CN101592336A - 一种流化床锅炉 - Google Patents

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一种流化床锅炉，包括流化床燃烧室，它的底部设置有布风板的风室并与鼓风机相连通，燃烧室的燃烧烟气经引风机从烟囱排出，引风机出口处接通一烟气再循环管，它又分别与流化床燃烧室和风室相连通，烟气再循环管与流化床燃烧室之间设置有上层风调节阀，上层风调节阀与燃烧室之间设置一上层风机，上层风机与上层风调节阀之间连接一带空气调节阀的吸风管，上层风是由空气与烟气混合组成，鼓风机连接一空气与烟气混合室，混合室另一端通过烟再风机与烟再调节阀连通所述烟气再循环管，该混合室上部又与风室相连通构成一次风；本发明优点是可提高燃料利用率并降低污染物排放、脱硫效率较高、且具有使用广泛煤种燃料的优势。

Description

一种流化床锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉燃烧装置的技术领域，尤其是涉及一种具有烟气再循环装置的流化床锅炉。
背景技术
现有的流化床锅炉结构包括一设置有流化床燃烧室的锅炉体，该燃烧室的底部设置有带风帽的布风板，该风帽通过风室与一次风量鼓风机相连通，该鼓风机将压缩空气通过所述风室与风帽进入所述燃烧室，所述锅炉体中的燃烧烟气从所述旋风分离器上端通过受热组件再经除尘器由引风机引至烟囱排出。该流化床燃烧室的一侧连通一燃料箱。
目前国内中小型流化床锅炉在运行过程中常常因为部件磨损以及管道密封性能降低而产生所述一次风量不足以及所述布风板漏渣等现象，又造成回料量大与所述旋风分离器的回料管内未燃尽物二次燃烧；而且，目前为数众多的国产中小型流化床锅炉还存在脱硫率偏低，这些缺陷制约了现有的流化床锅炉内部传质和传热效果，以及炉料回流入炉膛的功能，从而影响锅炉出力与经济效益，同时造成污染物的过量排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种可提高燃料利用率并降低污染物排放、且脱硫效率较高的流化床锅炉。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种流化床锅炉，包括一设置有流化床燃烧室的锅炉体，该燃烧室的底部设置有带风帽的布风板，该风帽通过风室与一鼓风机相连通，该鼓风机将压缩空气通过所述风室与风帽进入所述燃烧室，所述锅炉体中的燃烧烟气经布袋除尘器由引风机引至烟囱排出，其特征在于：所述引风机出口处接通一烟气再循环管，该烟气再循环管分别与所述流化床燃烧室和所述风室相连通；所述旋风分离器与所述除尘器之间设置有脱硫器。
由于采用燃烧过程产生的部分烟气又分别接入燃烧室与风室中，从而实现强化炉内燃烧效果而不增加过剩空气量；同时一部分再循环烟气与二次风混合送入燃烧室上部，以增强反应能力和实现分级送风；从而提高流化床锅炉出力与脱硫效率，并降低污染物排放。
所述烟气再循环管与所述流化床燃烧室之间可以设置有上层风烟气调节阀。上层风调节阀作用是根据锅炉的负荷与工况调节进入所述流化床燃烧室中的所述再循环烟气比率，所述上层风中加入再循环烟气比率为0～100％范围。
所述上层风调节阀与所述燃烧室流化床之间可设置一上层风机，该上层风机更有利于将上层风送入燃烧室。该上层风机与所述上层风调节阀之间采用“T”管连接一带空气调节阀的吸风管；所述上层风是由所述空气与所述烟气混合组成。采用再循环烟气后，会使流化床内的湍流作用强度增大，加速了流化床内的传质与传热过程，以促使燃烧室中燃料颗粒的燃尽以及改善炉内的脱氮脱硫效果。该上层风可以促进空气在流化床中的流化强度，以改善燃烧室中的充分燃烧工况的效果。
所述鼓风机通过鼓风管连接一空气与烟气混合室，该混合室另一端通过烟再风机与所述烟气再循环管相连通；该混合室上部又与所述风室相连通，以构成所述流化床燃烧室一次风。
所述上层风机由上层风交流变频调速电动机驱动，该上层风交流变频调速电动机由氧量分析传感器与含氧量PLC控制连接。
所述烟再风机与所述烟气再循环管之间可以设置有烟再调节阀。烟再调节阀用作调节进入混合室的一次风的再循环烟气比率，所述混合室中的一次风加入再循环烟气比率为5～50％范围内。一次风内混有一定比例的再循环烟气后，可以降低过剩氧量而不影响流化床内流化强度，并且可以有效地不借助其它手段调节床温。
所述烟再风机由烟再交流变频调速电动机驱动，该烟再交流变频调速电动机由风室温度传感器与风室温度PLC控制连接。
所述上层风调节阀、所述烟再调节阀可以由所述PLC连接控制；也可以采用人工手动操作控制。
本发明由于采用利用再循环烟气与分级送风装置，与现有技术相比其优点是可提高燃料利用率并降低污染物排放；其次是脱硫效率较高、脱硫率可提高到90％左右；其三是在流化床燃烧室中可应用各种燃料，具有使用多样化燃料的优势。
附图说明
图1为本发明的***示意图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示一种流化床锅炉，该锅炉包括一用于储存煤或其它燃料的燃料箱1，该燃料箱1与锅炉体3相连接。
该锅炉体3包括一循环流化床燃烧室31，该循环流化床燃烧室连接一旋风分离器33；图中示出流化床高度区32。该旋风分离器33出口处连接有受热组件34，该受热组件34包括有过热器、省煤器以及空气预热器。
燃烧室的底部设置有带风帽的布风板41，该风帽通过风室4与一鼓风机7相连通，该鼓风机将压缩空气通过风室与风帽进入所述燃烧室31；燃烧室中的燃烧过程产生的烟气从受热组件的空气预热器通向一干式烟气二次脱硫器9，脱硫后的烟气通过连管11进入布袋除尘器12、烟气调节阀14与引风机15，将烟气从烟囱16排出。
