一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，包括下行床和流化床，下行床的顶端设有原煤入口，下行床的侧面上端设有热解气出口，热解气出口连接至流化床，下行床的下端设有热解煤焦出口，热解煤焦出口经过煤焦收集器连接至流化床；流化床顶部的煤灰和烟气的混合物出口连接至旋风分离器，旋风分离器的顶部的烟气出口由烟囱排出，旋风分离器底部的煤灰出口连接至流化床的底部；该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。
【专利说明】一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锅炉受热面沾污的相关技术，具体为一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统。
【背景技术】
[0002]燃煤电站锅炉普遍出现的问题包括锅炉炉膛水冷壁结渣、对流受热面沾污与结渣等，严重影响了电站锅炉的稳定安全运行。沾污和结渣会导致锅炉的传热效率下降，影响锅炉出力和设备运行的安全性，结渣严重时可能导致炉膛熄火、爆管、非计划停炉等重大事故。
[0003]为解决沾污和结渣造成的各种问题，国内外学者从煤种特性、锅炉运行方式等方面进行研究。通过对煤种特性研究提出多个结渣判定指数，对煤种的沾污与结渣倾向进行预判，为锅炉设计人员提供参考和依据。但这些结渣判定指数在实际应用过程存在局限性，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。对于现有的电站锅炉，在燃用某些沾污与结渣倾向严重的煤种时，学者们提出通过调整锅炉的运行方式，比如通过调节锅炉燃烧以控制炉膛内的温度来减缓锅炉的结渣问题，但是在实际中并不便于操作也未得到推广。
[0004]研究表明，煤中的碱金属是引起沾污与结渣的主要因素。对于高碱性煤，由于煤中碱金属元素的挥发，容易在锅炉对流受热面上冷凝形成一层以NaCl或Na2SO4形式存在的打底附着物。该附着物具有较强的黏结性而吸附飞灰，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。因此，如果能够降低煤中或挥发到烟气中的碱金属化合物份额，则能从根源上解决或减轻锅炉对流受热面的沾污问题。
[0005]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，目前只是通过外煤掺烧的方式来减轻沾污问题。外煤掺烧方法实际上是通过添加其他低碱性金属煤，降低了原煤中碱金属的相对含量。目前锅炉可实现的高碱性煤的掺烧比例较低。掺烧比例增大时，对流受热面沾污积灰严重，形成烟气走廊，烟气冲刷造成高温再热器、高温过热器泄漏。由于新疆地区高碱性煤利用方式多为坑口电站，掺烧方式对外煤的需求量较大，这种方式往往受到运输条件的限制，极大增加了运行成本。现代大型电站的煤粉炉锅炉通过布置屏式过热器来降低炉膛出口温度并减少熔融结渣，但由于烟气中某些碱金属盐熔点较低，经过对流受热面时仍然会产生结渣，尤其在燃烧高碱金属的准东煤时结渣现象尤为严重。循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染排放少等优点，在近十几年得到迅速发展，在电站锅炉领域得到广泛的商业应用。而在循环流化床锅炉中使用高碱性煤作为动力煤时，对流受热面的沾污问题同样严重。由于结渣和沾污的存在，导致我国高碱性煤的大规模高效利用受到限制，从而制约了我国能源利用的效率。实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，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]一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:包括下行床和流化床，下行床的顶端设有原煤入口，下行床的侧面上端设有热解气出口，热解气出口连接至流化床，下行床的下端设有热解煤焦出口，热解煤焦出口连接至煤焦收集器，煤焦收集器通过外置床连接至返料器；流化床顶部的煤灰和烟气的混合物出口连接至旋风分离器，所述旋风分离器的顶部的烟气出口由烟囱排出，旋风分离器底部的煤灰出口连接至煤灰分配器，煤灰分配器的一路高温煤灰出口连接至外置床，另一路煤灰出口连接至返料器；所述返料器连接至流化床。
