专利名称：一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及减轻锅炉受热面沾污的相关技术，更具体地说，涉及一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统。
背景技术：
我国发电行业以火力发电为主，火电装机容量超过70%以上。火电动力用煤多采用劣质低品位煤，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，造成受热面的设备的腐蚀、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严重降低，结渣和沾污严重时可能导致炉膛熄火、爆管、非计划停炉等重大事故，是长期影响电站锅炉正常运行的重要问题之一。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。对于高碱性煤，由于煤中碱金属元素的挥发，容易在锅炉受热面冷凝形成一层打底附着物，打底物主要以NaCl或Na2SO4形式存在。上述成分在高温环境下挥发后，易凝结在对流受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，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。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，目前没有有效的利用办法。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。只有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，同时碱金属对锅炉的本体材料腐蚀也非常严重。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，难于将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。
实用新型内容本实用新型为解决现有电站锅炉对流受热面沾污问题，提供了一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，系统结构简单，可以保证锅炉受热面充分换热，稳定锅炉出力，可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，还可实现高碱性煤的大规模纯烧利用。[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:—种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:包括流化床燃烧炉、旋风分离器、煤灰分配器、流化床热解炉，流化床燃烧炉连接有第一给料器，流化床燃烧炉侧壁上端的出口连接至旋风分离器的入口，旋风分离器将来自流化床燃烧炉的高温煤灰进行分离；旋风分离器底部的出口连接至煤灰分配器的入口，将分离得到的高温煤灰通入到煤灰分配器中，旋风分离器顶部设置有烟气出口 ；所述煤灰分配器设置有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通过返料器连接至流化床燃烧炉的煤灰入口，第二煤灰出口连接至流化床热解炉侧壁的煤灰入口 ；所述流化床热解炉的侧壁的上端设置有热解气出口，流化床热解炉的侧壁的中部设置有原煤入口，流化床热解炉的侧壁下端设置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通过返料器连接至流化床燃烧炉侧壁的煤灰入口。所述旋风分离器的烟气出口经鼓风机连接至流化床热解炉底部，将分离得到的高温烟气通入流化床热解炉。进一步的，所述旋风分离器的烟气出口经过引风机连通至烟囱。也就是说，从旋风分离器顶部出来的烟气，一部分经鼓风机进入流化床热解炉，一部分则经引风机通过烟囱排出。进一步的，所述流化床热解炉的煤灰出口经过同一返料器连接至流化床燃烧炉侧壁的煤灰入口。所述第一给料器设置有煤斗。所述系统还设置有热解分离器和净化装置，热解分离器的侧面设置有热解气入口，顶部设置有热解气出口，底部设置有分离得到热解煤灰的热解煤灰出口 ；热解分离器的热解气入口连接流化床热解炉的热解气出口，热解分离器的热解气出口连接至净化装置的入口，热解分离器的热解煤灰出口连接至流化床燃烧炉与返料器之间的连接管线上。所述净化装置的出口连接至流化床燃烧炉侧壁的热解气入口。所述流化床热解炉的原煤入口连接第二给料器，第二给料器也设置有煤斗。