一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉的制作方法

本发明属于锅炉设备领域，具体涉及一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉。

背景技术：

煤是我国的主要能源，其主要利用方式为燃煤发电，煤燃烧产生的N0_x、S0₂及烟尘等污染物严重污染大气，且N0_x、S0₂是形成酸雨、光化学烟雾等污染的主要来源。随着我国经济的快速发展，污染物排放愈发严重，给人民生活带来了极大的困扰。因此，从源头上控制烟气中N0_x、S0₂及烟尘的排放已经迫在眉睫。

循环流化床燃烧技术以其节能环保优势，近三十年得到极大的发展。2014年9月，国家发改委、环保部及国家能源局三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》，要求新建燃煤机组接近或基本达到燃气轮机排放限值，即在基准含氧量6%的情况下，N0_x、S0₂及烟尘分别达到50、35、10mg/m3，这使得低温燃烧能有效抑制氮氧化物生成且炉内燃烧过程可直接脱硫的循环流化床锅炉也颇具压力。

国内现有的循环流化床机组，由于煤种变化大及一二次风配比调节不合理等因素，导致很多电厂的CFB锅炉N0_x排放浓度超过300mg/m3，需要安装SNCR+SCR脱硝系统，这会显著增加企业的运行成本且改造周期长、设备初投资极大。

因此，为解决上述技术问题，确有必要调节锅炉的燃烧特性，从源头上降低污染物气体的生成量，在这样的背景下，本发明提出了一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉，其能够有效降低污染物气体的生成量，降低能耗的同时提高锅炉效率，运行稳定可靠。

其技术方案是这样的：一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉，其特征在于，其包括炉膛，所述炉膛下端设置有给煤系统和一二次风系统，所述炉膛上端连通分离系统，所述分离系统包括分离器进口烟道和旋风分离器，所述炉膛与所述旋风分离器之间设置有炉内喷氨脱硝系统，所述分离器进口烟道连通所述炉膛，所述旋风分离器上端进口连通尾部烟道，所述旋风分离器下部出口与所述炉膛下端之间安装有回料系统，所述尾部烟道内设置有过热器、省煤器和预热器并连接出口烟道；所述一二次风系统包括一次风系统和二次风系统，所述一次风系统包括一次风进风结构和分区布风结构，所述一次风进风结构包括多个喇嘛口结构，所述喇嘛口结构排布于所述炉膛的后墙，所述分区布风结构具体为所述炉膛四周边和落渣管处的开孔率大于其他区域，所述二次风系统为上层和下层的双层结构，一次风与二次风比例为1:1。

其进一步特征在于，所述给煤系统包括倾斜布置的落煤管，所述落煤管上端安装有接管，所述接管上端连接给煤机，所述接管底部设置有与所述落煤管倾斜方向对应的送煤风管，所述落煤管底部设置有播煤风管并通过落煤板连接所述炉膛。

所述接管上端通过膨胀节连接所述给煤机，所述给煤机上安装有进料斗；

所述接管垂直设置，所述落煤管与所述接管的夹角为150°，所述落煤板倾斜布置且为钢板，所述播煤风管倾斜方向与所述落煤板一致；

所述播煤风管为扁窄矩形管，高度为30mm，所述落煤管与所述接管连接处设有耐磨块，所述耐磨块内填充有耐磨浇注料；

所述下层占15%，所述下层距离布风板2.5-2.7m，所述上层距离所述布风板4.5-5.5m；

所述旋风分离器为进口下倾的蜗壳式汽冷旋风分离器，所述旋风分离器的中心筒偏心设置；

所述分离器进口烟道沿烟气流动方向的外侧壁为平面且与所述旋风分离器相切、内侧壁为三段折面，与所述炉膛相连的所述折面与所述外侧壁的夹角为35°±10°，与所述旋风分离器相连的所述折面与所述外侧壁平行且两个面之间的距离为烟道最小宽度，中间的所述折面与所述外侧壁的夹角为15°±10°，所述分离器进口烟道的高度与烟道最小宽度之比为3-5.5；

所述炉内喷氨脱硝系统包括SNCR喷枪，所述SNCR喷枪安装在所述炉膛与所述旋风分离器之间；

所述回料系统包括进口管路、U型返料器和出口管路，所述U型返料器包括返料风箱和返料器箱，所述返料风箱包括松动风室、流动风室和返料风室，所述流动风室布置于所述松动风室和所述返料风室之间，所述松动风室布置于所述旋风分离器下端出口一侧，所述返料风室布置于所述炉膛一侧，所述松动风室、流动风室和返料风室的侧壁均开有引风口，所述松动风室、流动风室和返料风室的底部均开有落灰口，所述引风口连接引风管，所述落灰口连接落灰管，所述返料风箱上端连接布风板，所述布风板上端安装有所述返料器箱，所述布风板上安装有贯穿所述布风板的返料器风帽，所述返料器风帽的出气孔全部设在风帽头上。

采用本发明的锅炉后，采用分级燃烧方式，使炉膛底部为较强的还原性气氛，防止局部富氧，同时采用低床温的运行方式，降低N0_x原始排放，从而使N0_x排放达到50-120mg/m3，降低一二次风机压头和返料风机风量，降低能耗，从而降低厂用电率，比现有同容量锅炉降低30%，整体运行稳定可靠。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明给煤系统的结构示意图；

