适应高粘性烟气的循环流化床锅炉制造技术

本发明专利技术公开了一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉，解决了循环流化床锅炉使用碱金属含量超高的煤作为燃料时需要进行流态重构的问题。在炉膛（6）中设置有过热屏（8），在尾部竖井烟道（13）的上部设置有对流蒸发管束（12），对流蒸发管束是采用纵向顺列管束布置形式的，对流蒸发管束通过导水管与锅筒（10）连通，锅筒通过另一导水管与过热屏连通在一起，在炉膛的一侧单个设置有一个高温旋风分离器（14），高温旋风分离器上部筒体的直径为5‑7米，高温旋风分离器上部的中心筒（11）与高温旋风分离器偏置；炉膛的长宽比为1:2，炉膛下部流化床的收缩比值为0.45‑0.5。有效减轻积灰，提高锅炉运行效率。

【技术实现步骤摘要】
适应高粘性烟气的循环流化床锅炉
本专利技术涉及一种循环流化床锅炉，特别涉及一种以碱金属含量超高且灰分较低煤为燃料的循环流化床锅炉及其流态重构方法。
技术介绍
火力发电厂循环流化床锅炉是以煤为燃料，燃煤的特性直接影响着锅炉的正常运行，现有的循环流化床锅炉的流态构筑是基于常规的火力发电厂所使用的燃煤；尽管各种燃煤的特性略有不同，但现有设备基本能适应其要求；炉中的燃煤火焰温度一般在950℃，甚至1000℃以上，燃煤所产生的灰粒构筑成循环流化的物料。准东煤田是我国储量巨大的超级煤田之一，储煤量高达3900亿吨，约占全国储煤量的7%-8%，按我国现有开采能力计算，准东煤田可开采100年；准东煤田煤层浅，易于开采，但准东煤具有特殊的燃烧特性，该特殊的燃烧特性严重制约了该煤在工业领域的应用；准东煤属于灰分较低，Na、K等碱金属含量超高的燃煤，燃烧后其灰中的Na含量高达5%，而其他碱土金属含量成分也很高，CaO的含量更是高达20%，准东煤中碱金属化合物熔点通常都是在800℃以下，复合型碱金属硫酸盐的熔点在890℃-1210℃之间，这就意味着：在常规燃煤流化床锅炉中，若使用准东煤作燃料，几乎所有的Na、K、Ca等化合物均会出现升华或熔融的现象；熔融的碱金属会增加烟气中灰尘的粘结性，大量升华的碱金属会进入到烟气当中，或直接粘结在锅炉受热面上，或随着烟气温度降低后凝华而与飞灰结合形成附着物，导致炉膛、水平烟道及尾部受热面形成严重的积灰结渣，影响锅炉的正常传热，运行时间较长后，会在炉内形成高温灰的沉积结块，结块脱落后，会引发较大的安全事故。循环流化床锅炉若采用准东煤作为燃料，须要对现有锅炉循环流化的流态进行重构；准东煤燃烧后的灰粒物料的循环流化，需要满足锅炉的传热要求，这就需要克服准东煤燃烧后所产生灰分少和锅炉总的床存量偏少和床料质量不高的缺陷；特别是如何最大程度地避免准东煤在燃烧时所含的碱金属的升华或熔融现象发生，成为流态重构时所考虑的最主要的因素；在现有的循环流化床锅炉的流态构筑中，分离器分离效率偏低，锅炉循环倍率不足，主循环回路不具备足够浓度的物料，炉内流态相对较差，易使准东煤在燃烧时出现碱金属升华及熔融现象发生。一次风设计的比例较大，二次风设计的比例又较小，对于低灰分煤的燃烧，这种设计是不利于炉膛下部还原性气氛构建的，破坏了锅炉低氮燃烧的环境，较大量的一次风也促进了粗颗粒物料的扬析，加剧了炉膛受热面的磨损，而二次风比例较小，又使低灰分烟气流速偏低，存在刚度不足的问题，不利于低灰分煤的燃尽。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉及流态重构方法，解决了循环流化床锅炉使用碱金属含量超高的煤作为燃料时需要进行流态重构的技术问题。