循环流化床锅炉及脱硫方法与流程

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，具体而言，涉及一种循环流化床锅炉及脱硫方法。

背景技术：

循环流化床锅炉是大规模利用劣质煤及洗煤废物的最佳方式，能够较低成本的实现二氧化硫和氮氧化物的达标排放。当前，循环流化床锅炉技术已发展到350mw等级及以上超临界蒸汽参数，截止目前已有17台超临界循环流化床机组投运，这对我国制造装备水平提升起到了积极的作用。

随着中国环保形势的日益严峻，加上燃煤发电机组利用小时数的大幅下降，机组启停频繁，而在机组启停过程中的二氧化硫指标达标控制困难，基于此，亟需对循环流化床锅炉启动全过程的二氧化硫超低排放技术进行研究和实践。

目前，大型循环流化床锅炉二氧化硫实现超低排放的技术路线是炉内石灰石脱硫结合炉外湿法烟气脱硫或者循环流化床半干法烟气脱硫。当循环流化床锅炉带有炉外循环流化床半干法烟气脱硫装置时，循环流化床锅炉启动全过程二氧化硫达标控制难度大，要达到超低排放则是更加困难。分析原因是在锅炉启动过程中由于炉外循环流化床吸收塔内灰循环建立耗时较长且锅炉启动中烟气温度较低工艺水不能投入运行，此时的炉外脱硫设施脱硫效果较差，而炉内由于床温水平较低，也无法达到炉内石灰石脱硫最佳反应温度，炉内石灰石脱硫系统无法稳定高效脱硫，两方面综合作用导致锅炉启动全过程中脱硫反应进行不佳，二氧化硫脱除效果较差。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种循环流化床锅炉及脱硫方法，以解决现有技术中循环流化床锅炉脱硫效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种循环流化床锅炉，包括顺次连通的炉内脱硫系统和炉外脱硫系统，炉内脱硫系统包括炉膛，炉膛具有第一入口，循环流化床锅炉还包括石灰石输送管线和生石灰输送管线，石灰石输送管线和生石灰输送管线均与第一入口连通。

进一步地，炉内脱硫系统包括：分离器，与炉膛的出口连通，分离器具有气相出口和固相出口；返料器，分别与固相出口和第一入口连通；尾部烟道，与气相出口和炉外脱硫系统连通。

进一步地，炉内脱硫系统还包括返料腿，返料腿设置于炉膛上，且返料腿分别与返第一入口和返料器连通。

进一步地，炉膛还具有第二入口，循环流化床锅炉还包括第一生石灰输送支线，第一生石灰输送支线与第二入口连通。

进一步地，炉外脱硫系统还包括二次风管，二次风管设置于炉膛上，且第一生石灰输送支线通过二次风管与第二入口连通。

进一步地，炉外脱硫系统包括：循环流化床吸收塔，与尾部烟道的出口连通，且循环流化床吸收塔具有工艺水入口和生石灰入口；工艺水管线，与工艺水入口连通。

进一步地，炉外脱硫系统还包括消化装置，消化装置分别与生石灰输送管线和生石灰入口连通。

进一步地，循环流化床锅炉还包括第二生石灰输送支线，第二生石灰输送支线分别与生石灰输送管线和生石灰入口连通，消化装置设置在第二生石灰输送支线上。

根据本发明的另一方面，提供了一种脱硫方法，采用上述的循环流化床锅炉，脱硫方法包括以下步骤：升温循环流化床锅炉中的炉膛并通入含硫烟气，向循环流化床锅炉中的生石灰输送管线中输送生石灰，以利用生石灰对含硫烟气进行除硫；在炉膛温度升至800℃后，停止生石灰的输送，并向循环流化床锅炉中的石灰石输送管线中输送石灰石，以将石灰石对含硫烟气进行除硫。

进一步地，生石灰的粒径为0.05～1mm，平均粒径为0.2mm～0.4mm。

应用本发明的技术方案，提供了一种循环流化床锅炉，包括顺次连通的炉内脱硫系统和炉外脱硫系统，由于增设了与炉内脱硫系统中炉膛连通的生石灰输送管线，从而在循环流化床锅炉启动全过程中，炉内未达到石灰石反应最佳温度范围时，能够先直接采用生石灰(氧化钙)作为脱硫剂，在炉膛中与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，实现了对含硫烟气的初步脱硫处理；而在炉内已达到炉内石灰石脱硫系统最佳反应温度范围时，炉外循环流化床的灰循环系统已建立完成且烟气温度已经满足要求水系统可以投运，此时再通过石灰石输送管线通入石灰石，保证了石灰石对含硫烟气的有效脱硫处理，能够始终保持炉膛内有较高的氧化钙量来达到炉内高效脱硫效果；进而再通过炉外脱硫系统实现对含硫烟气的深度脱硫，实现了循环流化床锅炉启动全过程中二氧化硫的超低排放。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明提供的一种循环流化床锅炉的连接关系示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

