專利名稱：減少流化床加熱系統(tǒng)的煙中污染物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于包括循環(huán)流化床加熱爐、在加熱爐下游以至少一個(gè)旋風(fēng)分離器形式存在的顆粒分離器，和從分離器出來并通到廢熱鍋爐的管道的加熱系統(tǒng)。
循環(huán)流化床燃燒是一種生產(chǎn)能量的發(fā)展技術(shù)。為了使含有SO2的煙脫硫在加熱爐中加入石灰石是非常有效的。這種技術(shù)特別適用于燃燒不易燃的固體燃料，如高灰煤，或極端地，不需要復(fù)雜制備的biomasses煤。
在保持加熱爐內(nèi)適中的溫度(約850℃)，和準(zhǔn)備與加熱爐相適應(yīng)的層次注入空氣時(shí)，可達(dá)到降低燃燒煙中排放的氮氧化物(NO，NO2都?xì)w并于術(shù)語NOX)，而同樣地，降低對(duì)環(huán)境有害的亞氮氧化物N2O的排放量。特別地，當(dāng)燃燒煙煤類型的固體燃料時(shí)便是這種情況。
本發(fā)明的目的是提出同時(shí)降低加熱系統(tǒng)循環(huán)流化床加熱爐排放的燃燒煙中氮氧化物(NO，NO2)、亞氮氧化物(N2O)、一氧化炭(CO)和未燃燒完全的固體的方法和設(shè)備，該加熱系統(tǒng)包括在加熱爐下游以至少一個(gè)旋風(fēng)分離器形式存在的顆粒分離器，和從分離器出來并通到廢熱鍋爐的管道。
本發(fā)明方法的特征在于
1)在加熱爐中第一次加入呈破碎或磨碎狀的固體燃料，2)在管道中第二次加入微?；癄畹墓腆w燃料，以便在燃燒的煙中產(chǎn)生氮氧化物和亞氮氧化物的還原粒子，3)在所述的管道中和在第二次加入微粒化狀的固體燃料的下游，第三次加入空氣，以便然后氧化呈任何形式的殘留的炭以及還原粒子。
注意到，通過分層注入空氣而循環(huán)的流化床的第一次燃燒能夠處理幾乎未經(jīng)預(yù)處理的固體燃料，并能夠保證第一次脫硫，和與由粉化炭燃燒相比，顯著地達(dá)到低的NOX水平。另外，在使用本發(fā)明方法時(shí)，在管道中產(chǎn)生一個(gè)能夠降低排放N2O、CO、CnHm和沒有全部燃燒的固體的高溫區(qū)。于是，排放出與用粉化炭燃燒排放相類比的，非常少量的亞氮氧化物、一氧化炭和沒有全部燃燒的固體顆粒。
借助本發(fā)明的方法，對(duì)于少量的物料來說，可以比較好地控制廢熱鍋爐進(jìn)口的溫度，因?yàn)樵谶@個(gè)廢熱鍋爐上游的管道中加入燃料和空氣，能夠補(bǔ)償在循環(huán)流化床加熱爐中燃燒煙溫度的降低。
根據(jù)本發(fā)明有利的實(shí)施方式，用一個(gè)或多個(gè)噴嘴將第三次加入空氣與加入微?；腆w燃料結(jié)合起來，這樣能夠?qū)榻档团欧盼廴疚飳?duì)還原粒子的要求與提高煙溫度對(duì)熱的要求分開。
著重指出的是，本發(fā)明的方法如下面將要看到的那樣，特別好地適合超超臨界類型蒸汽循環(huán)的應(yīng)用。
上述的這些優(yōu)點(diǎn)可以用如炭之類的固體燃料達(dá)到。在這種情況下，制備出微?；墓腆w燃料，優(yōu)選地用供給加熱爐的磨碎或破碎的細(xì)部分炭，以便整個(gè)燃燒循環(huán)都使用同樣的燃料。
本發(fā)明還涉及使用這種方法的設(shè)備，這種設(shè)備包括在顆粒分離器出口具有垂直段的管道，沿著該段分層地第二次和第三次與微?；腆w燃料一起或不一起加入空氣，這種空氣加入部位是隨著通到廢熱鍋爐的這種管道垂直段的方向改變的。
參照唯一的附圖描述如下本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該示表明本發(fā)明的加熱系統(tǒng)。
在

圖1上，加熱系統(tǒng)包括循環(huán)流化床加熱爐1、一個(gè)置于加熱爐下游，具有呈至少一個(gè)如2的旋風(fēng)分離器的外部顆粒分離器、將與燃燒煙分離的顆粒5從旋風(fēng)分離器再送到加熱爐1的下部的第一根管道3。
磨碎或破碎的炭由加熱爐的7加入，這種加熱爐配置了層次配置加入空氣的管道(未示出)?？梢詫⑹沂尤爰訜釥t1中，以便使含有SO2的燃燒煙5脫硫。
