本发明专利技术公开一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，包括生物质气化装置和燃煤电站锅炉，其中：燃煤电站锅炉包括锅炉和全预混水冷燃烧器，生物质气化装置的气体出口通过燃气管道连接全预混水冷燃烧器的燃气入口；全预混水冷燃烧器设置在锅炉的炉墙上；生物质气化装置以生物质颗粒为原料得到气化产物；燃煤电站锅炉用于将可燃气体与燃煤进行共燃烧，产生热量用以加热水并产生高温蒸汽；将各种生物质原料进行热解和气化获得可燃气体和固体焦炭；将理化特性不同的生物质转化为性质较为统一的气化产物，有效解决锅炉原料适应性的问题；全预混水冷燃烧器直接对可燃气体进行燃烧，降低焦油的产量以及氮氧化物的排放量。降低焦油的产量以及氮氧化物的排放量。降低焦油的产量以及氮氧化物的排放量。
【技术实现步骤摘要】
一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统
[0001]本专利技术属于燃煤电站锅炉
，具体涉及一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统。
技术介绍
[0002]众多的燃煤电站每年会消耗大量煤炭，并排放出大量的二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等气体，这些污染气体的排放以及由其引起的温室效应和酸雨等会造成严重的经济损失和环境破坏。因此，加快我国能源结构调整，降低燃煤电站锅炉的负荷，寻求更为清洁的能源以及更为高效的能源利用技术刻不容缓。
[0003]我国每年会产生大量的生物质废弃物，如农作物秸秆、城市木废料、废家具、枝丫材和树根等，总产量可达100亿吨/年。目前处理这些生物质废弃物常用的手段是直接焚烧，由此产生的污染气体及PM2.5颗粒会对环境造成严重破坏，同时也会造成资源的大量浪费。与传统的化石燃料相比，生物质具有可再生、低污染、储量大、低灰分以及来源广泛等特点，并且燃用生物质过程中产生的二氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等污染气体也相对较少。
[0004]在燃煤电站锅炉中，煤炭掺烧生物质的方式在一定程度上会减少煤炭的使用量，也在降低二氧化碳及其他污染物排放方面有着一定的优势。但是由于生物质的种类十分丰富，其理化性质也各不相同，导致锅炉的原料适应性较差。此外，传统的掺烧方式在大规模产业化应用上也存在工艺流程复杂，焦油产量多等问题。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，通过将各种生物质原料进行热解和气化，可获得可燃气体和固体焦炭等产物，可燃气体包括气化气和气态焦油，将理化特性不同的各类生物质转化为性质较为统一的气化产物，有效解决了锅炉原料适应性的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，包括生物质气化装置A和燃煤电站锅炉B，其中：燃煤电站锅炉B包括锅炉和全预混水冷燃烧器，生物质气化装置A的气体出口通过燃气管道连接全预混水冷燃烧器的燃气入口；全预混水冷燃烧器设置在锅炉的炉墙上，全预混水冷燃烧器位置处的水冷壁去除相邻水冷管之间的部分扁钢；生物质气化装置A以生物质颗粒为原料，在设定温度和气氛条件下将生物质原料气化得到气化产物，所述气化产物包括气态产物和固体焦炭；燃煤电站锅炉B用于将生物质气化装置A得到的可燃气体与燃煤进行共燃烧，产生热量用以加热水并产生高温蒸汽。
[0007]生物质气化装置A包括气化反应炉，气化反应炉采用循环流化床锅炉；气化反应炉侧壁下方设有进料口以及多个二次风进口，且二次风进口设置在进料口的上方；气化反应炉的底部设置一次风进口；
