CN105841488B

CN105841488B - 流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法与装置

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Publication number: CN105841488B
Application number: CN201610307882.5A
Authority: CN
Inventors: 何相助
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: CN105841488A

Abstract

一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法及装置，所述的负荷调节为低负荷时改变入炉煤的当量直径，减少临界流速，使负荷达到最小值，在高负荷调节时配备一个加料系统；所述低氮燃烧为控制氧量，在煤的预燃阶段缺氧燃烧，生成CO，用CO还原NOx，生成N₂与CO₂，再加入二次风，在燃尽阶段将CO充分燃烧，减少不完全燃烧损失。所述燃烧装置为布袋除尘器的烟气管道上增设分流管道连接鼓风机入口，鼓风机连接炉膛，锅炉侧安装破碎机、螺旋给料机和加料系统，炉膛具有二次进风口。本发明还具有氧含量表或氮氧化物含量表以及自动控制装置。本发明特别能实现超低负荷的调节运行，以及低氮燃烧、超低排放的环保效果。

Description

流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法与装置

技术领域

本发明属于燃烧方法及燃烧设备技术领域，具体涉及一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法与装置。

背景技术

循环流化床锅炉在额定工况下可获得较高的热效率和理想的排放指标，但是在低负荷时，由于炉膛温度场不均匀，炉膛出口温度低，不仅影响了热效率，蒸汽参数还影响了氮氧化物的生存和炉内脱硝效果。因此，目前的循环流化床锅炉不仅无法做到超低负荷运行，更不能做到超低排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法与装置，既可实现循环流化床锅炉的高负荷和正常负荷的运行，又能实现低负荷和超低负荷的调节和运行，特别是还能实现低氮燃烧、超低排放的环保效果。

本发明采用的技术方案是：一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法，所述的负荷调节为低负荷时改变入炉煤的当量直径，减少临界流速，使负荷达到最小值，在高负荷调节时配备一个加料系统；所述低氮燃烧为控制氧量，在煤的预燃阶段缺氧燃烧，生成CO,用CO还原NOx，生成N₂与CO₂，再加入二次风，在燃尽阶段将CO充分燃烧，减少不完全燃烧损失。

上述技术方案中，所述改变入炉煤的当量直径是增加一台煤的变径设备，皮带上的入炉煤经过变径设备后，再通过螺旋给料机送入炉膛；所述在高负荷调节时配备一个加料系统是在炉前增加给料仓和螺旋给料机，预先将合格的煤底料经斗提机进入给料仓，再经螺旋给料机进入炉膛。

上述技术方案中，上述的变径设备为破碎机，将粒径为8-10mm的煤粒破碎成粒径为5mm以下的煤粒。

上述技术方案中，所述在煤的预燃阶段缺氧燃烧为：将锅炉尾部布袋除尘器的烟气通过回流风机和管道连接输送至鼓风机入口，鼓风机将该烟气与自然空气一起经空气预热器预热后输送至炉膛底部的进风口；所述加入二次风为炉膛中部安装有二次进风口。

上述技术方案中，所述控制氧量为：在锅炉尾部的过热器与省煤器之间安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表氧含量表或氮氧化物含量表，一方面进行氧含量或氮氧化物含量指示，另一方面输出测量氧含量或氮氧化物含量信号连接至自动控制装置，自动控制装置进行信号处理后输出控制信号连接回流风机，控制回流风机的流量大小。

一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧装置，包括流化床锅炉的炉膛、流化床锅炉顶部的汽包、流化床锅炉尾部依次连接的分离器、过热器、省煤器、空气预制器、布袋除尘器、引风机和烟筒，在布袋除尘器和引风机之间的烟气管道上增设一分流管道连接回流风机的输入口，回流风机的输出管道连接连通至鼓风机的入口，鼓风机的输出风管经空气预热器后连接连通至流化床锅炉底下的进风口；在流化床锅炉的炉膛一侧增设一台煤的变径设备和一套煤的加料系统，煤的变径设备输出通过螺旋给料机连接至流化床锅炉的炉膛，煤的加料系统也连接至流化床锅炉的炉膛；在流化床锅炉的炉膛中部安装有二次进风口。

上述技术方案中，在过热器和省煤器之间的烟气管道上安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表，氧含量表或氮氧化物含量表输出测量信号连接至自动控制装置，自动控制装置输出控制信号连接并控制回流风机。

上述技术方案中，所述的煤的变径设备为破碎机；所述煤的加料系统为炉前增加给料仓，将煤底料经斗提机进入给料仓，给料仓输出连接螺旋给料机，螺旋给料机输出连接流化床锅炉的炉膛。