本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：本专利技术的总体构思是：控制入炉总风量，保持炉膛出口过量空气系数不超1.2，控制流化床燃烧室的燃烧温度，使其保持在870℃以下，调节一、二次风的比例，使一次风的比例不超过50%，确保一、二次风速大于或等于80米/每秒钟，为燃料创造低温和低氮的燃烧条件，降低氮氧化物的原始生成；在炉膛前墙和后墙上，单层布置二次热风支管，使风具有足够的刚度来穿透物料层，到达火焰中心，为燃料燃烧补充足够的氧气，确保燃煤充分燃烧，降低飞灰含碳量；将二次风入炉点设置在距布风板3米左右的高度处，利于构建炉膛下部还原性气氛，控制氮氧化物的生成；根据燃煤的碱金属含量超高和燃烧后灰分少的特点，重新设计绝热旋风分离器的结构，加大分离器上部筒体的直径，并使分离器下部锥体的锥体倾角设置在72°-76°之间，分离器入口处加速段的高度尺寸控制在3.5米-4米之间，将分离器上部的中心出口筒偏置并加长，以减少流化灰粒的损失，通过上述手段，来确保提高分离器的分离效率，使灰粒分离效率达到99.9%以上，使循环倍率大于25，使绝大多数物料被捕捉回炉膛，反复参与循环，重新构建炉内流态，确保锅炉主循环回路内具有足够浓度的物料，达到一方面可冲淡燃料中碱金属的浓度，另一方面能充分发挥物料的自清洁作用，起到对受热面管壁出现的熔融凝结物进行反复冲刷的作用，有效防止炉膛内膜式水冷壁及屏式过热器的积渣与结焦，从而避免其腐蚀。一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉，包括一次风室、布风板和风帽、炉前给煤装置、二次热风支管、流化床燃烧室、炉膛、水冷屏、集中下降管、锅筒、中心筒、尾部竖井烟道、高温旋风分离器、省煤器、空气预热器、低能耗自平衡回料阀、点火装置和落渣管，在炉膛中设置有过热屏，在尾部竖井烟道的上部设置有对流蒸发管束，对流蒸发管束是采用纵向顺列管束布置形式的，对流蒸发管束通过导水管与锅筒连通在一起，锅筒通过另一导水管与过热屏8连通在一起，在炉膛的一侧单个设置有一个高温旋风分离器，高温旋风分离器上部筒体的直径为5-7米，高温旋风分离器中部锥体的倾角为72°-76°，高温旋风分离器入口处加速段的高度为3.5-4米，高温旋风分离器上部的中心筒的中心轴线设置在高温旋风分离器的中心轴线的左侧；炉膛的长宽比为1:2，炉膛下部流化床的收缩比值为0.45-0.5。二次热风支管的入炉点设置在布风板和风帽上方3米高度处，一次风的比例不超过50%，一、二次风的风速大于或等于80米/每秒钟；高温旋风分离器入口处物料的流速为28-30米/每秒钟，流化床燃烧室的燃烧温度为870℃。在尾部竖井烟道上布置有蒸汽吹灰平台，省煤器和空气预热器均是采用卧管顺列布置形式进行布置的。一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉的流态重构方法，其特征在于以下步骤：将流化床燃烧室的燃烧温度控制在870℃；炉膛内的烟气上升速度控制在4.5-5米/每秒钟；调整一、二次风的比例，使一次风的比例不超过50%，一、二次风的风速要大于或等于80米/每秒钟；使高温旋风分离器入口处物料的流速为28-30米/每秒钟；使灰粒分离效率达到99.9%以上，使循环倍率大于25。