[發明專利]雙流態潔凈燃燒鍋爐及雙流態潔凈燃燒工藝

有效

• 申請號: 201410415265.8
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104154530A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 劉學冰
• 申請（專利權）人: 劉學冰
• 主分類號: F23C10/06
• 分類號: F23C10/06;F23C10/18
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

技術領域

本發明涉及循環床鍋爐優化潔凈燃燒，特別是雙流態循環流化床鍋爐技術領域。

背景技術

循環床(也稱循環流化床)燃燒技術具有清潔、環保、煤種適應廣等特點，受到世界各國的普遍重視，在最近二十多年得到了迅速發展，也是目前商業化程度最好的清潔煤燃燒技術。

循環床鍋爐清潔煤燃燒的優勢在于低溫燃燒、分段燃燒：其爐膛溫度只有900℃左右；爐膛底部保持欠氧燃燒，以控制氮氧化物的生成，實現低氮燃燒；在爐膛中下部給入二次風，補足氧氣強化燃燒，提高燃燒效率，同時噴入鈣粉進行爐內脫硫，降低二氧化硫的排放。由此可以看出，實際應用中低氮燃燒的欠氧需求(抑制氮氧化物的形成)和爐內脫硫的富氧要求(脫硫需要)這兩種不同含氧量的要求要在一個爐膛內是一對難以調和的矛盾，往往此消彼長，難以控制，是循環床鍋爐優勢不能充分發揮的原因之一，不能有效實現低污染排放。

大型化循環床鍋爐與煤粉爐相比仍然存在燃燒效率低、磨損大、自用耗電率高等問題，在環保標準不太高時，由于不需要后續的煙氣脫硫、脫硝系統，所以具有很好的應用價值。但是當環保標準提高之后，由于該種工藝產生煙氣中含有的污染物排放難以適應日益提高的排放標準要求。假如簡單的直接增加復雜的煙氣脫硫、脫硝系統，雖然可以解決這一問題，但是由于煙氣處理費用增加，其應用價值還比不上煤粉爐(煤預先磨成很細的煤粉，與空氣的接觸表面積大大增加，使燃燒強化。煤粉爐爐內溫度也較高，因此，除了煤質很差的煤以外，各種煤都能在煤粉爐中有效地燃燒，并且燃燒比較完全，燃燒效率也比較高。它可以完全實現機械化和自動化。煤粉燃燒幾乎是所有大型燃煤鍋爐的燃燒方式，但是煤粉爐在煙氣處理工藝中比較麻煩，必須配備煙氣除塵、脫硫、脫硝等處理設備)，制約了清潔煤燃燒優勢的發揮。

循環床定態設計概念和流態圖譜是近年循環床技術標志性進步，確立了在理論方面中國循環床鍋爐的國際領先地位。

循環床技術的進步主要體現在“流態重構”，所述“流態重構”是指在維持循環床鍋爐爐膛上部快速床流化狀態的前提下，維持流化風速和循環流率不變，通過優化床料質量，改變爐膛中下部濃度分布，從而降低風機能耗和減輕受熱面磨損，下部流態的改變對燃燒、傳熱、混合及污染物排放的影響是該技術的關鍵！

“流態重構”理論要求煤顆粒的粗細顆粒比例、一、二次風配比等在爐膛內按最佳的狀態進行排列組合。例如煤顆粒的粒度在1mm至5mm范圍內最佳，但是實際中，由于物料是由原煤通過破碎機破碎形成的，在顆粒度上不可能達到上述要求，實際中，煤顆粒基本上處于寬篩分狀態(0mm至13mm)。流態重構后，構成底部非循環床料的粗顆粒量大大減少，構成快速床的細顆粒量略有增加，總的床存量大大減小且細顆粒比例大幅度提升，粗顆粒與細顆粒的比例由煤種、入爐煤顆粒度及鍋爐本身的結構決定，實施中難以真正實現理論要求。

循環床鍋爐燃料粒度具有寬篩分特性，一般為0mm--13mm，窄一些的也要在0-8mm，其粒度一般按照正態曲線分布，不同粒徑顆粒對應的流化風速差異很大，循環床鍋爐爐膛內不同高度只有相對固定的煙氣流速，不利于控制寬篩分粒徑物料的流化質量。

另外，循環床燃燒是一個多參數、強耦合、大滯后的復雜系統，試圖使得流態、循環、燃燒、傳熱、防磨等均達到最優，同時控制氮氧化物的產生、進行爐內脫硫，從源頭上使二氧化硫、氮氧化物近零排放，并降低自用電消耗，諸多指標在一個系統，特別是一個爐膛中均要實現高水平控制，的確是困擾循環床鍋爐技術發展的一大難題。

發明內容

為克服循環床鍋爐燃燒多參數、強耦合造成的各項指標的相互制約，本發明提出一種雙流態潔凈燃燒鍋爐，在循環床鍋爐的理論基礎上，通過工藝和裝置的改進，在使用燃料顆粒不變的情況下，能夠將各項指標調整過程中可能產生矛盾的參數進行分解調整，從而使各項指標可以通過單一參數或少量參數(例如一次風、二次風風量、含氧量等)調整進行最大限度的優化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種雙流態潔凈燃燒鍋爐，其特征在于，包括兩者進行有效組合的鼓泡床和循環床，其中，

所述循環床為常規循環流化床鍋爐，所述循環床爐膛上部設置有循環床煙氣出口，底部設有第一布風板及第一一次風室，所述循環床煙氣出口與旋風分離器相連接，所述旋風分離器下部固體出口與返料器相連接，所述返料器通過返料腿連接到循環床爐膛下部，以及與旋風分離器煙氣出口相連接的尾部煙道，向循環床爐膛內添加脫硫劑的鈣質脫硫劑給料管設置在所述返料腿或者循環床爐膛壁上，所述尾部煙道內布置有受熱面；