專利名稱：循環(huán)流化床氣化—燃燒復(fù)合燃煤鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種燃煤鍋爐，特別是循環(huán)流化床氣化-燃燒復(fù)合燃煤鍋爐。
背景技術(shù)：
目前使用的燃煤鍋爐多是層燃爐、煤粉爐和循環(huán)流化床爐。層燃爐運(yùn)行簡(jiǎn)單、電耗低，但效率低、不適應(yīng)煤種變化、壓火時(shí)排放苯并芘之類的污染物。煤粉爐一度因煤粉制備復(fù)雜、電耗高、顆粒物和氮氧化物排放量大，不適于作為中小型燃煤設(shè)備而被淘汰，近來(lái)煤炭科學(xué)有采用煤粉集中制備、完善給粉控制、分級(jí)供風(fēng)減少氮氧化物排放和布袋除塵等措施，重新進(jìn)入市場(chǎng)，但仍存在電耗高、可用煤種單一的缺陷?，F(xiàn)有的循環(huán)流化床燃煤爐可以良好燃用高灰分、高水分、低揮發(fā)分燃料，能夠在燃燒過(guò)程中低成本脫硫和抑制氮氧化物生成，燃燒效率也較高，但也存在爐內(nèi)受熱面磨損、燃用發(fā)熱量大于18MJ/Kg的低灰分煤時(shí)需要添加循環(huán)物料以及鼓風(fēng)電耗過(guò)高等問(wèn)題?，F(xiàn)有循環(huán)流化床燃煤爐是依靠顆?；亓鲙С雒芟鄥^(qū)燃燒富余的熱量實(shí)現(xiàn)密相區(qū)的溫度穩(wěn)定，為達(dá)到足夠大的回流量好強(qiáng)化傳熱，除設(shè)置分離器使小顆粒循環(huán)外，還要求較高的氣速，正是高氣速和高顆粒濃度造成對(duì)爐內(nèi)受熱面的嚴(yán)重磨損，同樣，現(xiàn)有循環(huán)流化床燃煤爐之所以難以燃用低灰分煤也是因?yàn)橐揽棵鹤陨砘曳蛛y以達(dá)到足夠的顆?；亓髁?，低灰分煤是我國(guó)工業(yè)用煤的主體，只能使用高灰分煤將限制循環(huán)流化床爐的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)燃煤流化床密相區(qū)熱平衡問(wèn)題，本發(fā)明將密相區(qū)從以燃燒為主轉(zhuǎn)化為以氣化為主，通過(guò)大幅度減少供給密相區(qū)的一次風(fēng)量，使密相區(qū)由低碳轉(zhuǎn)為富碳，當(dāng)密相區(qū)溫度超過(guò)900°C，煤在密相區(qū)將發(fā)生氣化反應(yīng)，產(chǎn)生干餾煤氣和空氣煤氣。為使密相區(qū)溫度穩(wěn)定在10500C以下，生成CO的氣化反應(yīng)需要支出的熱量?jī)H為純?nèi)紵磻?yīng)的1/5左右，再計(jì)及密相區(qū)反應(yīng)份額，需要從以氣化為主的密相區(qū)帶出的熱量?jī)H為燃燒總?cè)萘康?0%左右。產(chǎn)生的煤氣和細(xì)顆粒煤將在位于密相區(qū)上部的稀相區(qū)燃燒。從密相區(qū)底部供入的高壓一次風(fēng)僅占總風(fēng)量的25 30% ( 一般循環(huán)流化床燃煤爐為60 90% )，而稀相區(qū)燃燒所需二次風(fēng)為低壓頭，同時(shí)煤氣燃燒易于組織，加以又設(shè)置有高溫旋風(fēng)分離器，采用低的過(guò)量空氣系數(shù)仍能達(dá)到高的燃燒效率，顯著減少的高壓一次風(fēng)量、低的二次風(fēng)壓和低的過(guò)量空氣系數(shù)使氣化-燃燒復(fù)合燃煤爐的鼓風(fēng)電耗僅為現(xiàn)有循環(huán)流化床燃煤爐的50%左右。如同煤粉爐和燃?xì)鉅t一樣，稀相區(qū)可以運(yùn)行于較高的溫度，它主要依靠輻射而不是顆粒接觸對(duì)爐壁受熱面?zhèn)鳠?，較低的氣速和較低低顆粒濃度使磨損輕微。對(duì)于發(fā)熱量大于18MJ/Kg的低灰分煤，在氣化過(guò)程中顆粒會(huì)逐漸變小，被揚(yáng)析到稀相區(qū)后燃盡。