原燃烧设备（布风板及风帽）不合理的部分还需进行改进及优化设计。

工作原理及显著效果：

循环流化床锅炉的负荷调节必须风、煤、底料三样同时调节，循环流化床锅炉为了燃烧稳定，其风量必须要大于临界风量，由于风量受到限制，所以循环流化床锅炉的低负荷调节功能也受到了限制，临界流速与入炉煤的当量直径成三次方的关系，改变入炉煤的当量直径就可以减少临界流速，使负荷达到最小值。

由于减少了临界流速，减少了底料的厚度，流化高度也随之降低，这样埋管的吸热量也大为减少，虽然炉膛的温度保持了一定值，负荷却可以保持一定的低度。这样也不会影响脱硝的效果。

由于改变了入炉煤的当量直径，引入了回流风，不仅可以超低负荷运行，而且在超低负荷时炉瞠温度场均匀，保持理想的炉膛出口温度和过量空气系数，保证了蒸汽参数和氮氧化物的原始排放及脱硝效果，在超低负荷时保证蒸汽参数即可做到超低排放。

也就是说在低负荷时，改变入炉煤的当量直径，既可以保证低负荷运行，又可以保证低氮燃烧。

当需要高负荷时，底料随之增加，靠自身的底料积累速度太慢，无法灵活应对，满足工艺要求，所以需配备一个加料系统。低负荷时再引入烟气回流，减少炉膛内的过剩空气系数，减少氮氧化物的排放。

现有技术的流化床锅炉其负荷调节范围在50-110%，一般锅炉白天负荷高，晚上负荷低，有时甚至低到20-30%，而现有技术的流化床锅炉在负荷低于50%时就无法运行，因为炉底风室进风小，吹不动燃煤，不能流化燃烧，炉底风室进风大，燃煤温度被吹低，易熄灭，所以现有流化床锅炉最怕夜晚低负荷运行。本发明采用改变入炉煤的当量直径，也就是将入炉煤的粒径破碎得更小后再送入炉膛，减少风量，因为煤粒粒径小，炉底风室很小的进风，就可以将燃煤吹起，实现流化燃烧。本发明这一技术突破，可以将流化床锅炉最低负荷运行值从50%降至20%，极大提高了流化床锅炉的技术性能和使用性能。而在需要高负荷运行时，只要恢复煤底料经给料仓和螺旋给料机送入炉膛即可。

同时，锅炉燃烧的氮氧化物排放，国家标准为200mg/m³，超低排放地区为50 mg/m³，而现有的流化床锅炉其氮氧化物排放在250 mg/m³以上，因此，降低锅炉的氮氧化物排放难度很大。为此，有的流化床锅炉采用炉内喷氨水的脱销方法来降低氮氧化物排放，投资大，运行成本高，而脱硝率也只有50%左右，同时氨水对锅炉尾部腐蚀很大，影响锅炉寿命。以130T流化床锅炉为例，投资达200万，外加运行成本。也有的流化床锅炉采用炉外氧化还原法脱销，以此来降低氮氧化物排放，投资更大，达500万。本发明采用在预燃阶段缺氧燃烧、再在炉膛中加入二次风充分燃烧的方法来降低氮氧化物的排放，本发明的这一技术突破使流化床锅炉的氮氧化物排放降至＜50 mg/m³，达到超低排放标准，同时蒸汽参数偏差＜5%，热效率＞90%。

附图说明：

图1为本发明结构原理图。

附图标记说明：1—自动控制装置，2—加料系统，3—变径设备，4—螺旋给料机，5—炉膛，6—氧含量表，7—布袋除尘器，8—烟筒，9—引风机，10—回流风机，11—鼓风机，12—分离器，13—汽包，l4—过热器，15—省煤器，16—空气预热器，17—二次进风口。

具体实施方式：

参见图1，本发明的流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法，所述的负荷调节为低负荷时改变入炉煤的当量直径，减少临界流速，使负荷达到最小值，在高负荷调节时配备一个加料系统；所述低氮燃烧为控制氧量，在煤的预燃阶段缺氧燃烧，生成CO,用CO还原NOx，生成N₂与CO₂，再加入二次风，在燃尽阶段将CO充分燃烧，减少不完全燃烧损失；所述改变入炉煤的当量直径是增加一台煤的变径设备，皮带上的入炉煤经过变径设备后，再通过螺旋给料机送入炉膛。所述在高负荷调节时配备一个加料系统是在炉前增加给料仓和螺旋给料机，预先将合格的煤底料经斗提机进入给料仓，再经螺旋给料机进入炉膛；所述的变径设备为破碎机，将粒径为8-10mm的煤粒破碎成粒径为5mm以下的煤粒；所述在煤的预燃阶段缺氧燃烧为：将锅炉尾部布袋除尘器的烟气通过回流风机和管道连接输送至鼓风机入口，鼓风机将该烟气与自然空气一起经空气预热器预热后输送至炉膛底部的进风口；所述加入二次风为炉膛中部安装有二次进风口；所述控制氧量为：在锅炉尾部的过热器与省煤器之间安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表氧含量表或氮氧化物含量表，一方面进行氧含量或氮氧化物含量指示，另一方面输出测量氧含量或氮氧化物含量信号连接至自动控制装置，自动控制装置进行信号处理后输出控制信号连接回流风机，控制回流风机的流量大小。