本系统的工作过程如下:在锅炉开车阶段，可先通过第一给料器和配套的煤斗添加外煤或者外在灰渣运行，直到锅炉开始正常运行并产生一定量的煤灰后，再利用锅炉自身的煤灰对来自煤斗、第二给料器的原煤进行热解；流化床热解炉运行正常后，可停止第一给料器和配套的煤斗加煤；锅炉正常运行阶段，经过热解的热灰及高碱性煤半焦在流化床燃烧炉的炉膛内与来自鼓风机的空气进行燃烧，生成的煤灰与烟气进入旋风分离器进行分离；分离得到的烟气一部分经鼓风机送入流化床热解炉，另外一部分经引风机排入烟 ;分离得到的煤灰进入煤灰分配器，煤灰分配器的第一煤灰出口直接经返料器返回流化床燃烧炉的炉膛，第二煤灰出口连接至流化床热解炉与来自第二给料器及配套煤斗的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉中进行热解，热解得到的气体经净化装置除去钠后进入流化床燃烧炉燃烧，热解后的热灰及高碱性煤半焦进入返料器，经过返料器送入流化床燃烧炉在炉膛进行燃烧；流化床燃烧炉的底部进行排渣；高碱性煤在流化床热解炉中进行热解后，可挥发性Na被大量去除，煤中的Na含量下降，在流化床燃烧炉的炉膛中进行燃烧时生成的烟气中活性钠Na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。本系统的工作原理如下:利用高温煤灰和烟气的热量对煤粉进行加热热解。燃烧后的煤灰温度较高，经连续分离收集高温煤灰，通过煤灰分配器进入流化床热解炉，与送入的煤粉均匀混合，入炉煤粉利用煤灰和流化床燃烧炉的烟气的热量在流化床热解炉中热解，煤粉中碱金属在高温下挥发进入热解气中，热解气经流化床热解炉顶部热解分离器出口进入净化装置，经净化除去碱金属后热解气送入炉膛燃耗。流化床热解炉出口的煤焦和煤灰混合物进入返料器后，作为入炉煤送入流化床燃烧炉中进行燃烧。由于煤焦中碱金属大幅减少，避免了燃烧烟气中碱金属化合物遇冷粘附在对流受热面管壁上形成沾污的初始层，破坏了沾污形成的初始条件。本实用新型的有益效果如下:(I)本实用新型在循环流化床锅炉基本形式不变的前提下，采用双流化床系统，去除原煤中的可挥发性Na，降低了煤中Na含量，从而减少了燃烧烟气中的活性Na含量，大大降低了钠盐在锅炉对流受热面上的沾结和沉积，从根本上解决了对流受热面的沾污现象发生的源头；(2)本实用新型涉及的粉煤灰热载体来自于锅炉燃烧产生的煤灰，热量也由煤灰热载体和燃烧气提供，不需外加热源，同时将热解气和焦油送入炉膛燃烧，保证了锅炉燃烧效率；(3)本实用新型采用的双床系统对于现有锅炉的改动不大，只需增加流化床热解炉，设备投资较小，几乎不增加电厂运行成本，同时能延长电厂运行时间；( 4 )本实用新型专利解决了燃烧准东煤等高碱性煤种由于掺烧而带来的煤粉运输成本等问题，可以实现高碱性煤种的纯烧利用。
图1为本实用新型的结构示意图；其中，附图标记为:1煤斗，2第一给料器，3鼓风机，4流化床燃烧炉，5旋风分离器，6煤灰分配器，7热解分离器，8流化床热解炉，9煤斗，10第二给料器，11引风机，12鼓风机，13返料器，14净化装置。
具体实施方式
如图1所示，一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，包括流化床燃烧炉4、旋风分离器5、煤灰分配器6、流化床热解炉8，流化床燃烧炉4连接有第一给料器2，流化床燃烧炉4侧壁上端的出口连接至旋风分离器5的入口，旋风分离器5将来自流化床燃烧炉4的高温煤灰进行分离；旋风分离器5底部的出口连接至煤灰分配器6的入口，将分离得到的高温煤灰通入到煤灰分配器6中，旋风分离器5顶部设置有烟气出口 ；所述煤灰分配器6设置有第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通过返料器13连接至流化床燃烧炉4的煤灰入口，第二煤灰出口连接至流化床热解炉8侧壁的煤灰入口 ；所述流化床热解炉8的侧壁的上端设置有热解气出口，流化床热解炉8的侧壁的中部设置有原煤入口，流化床热解炉8的侧壁下端设置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通过返料器13连接至流化床燃烧炉4侧壁的煤灰入口。所述系统还设置有热解分离器7和净化装置14，热解分离器7的侧面设置有热解气入口，顶部设置有热解气出口，底部设置有分离得到的热解煤灰出口 ；热解分离器7的热解气入口连接流化床热解炉8的热解气出口，热解分离器7的热解气出口连接至净化装置14的入口，热解分离器7的热解煤灰出口连接至流化床热解炉8与返料器13之间的连接管线上。所述旋风分离器5的烟气出口经鼓风机12连接至流化床热解炉8底部，将分离得到的高温烟气通入流化床热解炉8。进一步的，所述旋风分离器5的烟气出口经过引风机11连通至烟囱。也就是说，从旋风分离器5顶部出来的烟气，一部分经鼓风机12进入流化床热解炉8，一部分则经引风机11通过烟囱排出。进一步的，所述流化床热解炉8的煤灰出口经过同一返料器13连接至流化床燃烧炉4侧壁的煤灰入口。所述第一给料器2设置有煤斗I。所述系统还设置有热解分离器7和净化装置14，热解分离器7的侧面设置有热解气入口，顶部设置有热解气出口，底部设置有分离得到热解煤灰的热解煤灰出口 ；热解分离器7的热解气入口连接流化床热解炉8的热解气出口，热解分离器7的热解气出口连接至净化装置14的入口，热解分离器7的热解煤灰出口连接至流化床燃烧炉4与返料器13之间的连接管线上。所述净化装置14的出口连接至流化床燃烧炉4侧壁的热解气入口。所述流化床热解炉8的原煤入口连接第二给料器10，第二给料器10设置有煤斗9。本系统的工作过程如下:在锅炉开车阶段，可先通过第一给料器2和配套的煤斗I添加外煤或者外在灰渣运行，直到锅炉开始正常运行并产生一定量的煤灰后，再利用锅炉自身的煤灰对来自煤斗
