低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐的制作方法

本實(shí)用新型屬于鍋爐設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐。

背景技術(shù)：

煤是我國(guó)的主要能源，其主要利用方式為燃煤發(fā)電，煤燃燒產(chǎn)生的N0_x、S0₂及煙塵等污染物嚴(yán)重污染大氣，且N0_x、S0₂是形成酸雨、光化學(xué)煙霧等污染的主要來(lái)源。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染物排放愈發(fā)嚴(yán)重，給人民生活帶來(lái)了極大的困擾。因此，從源頭上控制煙氣中N0_x、S0₂及煙塵的排放已經(jīng)迫在眉睫。

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)，近三十年得到極大的發(fā)展。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部及國(guó)家能源局三部委聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》，要求新建燃煤機(jī)組接近或基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放限值，即在基準(zhǔn)含氧量6%的情況下，N0_x、S0₂及煙塵分別達(dá)到50、35、10mg/m3，這使得低溫燃燒能有效抑制氮氧化物生成且爐內(nèi)燃燒過(guò)程可直接脫硫的循環(huán)流化床鍋爐也頗具壓力。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的循環(huán)流化床機(jī)組，由于煤種變化大及一二次風(fēng)配比調(diào)節(jié)不合理等因素，導(dǎo)致很多電廠的CFB鍋爐N0_x排放濃度超過(guò)300mg/m3，需要安裝SNCR+SCR脫硝系統(tǒng)，這會(huì)顯著增加企業(yè)的運(yùn)行成本且改造周期長(zhǎng)、設(shè)備初投資極大。

因此，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，確有必要調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒特性，從源頭上降低污染物氣體的生成量，在這樣的背景下，本實(shí)用新型提出了一種低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，其能夠有效降低污染物氣體的生成量，降低能耗的同時(shí)提高鍋爐效率，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

其技術(shù)方案是這樣的：一種低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，其包括爐膛，所述爐膛下端設(shè)置有給煤系統(tǒng)和一二次風(fēng)系統(tǒng)，所述爐膛上端連通分離系統(tǒng)，所述分離系統(tǒng)包括分離器進(jìn)口煙道和旋風(fēng)分離器，所述爐膛與所述旋風(fēng)分離器之間設(shè)置有爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)，所述分離器進(jìn)口煙道連通所述爐膛，所述旋風(fēng)分離器上端進(jìn)口連通尾部煙道，所述旋風(fēng)分離器下部出口與所述爐膛下端之間安裝有回料系統(tǒng)，所述尾部煙道內(nèi)設(shè)置有過(guò)熱器、省煤器和預(yù)熱器并連接出口煙道；所述一二次風(fēng)系統(tǒng)包括一次風(fēng)系統(tǒng)和二次風(fēng)系統(tǒng)，所述一次風(fēng)系統(tǒng)包括一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)和分區(qū)布風(fēng)結(jié)構(gòu)，所述一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)喇叭口結(jié)構(gòu)，所述喇叭口結(jié)構(gòu)排布于所述爐膛的后墻，所述分區(qū)布風(fēng)結(jié)構(gòu)具體為所述爐膛四周邊和落渣管處的開(kāi)孔率大于其他區(qū)域，所述二次風(fēng)系統(tǒng)為上層和下層的雙層結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)與二次風(fēng)比例為1:1。

其進(jìn)一步特征在于，所述給煤系統(tǒng)包括傾斜布置的落煤管，所述落煤管上端安裝有接管，所述接管上端連接給煤機(jī)，所述接管底部設(shè)置有與所述落煤管傾斜方向?qū)?yīng)的送煤風(fēng)管，所述落煤管底部設(shè)置有播煤風(fēng)管并通過(guò)落煤板連接所述爐膛。

