一种双流化床防止锅炉沾污的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种双流化床防止锅炉沾污的系统，包括流化床燃烧炉和流化床热解炉，流化床燃烧炉侧面上端设有煤灰和烟气混合物出口，混合物出口连接至旋风分离器；旋风分离器底部的煤灰出口连接至煤灰分配器，煤灰分配器设有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口连接至煤焦收集器，第二煤灰出口连接至流化床热解炉；流化床热解炉的侧面上端设有煤灰和烟气混合物出口，该煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器；热解分离器的煤灰出口连接至煤焦收集器；煤焦收集器通过返料器连接至流化床燃烧炉；该系统可解决现有电站锅炉对流受热面沾污问题，保证锅炉受热面充分换热，稳定锅炉出力，避免由于沾污所造成的对流受热面超温现象。
【专利说明】一种双流化床防止锅炉沾污的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锅炉受热面沾污的相关技术，具体为一种双流化床防止锅炉沾污的系统。
【背景技术】
[0002]我国发电行业以火力发电为主，火电装机容量超过70%以上。循环流化床燃烧技术具有控制污染成本低廉、燃料适用性广、负荷调节范围大等优点，当燃用高碱性煤种时，存在于煤中的碱性化合物，在燃烧过程中会挥发出来，易凝结在锅炉受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，造成锅炉受热面设备的腐蚀、结渣与沾污问题。结渣和沾污会降低锅炉的传热效率，影响锅炉出力，使得设备的运行安全性大大降低。
[0003]为了防止由于结渣与沾污所带来的各种问题，国内外学者对结渣与沾污的机理进行了大量的研究。研究表明结渣与沾污是复杂的物理化学反应过程，炉内结渣既是一个复杂的物理化学过程，又是一个动力学过程，既与燃料特性有关，也与锅炉的结构和运行条件有关。学者提出了多个结渣判定指数，但这些结渣判定指数在实际应用过程中有着很大的局限性，只能作为初步判断并不能从根本上解决沾污对锅炉的危害问题。在电厂运行过程中，煤粉燃烧产生高温烟气和灰渣，对于高碱性煤种，其中的碱金属元素在高温下，会以气体状态挥发出，并随高温烟气流动至后续对流换热面，在与温度较低的对流换热面接触后，碱金属会沉积在对流换热器表面，并因为具有较高的黏性吸附飞灰而导致受热面发生沾污现象。对于高碱性煤，已有研究表明:由于煤中碱金属元素的挥发，碱金属盐、硫酸钙或者钠、钾、钙与硫酸盐的共晶体是形成粘性灰沉积的基本物质，主要以NaCl或Na2SO4形式存在。随着附着物对飞灰的吸附作用，会使得对流受热面出现不同程度的沾污现象，且沾污物无法使用吹灰器清除，从而导致受热面传热能力下降，造成锅炉排烟温度升高等问题，最终使得炉膛出力大大降低造成停炉。
[0004]因此，如果能够降低烟气中碱金属化合物的份额，则能从根源上解决或减轻锅炉对流受热面的沾污状况。
[0005]目前国内对于燃烧利用高碱性煤还缺乏工程运行经验，仅新疆地区个别电厂在研究高碱性煤的燃烧沾污问题，还没有有效的利用办法。即使有通过优化锅炉燃烧方式，控制炉膛内的温度和燃烧来减缓锅炉的结渣问题，在实际中并不便于操作也未得到推广。通过外煤掺烧的方式来减轻沾污问题，利用准东煤与其它煤种混合后进行掺烧，锅炉掺烧高碱性煤的比例不应超过30%，掺烧比例增大时，锅炉的对流受热面沾污积灰严重，同时碱金属对锅炉本体材料腐蚀液非常严重，对循环流化床锅炉的设计与运行带来很大困难。由于新疆地区高碱性煤利用方式多为坑口电站，掺烧时对外煤的需求量较大，这样对准东煤使用量非常有限，同时又要从其它地方购买优质燃煤，增加了发电企业的发电成本。对准东煤田的开发和电源基地的建设带来了困难，难于使准东煤的优势得以充分发挥。因此，锅炉纯烧高碱性煤时，对流受热面的沾污是亟待解决的问题。实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种双流化床防止锅炉沾污的系统，可以解决现有电站锅炉对流受热面沾污问题，保证锅炉受热面充分换热，稳定锅炉出力，避免由于沾污所造成的对流受热面超温现象，大大降低爆管事故的发生，实现高碱性煤的大规模纯烧利用。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:包括流化床燃烧炉和流化床热解炉，流化床燃烧炉的侧面下端设置有第一给料装置，流化床燃烧炉的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床燃烧炉的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器；旋风分离器底部的煤灰出口连接至煤灰分配器，煤灰分配器设有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口连接至煤焦收集器，第二煤灰出口连接至流化床热解炉；