图3是本发明一次风系统的结构示意图；

图4是本发明二次风系统的结构示意图；

图5是本发明分离系统的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明回料系统的结构示意图。

具体实施方式

见图1至图7所示，一种低氮高效节能的高温高压循环流化床锅炉，其包括炉膛1，炉膛1下端设置有给煤系统2和一二次风系统，炉膛1上端连通分离系统3，分离系统3包括分离器进口烟道23和旋风分离器24，炉膛1与旋风分离器23之间设置有炉内喷氨脱硝系统4，分离器进口烟道23连通炉膛1，旋风分离器24上端进口连通尾部烟道5，旋风分离器23下部出口与炉膛1下端之间安装有回料系统6，尾部烟道5内设置有过热器7、省煤器8和预热器9并连接出口烟道10；一二次风系统包括一次风系统11和二次风系统12，一次风系统11包括一次风进风结构和分区布风结构，一次风进风结构包括多个喇嘛口结构13，喇嘛口结构13排布于炉膛1的后墙，可使一次风沿整个床面等压均布，分区布风结构具体为炉膛1四周边和落渣管处的开孔率大于其他区域，二次风系统12为上层和下层的双层结构，一次风与二次风比例为1:1，保证底部区域的还原气氛，下层约占15%，下层距离布风板2.6m，便于用户变煤种运行，上层距离布风板5m，上层二次风较高，距布风板为5米，使整个还原区增大，高位二次风可以使煤入炉受热后，挥发份析出燃烧阶段处于底部缺氧还原区域，有效抑制NOx生成。

给煤系统2包括倾斜布置的落煤管15，落煤管15上端安装有垂直设置且截面为矩形的接管14，接管14上端通过膨胀节连接给煤机18，给煤机18上安装有进料斗17，接管14底部设置有与落煤管15倾斜方向对应的送煤风管20，落煤管15底部设置有播煤风管16并通过落煤板22连接炉膛。落煤管与接管的夹角为150°，落煤板22倾斜布置且为钢板，播煤风管16倾斜方向与落煤板22一致；播煤风管16为扁窄矩形管，高度为30mm，降低播煤风量，减少氧量输入。，落煤管15与接管14连接处设有耐磨块21，耐磨块21内填充有耐磨浇注料。

旋风分离器23为进口下倾的蜗壳式汽冷旋风分离器，旋风分离器23的中心筒偏心设置；分离器进口烟道24沿烟气流动方向的外侧壁为平面且与旋风分离器23相切、内侧壁为三段折面，与炉膛1相连的折面与外侧壁的夹角为35°，与旋风分离器23相连的折面与外侧壁平行且两个面之间的距离为烟道最小宽度，中间的折面与外侧壁的夹角为15，分离器进口烟道24的高度h与烟道最小宽度a之比为4。该结构的分离器进口烟道24避免烟气对旋风分离器23靶区的冲刷，减少磨损，同时增加了烟气接触面积，让炉膛烟气出口更顺畅。

炉内喷氨脱硝系统4包括SNCR喷枪，SNCR喷枪安装在炉膛1与旋风分离器23之间；结构简单有效。

回料系统6包括进口管路26、U型返料器27和出口管路28，U型返料器27包括返料风箱29和返料器箱30，返料风箱29包括松动风室31、流动风室32和返料风室33，流动风室32布置于松动风室31和返料风室33之间，松动风室31布置于旋风分离器23下端出口一侧，返料风室33布置于炉膛1一侧，松动风室31、流动风室32和返料风室33的侧壁均开有引风口，松动风室31、流动风室32和返料风室33的底部均开有落灰口，引风口连接引风管，落灰口连接落灰管25，返料风箱29上端连接布风板34，布风板34上端安装有返料器箱30，布风板34上安装有贯穿布风板34的返料器风帽，返料器风帽的出气孔全部设在风帽头上，更换风帽时只需更换风帽头即可，方便快捷。返料风箱29的三个风室按需给定松动风、流动风和返料风，返料灰温度和返料量都得到更有效的控制，返料效果好，使得炉膛满负荷高效率运行得到更好的保障，且结构简单，防止循环流化床返料装置积灰结焦。

煤从给煤系统2进入炉膛1，与从一次风系统11、二次风系统12进入炉膛1的一二次风，在相应的低床温低氧量运行系统操作下，在炉膛1内分级燃烧，生成的灰通过分离系统3高效分离后，循环灰通过稳定的回料系统6回到炉膛1，其余的飞灰依次通过尾部烟道5的过热器7、省煤器8、空气预热器9、出口烟道10进入除尘装置，过热器7包括低温过热器和高温过热器。

本发明相应的运行系统为低床温、低氧量的运行方式，N0_x的生成是一个化学反应，除去煤的因素影响，其生成率主要和温度、氧量有关。研究表明，当控制煤的燃烧温度和氧量后，N0_x的生成量会大大降低。因此，我们采用低床温（满负荷床温880~910℃）、低氧量（炉膛出口过量空气系数1.16，氧量2.9%）的运行方式减低N0_x，这主要得益于上述高效分离器能保证足够的炉膛灰浓度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）低氮环保-从CFB锅炉N0_x生成的机理着手，采用分级燃烧方式，使炉膛底部为较强的还原性气氛，防止局部富氧，同时采用低床温的运行方式，降低N0_x原始排放，从而使N0_x排放达到50-120mg/m3。

（2）高效节能-从锅炉热损失的组成出发，分析各项热损失的控制因素，着力降低每项损失，提高锅炉热效率，比现有循环流化床锅炉热效率提高1%；在设计中采取措施，降低一二次风机压头和返料风机风量，降低能耗，从而降低厂用电率，比现有同容量锅炉降低30%。

（3）稳定可靠-选择合理的烟气流速，并对锅炉各部位的磨损机理进行分析，对不同部位采用不同的防磨措施，减轻整体磨损，防止局部磨损，提高各部件的使用寿命，对给煤和落渣采用特有的结构，保证锅炉长期稳定安全运行。