一种自热与外置式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自热与外置式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焦收集器；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，热解分离器的煤焦出口连接至煤焦收集器，流化床热解炉的热解煤焦出口直接连接至煤焦收集器；煤焦收集器连接至外置床，外置床连接至返料器，通过返料器连接至流化床燃烧炉；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】一种自热与外置式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，具体为一种自热与外置式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自热与外置式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]一种自热与外置式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焦收集器;
[0009]流化床热解炉的侧面下端设置有给料装置，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，热解分离器的煤焦出口连接至煤焦收集器，流化床热解炉的热解煤焦出口直接连接至煤焦收集器；
[0010]煤焦收集器连接至外置床，外置床连接至返料器，通过返料器连接至流化床燃烧炉，通过在外置床中可以进行部分燃烧和换热后，在送到返料器送到流化床燃烧炉。
[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]给料装置包括煤斗和给料器，用于送入原煤。
[0016]本实用新型的工作原理如下:
[0017]原煤经煤斗由给料器送入流化床热解炉的炉膛，与来自热解炉鼓风机的空气发生燃烧反应；热解炉鼓风机送入的空气量只可使部分原煤发生氧化燃烧反应，以提供热量使剩下的原煤发生热解反应，流化床热解炉的温度维持在1000°C以上；热解煤焦由煤焦收集器进行收集；热解气与煤灰在热解分离器中进行分离；分离出的热解气经净化装置除钠后送入流化床燃烧炉中燃烧；分离出的煤灰进入煤焦收集器，与收集的煤焦混合后经返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；燃烧后的烟气经旋风分离器除尘后由引风机送至烟囱排空；旋风分离器分离出的粉尘返至煤焦收集器；锅炉排渣在流化床燃烧炉的底部排出。
[0018]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。
[0019]本实用新型具有以下有益效果:
[0020](I)本系统在保持锅炉基本形式不变的前提下进行改造，通过自热式流化床热解炉对原煤进行热解，使碱金属在高温下挥发到热解气中，流化床燃烧炉入炉半焦中碱金属含量降低，燃烧过程烟气中的碱金属含量很少，从根本上解决了沾污问题发生的源头。通过热解移除煤中的可挥发性Na，可降低热解煤焦中的Na元素含量，可减少锅炉对流受热面的沾污，可提闻换热面的换热效率，稳定锅炉出力。
[0021](2)采用自热式流化床热解炉，可通过调节给入的氧气量对热解温度进行调控，控制煤粉在流化床热解炉中热解时碱金属的析出量，有效解决燃用高碱性煤出现的沾污问题。且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。该系统流化床热解炉不需要外部热源即可维持1000°C以上的温度。
[0022](3)本系统所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。
[0023](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。
[0024](5)对于准东煤等高碱性煤种燃烧沾污问题，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】
[0025]图1为本实用新型的结构示意图。
[0026]其中，附图标记为:I煤斗，2给料器，3热解炉鼓风机，4流化床热解炉，5热解分离器，6净化装置，7煤焦收集器，8返料器，9燃烧炉鼓风机，10流化床燃烧炉，11旋风分离器，12引风机，13外置床。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，一种自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统包括流化床燃烧炉10和流化床热解炉4。
[0028]流化床燃烧炉10的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床燃烧炉10的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器11，旋风分离器11底部的煤灰出口连接至煤焦收集器7 ;
[0029]流化床热解炉4的侧面下端设置有给料装置，流化床热解炉4的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床热解炉4的煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器5，热解分离器5的煤焦出口连接至煤焦收集器7，流化床热解炉4的热解煤焦出口直接连接至煤焦收集器7 ；
[0030]煤焦收集器7连接至外置床13，外置床13连接至返料器8，通过返料器8连接至流化床燃烧炉10。
[0031]流化床燃烧炉10的底部连接有燃烧炉鼓风机9。
[0032]流化床热解炉4的底部连接有热解炉鼓风机3。
[0033]旋风分离器11顶部的烟气出口通过一路管道经由引风机12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3连接至流化床热解炉4。
[0034]热解分离器5顶部的烟气出口通过净化装置6连接至流化床燃烧炉10，净化装置6主要用于除钠处理。
[0035]给料装置包括煤斗I和给料器2，用于送入原煤。
[0036]本实用新型的工作过程如下:
[0037]原煤经煤斗I由给料器2送入流化床热解炉4的炉膛，与来自热解炉鼓风机3的空气发生燃烧反应。热解炉鼓风机3送入的空气量只可使部分原煤发生氧化燃烧反应，以提供热量使剩下的原煤发生热解反应，流化床热解炉4的温度维持在1000°C以上。热解煤焦由煤焦收集器7进行收集。热解气与煤灰在热解分离器5中进行分离。分离出的热解气经净化装置6除钠后送入流化床燃烧炉10中燃烧。分离出的煤灰进入煤焦收集器7，与收集的煤焦混合后经返料器8送入流化床燃烧炉10的炉膛，与来自燃烧炉鼓风机9的空气进行燃烧。燃烧后的烟气经旋风分离器11除尘后由引风机12送至烟囱排空。旋风分离器11分离出的粉尘返至煤焦收集器7 ;锅炉排渣在流化床燃烧炉10的底部排出。
【权利要求】
1.一种自热与外置式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(10)和流化床热解炉(4)，流化床燃烧炉(10)的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床燃烧炉(10)的煤灰和烟气混合物出口连接至旋风分离器(11)，旋风分离器(11)底部的煤灰出口连接至煤焦收集器(7);流化床热解炉(4)的侧面下端设置有给料装置，流化床热解炉(4)的侧面上端设置有煤灰和烟气混合物出口，流化床热解炉(4)的煤灰和烟气混合物出口连接至热解分离器(5)，热解分离器(5)的煤焦出口连接至煤焦收集器(7)，流化床热解炉(4 )的热解煤焦出口直接连接至煤焦收集器(7 );煤焦收集器(7 )连接至外置床(13 )，外置床(13 )连接至返料器(8 )，通过返料器(8 )连接至流化床燃烧炉(10 )。
2.根据权利要求1所述的自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:流化床燃烧炉(10)的底部连接有燃烧炉鼓风机(9)。
3.根据权利要求2所述的自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:流化床热解炉(4 )的底部连接有热解炉鼓风机(3 )。
4.根据权利要求3所述的自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:所述旋风分离器(11)顶部的烟气出口通过一路管道经由引风机(12)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(3 )连接至流化床热解炉(4 )。
5.根据权利要求1所述的自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:所述热解分离器(5 )顶部的烟气出口通过净化装置(6 )连接至流化床燃烧炉(10 )。
6.根据权利要求1所述的自热与外置式双流化床防止锅炉沾污的系统，其特征在于:给料装置包括煤斗(I)和给料器(2 )。
【文档编号】C10B53/04GK204005966SQ201420461735
【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, 张鑫, 张媛, 张修山, 黄维林 申请人:中国东方电气集团有限公司