在顆粒分離器2的出口安裝了第二根管道8，以便抽取燃燒煙并將其排到廢熱鍋爐9，廢熱鍋爐包括用10表示的對(duì)流加熱表面。
管道8包括一個(gè)從分離器2出來的垂直段和通到鍋爐9進(jìn)口的基本水平段。
在管道8垂直段中并靠近分離器2出口的11處加入微?；奶?。微粒化炭可以用氣動(dòng)輸送設(shè)備或由于安全的原因使用漿體加入。在循環(huán)流化床出口于11加入微粒化炭，產(chǎn)生適宜于同時(shí)降低燃燒煙中排放的NOX和N2O的CnHm類物質(zhì)。
在11加入處下游部位12加入空氣，以便在燃燒煙進(jìn)入鍋爐9之前氧化任何形式的殘留炭和在還原介質(zhì)中存在的還原粒子，這種在12處加入空氣是按照通到鍋爐9的管道8水平方向進(jìn)行的，即隨著通到鍋爐9的管道8的方向改變。
注意到，分兩層加入微?；亢涂諝饽軌蚍浅ｏ@著地提高燃燒煙的溫度。提高這種溫度還能夠達(dá)到大大降低N2O、CO和沒有全部燃燒的固體排放量。降低沒有全部燃燒的固體將避免最后生成一氧化炭，這種一氧化炭是在廢熱鍋爐9中沒有全部燃燒的固體沉積形成的。
將在12加入的空氣沿軸向送到管道8的水平段或以旋渦方式送到管道8的水平段，這種導(dǎo)管可以具有不變的截面或沿鍋爐9的方向擴(kuò)大，以便推動(dòng)氣體/固體在導(dǎo)管中心流動(dòng)區(qū)與周邊環(huán)形區(qū)之間循環(huán)流動(dòng)。
優(yōu)選地，將在12加入空氣與附加加入微?；拷Y(jié)合起來。更優(yōu)選地，準(zhǔn)備了將在12同時(shí)加入微?；颗c加入空氣結(jié)合起來的一個(gè)或多個(gè)微?；康母郊訃娮?未表示)，這樣能夠?qū)⑷缟鲜龅幕瘜W(xué)需要與熱需要分開。這種或這些附加噴嘴優(yōu)選地是有層次配置加入空氣的低NOX類型的噴嘴，并且在導(dǎo)管中最后的燃燒區(qū)可以裝管子或耐高溫材料的填料。
根據(jù)多點(diǎn)布局，將在11加入微?；腆w燃料沿徑向或切線送入管道8的垂直段，在利用或不利用每個(gè)旋風(fēng)分離器2的殘留渦流的優(yōu)點(diǎn)的條件下進(jìn)行。
優(yōu)選地，在11和12加入的微粒化炭的粒度d50(50％篩余物和50％通過物的相應(yīng)的平均直徑)低于50微米。所述微粒炭是如下準(zhǔn)備的由在6加入并由7送到加熱爐中的磨碎或破碎炭中含有的細(xì)粒部分，例如經(jīng)過借助分離器13的篩和采用微?；?4使細(xì)粒部分微?；?。這樣，使用僅僅一類固體燃料，這樣導(dǎo)致降低燃燒方法的使用費(fèi)用，炭本身是一種廉價(jià)燃料，并且是易于處理的固體。
在加入加熱爐的部分與加入管道8的部分之間加入的固體燃料分配(以重量計(jì))可由70％-30％變到97％-3％。另外，將循環(huán)流化床區(qū)的平均溫度升到750-950℃，在11處加入微?；腆w燃料區(qū)的平均溫度升到750-1250℃，將在12處加入空氣區(qū)(與微?；腆w燃料結(jié)合或不結(jié)合加入)的平均溫度升到950-1250℃。燃燒煙在11與12之間的加入?yún)^(qū)中停留時(shí)間優(yōu)選地是O.1-2秒鐘。燃燒煙在12與鍋爐9的第一過加熱器10之間的區(qū)中停留時(shí)間優(yōu)選地是0.5-4秒鐘。
現(xiàn)在的描述不是限制性的。這種描述適合任何類型的大氣壓或加壓流化床，以及適合多種加熱系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括唯一的加熱爐，多個(gè)旋風(fēng)分離器和唯一的廢熱鍋爐?？梢栽诘V區(qū)以水漿體和/或往往以可使用的炭的形式加入微?；?。在旋風(fēng)分離器與廢熱鍋爐之間的管道8不能包括水平部分，和可能完全或部分地是垂直或部分傾斜的。在11和/或12加入管道8中的微粒化炭與在7加入的炭可以是不同的來源，如果在7加入的炭組合物本身是必需長時(shí)間停留以便完全燃燒，或如果可能是磨損、腐蝕、污染或鍋爐熱交換表面積垢的重要來源時(shí)更是如此。