所述接管上端通過(guò)膨脹節(jié)連接所述給煤機(jī)，所述給煤機(jī)上安裝有進(jìn)料斗；

所述接管垂直設(shè)置，所述落煤管與所述接管的夾角為150°，所述落煤板傾斜布置且為鋼板，所述播煤風(fēng)管傾斜方向與所述落煤板一致；

所述播煤風(fēng)管為扁窄矩形管，高度為30mm，所述落煤管與所述接管連接處設(shè)有耐磨塊，所述耐磨塊內(nèi)填充有耐磨澆注料；

所述下層占15%，所述下層距離布風(fēng)板2.5-2.7m，所述上層距離所述布風(fēng)板4.5-5.5m；

所述旋風(fēng)分離器為進(jìn)口下傾的蝸殼式汽冷旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器的中心筒偏心設(shè)置；

所述分離器進(jìn)口煙道沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的外側(cè)壁為平面且與所述旋風(fēng)分離器相切、內(nèi)側(cè)壁為三段折面，與所述爐膛相連的所述折面與所述外側(cè)壁的夾角為35°±10°，與所述旋風(fēng)分離器相連的所述折面與所述外側(cè)壁平行且兩個(gè)面之間的距離為煙道最小寬度，中間的所述折面與所述外側(cè)壁的夾角為15°±10°，所述分離器進(jìn)口煙道的高度與煙道最小寬度之比為3-5.5；

所述爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)包括SNCR噴槍?zhuān)鯯NCR噴槍安裝在所述爐膛與所述旋風(fēng)分離器之間；

所述回料系統(tǒng)包括進(jìn)口管路、U型返料器和出口管路，所述U型返料器包括返料風(fēng)箱和返料器箱，所述返料風(fēng)箱包括松動(dòng)風(fēng)室、流動(dòng)風(fēng)室和返料風(fēng)室，所述流動(dòng)風(fēng)室布置于所述松動(dòng)風(fēng)室和所述返料風(fēng)室之間，所述松動(dòng)風(fēng)室布置于所述旋風(fēng)分離器下端出口一側(cè)，所述返料風(fēng)室布置于所述爐膛一側(cè)，所述松動(dòng)風(fēng)室、流動(dòng)風(fēng)室和返料風(fēng)室的側(cè)壁均開(kāi)有引風(fēng)口，所述松動(dòng)風(fēng)室、流動(dòng)風(fēng)室和返料風(fēng)室的底部均開(kāi)有落灰口，所述引風(fēng)口連接引風(fēng)管，所述落灰口連接落灰管，所述返料風(fēng)箱上端連接布風(fēng)板，所述布風(fēng)板上端安裝有所述返料器箱，所述布風(fēng)板上安裝有貫穿所述布風(fēng)板的返料器風(fēng)帽，所述返料器風(fēng)帽的出氣孔全部設(shè)在風(fēng)帽頭上。

采用本實(shí)用新型的鍋爐后，采用分級(jí)燃燒方式，使?fàn)t膛底部為較強(qiáng)的還原性氣氛，防止局部富氧，同時(shí)采用低床溫的運(yùn)行方式，降低N0_x原始排放，從而使N0_x排放達(dá)到50-120mg/m3，降低一二次風(fēng)機(jī)壓頭和返料風(fēng)機(jī)風(fēng)量，降低能耗，從而降低廠用電率，比現(xiàn)有同容量鍋爐降低30%，整體運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型給煤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一次風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型二次風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5的俯視圖；

