一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，包括流化床燃燒爐和流化床熱解爐，流化床燃燒爐的煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風分離器，旋風分離器底部的煤灰出口連接至煤焦收集器；流化床熱解爐的煤灰和煙氣混合物出口連接至熱解分離器，熱解分離器的煤焦出口連接至煤焦收集器，流化床熱解爐的熱解煤焦出口直接連接至煤焦收集器；煤焦收集器連接至外置床，外置床連接至返料器，通過返料器連接至流化床燃燒爐；該系統(tǒng)可以解決現(xiàn)有電站鍋爐對流受熱面沾污問題，保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，避免由于沾污所造成的對流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用。
【專利說明】一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鍋爐受熱面沾污的相關(guān)技術(shù)，具體為一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機容量超過70%以上。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有控制污染成本低廉、燃料適用性廣、負荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，當燃用高堿性煤種時，存在于煤中的堿性化合物，在燃燒過程中會揮發(fā)出來，易凝結(jié)在鍋爐受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，造成鍋爐受熱面設(shè)備的腐蝕、結(jié)渣與沾污問題。結(jié)渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運行安全性大大降低。
[0003]為了防止由于結(jié)渣與沾污所帶來的各種問題，國內(nèi)外學者對結(jié)渣與沾污的機理進行了大量的研究。研究表明結(jié)渣與沾污是復雜的物理化學反應過程，爐內(nèi)結(jié)渣既是一個復雜的物理化學過程，又是一個動力學過程，既與燃料特性有關(guān)，也與鍋爐的結(jié)構(gòu)和運行條件有關(guān)。學者提出了多個結(jié)渣判定指數(shù)，但這些結(jié)渣判定指數(shù)在實際應用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決沾污對鍋爐的危害問題。在電廠運行過程中，煤粉燃燒產(chǎn)生高溫煙氣和灰渣，對于高堿性煤種，其中的堿金屬元素在高溫下，會以氣體狀態(tài)揮發(fā)出，并隨高溫煙氣流動至后續(xù)對流換熱面，在與溫度較低的對流換熱面接觸后，堿金屬會沉積在對流換熱器表面，并因為具有較高的黏性吸附飛灰而導致受熱面發(fā)生沾污現(xiàn)象。對于高堿性煤，已有研究表明:由于煤中堿金屬元素的揮發(fā)，堿金屬鹽、硫酸鈣或者鈉、鉀、鈣與硫酸鹽的共晶體是形成粘性灰沉積的基本物質(zhì)，主要以NaCl或Na2SO4形式存在。隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得對流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且沾污物無法使用吹灰器清除，從而導致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，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。
[0004]因此，如果能夠降低煙氣中堿金屬化合物的份額，則能從根源上解決或減輕鍋爐對流受熱面的沾污狀況。
[0005]目前國內(nèi)對于燃燒利用高堿性煤還缺乏工程運行經(jīng)驗，僅新疆地區(qū)個別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，還沒有有效的利用辦法。即使有通過優(yōu)化鍋爐燃燒方式，控制爐膛內(nèi)的溫度和燃燒來減緩鍋爐的結(jié)渣問題，在實際中并不便于操作也未得到推廣。通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，利用準東煤與其它煤種混合后進行摻燒，鍋爐摻燒高堿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污積灰嚴重，同時堿金屬對鍋爐本體材料腐蝕液非常嚴重，對循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計與運行帶來很大困難。由于新疆地區(qū)高堿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(yōu)質(zhì)燃煤，增加了發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本。對準東煤田的開發(fā)和電源基地的建設(shè)帶來了困難，難于使準東煤的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。