[发明专利]流化－悬浮组合燃烧锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃用固体燃料的燃烧组合系统，具体地说涉及一种流化-悬浮组合燃烧锅炉。是对传统流化床燃烧和煤粉悬浮燃烧技术的革新，以获得更高的燃烧效率和更低的有害物质排放水平。

背景技术

长期以来使用固体化石燃料(如煤等)直接燃烧是使我国环境造成严重破坏的重要因素。目前，除少数地区外，我国大气污染以煤烟型为主，主要污染物为悬浮颗粒物(TSP)、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOx)等。由于我国目下的煤炭生产和消费技术水平及装备能力难于达到环境保护的要求，洁净煤技术的开发应用刚起步不久，因而环境的承受能力日益不堪重负，已经影响到国民经济的可持续发展和人民大众的健康。

为了减少TSP、SO₂、NOx等有害物质的排放量，采用静电除尘或滤袋除尘能获得95～99％的除尘效率，TSP达到国家标准已不是大问题了，最困难的是降低SO₂和NOx的排放量。当前电站煤粉锅炉除硫所用技术最成熟的是湿式烟气脱硫装置(FGD，如石灰-石膏法)，在Ca/S＜2条件下可达95％以上的脱硫率。但该法投资大，运行费用高，占地面积广，费水多等也让用户难于承受。煤粉炉降低NOx措施，包括低NOx燃烧器和低NOx燃烧技术(如空气分级法、燃料分级法、烟气再循环法等)。这些技术措施同样存在初投资大、运行费用高，系统复杂等不足；而且某些技术存在明显的局限性，例如，用烟气再循环降低NOx的效果是随再循环量增加而增加的，然而再循环量增加使燃烧温度降低，影响煤粉的燃尽率和燃烧效率，一般烟气再循环率控制在10～20％。燃料分级法很强地依赖再燃燃料的种类，一般采用天然气作再燃燃料，因此要求有稳定的天然气气源，否则只好望空兴叹。循环流化床锅炉(CFB锅炉)脱硫、脱氮方法相对较简单，采用加石灰石脱硫，当Ca/S＝2～2.5时，脱硫效率大于90～95％；而低的燃烧温度和空气分级能有效抑制NOx的生成，通常NOx的排放量仅为煤粉炉的50％或更低。但随着容量的增大使CFB锅炉结构布置带来不少问题，尤其是庞大、笨重的高温旋风分离器及回料系统的结构布置，大大增加设计难度，加大制造成本，增加流动阻力，延长启动停炉时间，降低运行机动性；此外分离-回料系统间或出现的二次燃烧还带来系统的结焦、堵塞、磨损等问题。

目前，已知的俄罗斯圣彼得堡工业能源公司发明的“固体燃料的涡流燃烧技术”中，利用空气动力学方法在燃烧室内形成两个类型的燃烧区：底部的低温涡流区和上部的高温区，以保证燃料的充分燃烧。分散送风和给料以及炉内的燃料往复循环运动，为获得高燃烧效率和低排放提供了有力保障。采用5～10mm的颗粒燃料，最大可达25mm。该技术比传统煤粉燃烧方式确实有所创新，据称在使用褐煤和烟煤的50～300MW锅炉机组获得成功的工业试验。然而该技术的核心是利用空气动力学方法组织涡流燃烧区，带动大量粒子燃料进行燃烧，属于悬浮燃烧范畴；要在涡流区里裹带5～10mm甚至25mm的固体燃料颗粒燃烧是很难实现的，除非另有途径，否则这些大颗粒就很难在有限的停留时间内燃尽，其燃烧效率高也就变成虚话了。其次，这些宽筛分颗粒气流的点火及稳燃也是复杂而困难的事，常规方法很难做到。中科院广州能源所公开了一种的“喷动流化旋涡煤粉燃烧器”(专利号200410077340.0)，其构造是，具有一个立式圆柱形或方形的燃烧室，所述燃烧室侧壁上分别开有倾斜向上的一次风粉管道和倾斜向下的底部风道以及燃气与未燃烬颗粒出口、倾斜底部。一次风携带煤粉颗粒通过倾斜向上的一次风粉管道进入燃烧室，与其相对的底部喷动流化风通过底部风道进入燃烧室，一次风与喷动流化风相对喷射形成旋流区和上升的气流区。与上述俄罗斯圣彼得堡工业能源公司技术本质上没有太多区别，也同样存在着稳燃、燃尽率和燃烧效率等一些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧效率高、能有效降低SO₂及NOx、结构简单、使用方便的流化-悬浮组合燃烧锅炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种流化-悬浮组合燃烧锅炉，包括常规锅炉布置的立式燃烧室，燃烧室底部为鼓泡流化床燃烧区并配以给料机、流化床风道及流化床排渣口；其特征在于：燃烧室下部为低温、还原性主燃烧区，燃烧室上部为高温氧化性燃尽区。

所述的燃烧室底部鼓泡流化床燃烧区，是采用非定向圆柱形风帽播风的鼓泡流化床结构；整个床由多个小床组成，每个小床独立调节供风和燃料量，并配备等压风室。