煤中夾雜的少量高灰顆粒將從底部排出，視含碳情況確定是否需要再破碎和再燃用。煙氣和煤灰進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器，被分離的顆粒通過(guò)J形閥返回爐內(nèi)，細(xì)顆粒返回密相區(qū)使密相區(qū)顆粒平均粒度減小，有助于氣化，細(xì)顆粒的循環(huán)提高了它們的燃盡度，即使與煤粉爐比較，氣化-燃燒復(fù)合爐煤顆粒更粗，爐膛溫度較低，但顆粒燃盡度并不低。旋風(fēng)分離器同時(shí)是一個(gè)能保證氣體可燃物在較低的過(guò)量空氣系數(shù)條件下仍能充分燃燒的燃燒器。低過(guò)量空氣系數(shù)和分級(jí)氣化、燃燒可以減少NOx的生成。由于設(shè)置旋風(fēng)分離器，在爐溫不超過(guò)1150°C和石灰石顆粒粒徑不大于I毫米時(shí)，爐內(nèi)仍可脫硫。


圖1為該發(fā)明的系統(tǒng)圖；其中編號(hào)分別代表:(I)流化床煤氣化密相區(qū)、(2)燃燒煤氣和細(xì)小煤顆粒的稀相區(qū)、⑶高溫旋風(fēng)分離器、(4) J型回料閥、(5)煤、(6)風(fēng)帽、(7)高壓一次風(fēng)、⑶密相區(qū)和稀相區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)、(9) 二次風(fēng)、(10)給煤口、(11)被分離的顆粒、(12)煙氣、(13)對(duì)流受熱面
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:該燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)(如圖1)主要由流化床煤氣化密相區(qū)(I)、燃燒煤氣和細(xì)小煤顆粒的稀相區(qū)(2)、高溫旋風(fēng)分離器(3)和J型回料閥(4)組成，形成循環(huán)流化床氣化-燃燒復(fù)合燃煤鍋爐。煤(5)由稀相區(qū)供入，落入密相區(qū)。由密相區(qū)底部風(fēng)帽(6)供入高壓一次風(fēng)(7)，氣體向上使顆粒流化，對(duì)于最大顆粒直徑為10 25毫米的煤，密相區(qū)底部空塔氣速為0.6 1.2標(biāo)米/秒，密相區(qū)溫度為950 1050°C，一次風(fēng)量為理論空氣量的20 30%，密相區(qū)靜止料層厚度為0.5 I米，密相區(qū)物料含碳應(yīng)大于15%。煤中揮發(fā)分受熱裂解產(chǎn)生干餾煤氣，顆粒中的碳與空氣中的氧反應(yīng)產(chǎn)生大量CO和少量CO2，形成空氣煤氣。從密相區(qū)和稀相區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)(8)供入二次風(fēng)(9)，二次風(fēng)可以前后對(duì)吹，從前墻供入的二次風(fēng)位于給煤口(10)下方，將保證不會(huì)產(chǎn)生炭黑。煤氣與細(xì)顆粒煤在稀相區(qū)燃燒，稀相區(qū)溫度為950 1150°C，二次風(fēng)的強(qiáng)烈擾動(dòng)和高溫，保證煤氣和細(xì)顆粒煤在稀相區(qū)迅速燃燒。燃燒熱量通過(guò)輻射傳給爐壁受熱面，為避免嚴(yán)重磨損，稀相區(qū)氣流上升氣速為I 2米/秒。煙氣和煤灰進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器，被分離的顆粒(11)通過(guò)J形閥返回爐內(nèi)，細(xì)顆粒的循環(huán)提高了它們的燃盡度。離開(kāi)高溫旋風(fēng)分離器的煙氣(12)進(jìn)入對(duì)流受熱面(13)繼續(xù)換熱。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種循環(huán)流化床氣化-燃燒復(fù)合燃煤鍋爐，其基本特征是:該燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)主要由流化床煤氣化密相區(qū)、燃燒煤氣和細(xì)小煤顆粒的稀相區(qū)、高溫旋風(fēng)分離器和J型回料閥組成。