2、炉膛；3、二次风管；4、分离器；5、返料器；6、返料腿；7、尾部烟道；9、石灰石粉仓；10、石灰石输送管线；11、生石灰输送管线；12、循环流化床吸收塔；13、除尘器；14、生石灰粉仓；15、第二生石灰输送支线；16、消化装置；17、工艺水管线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的循环流化床锅炉，在锅炉启动过程中由于炉外循环流化床吸收塔内灰循环建立耗时较长且锅炉启动中烟气温度较低工艺水不能投入运行，此时的炉外脱硫设施脱硫效果较差，而炉内由于床温水平较低，也无法达到炉内石灰石脱硫最佳反应温度，炉内石灰石脱硫系统无法稳定高效脱硫，两方面综合作用导致锅炉启动全过程中脱硫反应进行不佳，二氧化硫脱除效果较差。

本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种循环流化床锅炉，如图1所示，包括顺次连通的炉内脱硫系统和炉外脱硫系统，炉内脱硫系统包括炉膛2，炉膛2具有第一入口，上述循环流化床锅炉还包括石灰石输送管线10和生石灰输送管线11，石灰石输送管线10和生石灰输送管线11均与该第一入口连通。

本发明的上述循环流化床锅炉中由于增设了与炉内脱硫系统中炉膛连通的生石灰输送管线，从而在循环流化床锅炉启动全过程中，炉内未达到石灰石反应最佳温度范围时，能够先直接采用生石灰(氧化钙)作为脱硫剂，在炉膛中与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，实现了对含硫烟气的初步脱硫处理；而在炉内已达到炉内石灰石脱硫系统最佳反应温度范围时，炉外循环流化床的灰循环系统已建立完成且烟气温度已经满足要求水系统可以投运，此时再通过石灰石输送管线通入石灰石，保证了石灰石对含硫烟气的有效脱硫处理，能够始终保持炉膛内有较高的氧化钙量来达到炉内高效脱硫效果；进而再通过炉外脱硫系统实现对含硫烟气的深度脱硫，实现了循环流化床锅炉启动全过程中二氧化硫的超低排放。

在本发明的上述循环流化床锅炉中，优选地，本发明的上述炉内脱硫系统包括分离器4、返料器5和尾部烟道7，如图1所示，分离器4与炉膛2的出口连通，且该分离器4具有气相出口和固相出口；返料器5分别与固相出口和第一入口连通；尾部烟道7与气相出口和炉外脱硫系统连通。

在炉膛2内未达到石灰石反应最佳温度范围时，通入的生石灰在炉膛2内与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，此时上述分离器4用于将初步脱硫后的烟气与生石灰(氧化钙)进行分离，分离出的生石灰颗粒通过返料器5回到炉膛2底部，分离出的烟气通过尾部烟道7炉外脱硫系统中进行深度脱硫；在炉膛2内达到石灰石反应最佳温度范围时，通入的石灰石经煅烧生成氧化钙，并与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，此时上述分离器4用于将初步脱硫后的烟气与石灰石和/或氧化钙进行分离，分离出的石灰石颗粒和/或氧化钙颗粒通过返料器5回到炉膛2底部，分离出的烟气通过尾部烟道7炉外脱硫系统中进行深度脱硫。

更为优选地，上述炉内脱硫系统还包括返料腿6，返料腿6设置于炉膛2上，且返料腿6分别与返第一入口和返料器5连通，如图1所示。通过上述返料腿6实现了返料器5中固体颗粒向炉膛2中输送。

更为优选地，上述炉膛2还具有第二入口，此时本发明的上述循环流化床锅炉还包括第一生石灰输送支线，该第一生石灰输送支线与上述第二入口连通。生石灰能够分别通过上述生石灰输送管线11以及上述第一生石灰输送支线进入炉膛2底部的密相区，从而与炉膛2中的含硫烟气发生脱硫反应。

上述第一入口和上述第二入口可以均位于炉膛2的底部，此时上述第一生石灰输送支线可以通过与返料腿6连通，以将生石灰输送至炉膛2底部。上述炉外脱硫系统还可以包括二次风管3，二次风管3设置于炉膛2上，且第一生石灰输送支线通过上述二次风管3与炉膛2的第二入口连通，如图1所示。此时，上述第二生石灰输送支线可以通过二次风管3将生石灰输送至炉膛2底部。

在本发明的上述循环流化床锅炉中，优选地，上述炉外脱硫系统包括循环流化床吸收塔12和工艺水管线17，如图1所示，循环流化床吸收塔12与尾部烟道7的出口连通，且该循环流化床吸收塔12具有工艺水入口和生石灰入口；工艺水管线17与工艺水入口连通。工艺水经工艺水管线17进入循环流化床吸收塔12，在循环流化床吸收塔12中对飞灰中未反应的氧化钙颗粒进行增湿活化深度脱硫。

更为优选地，上述炉外脱硫系统还包括消化装置16，消化装置16分别与生石灰输送管线11和生石灰入口连通，如图1所示。生石灰在消化装置16内发生消化反应，反应产物为消石灰。

