[發明專利]基于流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐

無效

• 申請號: 201310041467.6
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103075728A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張建春;劉愛成;趙曉星;李結木;賀輝寶;范彥軍;郭學茂;成志建;霍續林;朱俊平;王曉煒;李軍;郝建仁;牛建斌;白昌先;周帥
• 申請（專利權）人: 太原鍋爐集團有限公司
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18;F23C10/20
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發明涉及循環流化床鍋爐設備，具體地說是一種基于流態重構的控制氮氧化物（NO_X）的循環流化床鍋爐。

背景技術

隨著國家《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）頒布實施，要求燃煤鍋爐的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物排放均要達到限定值。目前，循環流化床鍋爐的煙塵、二氧化硫、汞及其化合物的排放，通過尾部電布除塵、爐內噴鈣和尾部增設脫硫裝置等措施，均能達到限定值。而對于氮氧化物（NO_X）超低排放，其與鍋爐燃燒密切相關，目前在控制氮氧化物（NO_X）排放指標方面，尚無針對的整體鍋爐燃燒結構設計。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種基于流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，解決目前尚無超低排放氮氧化物（NO_X）的循環流化床鍋爐的技術問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于流態重構的控制氮氧化物排放的循環流化床鍋爐，定態理論指出，CFB的下部為鼓泡床，上部為快速床，不同煤種對應著不同的最佳鼓泡床及最佳快速床狀態，其實質就是要確定最優的快速床和鼓泡床狀態。其中，最佳細顆粒量的確定應從物料的傳熱、顆粒聚團概率、氣體擴散混合作用以及二次風的穿透效果來綜合考慮，并且最佳細顆粒的床存量是根據《循環流化床流態設計圖譜》進行優化確定。

而最佳粗顆粒量的確定應從床溫、燃料中大顆粒的燃燼程度、受熱面的磨損情況，以及風機的能耗和二次風的穿透擴散能力來進行考慮，同時，最佳粗顆粒床存量是根據《多粒度物料平衡模型》和《不同粒度燃料燃燼時間曲線》進行優化確定。流態重構后，構成鼓泡床的粗顆粒量大大減少，而構成快速床的細顆粒量略有增加，總的床存量大大減少且細顆粒比例大幅度提升，基于流態重構超低排放循環流化床鍋爐爐膛物料變化可滿足最佳物料平衡要求。鍋爐配套一次風機主要作用是保持循環流化床鍋爐底料的正常流化和進入爐膛的燃料及時引燃，鍋爐配套二次風機主要作用是在適宜時段和區域及時補入燃料燃燒所需的氧氣，既保證燃料的完全燃盡，又要控制煙氣中盡量少產生CO、SO_X和NO_X。基于流態重構超低排放循環流化床鍋爐，因構成鼓泡床的粗顆粒量大大減少而使得鍋爐配套一次風機功率可大大降低，合理的二次風的穿透擴散能力設計使得鍋爐配套二次風機功率可適當降低，對整體鍋爐配套輔機電耗有很大補益。

一種基于流態重構控制氮氧化物的循環流化床鍋爐，包括：循環流化床鍋爐爐膛、與爐膛煙氣出口連通的分離器、與分離器料腿和爐膛連通的返料器、從一次風道引入爐膛的風室、布置在風室布風板上的風帽、分布在爐膛前后墻上的二次風管，分離器入口區域與SNCR煙氣脫硝系統相接，其特征在于：所述分離器是一種并列布置在爐膛煙氣出口區域、進口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風分離器；所述返料器的返料風采用高壓冷風，由小風帽送入，入口風管上裝設流量計、壓力計和風量調節閥門；所述風室與爐膛被布風板相隔，均勻布置在布風板上的風帽是一種鐘罩式風帽。

進一步，所述絕熱旋風分離器由外殼和三層結構的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述絕熱旋風分離器設有工作溫度控制系統。

進一步，所述返料器由外殼和三層結構的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強度耐磨澆注料、輕質澆注料、輕質保溫磚；所述返料器設有工作溫度控制系統。

進一步，所述布風板上設有磷酸鹽耐火混凝土。

進一步，所述二次風管的噴嘴設置在爐膛下部物料需要助燃的高度。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果：

循環流化床鍋爐實現流態重構所需要具備的兩個核心條件是：首先應預先了解有關燃料煤的成灰磨耗特性，即通過將煤進行熱靜態燃燒和冷態振篩磨耗方式進行分析，解決國際上通行的必須在熱態下進行測試的弊端。其次是保證循環系統具有高效的分離效率，保證鍋爐循環系統中循環粒子濃度（熱量搬運工）及粒徑分布，使得分離器下物料取樣分析：d50在10～12um，d99在100um以內，整個循環回路物料循環量滿足運行狀態2.5～3.0Kg/Nm³要求。