流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉及其燃烧方法与流程

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉。此外，本发明还涉及一种应用上述流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉的燃烧方法。

背景技术

水煤浆热水锅炉是一种具有广泛的应用前景的锅炉。然而，目前的水煤浆热水锅炉中，炉膛内未燃烧的物料较多，可能会随着烟气直接进入烟道内，排放的污染物较多。

因此，如何提供一种低污染物排放的热水锅炉，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，能够实现低污染物排放，并实现物料流化状态自平衡，具有炉内脱硫降氮的特性。本发明的另一目的是提供一种应用上述锅炉的燃烧方法，送配风效果好、燃烧效率高，能够实现低污染物排放，并能实现物料流化状态自平衡，且具有炉内脱硫降氮的特性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，包括炉膛、高温绝热旋风分离器和烟道；所述烟道由上至下依次设置省煤器和空气预热器；所述炉膛的底部设有流化床燃烧室，所述炉膛的侧墙中设有水煤浆播洒器接管，所述水煤浆播洒器接管连接于供浆泵与水煤浆播撒器；所述炉膛的前墙内中部设有媒体床料接管和脱硫剂入口接管，且所述媒体床料接管和所述脱硫剂入口接管均与所述流化床燃烧室相连通；所述高温绝热旋风分离器连接于所述炉膛的上部出口，所述高温绝热旋风分离器的上部中心出口筒连接于所述烟道，所述高温绝热旋风分离器的下部与自平衡返料阀相连接，所述自平衡返料阀通过分离回输通道连接于所述流化床燃烧室。

优选地，所述流化床燃烧室的下方设有一次风室，所述炉膛的侧墙上设有二次风管，所述二次风管的出口呈椭圆形且所述二次风管在高度方向上呈双层设置，所述二次风管连接于二次风机。

优选地，所述流化床燃烧室底部床面与上层所述二次风管的出口的高度差范围为3m至4m。

优选地，所述省煤器的受热面呈水平布置。

优选地，所述空气预热器为列管式空气预热器。

一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉的燃烧方法，应用于如上述所述的流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，其特征在于，包括：

向所述炉膛内送入脱硫剂、媒体床料以及水煤浆进行燃烧；

向所述炉膛内送风，其中，所述一次风室提供的一次风与所述二次风管提供的二次风的比例范围为4:6至5:5。

优选地，所述脱硫剂为平均粒径为50目至100目的石灰石，所述媒体床料为粒径为1mm至3mm的惰性媒体物料，所述水煤浆的平均粒度为50目至100目。

优选地，所述炉膛与所述流化床燃烧室内的温度范围为830℃至890℃。

本发明提供的流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，包括炉膛、高温绝热旋风分离器和烟道；烟道由上至下依次设置省煤器和空气预热器；炉膛的底部设有流化床燃烧室，炉膛的侧墙中设有水煤浆播洒器接管，水煤浆播洒器接管连接于供浆泵与水煤浆播撒器；炉膛的前墙内中部设有媒体床料接管和脱硫剂入口接管，且媒体床料接管和脱硫剂入口接管均与流化床燃烧室相连通；高温绝热旋风分离器连接于炉膛的上部出口，高温绝热旋风分离器的上部中心出口筒连接于烟道，高温绝热旋风分离器的下部与自平衡返料阀相连接，自平衡返料阀通过分离回输通道连接于流化床燃烧室。

该流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉中，采用了循环流化状态自平衡技术，同时采用高效的高温绝热旋风分离器和自平衡返料阀，分离的效率较高且分级切割粒径较相比于常规循环流化床锅炉大幅度减小，在薄料层、低床压运行即可实现物料流化状态自平衡。同时，该高温绝热旋风分离器可以捕捉未燃尽的碳颗粒返回炉膛二次燃烧，能够解决由于低温燃烧带来的飞灰中残碳含量高的难题，具有炉内脱硫降氮特性，能够实现低污染物排放，可以保证水煤浆燃料的高效燃烧。同时，通过水煤浆播撒器、媒体床料接管以及脱硫剂入口接管分别向炉膛内供料，能够保证水煤浆燃料及媒体物料均衡进入炉膛，使用于燃烧的各种燃料可以及时进入炉膛内。

本发明提供的应用上述锅炉的燃烧方法，送配风效果好、燃烧效率高，能够实现低污染物排放，并能实现物料流化状态自平衡，且具有炉内脱硫降氮的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉的结构示意图。

图中：1-放料管，2-一次风室，3-流化床燃烧室，4-媒体床料接管，5-脱硫剂入口接管，6-二次风管，7-水煤浆播洒器接管，8-炉膛，9-高温绝热旋风分离器，10-烟道，11-省煤器，12-空气预热器，13-自平衡返料阀。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，能够实现低污染物排放，并实现物料流化状态自平衡，具有炉内脱硫降氮的特性。本发明的另一核心是提供一种应用上述锅炉的燃烧方法，送配风效果好、燃烧效率高，能够实现低污染物排放，并实现物料流化状态自平衡，具有炉内脱硫降氮的特性。

请参考图1，图1为本发明所提供流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉的结构示意图。

本发明所提供热水锅炉的一种具体实施例中，包括炉膛8、高温绝热旋风分离器9和烟道10。

其中，烟道10由上至下依次设置省煤器11和空气预热器12。炉膛8的底部设有流化床燃烧室3。另外，炉膛8的侧墙中设有水煤浆播洒器接管7，水煤浆播洒器接管7连接于供浆泵与水煤浆播撒器，以向流化床燃烧室3提供水煤浆，水煤浆可以通过供浆泵及水煤浆播撒器均匀地播撒到流化床燃烧室3底部。可选地，水煤浆播洒器接管7的管口距离流化床燃烧室3底部床面的高度范围可以为2m至4m。炉膛8的前墙内中部可以设有媒体床料接管4和脱硫剂入口接管5，且媒体床料接管4和脱硫剂入口接管5均与流化床燃烧室3相连通，以向流化床燃烧室3对应供应媒体床料和脱硫剂，其中，脱硫剂入口接管5提供脱硫剂，媒体床料接管4提供媒体床料。