本发明的一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧装置，包括流化床锅炉的炉膛、流化床锅炉顶部的汽包、流化床锅炉尾部依次连接的分离器、过热器、省煤器、空气预制器、布袋除尘器、引风机和烟筒，在布袋除尘器和引风机之间的烟气管道上增设一分流管道连接回流风机的输入口，回流风机的输出管道连接连通至鼓风机的入口，鼓风机的输出风管经空气预热器后连接连通至流化床锅炉底下的进风口；在流化床锅炉的炉膛一侧增设一台煤的变径设备和一套煤的加料系统，煤的变径设备输出通过螺旋给料机连接至流化床锅炉的炉膛，煤的加料系统也连接至流化床锅炉的炉膛；在流化床锅炉的炉膛中部安装有二次进风口；在过热器和省煤器之间的烟气管道上安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表，氧含量表或氮氧化物输含量表出测量信号连接至自动控制装置，自动控制装置输出控制信号连接并控制回流风机；所述的煤的变径设备为破碎机；所述煤的加料系统为炉前增加给料仓，将煤底料经斗提机进入给料仓给料仓输出连接螺旋给料机，螺旋给料机输出连接流化床锅炉的炉膛。

Claims

1.一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧方法，所述的负荷调节为低负荷时改变入炉煤的当量直径，所述低氮燃烧为控制氧量，在煤的预燃阶段缺氧燃烧，生成CO,用CO还原NOx，生成N₂与CO₂，再加入二次风，在燃尽阶段将CO充分燃烧，减少不完全燃烧损失；其特征在于：所述的负荷调节为低负荷时减少临界流速，使负荷达到最小值，在高负荷调节时配备一个加料系统；所述改变入炉煤的当量直径是增加一台煤的变径设备，皮带上的入炉煤经过变径设备后，再通过螺旋给料机送入炉膛；所述在高负荷调节时配备一个加料系统是在炉前增加给料仓和螺旋给料机，预先将合格的煤底料经斗提机进入给料仓，再经螺旋给料机进入炉膛；上述的变径设备为破碎机，将粒径为8-10mm的煤粒破碎成粒径为5mm以下的煤粒；所述在煤的预燃阶段缺氧燃烧为：将锅炉尾部布袋除尘器的烟气通过回流风机和管道连接输送至鼓风机入口，鼓风机将该烟气与自然空气一起经空气预热器预热后输送至炉膛底部的进风口；所述加入二次风为炉膛中部安装有二次进风口；所述的控制氧量为：在锅炉尾部的过热器与省煤器之间安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表，氧含量表或氮氧化物含量表一方面进行氧含量或氮氧化物含量指示，另一方面输出测量氧含量或氮氧化物含量信号连接至自动控制装置，自动控制装置进行信号处理后输出控制信号连接回流风机，控制回流风机的流量大小。

2.一种流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧装置，包括流化床锅炉的炉膛、流化床锅炉顶部的汽包、流化床锅炉尾部依次连接的分离器、过热器、省煤器、空气预制器、布袋除尘器、引风机和烟筒，在布袋除尘器和引风机之间的烟气管道上增设一分流管道连接回流风机的输入口，回流风机的输出管道连接连通至鼓风机的入口，鼓风机的输出风管经空气预热器后连接连通至流化床锅炉底下的进风口；在流化床锅炉的炉膛一侧增设一台煤的变径设备和一套煤的加料系统，煤的变径设备输出通过螺旋给料机连接至流化床锅炉的炉膛，煤的加料系统也连接至流化床锅炉的炉膛；在流化床锅炉的炉膛中部安装有二次进风口。

3.根据权利要求2所述的流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧装置，其特征在于：在过热器和省煤器之间的烟气管道上安装有测量烟气中氧含量或氮氧化物含量的氧含量表或氮氧化物含量表，氧含量表或氮氧化物含量表输出测量信号连接至自动控制装置，自动控制装置输出控制信号连接并控制回流风机。

4.根据权利要求2所述的流化床锅炉负荷调节及低氮燃烧装置，其特征在于：所述的煤的变径设备为破碎机；所述煤的加料系统为炉前增加给料仓，将煤底料经斗提机提入给料仓，给料仓输出连接螺旋给料机，螺旋给料机输出连接流化床锅炉的炉膛。