專利名稱：基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備，具體地說(shuō)是一種基于流態(tài)重構(gòu)的控制氮氧化物(NOx)的循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)頒布實(shí)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(dá)到限定值。目前，循環(huán)流化床鍋爐的煙塵、二氧化硫、汞及其化合物的排放，通過(guò)尾部電布除塵、爐內(nèi)噴鈣和尾部增設(shè)脫硫裝置等措施，均能達(dá)到限定值。而對(duì)于氮氧化物(NOx)超低排放，其與鍋爐燃燒密切相關(guān)，目前在控制氮氧化物(NOx)排放指標(biāo)方面，尚無(wú)針對(duì)的整體鍋爐燃燒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，解決目前尚無(wú)超低排放氮氧化物(NOx)的循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于流態(tài)重構(gòu)的控制氮氧化物排放的循環(huán)流化床鍋爐，定態(tài)理論指出，CFB的下部為鼓泡床，上部為快速床，不同煤種對(duì)應(yīng)著不同的最佳鼓泡床及最佳快速床狀態(tài)，其實(shí)質(zhì)就是要確定最優(yōu)的快速床和鼓泡床狀態(tài)。其中，最佳細(xì)顆粒量的確定應(yīng)從物料的傳熱、顆粒聚團(tuán)概率、氣體擴(kuò) 散混合作用以及二次風(fēng)的穿透效果來(lái)綜合考慮，并且最佳細(xì)顆粒的床存量是根據(jù)《循環(huán)流化床流態(tài)設(shè)計(jì)圖譜》進(jìn)行優(yōu)化確定。而最佳粗顆粒量的確定應(yīng)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(fēng)機(jī)的能耗和二次風(fēng)的穿透擴(kuò)散能力來(lái)進(jìn)行考慮，同時(shí)，最佳粗顆粒床存量是根據(jù)《多粒度物料平衡模型》和《不同粒度燃料燃燼時(shí)間曲線》進(jìn)行優(yōu)化確定。流態(tài)重構(gòu)后，構(gòu)成鼓泡床的粗顆粒量大大減少，而構(gòu)成快速床的細(xì)顆粒量略有增加，總的床存量大大減少且細(xì)顆粒比例大幅度提升，基于流態(tài)重構(gòu)超低排放循環(huán)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(fēng)機(jī)主要作用是保持循環(huán)流化床鍋爐底料的正常流化和進(jìn)入爐膛的燃料及時(shí)引燃，鍋爐配套二次風(fēng)機(jī)主要作用是在適宜時(shí)段和區(qū)域及時(shí)補(bǔ)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(chǎn)生CckSO5^PNOp基于流態(tài)重構(gòu)超低排放循環(huán)流化床鍋爐，因構(gòu)成鼓泡床的粗顆粒量大大減少而使得鍋爐配套一次風(fēng)機(jī)功率可大大降低，合理的二次風(fēng)的穿透擴(kuò)散能力設(shè)計(jì)使得鍋爐配套二次風(fēng)機(jī)功率可適當(dāng)降低，對(duì)整體鍋爐配套輔機(jī)電耗有很大補(bǔ)益。一種基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，包括:循環(huán)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(fēng)道引入爐膛的風(fēng)室、布置在風(fēng)室布風(fēng)板上的風(fēng)帽、分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管，分離器入口區(qū)域與SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)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(qū)域、進(jìn)口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風(fēng)分離器；所述返料器的返料風(fēng)采用高壓冷風(fēng)，由小風(fēng)帽送入，入口風(fēng)管上裝設(shè)流量計(jì)、壓力計(jì)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門(mén)；所述風(fēng)室與爐膛被布風(fēng)板相隔，均勻布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽是一種鐘罩式風(fēng)帽。進(jìn)一步，所述絕熱旋風(fēng)分離器由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)保溫磚；所述絕熱旋風(fēng)分離器設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述返料器由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)保溫磚；所述返料器設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述布風(fēng)板上設(shè)有磷酸鹽耐火混凝土。進(jìn)一步，所述二次風(fēng)管的噴嘴設(shè)置在爐膛下部物料需要助燃的高度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)流態(tài)重構(gòu)所需要具備的兩個(gè)核心條件是首先應(yīng)預(yù)先了解有關(guān)燃料煤的成灰磨耗特性，即通過(guò)將煤進(jìn)行熱靜態(tài)燃燒和冷態(tài)振篩磨耗方式進(jìn)行分析，解決國(guó)際上通行的必須在熱態(tài)下進(jìn)行測(cè)試的弊端。其次是保證循環(huán)系統(tǒng)具有高效的分離效率，保證鍋爐循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)粒子濃度(熱量搬運(yùn)工)及粒徑分布，使得分離器下物料取樣分析d50在10 12um，d99在IOOum以內(nèi)，整個(gè)循環(huán)回路物料循環(huán)量滿足運(yùn)行狀態(tài)2. 5