因此，鍋爐純燒高堿性煤時，對流受熱面的沾污是亟待解決的問題。實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，可以解決現(xiàn)有電站鍋爐對流受熱面沾污問題，保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，避免由于沾污所造成的對流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:包括流化床燃燒爐和流化床熱解爐，流化床燃燒爐的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床燃燒爐的煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風分離器，旋風分離器底部的煤灰出口連接至煤焦收集器;
[0009]流化床熱解爐的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，流化床熱解爐的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床熱解爐的煤灰和煙氣混合物出口連接至熱解分離器，熱解分離器的煤焦出口連接至煤焦收集器，流化床熱解爐的熱解煤焦出口直接連接至煤焦收集器；
[0010]煤焦收集器連接至外置床，外置床連接至返料器，通過返料器連接至流化床燃燒爐，通過在外置床中可以進行部分燃燒和換熱后，在送到返料器送到流化床燃燒爐。
[0011]流化床燃燒爐的底部連接有燃燒爐鼓風機。
[0012]流化床熱解爐的底部連接有熱解爐鼓風機。
[0013]旋風分離器頂部的煙氣出口通過一路管道經(jīng)由弓丨風機連接至煙囪排出，煙氣出口通過另一路管道經(jīng)由熱解爐鼓風機連接至流化床熱解爐。
[0014]熱解分離器頂部的煙氣出口通過凈化裝置連接至流化床燃燒爐，凈化裝置主要用于除鈉處理。
[0015]給料裝置包括煤斗和給料器，用于送入原煤。
[0016]本實用新型的工作原理如下:
[0017]原煤經(jīng)煤斗由給料器送入流化床熱解爐的爐膛，與來自熱解爐鼓風機的空氣發(fā)生燃燒反應；熱解爐鼓風機送入的空氣量只可使部分原煤發(fā)生氧化燃燒反應，以提供熱量使剩下的原煤發(fā)生熱解反應，流化床熱解爐的溫度維持在1000°C以上；熱解煤焦由煤焦收集器進行收集；熱解氣與煤灰在熱解分離器中進行分離；分離出的熱解氣經(jīng)凈化裝置除鈉后送入流化床燃燒爐中燃燒；分離出的煤灰進入煤焦收集器，與收集的煤焦混合后經(jīng)返料器送入流化床燃燒爐的爐膛，與來自燃燒爐鼓風機的空氣進行燃燒；燃燒后的煙氣經(jīng)旋風分離器除塵后由引風機送至煙囪排空；旋風分離器分離出的粉塵返至煤焦收集器；鍋爐排渣在流化床燃燒爐的底部排出。
[0018]高堿性煤在流化床熱解爐中進行熱解后，可揮發(fā)性鈉被大量去除，煤焦中的鈉含量下降，在流化床燃燒爐的爐膛燃燒時生成的煙氣中活性鈉的含量已經(jīng)大大降低，在經(jīng)過后續(xù)受熱面時由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
[0019]本實用新型具有以下有益效果:
[0020](I)本系統(tǒng)在保持鍋爐基本形式不變的前提下進行改造，通過自熱式流化床熱解爐對原煤進行熱解，使堿金屬在高溫下?lián)]發(fā)到熱解氣中，流化床燃燒爐入爐半焦中堿金屬含量降低，燃燒過程煙氣中的堿金屬含量很少，從根本上解決了沾污問題發(fā)生的源頭。通過熱解移除煤中的可揮發(fā)性Na，可降低熱解煤焦中的Na元素含量，可減少鍋爐對流受熱面的沾污，可提聞?chuàng)Q熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力。
[0021](2)采用自熱式流化床熱解爐，可通過調(diào)節(jié)給入的氧氣量對熱解溫度進行調(diào)控，控制煤粉在流化床熱解爐中熱解時堿金屬的析出量，有效解決燃用高堿性煤出現(xiàn)的沾污問題。且與利用循環(huán)熱灰對原煤進行熱解的系統(tǒng)相比，解決了熱解溫度受循環(huán)熱灰最高溫度限制的問題，使系統(tǒng)具有更高的自由度。該系統(tǒng)流化床熱解爐不需要外部熱源即可維持1000°C以上的溫度。
[0022](3)本系統(tǒng)所涉及的熱解熱源來自于原煤部分氧化燃燒釋放的熱量，不需要外加熱源，幾乎不增加電廠運行成本，就能夠解決或者大大減輕對流受熱面沾污問題，增加電廠運行時間，提高電廠運行效率，避免了高堿性煤目前只能通過摻燒途徑利用所帶來的高額成本問題。
[0023](4)采用外置床對熱解半焦進行部分燃燒并換熱，有助于延長煤焦顆粒的停留時間，提高流化床的總體燃燒效率。同時在外置換熱器內(nèi)布置受熱面可增加換熱面積，減輕鍋爐內(nèi)受熱面布置難度，減輕鍋爐受熱面沾污，提高了鍋爐負荷調(diào)節(jié)的靈活性、氣溫調(diào)節(jié)性能、燃料的適應性和傳熱性能。
[0024](5)對于準東煤等高堿性煤種燃燒沾污問題，解決了由于摻燒而帶來的煤粉運輸成本等高額成本的問題，可實現(xiàn)高堿性煤種的純燒利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，附圖標記為:I煤斗，2給料器，3熱解爐鼓風機，4流化床熱解爐，5熱解分離器，6凈化裝置，7煤焦收集器，8返料器，9燃燒爐鼓風機，10流化床燃燒爐，11旋風分離器，12引風機，13外置床。

