CN103727528B - 串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉 - Google Patents
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Abstract
串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，它涉及一种流化床-煤粉炉，以解决现有煤粉炉的燃料粒径和燃烧活性不同时，两种燃料不能同时燃烧，低负荷稳燃困难，特定煤粉炉对煤种适应性差，磨煤机电耗较高的问题。本发明包括煤粉悬浮燃烧室、水冷壁、燃烧流化床、气化流化床、溢流管，燃烧流化床和气化流化床位于煤粉悬浮燃烧室内冷灰斗下侧，气化流化床与炉膛由水冷壁完全隔开，气化流化床与燃烧流化床通过溢流管相互连通，燃烧流化床与炉膛之间由叉排管束隔开，形成气化流化床、燃烧流化床和煤粉悬浮燃烧室三者串联。本发明用于燃煤锅炉的高效燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种流化床-煤粉炉，具体涉及一种串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉。
背景技术
煤粉悬浮燃烧技术是一种以煤粉为燃料的具有燃烧迅速、容量大、效率高、便于控制调节等优点的燃烧技术。该技术非常成熟，在电站锅炉中，应用最为广泛。现有煤粉炉的结构如图4所示。该煤粉炉中使用的煤颗粒直径约为0.05mm～0.1mm，由磨煤机制粉系统制备。该煤粉炉存在如下缺点：低负荷稳燃困难，特定煤粉炉对煤种适应性差，磨煤机电耗较高。
流化床燃烧技术作为一种低污染、煤种适应性好的洁净煤燃烧技术，近几十年来得到了广泛的开发应用。流化床技术使用的燃料煤颗粒直径为0～10mm，原煤经简单破碎筛分即可达到要求。但是相对于煤粉炉，该燃烧方式存在飞灰含碳量高、燃烧效率低等缺点，影响了该燃烧技术的推广和应用。
发明内容
本发明为解决现有煤粉炉的燃料粒径和燃烧活性不同时，两种燃料不能同时燃烧，低负荷稳燃困难，特定煤粉炉对煤种适应性差，磨煤机电耗较高的问题，进而提供了一种串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉。
本发明包括煤粉悬浮燃烧室、水冷壁、燃烧流化床、气化流化床、溢流管，燃烧流化床和气化流化床位于煤粉悬浮燃烧室内冷灰斗下侧，气化流化床与炉膛由水冷壁完全隔开，气化流化床与燃烧流化床通过溢流管相互连通，燃烧流化床与炉膛之间由叉排管束隔开，形成气化流化床、燃烧流化床和煤粉悬浮燃烧室三者串联。
上述气化流化床采用独立的流化床煤气化炉。
上述燃烧流化床的煤燃烧份额占煤粉悬浮燃烧室的20％～40％。
上述叉排管束和水冷壁与水平面所成的锐角大于或等于渣粒流动休止角。
上述叉排管束的管间距为叉排管束中单管外径的3～5倍。
上述叉排管束的管间距为叉排管束中单管外径的4倍。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明通过在煤燃烧流化床和煤粉悬浮燃烧室之间设置叉排管束，将两个燃烧室做了一定分隔，将燃烧室分割为低温流化燃烧和高温悬浮燃烧两个区，实现了在同一燃烧装置中能同时充分燃烧粒径或者燃烧活性不同的两种固体燃料；本发明还在悬浮煤粉燃烧段通过燃料分级或空气分级实现煤粉着火燃烧过程的控制盒减少氮氧化物的生成。在负荷降低时，可以降低上部煤粉燃烧份额，由于下部有燃烧流化床的存在，源源不断的热量供应会使得煤粉悬浮燃烧稳定持续；负荷低至20％～40％时，可以关闭上部的煤粉燃烧器，仅开启下部的燃烧流化床。
二、在底部未燃尽的粒子可以通过叉排管束进入上部的高温悬浮燃烧区进一步强化燃烧，提高燃尽率。
三、本发明燃料制备采用一套制粉系统，原煤经过筛选，直径为0～10mm的颗粒直接送入燃烧流化床和煤气化流化床；大颗粒进入磨煤机，磨制成0.05～0.1mm的煤粉进入上部直流煤粉燃烧器燃烧。由于进入底部两个流化床的原煤不需要磨煤机，故能大大降低磨煤机电耗，节约成本。
四、煤气化流化床由于相对独立，其开启或者关闭对整个锅炉运行影响不大，但由于充分利用了传统煤粉炉冷灰斗底部的空间，故其运行所产生的煤气是整个复合锅炉运行的额外产品，有很好的经济效益。综上，本发明应用于直流煤粉燃烧锅炉的改造非常合适，将大大提高锅炉整体的煤种适应性，增强低负荷时稳定燃烧的能力，同时能降低磨煤机电耗，产生有经济效益的煤气产品，从而降低电厂运行成本，提高经济收益。
