一种加压流化床燃烧锅炉系统技术方案

一种加压流化床燃烧锅炉系统包括：一锅炉；一安装在烟道气系统里的使用陶瓷过滤器的过滤装置，以及一作为初级烟尘分离器用的、安装在锅炉和过滤装置之间的百叶窗分离器。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加压流化床燃烧(pressurized fluidized bed combustion，以下简称PFBC)锅炉系统，该系统是人们期待的、用于即将投产的新的燃煤发电厂的一种装置，由于显著地减少排出烟道气中含有的SOX或NOX，因此该系统具有很高的效率。在燃煤发电厂使用的PFBC锅炉系统里，石灰或石灰岩被加入流化床中，燃烧是在较低的温度下进行。因此，SOX作为一种硫的化合物被凝固并被除去，且减少NOX的放出。这种电厂具有高的效率，因为它的发电是由锅炉产生的蒸汽驱动的汽轮机和由经过过滤的加压热烟道气驱动的燃气轮机共同实现的。因此，在先进国家里已作过许多尝试，通过使用PFBC锅炉系统来改进发电厂。对于具有PFBC锅炉系统的发电厂来说，必须要有除去热烟道气中的烟尘的过滤装置，其理由是，当燃气轮机由加压热烟道气驱动时，燃气轮机的机叶或叶片不应被粉尘或煤尘之类的烟尘侵蚀。图9是表示具有通常的PFBC锅炉系统的发电厂的一个例子的示意图。在图9里，标号90表示PFBC锅炉，标号100表示安装着锅炉101主体、旋风分离器102和103、以及一床用材料容器104的一压力容器，标号110表示一烟道气管，标号120表示一燃气轮机，标号130表示一余热锅炉，标号140表示一袋式过滤器，而标号150表示一烟囱。为什么在流体催化裂化装置(FCC)(在实际中很普遍)里，或发电厂的通常的或在改进中的PFBC锅炉系统里，大都安装旋风分离器，其原因是还没有发现能除去热烟道气里的烟尘，达到短期内使燃气轮机的机叶或叶片不致受到侵蚀那样的水平的实用的除尘装置，除了旋风分离器之外。旋风分离器具有的优点是，结构简单，高温设计容易，以及烟尘去除效率较高。在通常的PFBC发电厂里，(例如)将仅由旋风分离器除尘的加压烟道气导入具有改进的耐磨性的燃气轮机，而由燃气轮机排出的、温度较低的烟道气再由袋式过滤器或静电式除尘器加以过滤，从而满足环境要求。然而，当锅炉处于不稳定状态时，常会放出大量的含未燃成分的烟尘。此时，会出现这样的情况，旋风分离器的烟尘排出口被阻塞(桥接)，大量的烟尘充满旋风分离器，而含有高浓度(是设计值的10倍到30倍)烟尘的烟道气流入燃气轮机，从而具有短时间内侵蚀燃气轮机的机叶或叶片的高度危害。因此，发电厂希望使用改进的结构，如附图说明图10所示，将旋风分离器作为初级过滤器，而将具有很好除尘效率的使用陶瓷过滤器的过滤装置安装在旋风装置的下游侧，从而可避免燃气轮机上的机叶或叶片的侵蚀。在图10里，标号1表示一使用陶瓷过滤器的过滤装置。在该电厂里，不需要图9所示的袋式过滤器140，因为使用陶瓷过滤器的过滤装置的除尘效率是很高的。能在发电厂里使用的、大型的使用陶瓷过滤器的过滤装置中有一种叫作烛型过滤装置(如美国专利4，904，287号，5，094，673号等中提出的)，其中安装着过滤管，其一端是封闭的，另一端是打开的。此外，在下列文件里提出了外形如图10所示的管型过滤装置，它安装有许多两端开口的过滤管，且过滤管的内侧具有含气烟尘流道，这些文件是日本审查专利公开 40567/1988，日本审查专利公开 22689/1990，日本审查专利公开 22690/1990，日本审查专利公开 24251/1991，日本审查专利公开 56086/1991，日本审查专利公开 50324/1993，日本未审查专利公开 279821/1987，日本未审查专利公开 229116/1988，日本未审查专利公开 326916/1992等等。此外，在日本未审查专利公开198606/1990和美国专利5，078，760号里还提出了装有横向流动型过滤部件的横向流动型过滤装置。