燃料箱1中的煤或其它固体燃料粉碎成颗粒状后通过燃料输送管2导入燃烧室31中。导入燃烧室31中的颗粒状燃料悬浮在燃烧室中流化介质里，并形成一流化床。燃烧过程主要发生在燃烧室的流化床高度区32内。
布袋除尘器12用于将燃料在燃烧过程产生的烟气在进入烟囱16之前清除掉其中的灰粒，该灰粒排入位于布袋除尘器下方的除尘灰仓13。
本发明在引风机15出口处并位于烟囱16前面接通一烟气再循环管17，该烟气再循环管17分别与燃烧室31和风室4相连通。鼓风机7是通过鼓风管23连接一空气与烟气混合室6，该鼓风机7前部设置有鼓风量调节阀8；该混合室另一端通过烟再风机22与烟气再循环管17相连通；该混合室上部又与所述风室4相连通。烟再风机22与烟气再循环管17之间设置有烟再调节阀21。
上面所述的燃烧过程产生的部分烟气又分别接入燃烧室与风室中，从而构成本发明的特征；就是在引风机出口的烟气与一次风混合送入流化床下部，经布风板在炉内强化流化效果而不增加过剩空气量；同时一部分再循环烟气与二次风混合送入燃烧室上部。
本发明在引风机15的出口连接烟气再循环管以得到烟气。因而在有些实施案例中引风机15有足够压力把烟气直接送入鼓风机7，这种情况下，可以不必再设置所述的烟再风机了。
利用再循环烟气内的CO2增强石灰石与烟气中SO2的反应能力和实现分级送风，以及烟气从空气预热器34通向一干式烟气二次脱硫器9进行二次脱硫；这可改善现有国内中小型流化床锅炉的脱硫率偏低和污染物排放偏高现象；本发明的脱硫率可提高到90％左右。
本发明为了进一步提高脱硫效果，在流化床锅炉尾部增设的干式烟气二次脱硫器9是利用锅炉排灰中剩余的CaO，并从脱硫剂入口处91添加一部分石灰石，与烟气混合去除SO2。
所述布袋式除尘器的布袋安装在所述干式烟气二次脱硫器9出口，并通过连管11连接。
燃烧室31的底部与鼓风机7相连通的风室形成一次风；该一次风内混有一定比例的再循环烟气后，可以降低过剩氧量而不影响流化床内流化强度，并且可以有效地不借助其它手段降低床温、冷却炉床。
此外，采用再循环烟气后，还会使流化床内的湍流作用强度增大，加速了流化床内的传质与传热过程，这有助于燃料颗粒的燃尽以及炉内脱氮脱硫效果更好。
在烟气再循环管17与燃烧室之间设置有上层风烟气调节阀18，上层风烟气调节阀用于调整进入燃烧室的烟气数量。
该上层风烟气调节阀18与燃烧室31之间又设置一上层风机20，上层风机有利于将上层风顺利地送入燃烧室。该上层风机与上层风烟气调节阀18之间采用“T”型管连接一带空气调节阀19的吸风管24；所以说上层风是由空气与烟气混合组成，又通过上层风管道25注入到流化床高度区32的燃烧室中作为上层风，该上层风可以促进空气在流化床中的流化强度，以改善燃烧室中的充分燃烧工况，同时为燃烧过程中提供额外的空气，也即提供额外的氧气。
如上所述，上层风也即谓二次风是由空气与再循环烟气混合一起，在炉内稀相的自由空间为燃烧提供了额外的空气，实现分级燃烧后可以减低燃烧过程中的NOx排放。同时分级送风和在一次风中加入再循环烟气相结合的措施能将燃烧初级阶段的过剩氧量控制在理论空气量水平或更低，以显现分级燃烧的效应。
烟再风机22由烟再交流变频调速电动机驱动，该烟再交流变频调速电动机由风室温度PLC控制连接。一次风内加入再循环烟气比率大致为5～50％范围内。
此外，上层风可提供一个相对稳定的空气参数，并通过控制以减少氮氧化合物。上层风内加入再循环烟气比率大致为0～100％范围内。即可以是100％的空气，也可以是100％的烟气，但多数情况下是具有一定比例的空气与烟气混合气体。上层风机由上层风交流变频调速电动机驱动，该上层风交流变频调速电动机由含氧量PLC控制连接。
本发明空气与烟气混合构成的上层风注入流化床锅炉可导致化学反应更加活跃的燃料流化床以及更低数量的过剩空气运行工况。其有益效果是可以减少污染物排放以及更有效地利用燃料。
通常在流化床锅炉内，石灰石(CaCO3)掺混于煤和床料一起加入到流化床炉内，在炉内会随CO2浓度不同，而直接或经加热分解生成CaO与SO2反应固化生成硫酸钙CaSO4。这两种反应都与炉膛温度和CO2浓度有关，都随着CO2浓度的增加，反应也越强烈。石灰石的分解也是与该浓度有关。因而，增加CO2浓度对吸收烟气中的SO2固化成CaSO4有利，而流化床内投入再循环烟气是增加炉内某些局部区域CO2浓度的最好方法。
流化床锅炉的炉膛内存在浓相和稀相两个区域，主要的传热和脱硫过程发生在浓相区内。与二次风混合的再循环烟气喷入炉膛气固相混合区内，即有助于降低二氧化硫的排放，因为它能将床温调节到形成硫酸钙化合反应所需要的最佳温度范围内。
带烟气再循环的上层风进入燃烧室并调节其烟气数量的装置还可以适应各种含有不同的灰分、水分和挥发性物质等燃料的应用问题；从而可实现本发明使用多样化燃料的功能。
由于煤床流化速度是受空气流动的控制，而通过增多或减少流化介质中烟气数量可以控制流化床高度，从而可以对燃烧中过剩氧气的精确控制。所以，这使得具有在流化床燃烧室中应用各种燃料的优势。
控制燃烧室过剩氧气是通过烟气再循环中氧气的测量控制***实现的。该氧气的测量控制***与上层风交流变频调速电动机相连接，并由含氧量PLC来控制。
本发明反应更加活跃的流化床可以减少烟雾与其它颗粒的排放。烟气重新进入燃烧室时，该烟气中更多的颗粒物的再燃烧降低了该颗粒物的碳含量，从而实现燃料充分燃烧的目的，也即减少了颗粒物排放；其次，燃烧区中氧的数量的减少将导致氮氧化物的污染物排放数量的减少。