五、本发明具有燃烧效率高、燃烧充分、低负荷能稳定燃烧的优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图(图中标记1为排渣口，2为布风板，3和11均为进料口，6为直流燃烧器)。图2是图1的A-A剖视图(多层直流燃烧器6采用角式布置在煤粉悬浮燃烧室7的悬浮燃烧室侧壁上，图中标记12为假想切圆，13为排渣口)，图3是图1的A-A剖视图(多层直流燃烧器6采用墙式布置在煤粉悬浮燃烧室7的悬浮燃烧室侧壁上)，图4是现有煤粉炉的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图3说明本实施方式，本实施方式包括煤粉悬浮燃烧室7、水冷壁8、燃烧流化床4、气化流化床9、溢流管10，燃烧流化床4和气化流化床9位于煤粉悬浮燃烧室7内冷灰斗下侧，气化流化床9与炉膛由水冷壁8完全隔开，气化流化床9与燃烧流化床4通过溢流管10相互连通，燃烧流化床4与炉膛之间由叉排管束5隔开，形成气化流化床9、燃烧流化床4和煤粉悬浮燃烧室7三者串联。叉排管束5起到一定隔离作用，但燃烧流化床4与炉膛之间气固两相的流动与传热是可以进行的。气化流化床9产生的焦炭通过溢流管10流入燃烧流化床4。燃烧流化床4在煤粉悬浮燃烧室7处于低负荷时须开启，这样可以保证锅炉出力正常。当气化流化床9开启时，燃烧流化床4必须开启，由于气化流化床9与燃烧流化床4是连通，气化流化床9产生的气体需要在燃烧流化床4内完成燃烧。本实施方式复合了两种燃烧方式，即流化燃烧和悬浮燃烧，通过串联煤气化流化床9、燃烧流化床4和煤粉悬浮燃烧室7而构成一个整体。负荷调节范围广，可达20％～110％，同时还可以产生煤气。燃烧流化床4内的燃烧温度一般不大于1000℃，上部煤粉悬浮燃烧室7煤粉悬浮燃烧室内的燃烧温度一般不高于灰的熔点。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的气化流化床9采用独立的流化床煤气化炉。气化流化床9可以开启或者关停，对锅炉出力影响不大。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的燃烧流化床4的煤燃烧份额占煤粉悬浮燃烧室7的20％～40％。这样设计有利于调节锅炉复合。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叉排管束5和水冷壁8与水平面所成的锐角大于或等于渣粒流动休止角。这样设计防止灰渣堆积在水冷壁8上。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叉排管束5的各管间距为叉排管束5中单管外径的3～5倍。这个间距可以保证燃烧流化床4内的气体和颗粒顺利进入煤粉悬浮燃烧室7中。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叉排管束5的管间距为叉排管束5中单管外径的4倍。这个间距可以保证燃烧流化床4内的气体和颗粒顺利进入煤粉悬浮燃烧室7中。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
Claims (6)
1.一种串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，所述煤粉炉包括煤粉悬浮燃烧室(7)和水冷壁(8)，其特征在于：所述煤粉炉还包括燃烧流化床(4)、叉排管束(5)、气化流化床(9)和溢流管(10)，燃烧流化床(4)和气化流化床(9)位于煤粉悬浮燃烧室(7)内冷灰斗下侧，气化流化床(9)与炉膛由水冷壁(8)完全隔开，气化流化床(9)与燃烧流化床(4)通过溢流管(10)相互连通，燃烧流化床(4)与炉膛之间由叉排管束(5)隔开，形成气化流化床(9)、燃烧流化床(4)和煤粉悬浮燃烧室(7)三者串联。
2.根据权利要求1所述串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，其特征在于：所述气化流化床(9)采用独立的流化床煤气化炉。
3.根据权利要求1或2所述串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，其特征在于：所述燃烧流化床(4)的煤燃烧份额占煤粉悬浮燃烧室(7)的20％～40％。
4.根据权利要求3所述串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，其特征在于：所述叉排管束(5)和水冷壁(8)与水平面所成的锐角大于或等于渣粒流动休止角。
5.根据权利要求4所述串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，其特征在于：叉排管束(5)的管间距为叉排管束(5)中单管外径的3～5倍。
6.根据权利要求5所述串联复合的煤气化与燃烧流化床-煤粉炉，其特征在于：叉排管束(5)的管间距为叉排管束(5)中单管外径的4倍。
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