技術領域

本發明涉及燃煤流化床鍋爐技術領域，特別是一種基于煙氣溫度梯度熱交換燃燒高堿金屬含量煤的循環流化床鍋爐。

背景技術

我國是一個煤礦資源豐富的國家，新疆準東是煤炭資源儲量富集的區域。新疆準東煤儲量巨大，開采成本低，煤反應性好，容易燃盡。但是，由于成煤歷史和當地特殊的自然地理環境，準東煤中堿金屬如鈉的含量總體較高。煤中堿金屬是煤在鍋爐燃燒過程中造成換熱面沾污的一個重要因素，因此，高堿金屬煤的燃燒利用受到了極大的限制。目前對高堿金屬煤的利用主要采用摻燒沾污性弱的煤種的方法，但這種控制方法只能減緩沾污，無法從根本上解決問題。因此，高堿金屬煤燃燒過程中消除由于高堿金屬引起的鍋爐受熱面粘污問題對于改善其燃燒利用具有重要的現實意義和經濟價值。

一種應用于高鈉煤及生物燃料的循環流化床鍋爐（專利公開號202938288U），在煙氣堿金屬凝結溫度范圍內，用汽冷包墻換熱面代替對流式換熱面，減輕該溫度范圍內堿金屬在對流受熱面上的凝結程度。一種燃用高鈉鉀含量燃料的煙氣再循環鍋爐系統（專利公開號203162930U），通過煙氣再循環裝置，降低混合煙室入口煙氣溫度，使煙氣中堿金屬在混合煙室凝固，減少升華灰在對流受熱面積灰結渣。一種燃用低灰熔點高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統（專利公開號202581381U），通過增大輻射換熱面積，降低爐膛出口溫度，使煙氣中堿金屬凝結在爐膛出口，減少堿金屬在對流受熱面凝結。上述專利存在一定的缺陷：由于通過降低煙氣溫度，減少了后續對流換熱面與煙氣的熱量交換。

本發明基于針對含高堿金屬煤種的燃燒與換熱實驗研究發現的煤中堿金屬在不同溫度條件下的析出凝結規律，設置高、低溫區，在低溫區凝結堿金屬，得到低/無堿金屬含量煙氣，利用高溫區將低/無堿金屬含量低溫煙氣升溫，回收熱量，克服了上述專利缺點。不僅能夠解決鍋爐換熱面凝渣問題，而且可以極大利用燃料燃燒熱量，靈活布置換熱面，有利于鍋爐的大型化。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種基于溫度梯度熱交換燃燒高堿煤的循環流化床鍋爐。

本發明技術方案如下：

循環流化床鍋爐，其特征在于：爐膛1內順煙氣流動方向依次設有煙氣高溫控制區2、堿金屬低溫凝結區3，

所述的爐膛1的煙道與煙氣高溫控制區2煙氣側、堿金屬低溫凝結區3煙氣側相連，

堿金屬低溫凝結區3煙氣側、煙氣高溫控制區2工質側的進口相連，

煙氣高溫控制區2工質側出口與氣固分離裝置4相連，氣固分離裝置4固體顆粒出口與返料機構5相連，返料機構5出口與爐膛1底部相連。

所述的堿金屬低溫凝結區3內布置堿金屬凝渣器8，堿金屬凝渣器8工質側工質為低溫冷卻介質6，

所述的煙氣高溫控制區2內布置煙氣升溫器7，煙氣升溫器7工質側工質為從爐膛出口來的低/無堿金屬含量低溫煙氣，

所述的堿金屬凝渣器8為可更換式結構，當煙氣中的堿金屬在堿金屬凝渣器8凝結后可拆卸清洗或更換。

所述的煙氣高溫控制區2溫度在550～950℃，所述的堿金屬低溫凝結區3溫度在250～650℃。

煤燃燒產生的煙氣依次通過布置在煙氣高溫控制區中的煙氣升溫器煙氣側、布置在堿金屬低溫凝結區中的堿金屬凝渣器煙氣側、爐膛出口、煙氣升溫器工質側、氣固分離裝置，最后到達鍋爐尾部受熱面。

本發明提出了一種基于溫度梯度熱交換燃燒含高堿金屬成分煤的循環流化床鍋爐，通過溫度分區，將煙氣中的堿金屬凝結在低溫凝結區內的堿金屬凝渣器上。堿金屬低溫凝結區的低/無含堿低溫煙氣，通過煙氣高溫控制區升溫，得到低/無堿金屬高溫煙氣，這些低/無堿金屬含量的潔凈高溫煙氣通向鍋爐其它對流受熱面。

本發明的優點是：解決燃燒含高堿金屬成分煤種時受熱面的沾污問題，同時使煤燃燒熱量得到極大利用。

附圖說明

圖1為本發明的工作原理圖；

圖2a是本發明的煙氣高溫控制區、堿金屬低溫凝結區均布置在爐

膛內的結構形式

圖2b是本發明的煙氣高溫控制區布置在爐膛內，堿金屬低溫凝結

區布置在爐膛出口外的結構形式

圖3a工質側流程同向布置的煙氣堿金屬凝渣器與煙氣升溫器布置形式

圖3b工質側流程交叉布置的煙氣堿金屬凝渣器與煙氣升溫器布置形式

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的整體結構做進一步詳細描述。