圖7是本實(shí)用新型回料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

見(jiàn)圖1至圖7所示，一種低氮高效節(jié)能的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，其包括爐膛1，爐膛1下端設(shè)置有給煤系統(tǒng)2和一二次風(fēng)系統(tǒng)，爐膛1上端連通分離系統(tǒng)3，分離系統(tǒng)3包括分離器進(jìn)口煙道23和旋風(fēng)分離器24，爐膛1與旋風(fēng)分離器23之間設(shè)置有爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)4，分離器進(jìn)口煙道23連通爐膛1，旋風(fēng)分離器24上端進(jìn)口連通尾部煙道5，旋風(fēng)分離器23下部出口與爐膛1下端之間安裝有回料系統(tǒng)6，尾部煙道5內(nèi)設(shè)置有過(guò)熱器7、省煤器8和預(yù)熱器9并連接出口煙道10；一二次風(fēng)系統(tǒng)包括一次風(fēng)系統(tǒng)11和二次風(fēng)系統(tǒng)12，一次風(fēng)系統(tǒng)11包括一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)和分區(qū)布風(fēng)結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)喇叭口結(jié)構(gòu)13，喇叭口結(jié)構(gòu)13排布于爐膛1的后墻，可使一次風(fēng)沿整個(gè)床面等壓均布，分區(qū)布風(fēng)結(jié)構(gòu)具體為爐膛1四周邊和落渣管處的開(kāi)孔率大于其他區(qū)域，二次風(fēng)系統(tǒng)12為上層和下層的雙層結(jié)構(gòu)，一次風(fēng)與二次風(fēng)比例為1:1，保證底部區(qū)域的還原氣氛，下層約占15%，下層距離布風(fēng)板2.6m，便于用戶(hù)變煤種運(yùn)行，上層距離布風(fēng)板5m，上層二次風(fēng)較高，距布風(fēng)板為5米，使整個(gè)還原區(qū)增大，高位二次風(fēng)可以使煤入爐受熱后，揮發(fā)份析出燃燒階段處于底部缺氧還原區(qū)域，有效抑制NOx生成。

給煤系統(tǒng)2包括傾斜布置的落煤管15，落煤管15上端安裝有垂直設(shè)置且截面為矩形的接管14，接管14上端通過(guò)膨脹節(jié)連接給煤機(jī)18，給煤機(jī)18上安裝有進(jìn)料斗17，接管14底部設(shè)置有與落煤管15傾斜方向?qū)?yīng)的送煤風(fēng)管20，落煤管15底部設(shè)置有播煤風(fēng)管16并通過(guò)落煤板22連接爐膛。落煤管與接管的夾角為150°，落煤板22傾斜布置且為鋼板，播煤風(fēng)管16傾斜方向與落煤板22一致；播煤風(fēng)管16為扁窄矩形管，高度為30mm，降低播煤風(fēng)量，減少氧量輸入。落煤管15與接管14連接處設(shè)有耐磨塊21，耐磨塊21內(nèi)填充有耐磨澆注料。

旋風(fēng)分離器23為進(jìn)口下傾的蝸殼式汽冷旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器23的中心筒偏心設(shè)置；分離器進(jìn)口煙道24沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的外側(cè)壁為平面且與旋風(fēng)分離器23相切、內(nèi)側(cè)壁為三段折面，與爐膛1相連的折面與外側(cè)壁的夾角為35°，與旋風(fēng)分離器23相連的折面與外側(cè)壁平行且兩個(gè)面之間的距離為煙道最小寬度，中間的折面與外側(cè)壁的夾角為15，分離器進(jìn)口煙道24的高度h與煙道最小寬度a之比為4。該結(jié)構(gòu)的分離器進(jìn)口煙道24避免煙氣對(duì)旋風(fēng)分離器23靶區(qū)的沖刷，減少磨損，同時(shí)增加了煙氣接觸面積，讓爐膛煙氣出口更順暢。

爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)4包括SNCR噴槍?zhuān)琒NCR噴槍安裝在爐膛1與旋風(fēng)分離器23之間；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效。