气化反应炉的顶部设置气态产物出口，底部布置排渣口，气态产物出口连通全预混水冷燃烧器的燃气入口，排渣口连通炉渣处理系统；一次风进口和二次风进口通过高温空气管道共用燃煤电站锅炉B的热一次风和热二次风系统的出口；气化反应炉的上方设置卧式蜗壳旋风分离器，卧式蜗壳旋风分离器的气体出口为气态产物出口，卧式蜗壳旋风分离器的颗粒物出口依次连通料斗、料腿和碳灰分离装置，气化反应炉的侧壁开设回料口，回料口连通碳灰分离装置飞灰出口，碳灰分离装置的固体焦炭出口连通炉渣处理系统。
[0008]炉渣处理系统包括飞灰仓、固体焦炭仓、振动筛以及水冷螺旋输送机，水冷螺旋输送机的入口连通气化反应炉的排渣口，水冷螺旋输送机的出口接振动筛，振动筛的出口分别连接飞灰仓和固体焦炭仓。
[0009]气化反应炉底部设置有布风板，布风板为倒“V”字形，倒“V”字形布风板两侧布置有排渣口，布风板与气化反应炉底部之间的空间为风室，一次风进口与风室相连通。
[0010]所述碳灰分离装置包括导流板、分离腔室和空气进口；分离腔室顶部与卧式蜗壳旋风分离器相连，分离腔室底部设置固体焦炭出口，分离腔室与回料口连通，高温空气通过空气进口沿切向布置在分离腔室上，同时空气进口方向与水平方向之间设有一夹角；固体焦炭出口连通炉渣处理系统。
[0011]全预混水冷燃烧器包括混合器、混合器的出口连接均流器，沿着介质流向均流器的横截面逐渐增大，混合器为筒状，混合器中同轴设置分流锥，混合器的入口处和出口处均设置旋流叶片，旋流叶片设置在分流锥的侧面，混合器的侧面设置空气入口，空气入口连通混合器内腔，均流器的出口设置第一层孔板、第二层孔板以及冷却水管，冷却水管开设冷却水入口和冷却水出口，冷却水出口与蒸汽管道相连通。
[0012]生物质气化装置A的气体出口至全预混水冷燃烧器的燃气入口的路径上沿介质流向设置连通的空气预热器和引风机，引风机连通全预混水冷燃烧器的燃气入口；空气预热器的出口还连通碳灰分离装置的空气入口。
[0013]所述燃煤电站锅炉B的水冷壁出口集箱通过蒸汽管道与高温空气管道相连通，蒸汽管道、燃气管道和高温空气管道上均包覆有保温材料。
[0014]锅炉的炉墙上还设置煤粉燃烧器，全预混水冷燃烧器布置在煤粉燃烧器的上方，若煤粉燃烧器采用两面墙对冲布置方式，则全预混水冷燃烧器布置于另外两面炉墙两侧；若煤粉燃烧器采用四角切圆燃烧布置方式，则全预混水冷燃烧器布置在任一炉墙上。
[0015]，燃煤电站锅炉B的烟气通道上设置高温空气预热器，高温空气预热器的热空气出口连通全预混水冷燃烧器和碳灰分离装置的空气入口；高温空气预热器的出口作为燃煤电站锅炉B的热一次风和热二次风系统的出口与一次风进口和二次风进口连通；高温空气预热器采用具有内外强化翅片的管式空气预热器，高温空气预热器采用奥氏体耐热钢，高温空气预热器的工作温度不低于℃；高温空气预热器竖直布置或倾斜布置在烟道中。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：1.本专利技术系统将生物质原料进行热解和气化处理，产生可燃气体包括气化气和气态焦油和固体焦炭等产物，将性质各不相同的生物质原料转化为性质较为统一的产物，提高了锅炉的原料适应性；2.采用全预混水冷燃烧器对可燃气体包括气化气和气态焦油进行燃烧，有效降低了氮氧化物的排放，同时也直接利用了焦油的能量，全预混水冷燃烧器的水冷管束可直接
对锅炉中的膜式水冷壁进行改造而成，去除膜式水冷壁中管子之间的部分扁钢，可进一步降低成本，且适用于大部分燃煤电站锅炉；3.本系统中的生物质气化装置和全预混水冷燃烧器可以独立运行，因此不仅可以实现燃煤电站锅炉的低负荷运行，而且在负荷需求较低时可以实现燃煤电站锅炉的零负荷运行，即在负荷需求较低时仅使用生物质气化装置产生的可燃气体为锅炉提供燃料，无需添加燃煤。