3.OKg/Nm3 要求。本發(fā)明由于在爐膛出口并列布置了高效絕熱旋風(fēng)分離器，爐膛燃燒后的煙氣經(jīng)爐膛出口進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將煙氣夾帶的物料分離下來(lái)，通過(guò)返料器返回爐膛循環(huán)再燃，分離效率很高；一次風(fēng)經(jīng)風(fēng)室通過(guò)風(fēng)帽均勻進(jìn)入爐膛，流化床料，二次風(fēng)通過(guò)分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管?chē)娮?，送入爐膛下部物料燃燒需要空氣的空間，保證燃燒從還原性氣氛轉(zhuǎn)入過(guò)氧燃燒階段，提高了燃燒效率。爐內(nèi)燃燒配風(fēng)的優(yōu)化調(diào)整，使得鍋爐初始氮氧化物(NOx)生成控制在較低值。本發(fā)明適用于流態(tài)重構(gòu)的循環(huán)流化床鍋爐，通過(guò)燃燒控制使得鍋爐爐膛出口氮氧化物(NOx)產(chǎn)生總量偏低。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合附圖通過(guò)較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，包括循環(huán)流化床鍋爐爐膛1、與爐膛煙氣出口連通的分離器2、與分離器料腿和爐膛I連通的返料器3、從一次風(fēng)道引入爐膛的風(fēng)室5、布置在風(fēng)室布風(fēng)板上的風(fēng)帽4、分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管6，分離器2 A 口區(qū)域與SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)相接。所述SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)由氨水卸載與存儲(chǔ)系統(tǒng)7、氨水和稀釋水輸送系統(tǒng)8、混合分配系統(tǒng)9和噴射系統(tǒng)10組成，所述氨水卸載與儲(chǔ)存系統(tǒng)7由氨水罐車(chē)71、氨水卸料泵裝置72和氨水儲(chǔ)罐73構(gòu)成，所述氨水和稀釋水輸送系統(tǒng)8由除鹽水81、氨水計(jì)量泵裝置82和稀釋水計(jì)量泵裝置83構(gòu)成，所述混合分配系統(tǒng)9由靜態(tài)混合器91和還原劑分配器92構(gòu)成，所述噴射系統(tǒng)10由設(shè)置在分離器入口區(qū)域、分布到整個(gè)煙道截面、連接壓縮空氣源的噴射頭101構(gòu)成，所述氨水儲(chǔ)罐73連接所述氨水計(jì)量泵裝置82，所述稀釋水計(jì)量泵裝置83、氨水計(jì)量泵裝置82與所述靜態(tài)混合器91連接，所述靜態(tài)混合器91連接所述還原劑分配器92，所述還原劑分配器92與所述噴射頭101連接。所述分離器2是一種并列布置在爐膛煙氣出口區(qū)域、進(jìn)口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風(fēng)分離器。所述絕熱旋風(fēng)分離器由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)保溫磚；所述絕熱旋風(fēng)分離器設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)?！に龇盗掀?由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)保溫磚；所述返料器的返料風(fēng)采用高壓冷風(fēng)，由小風(fēng)帽送入，入口風(fēng)管母管上裝設(shè)流量計(jì)、壓力計(jì)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門(mén)；所述返料器3設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)。所述風(fēng)室5與爐膛被布風(fēng)板相隔，均勻布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽4是一種鐘罩式風(fēng)帽，所述布風(fēng)板上設(shè)有磷酸鹽耐火混凝土。所述二次風(fēng)管6的噴嘴設(shè)置在爐膛下部物料需要助燃的高度。分離器2、返料器3、風(fēng)帽4、風(fēng)室5、二次風(fēng)管6等核心部件，依據(jù)燃料元素分析和成灰磨耗特性而設(shè)計(jì):分離器2是循環(huán)流化床鍋爐的重要組成部件，本發(fā)明在爐膛出口并列布置高效絕熱旋風(fēng)分離器，采用進(jìn)口煙道下傾，中心筒偏心的方式，既結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效率又高。在爐膛燃燒后的煙氣經(jīng)爐膛出口進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將煙氣夾帶的物料分離下來(lái)，通過(guò)返料器返回爐膛循環(huán)再燃。分離后的煙氣經(jīng)中心筒流向尾部對(duì)流受熱面?？刂普麄€(gè)物料分離和返料回路的工作溫度為有利于超低氮氧化物排放最佳溫度。旋風(fēng)分離器的直段、錐段、料腿以及返料器的部分重量支撐在鋼架上；分離器出口的煙道由吊桿懸吊于爐頂頂板上。每個(gè)分離器料腿的下部均裝有一個(gè)返料器3，返料器內(nèi)設(shè)有布風(fēng)板，布風(fēng)板上放灰□。燃燒室一次風(fēng)從風(fēng)道引入風(fēng)室。