一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，包括下行床和流化床，下行床的頂端設(shè)有原煤入口，下行床的側(cè)面上端設(shè)有熱解氣出口，熱解氣出口連接至流化床，下行床的下端設(shè)有熱解煤焦出口，熱解煤焦出口經(jīng)過(guò)煤焦收集器連接至流化床；流化床頂部的煤灰和煙氣的混合物出口連接至旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的頂部的煙氣出口由煙囪排出，旋風(fēng)分離器底部的煤灰出口連接至流化床的底部；該系統(tǒng)可以解決現(xiàn)有電站鍋爐對(duì)流受熱面沾污問(wèn)題，保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，避免由于沾污所造成的對(duì)流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用。
【專利說(shuō)明】一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鍋爐受熱面沾污的相關(guān)技術(shù)，具體為一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]燃煤電站鍋爐普遍出現(xiàn)的問(wèn)題包括鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對(duì)流受熱面沾污與結(jié)渣等，嚴(yán)重影響了電站鍋爐的穩(wěn)定安全運(yùn)行。沾污和結(jié)渣會(huì)導(dǎo)致鍋爐的傳熱效率下降，影響鍋爐出力和設(shè)備運(yùn)行的安全性，結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致?tīng)t膛熄火、爆管、非計(jì)劃停爐等重大事故。
[0003]為解決沾污和結(jié)渣造成的各種問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從煤種特性、鍋爐運(yùn)行方式等方面進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)煤種特性研究提出多個(gè)結(jié)渣判定指數(shù)，對(duì)煤種的沾污與結(jié)渣傾向進(jìn)行預(yù)判，為鍋爐設(shè)計(jì)人員提供參考和依據(jù)。但這些結(jié)渣判定指數(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程存在局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決沾污對(duì)鍋爐的危害問(wèn)題。對(duì)于現(xiàn)有的電站鍋爐，在燃用某些沾污與結(jié)渣傾向嚴(yán)重的煤種時(shí)，學(xué)者們提出通過(guò)調(diào)整鍋爐的運(yùn)行方式，比如通過(guò)調(diào)節(jié)鍋爐燃燒以控制爐膛內(nèi)的溫度來(lái)減緩鍋爐的結(jié)渣問(wèn)題，但是在實(shí)際中并不便于操作也未得到推廣。
[0004]研究表明，煤中的堿金屬是引起沾污與結(jié)渣的主要因素。對(duì)于高堿性煤，由于煤中堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐對(duì)流受熱面上冷凝形成一層以NaCl或Na2SO4形式存在的打底附著物。該附著物具有較強(qiáng)的黏結(jié)性而吸附飛灰，使得對(duì)流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且沾污物無(wú)法使用吹灰器清除，從而導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問(wèn)題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。因此，如果能夠降低煤中或揮發(fā)到煙氣中的堿金屬化合物份額，則能從根源上解決或減輕鍋爐對(duì)流受熱面的沾污問(wèn)題。
[0005]國(guó)內(nèi)對(duì)于燃燒利用高堿性煤還缺乏工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，僅新疆地區(qū)個(gè)別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問(wèn)題，目前只是通過(guò)外煤摻燒的方式來(lái)減輕沾污問(wèn)題。外煤摻燒方法實(shí)際上是通過(guò)添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對(duì)含量。目前鍋爐可實(shí)現(xiàn)的高堿性煤的摻燒比例較低。摻燒比例增大時(shí)，對(duì)流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過(guò)熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對(duì)外煤的需求量較大，這種方式往往受到運(yùn)輸條件的限制，極大增加了運(yùn)行成本?，F(xiàn)代大型電站的煤粉爐鍋爐通過(guò)布置屏式過(guò)熱器來(lái)降低爐膛出口溫度并減少熔融結(jié)渣，但由于煙氣中某些堿金屬鹽熔點(diǎn)較低，經(jīng)過(guò)對(duì)流受熱面時(shí)仍然會(huì)產(chǎn)生結(jié)渣，尤其在燃燒高堿金屬的準(zhǔn)東煤時(shí)結(jié)渣現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、污染排放少等優(yōu)點(diǎn)，在近十幾年得到迅速發(fā)展，在電站鍋爐領(lǐng)域得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用。