9、第二给料器10的原煤进行热解；流化床热解炉8运行正常后，可停止第一给料器2和配套的煤斗I加煤；锅炉正常运行阶段，经过热解的热灰及高碱性煤半焦在流化床燃烧炉4的炉膛内与来自鼓风机3的空气进行燃烧，生成的煤灰与烟气进入旋风分离器5进行分离；分离得到的烟气一部分经鼓风机12送入流化床热解炉8，另外一部分经引风机11排入烟 ;分离得到的煤灰进入煤灰分配器6，煤灰分配器6的第一煤灰出口直接经返料器13返回流化床燃烧炉4的炉膛，第二煤灰出口连接至流化床热解炉8与来自第二给料器10及配套煤斗9的高碱性煤进行混合，在流化床热解炉8中进行热解，热解得到的气体经净化装置14除去钠后进入流化床燃烧炉4燃烧，热解后的热灰及高碱性煤半焦进入返料器13，经过返料器13送入流化床燃烧炉4在炉膛进行燃烧；流化床燃烧炉4的底部进行排渣；高碱性煤在流化床热解炉8中进行热解后，可挥发性Na被大量去除，煤中的Na含量下降，在流化床燃烧炉4的炉膛中进行燃烧时生成的烟气中活性钠Na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。
权利要求1.一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:包括流化床燃烧炉(4)、旋风分离器(5)、煤灰分配器(6)、流化床热解炉(8)，流化床燃烧炉(4)连接有第一给料器(2)，流化床燃烧炉(4)侧壁上端的出口连接至旋风分离器(5)的入口 ；旋风分离器(5)底部的出口连接至煤灰分配器(6 )的入口，旋风分离器(5 )顶部设置有烟气出口 ；所述煤灰分配器(6)设置第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通过返料器(13)连接至流化床燃烧炉(4)的煤灰入口，第二煤灰出口连接至流化床热解炉(8)侧壁的煤灰入口 ；所述流化床热解炉(8)的侧壁的上端设置有热解气出口，流化床热解炉(8)的侧壁的中部设置有原煤入口，流化床热解炉(8)的侧壁下端设置有煤焦和煤灰的混合物出口，所述煤焦和煤灰的混合物出口通过返料器(13)连接至流化床燃烧炉(4)侧壁的煤灰入口。
2.根据权利要求1所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述旋风分离器(5)的烟气出口经鼓风机(12)连接至流化床热解炉(8)底部。
3.根据权利要求2所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述旋风分离器(5 )的烟气出口经引风机(11)连通至烟囱。
4.根据权利要求1所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述流化床热解炉(8)的煤灰出口经过所述返料器(13)连接至流化床燃烧炉(4)侧壁的煤灰入口。
5.根据权利要求1所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述第一给料器(2)设置有煤斗(I)。
6.根据权利要求1-5任意一项所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述系统还设置有热解分离器(7)和净化装置(14)，热解分离器(7)的侧面设置有热解气入口，顶部设置有热解气出口，底部设置有分离得到热解煤灰的热解煤灰出口 ；热解分离器(7 )的热解气入口连接流化床热解炉(8 )的热解气出口，热解分离器(7 )的热解气出口连接至净化装置(14)的入口，热解分离器(7)的热解煤灰出口连接至流化床燃烧炉(4)与返料器(13)之间的连接管线上。
7.根据权利要求6所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述净化装置(14)的出口连接至流化床燃烧炉(4)侧壁的热解气入口。
8.根据权利要求7所述一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，其特征在于:所述流化床热解炉(8)的原煤入口连接第二给料器(10)，第二给料器(10)设置有煤斗(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种双流化床燃烧炉防止锅炉受热面沾污的系统，包括流化床燃烧炉和流化床热解炉，流化床燃烧炉连接有第一给料器，流化床燃烧炉侧壁上端的出口连接至旋风分离器的入口；旋风分离器底部的出口连接至煤灰分配器的入口，旋风分离器顶部设置有烟气出口；所述煤灰分配器设置第一煤灰出口和第二煤灰出口，第一煤灰出口通过返料器连接至流化床燃烧炉的煤灰入口，第二煤灰出口连接至流化床热解炉侧壁的煤灰入口；所述流化床热解炉的侧壁的上端设置有热解气出口，流化床热解炉的侧壁的中部设置有原煤入口，流化床热解炉的侧壁下端设置有煤焦和煤灰的混合物出口。本实用新型大大降低了钠盐在锅炉对流受热面上的沾结和沉积，从根本上解决了对流受热面的沾污现象发生的源头。
文档编号F23C10/18GK202993183SQ20122061747
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者曹立勇, 樊伟, 杜奇, 郭盼, 刘正宁, 刘江, 张媛, 张春飞, 胡红伟, 李阳, 张鑫 申请人:中国东方电气集团有限公司