本专利技术锅炉中的一次风是由一次风机给入的，一次风通过空气预热器加热后，经热风道进入一次风室，通过布风板进入流化床燃烧室，使炉内物料充分流化，并提供一部分燃烧用氧；二次风通过空气预热器加热后，经二次热风支管进入炉膛，补足剩余燃烧用氧；燃煤燃烧后的热烟气携带固体颗粒从炉膛经分离器入口加速直段，高速进入高温旋风分离器中，相对较粗的颗粒被捕捉下来，并返回流化床燃烧室，含细微颗粒的热烟气，经中心筒进入尾部竖井烟道中，然后，分别经对流蒸发管束、省煤器、空气预热器冷却，烟温降低至140℃以下后，排出锅炉，再经过除尘器、脱硫塔等设备，最后由引风机抽送入烟囱，排入大气。本专利技术的汽水流程为：锅炉回水依次进入低温、高温省煤器，被加热至饱和温度，然后进入锅筒，饱和水经炉膛膜式水冷壁、水冷屏及对流蒸发管束后，形成饱和蒸汽返回锅筒，经汽水分离，饱和蒸汽进入过热屏，加热至一定温度后，再经喷水减温至所需温度后，成为合格的过热蒸汽，经过热蒸汽出口管道送出。本专利技术的炉膛燃烧温度控制在870℃左右，烟气经过对流蒸发管束以后，温度迅速降低至600℃以下，防止上级省煤器卧管出现结渣、粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉，包括一次风室（1）、布风板和风帽（2）、炉前给煤装置（3）、二次热风支管（4）、流化床燃烧室（5）、炉膛（6）、水冷屏（7）、集中下降管（9）、锅筒（10）、中心筒（11）、尾部竖井烟道（13）、高温旋风分离器（14）、省煤器（16）、空气预热器（17）、低能耗自平衡回料阀（18）、点火装置（19）和落渣管（20），其特征在于，在炉膛（6）中设置有过热屏（8），在尾部竖井烟道（13）的上部设置有对流蒸发管束（12），对流蒸发管束（12）是采用纵向顺列管束布置形式的，对流蒸发管束（12）通过导水管与锅筒（10）连通在一起，锅筒（10）通过另一导水管与过热屏（8）连通在一起，在炉膛（6）的一侧单个设置有一个高温旋风分离器（14），高温旋风分离器（14）上部筒体的直径为5-7米，高温旋风分离器（14）中部锥体的倾角为72°-76°，高温旋风分离器（14）入口处加速段的高度为3.5-4米，高温旋风分离器（14）上部的中心筒（11）的中心轴线设置在高温旋风分离器（14）的中心轴线的左侧；炉膛（6）的长宽比为1:2，炉膛下部流化床的收缩比值为0.45-0.5。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适应高粘性烟气的循环流化床锅炉，包括一次风室（1）、布风板和风帽（2）、炉前给煤装置（3）、二次热风支管（4）、流化床燃烧室（5）、炉膛（6）、水冷屏（7）、集中下降管（9）、锅筒（10）、中心筒（11）、尾部竖井烟道（13）、高温旋风分离器（14）、省煤器（16）、空气预热器（17）、低能耗自平衡回料阀（18）、点火装置（19）和落渣管（20），其特征在于，在炉膛（6）中设置有过热屏（8），在尾部竖井烟道（13）的上部设置有对流蒸发管束（12），对流蒸发管束（12）是采用纵向顺列管束布置形式的，对流蒸发管束（12）通过导水管与锅筒（10）连通在一起，锅筒（10）通过另一导水管与过热屏（8）连通在一起，在炉膛（6）的一侧单个设置有一个高温旋风分离器（14），高温旋风分离器（14）上部筒体的直径为5-7米，高温旋风分离器（14）中部锥体的倾角为72°-76°，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张素花，梁晨，刘纪兰，张建春，郭学茂，姜帆，芦朝晖，林茂，吕晓翠，
申请(专利权)人：太原锅炉集团有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14