而在循環(huán)流化床鍋爐中使用高堿性煤作為動(dòng)力煤時(shí)，對(duì)流受熱面的沾污問(wèn)題同樣嚴(yán)重。由于結(jié)渣和沾污的存在，導(dǎo)致我國(guó)高堿性煤的大規(guī)模高效利用受到限制，從而制約了我國(guó)能源利用的效率。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，可以解決現(xiàn)有電站鍋爐對(duì)流受熱面沾污問(wèn)題，保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，避免由于沾污所造成的對(duì)流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:包括下行床和流化床，下行床的頂端設(shè)有原煤入口，下行床的側(cè)面上端設(shè)有熱解氣出口，熱解氣出口連接至流化床，下行床的下端設(shè)有熱解煤焦出口，熱解煤焦出口連接至煤焦收集器，煤焦收集器通過(guò)外置床連接至返料器；流化床頂部的煤灰和煙氣的混合物出口連接至旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器的頂部的煙氣出口由煙囪排出，旋風(fēng)分離器底部的煤灰出口連接至煤灰分配器，煤灰分配器的一路高溫煤灰出口連接至外置床，另一路煤灰出口連接至返料器；所述返料器連接至流化床。
[0009]所述下行床的熱解氣出口經(jīng)凈化裝置連接至流化床，凈化裝置主要用于除鈉處理。
[0010]所述下行床的頂部設(shè)置有煤斗、給料器和輸送氧氣的氧氣罐，煤斗連接至給料器，給料器連接至下行床的原煤入口，給料器和下行床之間的送入路線上連接氧氣罐；通過(guò)輸送的氧氣，發(fā)生部分氧化燃燒反應(yīng)，會(huì)提供熱量對(duì)經(jīng)過(guò)煤斗、給料送入的未參與燃燒的原煤進(jìn)行熱解。
[0011]所述流化床底部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)。
[0012]所述旋風(fēng)分離器頂部的煙氣出口與煙囪之間還設(shè)置有換熱器和引風(fēng)機(jī)，換熱器用于降低煙氣的溫度，通過(guò)引風(fēng)機(jī)有效將降溫后的煙氣排送到煙囪。
[0013]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:
[0014]先通過(guò)煤斗、給料器將原煤送入下行床，與由氧氣罐送入的氧氣發(fā)生部分氧化燃燒反應(yīng)，提供熱量對(duì)未參與燃燒的原煤進(jìn)行熱解，熱解氣經(jīng)凈化裝置除鈉后送入流化床燃燒，熱解煤焦由煤焦收集器進(jìn)行收集；熱解煤焦由煤焦收集器進(jìn)行收集后，并與來(lái)自煤灰分配器的高溫煤灰在外置床中進(jìn)行部分燃燒和換熱后，再與來(lái)自煤灰分配器的另一路煤灰一并經(jīng)返料器送入流化床的爐膛與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣進(jìn)行燃燒；燃燒生成的煤灰與煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，分離得到的煙氣由換熱器降溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪排往大氣，分離得到的煤灰經(jīng)煤灰分配器一路送入外置床，另一路送入返料器返回流化床的爐膛；鍋爐排渣在流化床的底部排出。
[0015]高堿性煤在下行床中進(jìn)行熱解后，可揮發(fā)性被大量去除，煤焦中的含量下降，在流化床的爐膛中進(jìn)行燃燒時(shí)生成的煙氣中活性鈉Na含量已經(jīng)大大降低，在經(jīng)過(guò)后續(xù)受熱面時(shí)由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017](1)采用在下行熱解床中由部分氧化燃燒提供熱量的方式對(duì)原煤進(jìn)行熱解，在流化床中對(duì)熱解煤焦進(jìn)行燃燒的自熱式雙床系統(tǒng)，通過(guò)熱解移除煤中大部分可揮發(fā)性鈉，降低了煤中的鈉元素含量，減少了鍋爐對(duì)流受熱面的沾污，提高了換熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力。
[0018](2)利用原煤部分氧化燃燒反應(yīng)提供熱解所需要的熱量，可通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣的量控制熱解溫度，與利用循環(huán)熱灰對(duì)原煤進(jìn)行熱解的系統(tǒng)相比，解決了熱解溫度受循環(huán)熱灰最高溫度限制的問(wèn)題，使系統(tǒng)具有更高的自由度。
[0019](3)本系統(tǒng)涉及的熱解熱源來(lái)自于原煤部分氧化燃燒釋放的熱量，不需要外加熱源，幾乎不增加電廠運(yùn)行成本，就能夠解決或者大大減輕對(duì)流受熱面沾污問(wèn)題，增加電廠運(yùn)行時(shí)間，提高電廠運(yùn)行效率，避免了高堿性煤目前只能通過(guò)摻燒途徑利用所帶來(lái)的高額成本問(wèn)題。
[0020](4)采用外置床對(duì)熱解半焦進(jìn)行部分燃燒并換熱，有助于延長(zhǎng)煤焦顆粒的停留時(shí)間，提高流化床的總體燃燒效率。同時(shí)在外置換熱器內(nèi)布置受熱面可增加換熱面積，減輕鍋爐內(nèi)受熱面布置難度，減輕鍋爐受熱面沾污，提高了鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈活性、氣溫調(diào)節(jié)性能、燃料的適應(yīng)性和傳熱性能。
[0021](5)解決了準(zhǔn)東煤等高堿性煤種燃燒沾污問(wèn)題的解決。