[0009]流化床热解炉的侧面下端设置有第二给料装置，流化床热解炉的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床热解炉的煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器；热解分离器的煤灰出口连接至煤焦收集器；
[0010]煤焦收集器连接至返料器，通过返料器连接至流化床燃烧炉。
[0011]流化床燃烧炉的底部连接有燃烧炉鼓风机。
[0012]流化床热解炉的底部连接有热解炉鼓风机。
[0013]旋风分离器顶部的烟气出口通过一路管道经由弓丨风机连接至烟囱排出，烟气出口通过另一路管道经由热解炉鼓风机连接至流化床热解炉。
[0014]热解分离器顶部的烟气出口通过净化装置连接至流化床燃烧炉，净化装置主要用于除钠处理。
[0015]第一给料装置包括第一煤斗和第一给料器，第二给料装置包括第二煤斗和第二给料器。
[0016]本实用新型的工作原理如下:
[0017]在启动阶段，将高碱性煤与低碱性煤掺混后，经第一煤斗由第一给料器送入流化床燃烧炉的炉膛，与来自燃烧炉鼓风机的空气进行燃烧。燃烧生成的煤灰与烟气进入旋风分离器进行分离；分离得到的烟气一部分经热解炉鼓风机送入流化床热解炉，另外一部分经引风机由烟囱排出；分离得到的煤灰进入煤灰分配器，根据流化床热解炉的需要将煤灰分为两路，一路通过第一煤灰出口直接送至煤焦收集器，另一路通过第二煤灰出口进入流化床热解炉与来自第二煤斗、第二给料器的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉中进行热解。
[0018]在启动阶段燃用掺配煤，主要目的是提供高温煤灰和烟气作为热载体，用于启动流化床热解炉。当稳定工作后，关闭第一煤斗，停止送料。
[0019]在稳定工作阶段，经过热解的煤焦在流化床燃烧炉的炉膛与来自燃烧炉鼓风机的空气进行燃烧。燃烧生成的煤灰与烟气进入旋风分离器进行分离；分离得到的烟气一部分经热解炉鼓风机送入流化床热解炉，另外一部分经引风机由烟?排出。分离得到的煤灰进入煤灰分配器，根据流化床热解炉的需要将煤灰分为两路，一路通过第一煤灰出口直接送至煤焦收集器，另一路通过第二煤灰出口进入流化床热解炉与来自第二煤斗、第二给料器的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉中进行热解；热解得到的气体经净化装置除去钠后进入流化床燃烧炉燃烧，热解后的热灰及高碱性煤半焦经煤焦收集器进入返料器，使用烟气送入流化床燃烧炉在炉膛进行燃烧。锅炉排渣在流化床燃烧炉的底部排出。
[0020]高碱性煤在流化床热解炉中进行热解后，可挥发性钠被大量去除，煤焦中的钠含量下降，在流化床燃烧炉的炉膛燃烧时生成的烟气中活性钠的含量已经大大降低，在经过后续受热面时由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
[0021]本实用新型具有以下有益效果:
[0022](I)通过在流化床热解炉中高碱性煤与热煤灰混合热解移除原煤中的可挥发性Na，降低了流化床燃烧炉中煤焦的Na元素含量，使燃烧烟气中的Na元素含量减少，从而减轻了锅炉对流受热面的沾污，提高了对流换热面的换热效率，稳定锅炉出力。
[0023](2)通过利用锅炉循环热煤灰对高碱性煤加热进行热解，热解气净化后送入炉膛燃烧，能量利用效率提高，减少了气固分离除尘的问题，同时避免了高碱性煤目前只能通过掺烧途径利用所带来的高额成本问题。
[0024](3)采用的双流化床系统对现有锅炉设计改动不大，在不影响锅炉燃烧效率的情况下，可实现高碱性煤大规模纯烧利用，提高了电厂的效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的结构示意图。
[0026]其中，附图标记为:1第一煤斗,2第一给料器,3燃烧炉鼓风机,4流化床燃烧炉,5旋风分离器，6煤灰分配器，7热解分离器，8流化床热解炉，9第二煤斗，10第二给料器，11引风机，12热解炉鼓风机，13煤焦收集器，14返料器，15净化装置。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，一种双流化床防止锅炉沾污的系统包括流化床燃烧炉4和流化床热解炉8。
[0028]流化床燃烧炉4的侧面下端设置有第一给料装置，流化床燃烧炉4的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床燃烧炉4的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器5 ;旋风分离器5底部的煤灰出口连接至煤灰分配器6,煤灰分配器6设有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口连接至煤焦收集器13，第二煤灰出口连接至流化床热解炉8 ；
[0029]流化床热解炉8的侧面下端设置有第二给料装置，流化床热解炉8的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床热解炉8的煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器7 ;热解分离器7的煤灰出口连接至煤焦收集器13 ；
[0030]煤焦收集器13连接至返料器14，通过返料器14连接至流化床燃烧炉4。