[0017]4.整个改造系统对原有燃煤电站锅炉的改动较小，且灵活度较高，便于大规模的应用及推广；5.对于生物质直燃锅炉而言，将形状不一且难以破碎的生物质原料进行输运的难度较大，本系统中的气化反应炉采用循环流化床锅炉，可以将简单破碎处理后的生物质颗粒直接加入到反应炉中，提高了锅炉的原料适应性。
[0018]进一步的，将传统循环流化床锅炉中的返料阀改造为碳灰分离装置，进一步提高生物质气化炉的固体焦炭产率。
[0019]进一步的，气化反应炉中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，其特征在于，包括生物质气化装置A和燃煤电站锅炉B，其中：燃煤电站锅炉B包括锅炉(27)和全预混水冷燃烧器(28)，生物质气化装置A的气体出口通过燃气管道(9)连接全预混水冷燃烧器(28)的燃气入口；全预混水冷燃烧器(28)设置在锅炉(27)的炉墙上，全预混水冷燃烧器(28)位置处的水冷壁去除相邻水冷管之间的部分扁钢；生物质气化装置A以生物质颗粒为原料，在设定温度和气氛条件下将生物质原料气化得到气化产物，所述气化产物包括气态产物和固体焦炭；燃煤电站锅炉B用于将生物质气化装置A得到的可燃气体与燃煤进行共燃烧，产生热量用以加热水并产生高温蒸汽。2.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，其特征在于，生物质气化装置A包括气化反应炉(3)，气化反应炉(3)采用循环流化床锅炉；气化反应炉(3)侧壁下方设有进料口(1)以及多个二次风进口(2)，且二次风进口(2)设置在进料口(1)的上方；气化反应炉(3)的底部设置一次风进口(37)；气化反应炉(3)的顶部设置气态产物出口(6)，底部布置排渣口(39)，气态产物出口(6)连通全预混水冷燃烧器(28)的燃气入口，排渣口(39)连通炉渣处理系统；一次风进口(37)和二次风进口(2)通过高温空气管道(10)共用燃煤电站锅炉B的热一次风和热二次风系统的出口；气化反应炉(3)的上方设置卧式蜗壳旋风分离器(4)，卧式蜗壳旋风分离器(4)的气体出口为气态产物出口(6)，卧式蜗壳旋风分离器(4)的颗粒物出口依次连通料斗(8)、料腿(7)和碳灰分离装置(32)，气化反应炉(3)的侧壁开设回料口(33)，回料口(33)连通碳灰分离装置(32)飞灰出口，碳灰分离装置(32)的固体焦炭出口(31)连通炉渣处理系统。3.根据权利要求2所述的燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，其特征在于，炉渣处理系统包括飞灰仓(29)、固体焦炭仓(30)、振动筛(34)以及水冷螺旋输送机(35)，水冷螺旋输送机(35)的入口连通气化反应炉(3)的排渣口，水冷螺旋输送机(35)的出口接振动筛(34)，振动筛(34)的出口分别连接飞灰仓(29)和固体焦炭仓(30)。4.根据权利要求2所述的燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，其特征在于，气化反应炉(3)底部设置有布风板(38)，布风板(38)为倒“V”字形，倒“V”字形布风板两侧布置有排渣口(39)，布风板(38)与气化反应炉(3)底部之间的空间为风室(36)，一次风进口(37)与风室(36)相连通。5.根据权利要求2所述的燃煤电站锅炉低负荷运行的灵活性改造系统，其特征在于，所述碳灰分离装置(32)包括导流板(321)、分离腔室(322)和空气进口(323)；分离腔室(322)顶部与卧式蜗壳旋风分离器(4)相连，分离腔室(322)底部...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，邹立，杨文君，王云刚，梁志远，邵怀爽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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