通过水煤浆播撒器、媒体床料接管4以及脱硫剂入口接管5分别向炉膛8内供料，能够保证水煤浆燃料及媒体物料均衡进入炉膛，使用于燃烧的各种燃料可以及时进入炉膛8内。

高温绝热旋风分离器9连接于炉膛8的上部出口，高温绝热旋风分离器9的上部中心出口筒连接于烟道10，高温绝热旋风分离器9的下部与自平衡返料阀13相连接，自平衡返料阀13通过分离回输通道连接于流化床燃烧室3。

本实施例中采用了循环流化状态自平衡技术，同时采用高效的高温绝热旋风分离器9和自平衡返料阀13，分离的效率较高且分级切割粒径较相比于常规循环流化床锅炉大幅度减小，在薄料层、低床压运行即可实现物料流化状态自平衡。同时，该高温绝热旋风分离器9可以捕捉未燃尽的碳颗粒返回炉膛8二次燃烧，能够解决由于低温燃烧带来的飞灰中残碳含量高的难题，具有炉内脱硫降氮特性，能够实现低污染物排放，可以保证水煤浆燃料的高效燃烧。

在上述实施例的基础上，流化床燃烧室3的下方设有一次风室2。流化床燃烧室3的中部可以设有放料管1且放料管1的一端延伸至一次风室2之外。炉膛8的侧墙上设有二次风管6，二次风管6的出口呈椭圆形且二次风管6在高度方向上呈双层设置，二次风管6的出口与流化床燃烧室3和炉膛8相连通，二次风管6连接于二次风机。其中，二次风管6的数量可以根据实际需要进行设置，例如，炉膛8的两个相对侧墙上可以分别设有二次风管6，且在每个侧墙上，二次风管6在高度方向上均设置两层，同时，二次风管6的出口具体可以设置在炉膛8侧墙的中下部分。

在流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉中，通过媒体物料循环燃烧系统、送配风系统、换热系统配合以生产热水。其中，媒体物料循环燃烧系统包括炉膛8；送配风系统包括一次风系统和二次风系统，一次风系统包括一次风室2，二次风系统包括二次风管6和二次风机；换热系统包括炉膛8内的膜式壁与烟道10，具体地，膜式壁可以为水冷膜式壁。

本实施例中，一次风室2设置于流化床燃烧室3的下方，一次风自下而上进入流化床燃烧室3，使物料形成流化状态并使水煤浆进行缺氧燃烧。二次风管6向炉膛8通入二次风，以使炉膛8上方的形成富氧燃烧气氛，一次风与二次风的配合可以提高水煤浆燃烧的充分性，二次风穿透力强，送配风效果较好，同时，由于二次风管6的出口为椭圆形，进风阻力较小，有利于水煤浆的高效燃烧，且有利于节约二次风机以及整个锅炉所需消耗的能量。

可选地，省煤器11与空气预热器12可以均水平布置。

在上述任一实施例的基础上，流化床燃烧室3底部床面与上层二次风管6的出口的高度差范围可以为3m至4m，例如，可以为3m、3.5m以及4m或者该范围内的其他高度值。

在上述任一实施例的基础上，省煤器11的受热面可以呈水平布置，有利于减小烟气阻力。

在上述任一实施例的基础上，空气预热器12可以为列管式空气预热器，此种空气预热器12的密封性好、传热效率高且易于制造和加工。

除了上述流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉，本发明还提供了一种流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉的燃烧方法，该燃烧方法可以应用于以上任一实施例中提供的热水锅炉。

具体地，该方法包括：

向炉膛8内送入脱硫剂、媒体床料以及水煤浆进行燃烧；

向炉膛8内送风，其中，一次风室2提供的一次风与二次风管6提供的二次风的比例范围为4:6至5:5，可选地，一次风与二次风的比例可以为4:6、5:6、5:5或者该比例范围内的其他比值。

本实施例中，通过调整一次风、二次风的比例，可以确保一次风满足流化状态并创造硫化燃烧室缺氧燃烧环境，并确保二次风满足炉膛8上部富氧燃烧，使水煤浆的各种可燃成份充分燃尽，在富氧燃烧环境下，根据其与氧气结合的先后顺序进行燃烧，从而最大限度降低燃料型nox的生成，可有效地降低烟气中氮氧化物的原始浓度。

在上述实施例的基础上，脱硫剂可以为平均粒径为50目至100目的石灰石，媒体床料可以为粒径为1mm至3mm的惰性媒体物料，水煤浆的平均粒度可以为50目至100目。

本实施例中通过合理地设置燃料粒度级配及脱硫剂碳酸钙粒度，配合高效分离器，可以实现物料流化状态自平衡，合理组织了炉内燃烧技术，可以实现水煤浆高效燃烧、炉内脱硫、降硝技术，能够极大降低烟气中so2及nox污染物的原始排放浓度，能够减少对环境的污染。

在上述实施例的基础上，炉膛8与流化床燃烧室3内的温度范围可以为830℃至890℃。

本实施例采用低炉温设计，基于流态重构技术，在石灰石作为脱硫剂时，830℃至890℃的炉膛8燃烧温度为炉内脱硫创造了最佳的温度环境，辅以高温绝热旋风分离器9的高效分离能力，在恰当的钙硫摩尔比时，可实现脱硫率达95％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的流态平衡水煤浆循环流化燃烧热水锅炉及其燃烧方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。