上述循环流化床锅炉还可以包括第二生石灰输送支线15，第二生石灰输送支线15分别与生石灰输送管线11和生石灰入口连通，且该消化装置16设置在第二生石灰输送支线15上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种脱硫方法，采用上述的循环流化床锅炉，该脱硫方法包括以下步骤：升温循环流化床锅炉中的炉膛2并通入含硫烟气，向循环流化床锅炉中的生石灰输送管线11中输送生石灰，以利用生石灰对含硫烟气进行除硫；在炉膛2温度升至800℃后，停止生石灰的输送，并向循环流化床锅炉中的石灰石输送管线10中输送石灰石，以对含硫烟气进行除硫。

本发明的上述循环流化床锅炉中由于增设了与炉内脱硫系统中炉膛连通的生石灰输送管线，从而在本发明的上述脱硫方法中，在炉内未达到石灰石反应最佳温度范围时，能够先直接采用生石灰(氧化钙)作为脱硫剂，在炉膛中与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，实现了对含硫烟气的初步脱硫处理；而在炉内已达到炉内石灰石脱硫系统最佳反应温度范围(≥800℃)时，炉外循环流化床的灰循环系统已建立完成，此时再通过石灰石输送管线通入石灰石，保证了石灰石对含硫烟气的有效脱硫处理，能够始终保持炉膛内有较高的氧化钙量来达到炉内高效脱硫效果；进而再通过炉外脱硫系统实现对含硫烟气的深度脱硫，实现了循环流化床锅炉启动全过程中二氧化硫的超低排放。

为了提高上述生石灰对含硫烟气的除硫效果，优选地，生石灰的粒径为0.05～1mm，平均粒径为0.2mm～0.4mm。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的循环流化床锅炉及使用其的脱硫方法。

实施例1

本实施例提供的循环流化床锅炉如图1所示，包括顺次连通的炉内脱硫系统和炉外脱硫系统，循环流化床锅炉1包括炉膛2、二次风管3、分离器4、返料器5、返料腿6和尾部烟道7，循环流化床锅炉还包括石灰石粉仓9、石灰石输送管线10、生石灰输送管线11、第一生石灰输送支线以及生石灰粉仓14，石灰石输送管线10和生石灰输送管线11通过返料腿6与炉膛2的第一入口连接，且第一生石灰输送支线通过二次风管3与炉膛2的第二入口连接，炉外脱硫系统包括循环流化床吸收塔12、除尘器13、第二生石灰输送支线15、消化装置16和工艺水管线17，上述第二生石灰输送支线15与消化装置16连接，生石灰粉在消化装置15内发生消化反应，反应产物为消石灰。

采用上述循环流化床锅炉的脱硫方法包括如下步骤：

循环流化床锅炉启动运行全过程中，当炉膛2底部密相区床温低于750～800℃时，生石灰粉仓14内的生石灰一部分粉经生石灰输送管线10由返料腿6进入炉膛2底部密相区，另一部分经第一生石灰输送支线18由二次风管3进入炉膛2底部密相区，同时，工艺水经工艺水管线17进入循环流化床吸收塔12，在炉膛2内生石灰粉与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，在循环流化床吸收塔12中对飞灰中未反应的氧化钙颗粒进行增湿活化深度脱硫，通过炉内炉外协同脱硫实现二氧化硫的超低排放；当炉内床温达到800℃以上时，床温已达到炉内脱硫系统最佳反应温度范围，且炉外脱硫系统已建立完成，石灰石粉仓9内的石灰石粉经石灰石输送管线10由返料腿6进入炉膛2底部密相区，同时，工艺水经工艺水管线17进入循环流化床吸收塔12，生石灰粉经消化装置15后进入循环流化床吸收塔12，在炉膛2内石灰石粉经煅烧生成氧化钙，并与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，在循环流化床吸收塔12中消石灰继续与未脱除的二氧化硫发生脱硫反应，通过炉内炉外协同脱硫实现二氧化硫的超低排放。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

增设了与炉内脱硫系统中炉膛连通的生石灰输送管线，从而在循环流化床锅炉启动全过程中，炉内未达到石灰石反应最佳温度范围时，能够先直接采用生石灰(氧化钙)作为脱硫剂，在炉膛中与烟气中的二氧化硫发生脱硫反应，实现了对含硫烟气的初步脱硫处理；而在炉内已达到炉内石灰石脱硫系统最佳反应温度范围时，炉外循环流化床的灰循环系统已建立完成且烟气温度已经满足要求水系统可以投运，此时再通过石灰石输送管线通入石灰石，保证了石灰石对含硫烟气的有效脱硫处理，能够始终保持炉膛内有较高的氧化钙量来达到炉内高效脱硫效果；进而再通过炉外脱硫系统实现对含硫烟气的深度脱硫，实现了循环流化床锅炉启动全过程中二氧化硫的超低排放。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。