2.依據(jù)權(quán)利要求1，煤由稀相區(qū)供入，落入密相區(qū)。由密相區(qū)底部風(fēng)帽供入高壓一次風(fēng)，氣體向上使顆粒流化，對(duì)于最大顆粒直徑為10 25毫米的煤，密相區(qū)底部空塔氣速為0.6 1.2標(biāo)米/秒，密相區(qū)溫度為950 1050°C，一次風(fēng)量為理論空氣量的20 30%，密相區(qū)靜止料層厚度為0.5 I米，密相區(qū)物料含碳應(yīng)大于15%。煤中揮發(fā)分受熱裂解產(chǎn)生干餾煤氣，顆粒中的碳與空氣中的氧反應(yīng)產(chǎn)生大量CO和少量CO2，形成空氣煤氣。
3.依據(jù)權(quán)利要求1，從密相區(qū)和稀相區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)供入二次風(fēng)，二次風(fēng)可以前后對(duì)吹，從前墻供入的二次風(fēng)位于給煤口下方，將保證不會(huì)產(chǎn)生炭黑。煤氣與細(xì)顆粒煤在稀相區(qū)燃燒，稀相區(qū)溫度為950 1150°C。燃燒熱量通過(guò)輻射傳給爐壁受熱面，為避免嚴(yán)重磨損，稀相區(qū)氣流上升氣速為I 2米/秒。
4.依據(jù)權(quán)利要求1，離開(kāi)稀相區(qū)的煙氣和煤灰進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器，被分離的顆粒通過(guò)J形閥返回爐內(nèi)。細(xì)顆粒的循環(huán)提高了它們的燃盡度。離開(kāi)高溫旋風(fēng)分離器的煙氣進(jìn)入對(duì)流受熱面繼續(xù)換熱。
全文摘要
本發(fā)明是一種循環(huán)流化床氣化-燃燒復(fù)合燃煤鍋爐，其基本特征是該燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)主要由流化床煤氣化密相區(qū)、燃燒煤氣和細(xì)小煤顆粒的稀相區(qū)、高溫旋風(fēng)分離器和J型回料閥組成。煤由稀相區(qū)供入，落入密相區(qū)。由密相區(qū)底部風(fēng)帽供入高壓一次風(fēng)，氣體向上使顆粒流化，煤中揮發(fā)分受熱裂解產(chǎn)生干餾煤氣，顆粒中的碳與空氣中的氧反應(yīng)產(chǎn)生大量CO和少量CO2，形成空氣煤氣。從密相區(qū)和稀相區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)供入二次風(fēng)，二次風(fēng)可以前后對(duì)吹。煤氣與細(xì)顆粒煤在稀相區(qū)燃燒，稀相區(qū)溫度為950～1150℃。稀相區(qū)氣流上升氣速為1～2米/秒。離開(kāi)稀相區(qū)的煙氣和煤灰進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器，通過(guò)J形閥返回爐內(nèi)。離開(kāi)高溫旋風(fēng)分離器的煙氣進(jìn)入對(duì)流受熱面繼續(xù)換熱。
文檔編號(hào)F23C10/20GK103175194SQ20111043361
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者張 誠(chéng) 申請(qǐng)人:張 誠(chéng)