[0022](6)解決了由于摻燒而帶來(lái)的煤粉運(yùn)輸成本等高額成本的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)高堿性煤種的純燒利用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，附圖標(biāo)記為:1煤斗，2給料器，3氧氣罐，4下行床，5凈化裝置，6煤焦收集器，7返料器，8鼓風(fēng)機(jī)，9流化床，10旋風(fēng)分離器，11煤灰分配器，12換熱器，13引風(fēng)機(jī)，14煙囪，15外置床。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)包括下行床4和流化床9。
[0026]下行床4的頂端設(shè)有原煤入口，原煤入口上設(shè)置有煤斗1、給料器2和輸送氧氣的氧氣罐3，煤斗1連接至給料器2，給料器2連接至下行床4的原煤入口，給料器2和下行床4之間的送入路線上連接氧氣罐3;通過(guò)輸送的氧氣，發(fā)生部分氧化燃燒反應(yīng)，會(huì)提供熱量對(duì)經(jīng)過(guò)煤斗1、給料器2送入的未參與燃燒的原煤進(jìn)行熱解。
[0027]下行床4的側(cè)面上端設(shè)有熱解氣出口，熱解氣出口連接至流化床9，熱解氣出口經(jīng)凈化裝置5連接至流化床9，凈化裝置5主要用于除鈉處理。
[0028]下行床4的下端設(shè)有熱解煤焦出口，熱解煤焦出口經(jīng)過(guò)煤焦收集器6，下行床4的下端設(shè)有熱解煤焦出口，熱解煤焦出口連接至煤焦收集器6，煤焦收集器6通過(guò)外置床15連接至返料器7 ;流化床9頂部的煤灰和煙氣的混合物出口連接至旋風(fēng)分離器10，所述旋風(fēng)分離器10的頂部的煙氣出口由煙囪14排出，旋風(fēng)分離器10底部的煤灰出口連接至煤灰分配器11，煤灰分配器11的一路高溫煤灰出口連接至外置床15，另一路煤灰出口連接至返料器7 ;所述返料器7連接至流化床9。
[0029]所述流化床9底部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)8。
[0030]所述旋風(fēng)分離器10底部的煙氣出口與煙囪14之間還設(shè)置有換熱器12和引風(fēng)機(jī)13，換熱器12用于降低煙氣的溫度，通過(guò)引風(fēng)機(jī)13有效將降溫后的煙氣排送到煙囪14。
[0031]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:
[0032]先通過(guò)煤斗1、給料器2將原煤送入下行床4，與由氧氣罐3送入的氧氣發(fā)生部分氧化燃燒反應(yīng)，提供熱量對(duì)未參與燃燒的原煤進(jìn)行熱解。熱解氣經(jīng)凈化裝置5除鈉后送入流化床9燃燒；熱解煤焦由煤焦收集器6進(jìn)行收集，并與來(lái)自煤灰分配器11的高溫煤灰在外置床15中進(jìn)行部分燃燒和換熱后，再與來(lái)自煤灰分配器11的另一路煤灰一并經(jīng)返料器7送入流化床9的爐膛與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)8的空氣進(jìn)行燃燒。燃燒生成的煤灰與煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器10進(jìn)行分離。分離得到的煙氣由換熱器12降溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)13由煙囪14排往大氣；分離得到的煤灰經(jīng)煤灰分配器11 一路送入外置床15，另一路送入返料器7。鍋爐排渣在流化床9的底部排出。
[0033]高堿性煤在下行床4中進(jìn)行熱解后，可揮發(fā)性Na被大量去除，煤焦中的Na含量下降，在流化床9的爐膛中進(jìn)行燃燒時(shí)生成的煙氣中活性鈉Na含量已經(jīng)大大降低，在經(jīng)過(guò)后續(xù)受熱面時(shí)由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
【權(quán)利要求】
1.一種自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:包括下行床(4)和流化床(9 )，下行床(4)的頂端設(shè)有原煤入口，下行床(4)的側(cè)面上端設(shè)有熱解氣出口，熱解氣出口連接至流化床(9 )，下行床(4)的下端設(shè)有熱解煤焦出口，熱解煤焦出口連接至煤焦收集器(6)，煤焦收集器(6)通過(guò)外置床(15)連接至返料器(7);流化床(9)頂部的煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風(fēng)分離器(10)，所述旋風(fēng)分離器(10)的頂部的煙氣出口由煙囪(14)排出，旋風(fēng)分離器(10)底部的煤灰出口連接至煤灰分配器(11)，煤灰分配器(11)的一路高溫煤灰出口連接至外置床(15)，另一路煤灰出口連接至返料器(7);所述返料器(7)連接至流化床(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述下行床(4)的熱解氣出口經(jīng)凈化裝置(5)連接至流化床(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述下行床(4)的頂部設(shè)置有煤斗(I)、給料器(2)和輸送氧氣的氧氣罐(3)，煤斗(I)連接至給料器(2)，給料器(2)連接至下行床(4)的原煤入口，給料器(2)和下行床(4)之間的送入路線上連接氧氣罐(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床(9)底部設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熱熱解燃燒雙床解決高鈉煤燃燒沾污的系統(tǒng)，其特征在于:所述旋風(fēng)分離器(10)頂部的煙氣出口與煙囪(14)之間還依次設(shè)置有換熱器(12)和引風(fēng)機(jī)(13)。
【文檔編號(hào)】F23C10/18GK204063014SQ201420461583
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】杜奇, 曹立勇, 樊偉, 郭盼, 劉正寧, 張曉光, 徐光勖 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司