850-950°C之间；主床的高温床料一部分被流化风带至炉膛稀相区，另一部分翻越隔墙在副床I内与高温受热面内的工质进行换热;经过换热后的床料溢流到副床II并在流化风或循环烟气的作用下带至炉膛稀相区。三床的协同作用可以将炉膛出口温度降低至650°C以下。此时，高钠煤在高温燃烧时产生的钠蒸气可以在炉膛出口之前冷凝。同时炉膛出口不布置高温受热面，避免了钠在高温受热面上的冷凝、烧结熔融等过程。因此，本专利所述的并联循环流化床锅炉能够减缓纯然高钠煤尾部受热面的积灰沾污情况，为加快高钠煤的工业应用提供新的可行方案。附图说明[0013]图1为本发明实施例1的示意图[0014]图2为本发明实施例2的示意图[0015]上述图中，1给煤口；2炉膛主床;3副床I;4副床II;5炉膛上部稀相区；6旋风分离器，7立管;8返料腿I;9尾部烟道；10省煤器；11空预器；12除尘器；13烟肉；14流化风；15再循环烟气；16主床和副床I的隔墙；17副床I和副床II的隔墙；18高温受热面；19主床风室;20副床I风室;21副床II风室;22返料腿II;23副床II隔墙;24溢流口。具体实施方式[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0017]实施例1:[0018]如图1所示，本实施例所述的并联循环流化床锅炉包括给煤口1、主床2、副床13、副床II4、炉膛上部稀相区5、分离器6、立管7、返料腿I8、尾部烟道9、省煤器10、空预器11、除尘器12、烟囱13、流化风14、再循环烟气15、主床和副床I的隔墙16、副床I和副床II的隔墙17、高温受热面18、主床风室19、副床I风室20、副床II风室21、溢流口24。[0019]所述步骤如下：[0020]并联循环流化床锅炉运行时，流化风14经过空预器11预热后通过主床风室19进入主床2,煤从给煤口1进入主床2后进行燃烧。燃烧温度可以通过来自返料腿I8的循环灰以及向副床I3的灰渣溢流和烟气升温，控制在850-950°C之间。主床2内的床料以及燃烧产生的灰一部分被流化风14带至炉膛上部稀相区5,另一部分翻越主床和副床I的隔墙16进入副床I3。在副床I3内，床料处于鼓泡状态，并与布置在副床I3内的高温受热面18内的工质进行换热。流化风14通过副床I风室20辅助床料流动。此时，床料温度可以控制在700°C左右。换热后的循环灰通过副床I和副床11的隔墙17上的溢流口24进入副床114。在流化风14或再循环烟气15的作用下，炉膛副床114内的循环灰被携带至炉膛上部稀相区5。炉膛副床II4内的床料温度可以低至500°C。不同温度的循环灰在炉膛上部密相区充分混合后将炉膛出口温度控制在650°C以下。随后，一部分固体颗粒被分离器6分离，经过立管7和返料腿I8返回炉膛;烟气和未分离下来的飞灰进入尾部烟道9,依次经过省煤器10、空预器11、除尘器12和烟囱13进入大气。[0021]本实施例中，炉膛出口温度控制在650°C以下，同时炉膛出口不布置高温受热面。因此该实施例避开了钠在高温受热面上的冷凝，烧结和熔融，减缓了尾部受热面的沾污积灰问题。[0022]实施例2:[0023]如图2所示，本实施例所述的并联循环流化床锅炉包括给煤口1、主床2、副床13、副床II4、炉膛上部稀相区5、分离器6、立管7、返料腿I8、尾部烟道9、省煤器10、空预器11、除尘器12、烟囱13、流化风14、再循环烟气15、主床和副床I的隔墙16、高温受热面18、主床风室19、副床I风室20、副床II风室21、返料退1122;副床II墙23。[0024]所述步骤如下：[0025]并联循环流化床锅炉运行时，流化风14经过空预器11预热后通过主床风室19进入主床，煤从给煤口1进入主床2后在主床2进行燃烧。燃烧温度可以通过来自返料腿I8的循环灰以及向副床I3的灰渣溢流和烟气升温控制在850-950°C之间。在流化风14的作用下，主床2内的循环灰一部分被带至炉膛上部稀相区5,另一部分翻越主床和副床I的隔墙16进入副床I3。在副床I13内，流化风14通过副床I风室20使得床料处于鼓泡状态;床料与副床I布置的高温受热面18内的工质进行换热，循环灰温度可以控制在700°C左右。换热之后的循环灰被流化风带至炉膛上部密相区5。通过调节主床2和副床I3的流化风速以及选择性排渣保证物料的正常流动。此外，来自分离器的循环灰通过返料腿II22进入副床II4,并在流化风14或再循环烟气15的作用下进入炉膛上部稀相区5。不同温度的循环灰混合后可以将炉膛出口温度控制在650°C以下。随后，大部分固体颗粒被分离器6分离，经过立管I7和返料腿I8返回炉膛，或进入立管II22到副床II4;烟气和未分离下来的飞灰进入尾部烟道9，依次经过省煤器10、空预器11、除尘器12和烟囱13，最终进入大气。[0026]本实施例中，炉膛出口温度控制在650°C以下，同时炉膛出口不布置高温受热面。因此该实施例避开了钠在高温受热面上的冷凝、烧结和熔融，减缓了尾部受热面的沾污积灰问题。

权利要求：1.本发明所述的一种纯燃高钠煤的并联循环流化床锅炉，包括给煤口I;主床2;副床I3;副床II4;炉膛上部稀相区5;旋风分离器6;立管7;返料腿I8;尾部烟道9;省煤器10;空预器11;除尘器12;烟囱13;流化风14;再循环烟气15;主床和副床I的隔墙16;副床I和副床II的隔墙17;高温受热面18;密相区主床风室19;副床I风室20;副床II风室21;返料退II22;副床II隔墙23;溢流口24。2.根据权利要求1所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是:在流化床炉膛内增加循环灰流化床换热器等非烟气对流式受热面，使炉膛出口烟温降至650°C以下。3.根据权利要求1和2所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是:下部密相区主床2四周敷有耐火绝热材料，高钠煤在主床2密相区内进行绝热燃烧;燃烧温度可以通过来自返料腿I8的循环灰以及向副床I3的灰渣溢流和烟气升温控制在850-950°C之间；主床和副床I的隔墙16采用耐火绝热材料，且其上沿距布风板的高度为300-1500mm。4.根据权利要求1所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是：副床I3内布置有高温受热面18,翻越隔墙16的循环灰与高温受热面18内的工质进行换热;副床I3的风速为0.2-l.Oms;高温受热面18可以是埋管也可以是蛇形管，管的直径0范围为28-76mm;管内工质可以是过热蒸汽，也可以是再热蒸汽。5.根据权利要求1所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是:副床II4内循环灰在流化风14或再循环烟气15的作用下被带入炉膛上部稀相区。炉膛密相区副床II4的风速或烟速控制在l.〇-5ms。6.根据权利要求1所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是:并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2同侧，且按照主床、副床I和副床II依次布置。主床和副床I的隔墙16的高度为300-1000mm，副床I和副床II的隔墙17的高度为200-1000_。副床I和副床II的隔墙17内的溢流口24底部距布风板的高度为300-1000mm。7.根据权利要求1所述的一种并联循环流化床锅炉，其特征是:并联循环流化床锅炉的副床I3和副床II4在主床2两侧。主床和副床I的隔墙17的高度为500-1000mm;副床II4布置在炉膛上部位置，其布风板高度不超过立管7连接的回料阀高度;且副床II隔墙23的上沿高度高于二次风进口位置。

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