[0031]流化床燃烧炉4的底部连接有燃烧炉鼓风机3。
[0032]流化床热解炉8的底部连接有热解炉鼓风机12。
[0033]旋风分离器5顶部的烟气出口通过一路管道经由弓丨风机连接至烟囱排出，烟气出口通过另一路管道经由热解炉鼓风机12连接至流化床热解炉8。
[0034]热解分离器7顶部的烟气出口通过净化装置15连接至流化床燃烧炉4，净化装置15主要用于除钠处理。
[0035]第一给料装置包括第一煤斗I和第一给料器2，第二给料装置包括第二煤斗9和第二给料器10。
[0036]本实用新型的工作过程如下:
[0037]一、启动阶段
[0038]将高碱性煤与低碱性煤掺混后，经第一煤斗I由第一给料器2送入流化床燃烧炉4的炉膛，与来自燃烧炉鼓风机3的空气进行燃烧；燃烧生成的煤灰与烟气进入旋风分离器5进行分离；分离得到的烟气一部分经热解炉鼓风机12送入流化床热解炉8，另外一部分经弓丨风机11由烟囱排出；分离得到的煤灰进入煤灰分配器6，根据流化床热解炉8的需要将煤灰分为两路，一路通过第一煤灰出口直接送至煤焦收集器13，另一路通过第二煤灰出口进入流化床热解炉8与来自第二煤斗99、第二给料器10的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉8中进行热解。
[0039]当稳定工作后，关闭第一煤斗1，停止送料。
[0040]二、稳定工作阶段
[0041]经过热解的煤焦在流化床燃烧炉4的炉膛与来自燃烧炉鼓风机3的空气进行燃烧；燃烧生成的煤灰与烟气进入旋风分离器5进行分离。分离得到的烟气一部分经热解炉鼓风机12送入流化床热解炉8，另外一部分经引风机11由烟囱排出；分离得到的煤灰进入煤灰分配器6，根据流化床热解炉8的需要将煤灰分为两路，一路通过第一煤灰出口直接送至煤焦收集器13，另一路通过第二煤灰出口进入流化床热解炉8与来自第二煤斗9、第二给料器10的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉8中进行热解。热解得到的气体经净化装置15除去钠后进入流化床燃烧炉4燃烧，热解后的热灰及高碱性煤半焦经煤焦收集器13进入返料器14，使用烟气送入流化床燃烧炉4在炉膛进行燃烧；锅炉排渣在流化床燃烧炉4的底部排出。
【权利要求】
1.一种双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:包括流化床燃烧炉(4)和流化床热解炉(8)，流化床燃烧炉(4)的侧面下端设置有第一给料装置，流化床燃烧炉(4)的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床燃烧炉(4)的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器(5);旋风分离器(5)底部的煤灰出口连接至煤灰分配器(6)，煤灰分配器(6)设有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口连接至煤焦收集器(13)，第二煤灰出口连接至流化床热解炉(8);流化床热解炉(8)的侧面下端设置有第二给料装置，流化床热解炉(8)的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床热解炉(8)的煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器(7);热解分离器(7)的煤灰出口连接至煤焦收集器(13);煤焦收集器(13)连接至返料器(14)，通过返料器(14)连接至流化床燃烧炉(4)。
2.根据权利要求1所述的双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:流化床燃烧炉(4)的底部连接有燃烧炉鼓风机(3)。
3.根据权利要求2所述的双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:流化床热解炉(8)的底部连接有热解炉鼓风机(12)。
4.根据权利要求3所述的双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:旋风分离器(5)顶部的烟气出口通过一路管道经由引风机(11)连接至烟囱排出，烟气出口通过另一路管道经由热解炉鼓风机(12 )连接至流化床热解炉(8 )。
5.根据权利要求1所述的双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:热解分离器(7)顶部的烟气出口通过净化装置(15)连接至流化床燃烧炉(4)。
6.根据权利要求1所述的双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:第一给料装置包括第一煤斗(I)和第一给料器(2)，第二给料装置包括第二煤斗(9)和第二给料器(10)。
【文档编号】F23C10/18GK204005970SQ201420461516
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】杜奇, 曹立勇, 樊伟, 刘江, 张媛, 曹海波, 张修山 申请人:中国东方电气集团有限公司