[0009]所述下行床的热解气出口经净化装置连接至流化床，净化装置主要用于除钠处理。
[0010]所述下行床的顶部设置有煤斗、给料器和输送氧气的氧气罐，煤斗连接至给料器，给料器连接至下行床的原煤入口，给料器和下行床之间的送入路线上连接氧气罐；通过输送的氧气，发生部分氧化燃烧反应，会提供热量对经过煤斗、给料送入的未参与燃烧的原煤进行热解。
[0011]所述流化床底部设置有鼓风机。
[0012]所述旋风分离器顶部的烟气出口与烟囱之间还设置有换热器和引风机，换热器用于降低烟气的温度，通过引风机有效将降温后的烟气排送到烟囱。
[0013]本实用新型的工作过程为:
[0014]先通过煤斗、给料器将原煤送入下行床，与由氧气罐送入的氧气发生部分氧化燃烧反应，提供热量对未参与燃烧的原煤进行热解，热解气经净化装置除钠后送入流化床燃烧，热解煤焦由煤焦收集器进行收集；热解煤焦由煤焦收集器进行收集后，并与来自煤灰分配器的高温煤灰在外置床中进行部分燃烧和换热后，再与来自煤灰分配器的另一路煤灰一并经返料器送入流化床的炉膛与来自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，分离得到的烟气由换热器降温后经引风机由烟囱排往大气，分离得到的煤灰经煤灰分配器一路送入外置床，另一路送入返料器返回流化床的炉膛；锅炉排渣在流化床的底部排出。
[0015]高碱性煤在下行床中进行热解后，可挥发性被大量去除，煤焦中的含量下降，在流化床的炉膛中进行燃烧时生成的烟气中活性钠Na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。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017](1)采用在下行热解床中由部分氧化燃烧提供热量的方式对原煤进行热解，在流化床中对热解煤焦进行燃烧的自热式双床系统，通过热解移除煤中大部分可挥发性钠，降低了煤中的钠元素含量，减少了锅炉对流受热面的沾污，提高了换热面的换热效率，稳定锅炉出力。
[0018](2)利用原煤部分氧化燃烧反应提供热解所需要的热量，可通过调节氧气的量控制热解温度，与利用循环热灰对原煤进行热解的系统相比，解决了热解温度受循环热灰最高温度限制的问题，使系统具有更高的自由度。
[0019](3)本系统涉及的热解热源来自于原煤部分氧化燃烧释放的热量，不需要外加热源，几乎不增加电厂运行成本，就能够解决或者大大减轻对流受热面沾污问题，增加电厂运行时间，提高电厂运行效率，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。
[0020](4)采用外置床对热解半焦进行部分燃烧并换热，有助于延长煤焦颗粒的停留时间，提高流化床的总体燃烧效率。同时在外置换热器内布置受热面可增加换热面积，减轻锅炉内受热面布置难度，减轻锅炉受热面沾污，提高了锅炉负荷调节的灵活性、气温调节性能、燃料的适应性和传热性能。
[0021](5)解决了准东煤等高碱性煤种燃烧沾污问题的解决。
[0022](6)解决了由于掺烧而带来的煤粉运输成本等高额成本的问题，可实现高碱性煤种的纯烧利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构示意图。
[0024]其中，附图标记为:1煤斗，2给料器，3氧气罐，4下行床，5净化装置，6煤焦收集器，7返料器，8鼓风机，9流化床，10旋风分离器，11煤灰分配器，12换热器，13引风机，14烟囱，15外置床。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统包括下行床4和流化床9。
[0026]下行床4的顶端设有原煤入口，原煤入口上设置有煤斗1、给料器2和输送氧气的氧气罐3，煤斗1连接至给料器2，给料器2连接至下行床4的原煤入口，给料器2和下行床4之间的送入路线上连接氧气罐3;通过输送的氧气，发生部分氧化燃烧反应，会提供热量对经过煤斗1、给料器2送入的未参与燃烧的原煤进行热解。