【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)包括流化床燃燒爐10和流化床熱解爐4。
[0028]流化床燃燒爐10的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床燃燒爐10的煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風分離器11，旋風分離器11底部的煤灰出口連接至煤焦收集器7 ;
[0029]流化床熱解爐4的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，流化床熱解爐4的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床熱解爐4的煤灰和煙氣混合物出口連接至熱解分離器5，熱解分離器5的煤焦出口連接至煤焦收集器7，流化床熱解爐4的熱解煤焦出口直接連接至煤焦收集器7 ；
[0030]煤焦收集器7連接至外置床13，外置床13連接至返料器8，通過返料器8連接至流化床燃燒爐10。
[0031]流化床燃燒爐10的底部連接有燃燒爐鼓風機9。
[0032]流化床熱解爐4的底部連接有熱解爐鼓風機3。
[0033]旋風分離器11頂部的煙氣出口通過一路管道經(jīng)由引風機12連接至煙囪排出，煙氣出口通過另一路管道經(jīng)由熱解爐鼓風機3連接至流化床熱解爐4。
[0034]熱解分離器5頂部的煙氣出口通過凈化裝置6連接至流化床燃燒爐10，凈化裝置6主要用于除鈉處理。
[0035]給料裝置包括煤斗I和給料器2，用于送入原煤。
[0036]本實用新型的工作過程如下:
[0037]原煤經(jīng)煤斗I由給料器2送入流化床熱解爐4的爐膛，與來自熱解爐鼓風機3的空氣發(fā)生燃燒反應。熱解爐鼓風機3送入的空氣量只可使部分原煤發(fā)生氧化燃燒反應，以提供熱量使剩下的原煤發(fā)生熱解反應，流化床熱解爐4的溫度維持在1000°C以上。熱解煤焦由煤焦收集器7進行收集。熱解氣與煤灰在熱解分離器5中進行分離。分離出的熱解氣經(jīng)凈化裝置6除鈉后送入流化床燃燒爐10中燃燒。分離出的煤灰進入煤焦收集器7，與收集的煤焦混合后經(jīng)返料器8送入流化床燃燒爐10的爐膛，與來自燃燒爐鼓風機9的空氣進行燃燒。燃燒后的煙氣經(jīng)旋風分離器11除塵后由引風機12送至煙囪排空。旋風分離器11分離出的粉塵返至煤焦收集器7 ;鍋爐排渣在流化床燃燒爐10的底部排出。
【權(quán)利要求】
1.一種自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:包括流化床燃燒爐(10)和流化床熱解爐(4)，流化床燃燒爐(10)的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床燃燒爐(10)的煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風分離器(11)，旋風分離器(11)底部的煤灰出口連接至煤焦收集器(7);流化床熱解爐(4)的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，流化床熱解爐(4)的側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，流化床熱解爐(4)的煤灰和煙氣混合物出口連接至熱解分離器(5)，熱解分離器(5)的煤焦出口連接至煤焦收集器(7)，流化床熱解爐(4 )的熱解煤焦出口直接連接至煤焦收集器(7 );煤焦收集器(7 )連接至外置床(13 )，外置床(13 )連接至返料器(8 )，通過返料器(8 )連接至流化床燃燒爐(10 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:流化床燃燒爐(10)的底部連接有燃燒爐鼓風機(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:流化床熱解爐(4 )的底部連接有熱解爐鼓風機(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述旋風分離器(11)頂部的煙氣出口通過一路管道經(jīng)由引風機(12)連接至煙囪排出，煙氣出口通過另一路管道經(jīng)由熱解爐鼓風機(3 )連接至流化床熱解爐(4 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱解分離器(5 )頂部的煙氣出口通過凈化裝置(6 )連接至流化床燃燒爐(10 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱與外置式雙流化床防止鍋爐沾污的系統(tǒng)，其特征在于:給料裝置包括煤斗(I)和給料器(2 )。
【文檔編號】C10B53/04GK204005966SQ201420461735
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】杜奇, 曹立勇, 樊偉, 張鑫, 張媛, 張修山, 黃維林 申請人:中國東方電氣集團有限公司