Claims (8)

1、一种流化床锅炉，包括一设置有流化床燃烧室(31)的锅炉体(3)，该燃烧室的底部设置有带风帽的布风板(41)，该风帽通过风室(4)与一鼓风机(7)相连通，该鼓风机将压缩空气通过所述风室与风帽进入所述燃烧室(31)，所述锅炉体(3)中的燃烧烟气经布袋除尘器(12)由引风机(15)引至烟囱(16)排出，其特征在于：所述引风机(15)出口处接通一烟气再循环管(17)，该烟气再循环管(17)分别与所述流化床燃烧室(31)和所述风室(4)相连通；所述旋风分离器(33)与所述布袋除尘器(12)之间设置有干式烟气二次脱硫器(9)。
2、根据权利要求1所述的流化床锅炉，其特征在于：所述烟气再循环管(17)与所述流化床燃烧室(31)之间设置有上层风烟气调节阀(18)；该上层风烟气调节阀(18)用以调节进入所述流化床燃烧室(31)内的上层风中再循环烟气的比率，该比率为5～50％范围内。
3、根据权利要求2所述的流化床锅炉，其特征在于：所述上层风烟气调节阀(18)与所述燃烧室(31)之间设置一上层风机(20)，该上层风机(20)与所述上层风烟气调节阀(18)之间采用“T”管连接一带空气调节阀(19)的吸风管(24)；所述上层风是由所述空气与所述烟气混合组成。
4、根据权利要求1所述的流化床锅炉，其特征在于：所述鼓风机(7)通过鼓风管(23)连接一空气与烟气混合室(6)，该混合室(6)另一端通过烟再风机(22)与所述烟气再循环管(17)相连通；该混合室(6)上部又与所述风室(4)相连通，以构成一次风。
5、根据权利要求3所述的流化床锅炉，其特征在于：所述上层风机(20)由上层风交流变频调速电动机驱动，该上层风交流变频调速电动机由氧量分析传感器与含氧量PLC控制连接。
6、根据权利要求4所述的流化床锅炉，其特征在于：所述烟再风机(22)与所述烟气再循环管(17)之间设置有烟再调节阀(21)；该烟再调节阀(21)用于调节进入所述混合室(6)中的一次风内的再循环烟气的比率，该比率为5～50％范围内。
7、根据权利要求6所述的流化床锅炉，其特征在于：所述烟再风机(22)由烟再交流变频调速电动机驱动，该烟再交流变频调速电动机由风室温度传感器与风室温度PLC控制连接。
8、根据权利要求3或6所述的流化床锅炉，其特征在于：所述上层风烟气调节阀(18)、所述烟再调节阀(21)由所述PLC控制或采用人工手动操作控制。
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