在采用烛型过滤装置作为使用陶瓷过滤器的过滤装置时，要使含气烟尘的流动总是保持在装有过滤管的过滤室的整个区域内是困难的，因为在装有过滤管的过滤室里的含气烟尘的流动区域在这种类型的过滤装置中是相当大的，因此存在着一种趋势，即大量的烟尘堆积在过滤管的表面上，使在该部分的含气烟尘的流动停滞不前。所以必须在初级过滤装置中除去相当大部分的烟尘。因此选择具有较高除尘效率的旋风分离器作初级阶段使用的装置。具有安装在旋风分离器下游侧的、使用陶瓷过滤器的过滤装置的PFBC锅炉系统在不稳状态发生时是缺乏可靠性的。即当含有未燃成分的大量烟尘到达旋风分离器时，被旋风分离器除去的烟尘比较容易暂时地阻塞着烟尘排出口和充满旋风分离器。在这种情况下，含有高浓度未被除去烟尘的烟道气按原样流入使用陶瓷过滤器的过滤装置。此时，经常会发生麻烦，含有未燃成分的大量烟尘聚集在陶瓷过滤器的表面，特别是陶瓷过滤器表面的一部分处，气体速度减缓，烟尘易于聚积，且在陶瓷过滤器上的含未燃成分的烟尘被点燃或燃烧。当这种燃烧迅速发生时，陶瓷过滤器就被迅速地加热，从而超过陶瓷过滤器容许的热冲击限度，使陶瓷过滤器发生爆裂。此外，当燃烧较猛裂时，陶瓷过滤器还可能由于熔化而被破坏。这种不稳定状态会发生在例如当PFBC锅炉里的气体温度在600℃或更低时，在迅速增加燃烧量的操作过程中。尽管氧气的浓度很高，仍有大量的、包括烟炱(在某种情况下高达烟尘重量的30%)的未燃成分被排出，有时候，可检测到浓度超过1000ppm的一氧化碳。此外，如果锅炉的燃料用煤取代油，那么在锅炉开始工作时，即使锅炉内的温度升高到约800℃，仍有可能在旋风分离器内发生补充燃烧，这取决于煤水混合物和此种煤的湿度。在这种情况下，被引入使用陶瓷过滤器的过滤装置的含气烟尘的温度立即升高200-500℃，从而引起陶瓷过滤器的热损坏。此外，在大量空气吹入锅炉(遇到紧急情况时关闭或为了运转使燃烧空气分配板上的穿孔保持不变)时，锅炉里的未燃成分按原样大量地从锅炉中吹出，且填满旋风分离器，然后未燃成分进入使用陶瓷过滤器的过滤装置中，并在那里燃烧。此外，旋风分离器的内部有一下部狭窄部分，在此狭窄部分中，含气烟尘打旋，未燃成分和烟道气内的氧气之间的反应加速。因此，在旋风分离器里也会发生点燃和燃烧，烟道气的温度迅速地升高，旋风分离器则可能由于熔化而受到破坏。此外，当温度升高的烟道气流入使用陶瓷过滤器的过滤装置时，陶瓷过滤器会受到热损坏。当陶瓷过滤器受到热损坏时，陶瓷过滤器上的碎片将直接冲击和破坏燃气轮机的机叶或叶片，燃气轮机的机叶或叶片将由于夹带烟尘而被侵蚀，并在短时间内被毁坏。而所有这些麻烦对于一个发电厂来说是严重的。这些不稳现象大多是暂时的，并发生在封闭的室内。因此，它们的实际情况很难确定。通常，陶瓷过滤器的破裂归因于它的脆性。然而，本专利技术人通过模拟计算已经证实，这种现象的出现和陶瓷过滤器的破裂是因为受到热损坏。为了使使用陶瓷过滤器的过滤装置能适应变化的、热的含气烟尘，必须增加使用陶瓷过滤器的过滤装置的处理能力，提供防止温度迅速升高的装置，通过频繁地进行回洗而恢复原状，以及提供一种防止含大量未燃成分的烟尘聚集的装置。那就是说，需要提供一种具有适应性的过滤装置，在没有旋风分离器的情况下也可以运转。然而，由此而需的费用是不会小的。可是，另外一个大问题是，建造PFBC锅炉系统必需的费用增加了，因为在压力容器里安装着数级旋风分离器(该压力容器里还安装着PFBC锅炉)，以便获得高除尘率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加压流化床燃烧锅炉系统，其特征在于，它包括：一锅炉；一在烟道气系统里的、使用陶瓷过滤器的过滤装置；以及一作为初级烟尘分离器用的、安装在所述锅炉和所述使用陶瓷过滤器的过滤装置之间的百叶窗分离器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：织田纪之，乌山彰，东胜美，前野裕史，国高哲也，入浴淳一，后藤秀树，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，电源开发株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]