[0027]下行床4的侧面上端设有热解气出口，热解气出口连接至流化床9，热解气出口经净化装置5连接至流化床9，净化装置5主要用于除钠处理。
[0028]下行床4的下端设有热解煤焦出口，热解煤焦出口经过煤焦收集器6，下行床4的下端设有热解煤焦出口，热解煤焦出口连接至煤焦收集器6，煤焦收集器6通过外置床15连接至返料器7 ;流化床9顶部的煤灰和烟气的混合物出口连接至旋风分离器10，所述旋风分离器10的顶部的烟气出口由烟囱14排出，旋风分离器10底部的煤灰出口连接至煤灰分配器11，煤灰分配器11的一路高温煤灰出口连接至外置床15，另一路煤灰出口连接至返料器7 ;所述返料器7连接至流化床9。
[0029]所述流化床9底部设置有鼓风机8。
[0030]所述旋风分离器10底部的烟气出口与烟囱14之间还设置有换热器12和引风机13，换热器12用于降低烟气的温度，通过引风机13有效将降温后的烟气排送到烟囱14。
[0031]本实用新型的工作过程为:
[0032]先通过煤斗1、给料器2将原煤送入下行床4，与由氧气罐3送入的氧气发生部分氧化燃烧反应，提供热量对未参与燃烧的原煤进行热解。热解气经净化装置5除钠后送入流化床9燃烧；热解煤焦由煤焦收集器6进行收集，并与来自煤灰分配器11的高温煤灰在外置床15中进行部分燃烧和换热后，再与来自煤灰分配器11的另一路煤灰一并经返料器7送入流化床9的炉膛与来自鼓风机8的空气进行燃烧。燃烧生成的煤灰与烟气进入旋风分离器10进行分离。分离得到的烟气由换热器12降温后经引风机13由烟囱14排往大气；分离得到的煤灰经煤灰分配器11 一路送入外置床15，另一路送入返料器7。锅炉排渣在流化床9的底部排出。
[0033]高碱性煤在下行床4中进行热解后，可挥发性Na被大量去除，煤焦中的Na含量下降，在流化床9的炉膛中进行燃烧时生成的烟气中活性钠Na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。
【权利要求】
1.一种自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:包括下行床(4)和流化床(9 )，下行床(4)的顶端设有原煤入口，下行床(4)的侧面上端设有热解气出口，热解气出口连接至流化床(9 )，下行床(4)的下端设有热解煤焦出口，热解煤焦出口连接至煤焦收集器(6)，煤焦收集器(6)通过外置床(15)连接至返料器(7);流化床(9)顶部的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器(10)，所述旋风分离器(10)的顶部的烟气出口由烟囱(14)排出，旋风分离器(10)底部的煤灰出口连接至煤灰分配器(11)，煤灰分配器(11)的一路高温煤灰出口连接至外置床(15)，另一路煤灰出口连接至返料器(7);所述返料器(7)连接至流化床(9)。
2.根据权利要求1所述的自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:所述下行床(4)的热解气出口经净化装置(5)连接至流化床(9)。
3.根据权利要求1所述的自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:所述下行床(4)的顶部设置有煤斗(I)、给料器(2)和输送氧气的氧气罐(3)，煤斗(I)连接至给料器(2)，给料器(2)连接至下行床(4)的原煤入口，给料器(2)和下行床(4)之间的送入路线上连接氧气罐(3 )。
4.根据权利要求1所述的自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:所述流化床(9)底部设置有鼓风机(8)。
5.根据权利要求1所述的自热热解燃烧双床解决高钠煤燃烧沾污的系统，其特征在于:所述旋风分离器(10)顶部的烟气出口与烟囱(14)之间还依次设置有换热器(12)和引风机(13)。
【文档编号】F23C10/18GK204063014SQ201420461583
【公开日】2014年12月31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, 郭盼, 刘正宁, 张晓光, 徐光勖 申请人:中国东方电气集团有限公司