風(fēng)室5與爐膛被布風(fēng)板相隔，布風(fēng)板為膜式壁結(jié)構(gòu)，其上均勻布置鐘罩式風(fēng)帽，精密澆鑄，特殊材料，使用溫度高，具有較長(zhǎng)的使用壽命。為保護(hù)布風(fēng)板，布風(fēng)板上的磷酸鹽耐火混凝土厚度適宜。二次風(fēng)通過(guò)分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管?chē)娮欤腿霠t膛下部物料燃燒需要空氣的高度空間。保證燃燒從還原性氣氛轉(zhuǎn)入過(guò)氧燃燒階段，提高燃燒效率，降低尾部飛灰含碳量，運(yùn)行時(shí)二次風(fēng)壓正好能穿入缺氧區(qū)?；诹鲬B(tài)重構(gòu)超低排放循環(huán)流化床鍋爐總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保鍋爐爐膛煙氣上升速度依據(jù)燃料煤的成灰磨耗特性，保持爐膛最佳煙氣上升速度在4.5 5m/s范圍內(nèi)，適宜的循環(huán)物料量保證鍋爐運(yùn)行床溫、爐膛出口煙溫、分離器返料溫度和分離器出口溫度均在850 880°C最佳反應(yīng)之間，溫度變化范圍在50°C，鍋爐燃燒實(shí)際產(chǎn)生的NOx較國(guó)際通常產(chǎn)品大大偏低。再加上鍋爐爐膛前后墻二次風(fēng)口噴入前燃燒處于還原性氣氛，^'原始濃度可控制在低于150mg/Nm3,依據(jù)目前實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果,在基于流態(tài)重構(gòu)超低排放循環(huán)流化床鍋爐上不增加昂貴的尾部SCR脫銷裝置，配合較低成本的SNCR脫硝裝置，就可以達(dá)到國(guó)家GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中鍋爐尾部煙氣NOx排放小于100mg/Nm3的要求。
權(quán)利要求
1.一種基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，包括:循環(huán)流化床鍋爐爐膛(I)、與爐膛煙氣出口連通的分離器(2)、與分離器料腿和爐膛連通的返料器(3)、從一次風(fēng)道引入爐膛的風(fēng)室(5)、布置在風(fēng)室布風(fēng)板上的風(fēng)帽(4)、分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管(6)，分離器(2)入口區(qū)域與SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)相接，其特征在于:所述分離器(2)是一種并列布置在爐膛煙氣出口區(qū)域、進(jìn)口煙道下傾、中心筒偏心的絕熱旋風(fēng)分離器；所述返料器(3)的返料風(fēng)采用高壓冷風(fēng)，由小風(fēng)帽送入，入口風(fēng)管上裝設(shè)流量計(jì)、壓力計(jì)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門(mén)；所述風(fēng)室(5)與爐膛被布風(fēng)板相隔，均勻布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽(4)是一種鐘罩式風(fēng)帽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于:所述絕熱旋風(fēng)分離器由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、 輕質(zhì)保溫磚；所述絕熱旋風(fēng)分離器設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于:所述返料器(3)由外殼和三層結(jié)構(gòu)的耐火材料里襯組成，三層耐火材料分別為高強(qiáng)度耐磨澆注料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)保溫磚；所述返料器(3)設(shè)有工作溫度控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于:所述布風(fēng)板上設(shè)有磷酸鹽耐火混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于:所述二次風(fēng)管(6)的噴嘴設(shè)置在爐膛(I)下部物料需要助燃的高度。
全文摘要
基于流態(tài)重構(gòu)控制氮氧化物的循環(huán)流化床鍋爐，涉及循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備，解決目前尚無(wú)超低排放氮氧化物(NOX)的循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明包括循環(huán)流化床鍋爐爐膛，與爐膛煙氣出口連通的分離器，與分離器料腿連通的返料器、風(fēng)帽，與爐膛連通的風(fēng)室、分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)管，所述分離器是一種并絕熱旋風(fēng)分離器；所述返料器采用高壓冷風(fēng)，入口風(fēng)管上裝設(shè)流量計(jì)、壓力計(jì)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門(mén)；所述風(fēng)室與爐膛被布風(fēng)板相隔，布風(fēng)板上布置鐘罩式風(fēng)帽。本發(fā)明適用于流態(tài)重構(gòu)的循環(huán)流化床鍋爐，通過(guò)燃燒控制使得鍋爐爐膛出口氮氧化物(NOX)產(chǎn)生總量偏低。
文檔編號(hào)F23C10/18GK103075728SQ20131004146
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者張建春, 劉愛(ài)成, 趙曉星, 李結(jié)木, 賀輝寶, 范彥軍, 郭學(xué)茂, 成志建, 霍續(xù)林, 朱俊平, 王曉煒, 李軍, 郝建仁, 牛建斌, 白昌先, 周帥 申請(qǐng)人:太原鍋爐集團(tuán)有限公司