另外，在通常的蒸汽循環(huán)中，位于在廢熱鍋爐9頂部的高溫過加熱器產(chǎn)生約560℃的蒸汽，而煙是約850℃，即溫差約300℃。按照超超臨界類型的蒸汽循環(huán)運(yùn)行的廢熱鍋爐，應(yīng)該提供壓力超過250巴和溫度高于560℃，典型地650℃的蒸汽。因此，人們看到，本發(fā)明的方法特別適合超超臨界類型的蒸汽循環(huán)的應(yīng)用。事實(shí)上，使用本發(fā)明的方法，可安排剛好在廢熱鍋爐9的進(jìn)口溫度達(dá)到1250℃的煙，其溫差約600℃，而不是通常的流化床加熱的溫差為200℃，這樣能夠降低對(duì)熱交換所必需的表面。
權(quán)利要求
1.降低加熱系統(tǒng)循環(huán)流化床加熱爐(1)的燃燒煙(5)中污染物排放量的方法，其加熱系統(tǒng)包括一個(gè)在加熱爐下游顆粒分離器(2)和從顆粒分離器出來的并通到廢熱鍋爐(9)的管道(8)，其特征在于1)在加熱爐(1)中第一次加入(7)呈破碎或磨碎狀的固體燃料，2)在管道(8)中第二水加入(11)微?；癄畹墓腆w燃料，以便在燃燒的煙中產(chǎn)生氮氧化物和亞氮氧化物的還原物質(zhì)，3)在所述的管道(8)中和在第二次加入(11)的下游，第三次加入(12)空氣，以便然后氧化呈任何形式的殘留的炭以及還原物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中借助至少一個(gè)噴嘴將第三次加入(12)空氣與附加加入呈微粒化狀的固體燃料結(jié)合起來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中固體燃料是炭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將空氣以軸向方式或旋渦方式送到管道(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沿徑向或切線將微粒化的固體燃料送到管道(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中微?；康牧６萪50低于50微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中微?；墓腆w炭以漿體形式加入管道(8)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中由加入到加熱鍋爐(1)的磨碎或破碎的炭的細(xì)粒部分制備和分離出微粒化固體炭。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中加入的固體燃料分配(以重量計(jì))在加入到加熱爐(1)中的部分與加入管道(8)的部分之間從70％-30％變到97％-3％。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中第一次加入(7)的區(qū)的平均溫度升到750-950℃，第二次加入(11)的區(qū)的平均溫度升到750-1250℃，第三次加入(12)的區(qū)的平均溫度升到950-1250℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中廢熱鍋爐(9)是以超超臨界蒸汽循環(huán)運(yùn)行的。
12.使用上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括在顆粒分離器(2)出口具有垂直段的管道(8)，沿該段層次配置第二次(11)和第三次(12)加入，第三次加入(12)部位隨著通到廢熱鍋爐(9)的這種管道垂直段的方向改變。
全文摘要
為了降低加熱系統(tǒng)循環(huán)流化床加熱爐(1)的燃燒煙(5)中的污染物(NO
文檔編號(hào)F23J15/02GK1159563SQ9610229
公開日1997年9月17日 申請(qǐng)日期1996年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月16日
發(fā)明者J-X·莫林, M·宛迪克, E·吉勒斯 申請(qǐng)人:Gec阿爾松·斯坦工業(yè)公司