回料系統(tǒng)6包括進(jìn)口管路26、U型返料器27和出口管路28，U型返料器27包括返料風(fēng)箱29和返料器箱30，返料風(fēng)箱29包括松動(dòng)風(fēng)室31、流動(dòng)風(fēng)室32和返料風(fēng)室33，流動(dòng)風(fēng)室32布置于松動(dòng)風(fēng)室31和返料風(fēng)室33之間，松動(dòng)風(fēng)室31布置于旋風(fēng)分離器23下端出口一側(cè)，返料風(fēng)室33布置于爐膛1一側(cè)，松動(dòng)風(fēng)室31、流動(dòng)風(fēng)室32和返料風(fēng)室33的側(cè)壁均開(kāi)有引風(fēng)口，松動(dòng)風(fēng)室31、流動(dòng)風(fēng)室32和返料風(fēng)室33的底部均開(kāi)有落灰口，引風(fēng)口連接引風(fēng)管，落灰口連接落灰管25，返料風(fēng)箱29上端連接布風(fēng)板34，布風(fēng)板34上端安裝有返料器箱30，布風(fēng)板34上安裝有貫穿布風(fēng)板34的返料器風(fēng)帽，返料器風(fēng)帽的出氣孔全部設(shè)在風(fēng)帽頭上，更換風(fēng)帽時(shí)只需更換風(fēng)帽頭即可，方便快捷。返料風(fēng)箱29的三個(gè)風(fēng)室按需給定松動(dòng)風(fēng)、流動(dòng)風(fēng)和返料風(fēng)，返料灰溫度和返料量都得到更有效的控制，返料效果好，使得爐膛滿(mǎn)負(fù)荷高效率運(yùn)行得到更好的保障，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防止循環(huán)流化床返料裝置積灰結(jié)焦。

煤從給煤系統(tǒng)2進(jìn)入爐膛1，與從一次風(fēng)系統(tǒng)11、二次風(fēng)系統(tǒng)12進(jìn)入爐膛1的一二次風(fēng)，在相應(yīng)的低床溫低氧量運(yùn)行系統(tǒng)操作下，在爐膛1內(nèi)分級(jí)燃燒，生成的灰通過(guò)分離系統(tǒng)3高效分離后，循環(huán)灰通過(guò)穩(wěn)定的回料系統(tǒng)6回到爐膛1，其余的飛灰依次通過(guò)尾部煙道5的過(guò)熱器7、省煤器8、空氣預(yù)熱器9、出口煙道10進(jìn)入除塵裝置，過(guò)熱器7包括低溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器。

本實(shí)用新型相應(yīng)的運(yùn)行系統(tǒng)為低床溫、低氧量的運(yùn)行方式，N0_x的生成是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，除去煤的因素影響，其生成率主要和溫度、氧量有關(guān)。研究表明，當(dāng)控制煤的燃燒溫度和氧量后，N0_x的生成量會(huì)大大降低。因此，我們采用低床溫（滿(mǎn)負(fù)荷床溫880~910℃）、低氧量（爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)1.16，氧量2.9%）的運(yùn)行方式減低N0_x，這主要得益于上述高效分離器能保證足夠的爐膛灰濃度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）低氮環(huán)保-從CFB鍋爐N0_x生成的機(jī)理著手，采用分級(jí)燃燒方式，使?fàn)t膛底部為較強(qiáng)的還原性氣氛，防止局部富氧，同時(shí)采用低床溫的運(yùn)行方式，降低N0_x原始排放，從而使N0_x排放達(dá)到50-120mg/m3。

（2）高效節(jié)能-從鍋爐熱損失的組成出發(fā)，分析各項(xiàng)熱損失的控制因素，著力降低每項(xiàng)損失，提高鍋爐熱效率，比現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐熱效率提高1%；在設(shè)計(jì)中采取措施，降低一二次風(fēng)機(jī)壓頭和返料風(fēng)機(jī)風(fēng)量，降低能耗，從而降低廠用電率，比現(xiàn)有同容量鍋爐降低30%。

（3）穩(wěn)定可靠-選擇合理的煙氣流速，并對(duì)鍋爐各部位的磨損機(jī)理進(jìn)行分析，對(duì)不同部位采用不同的防磨措施，減輕整體磨損，防止局部磨損，提高各部件的使用壽命，對(duì)給煤和落渣采用特有的結(jié)構(gòu)，保證鍋爐長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行。