[发明专利]改进的直接吸收剂制备/进给设备和循环流化床锅炉系统的方法

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及循环流化床(CFB)燃烧系统，且更特定而言， 涉及改进的直接吸收剂制备/进给设备和用于CFB锅炉系统的方法。

背景技术

流化床燃烧(FBC)是在电厂中主要用于烧耗固体燃料的燃烧技 术。FBC电厂比常规电厂更灵活，因为其可烧煤、煤渣或生物质， 以及其它燃料。术语FBC涵盖流化床过程的范围，其包括循环流化 床(CFB)锅炉，鼓泡流化床(BFB)锅炉以及其它变型。在燃烧过程中， 流化床使固体燃料悬浮于向上吹动的空气喷射上，得到气体和固体的 湍流混合。翻转作用，非常像鼓泡流体，提供更有效的化学反应和传 热手段。

在具有含硫成分的燃料(例如煤)燃烧期间，硫被氧化以形成主要 为气态的SO₂。特别地，FBC减小了通过脱硫过程以SO₂形式排放的 硫量。诸如含CaCO₃石灰石这样的合适吸收剂用于在燃烧期间从烟 气吸收SO₂。为了促进燃料燃烧和硫的俘获，FBC燃烧以低于常规燃 烧系统的温度操作。FBC系统在典型地大约780℃与大约1000℃之间 的范围操作。因此其允许煤在更冷的温度燃烧，在燃烧期间NO_x的 产生低于其它煤燃烧过程。通过寻找能控制污染物排放而无需外部排 放控制(诸如洗涤器)的燃烧过程的努力发展出硫化床锅炉。

CFB锅炉系统通常与用于硫俘获的石灰石进给系统相关联。进给 到锅炉的经过处理的石灰石通常利用粉碎机调节到特定大小范围以 允许有效进行脱硫过程。如果粒子过大，那么脱硫过程将效率低下， 因为存在不足的石灰石表面积与烟气起反应。另一方面，如果粒子过 小，石灰石将在其可起反应移除硫之前随着烟气带离脱硫区。通常石 灰石以(例如但不限于)大约100至大约400微米范围的中等粒子直径 进给到锅炉从而实现这个粒度范围，未经处理的原料石灰石通过粉碎 机来减小大小和水分含量。目前存在各种可用于压碎石灰石的机器， 包括例如，锤磨机、辊式压碎机和辊磨机。无论用于石灰石压碎的器 械类型是什么，粒子在压碎之前或期间被干燥以产生自由流动的材 料。

传统上，在现场或由石灰石供应商从锅炉系统单独制备石灰石。 所制备的石灰石被输送到锅炉房中的储存系统，之后从锅炉房计量石 灰石并将石灰石注入到锅炉内。经验表明，使用单独现场系统制备或 从场外供货商供应的石灰石的成本较为昂贵。在单独现场系统的情况 下，使用单独的建筑和辅助燃料来干燥石灰石。另一方面，石灰石制 备和进给系统也可与锅炉系统本身整合，造成资本和操作成本的显著 降低。具体而言，CFB锅炉可配备整合的石灰石制备和进给系统， 其位于锅炉建筑内。根据需要来干燥和制备石灰石的这种系统也可被 称作准时(JIT)石灰石系统。

使用辊磨机的系统也被设计和安装于CFB锅炉上。辊磨机系统 利用空气(磨机空气)来干燥石灰石并运输到CFB。通常在磨机利用高 压空气时从一次空气流获得磨机空气。对于大多数CFB锅炉，在大 约400°F与大约600°F范围的热一次空气通常是可用的。使用热空气 来干燥进入的石灰石，将石灰石从磨机中扫除出来并将它输送到锅 炉。但是为了保护辊磨机的机械部件，其操作温度保持相对较低，例 如在大约170°F至大约200°F的范围。

而且，石灰石通常含有少量水分(例如，少于5％)。为了进行正 常系统操作，进入辊磨机的空气温度为可接受的磨机机械操作温度、 石灰石水分含量和空气与石灰石比例的函数。对于如上文所述的JIT 系统，进入磨机的空气温度通常小于大约250°F。因此，已知可用的 一次空气温度在大约500°F的范围，因此将对从一次空气流获得的磨 机空气进行调温从而产生磨机引出空气温度，通常在大约180°F至 225°F的范围。

经验表明使用调温的空气有效地减小从烟气的热回收。因此，减 小的热回收降低了锅炉效率，例如在大约0.5％至大约1.5％的范围， 从而增加机械大小和操作成本。尽管将使用辊磨机的JIT石灰石系统 安装到CFB锅炉上提供关于减小CFB锅炉资本成本的初始益处，但 却存在关于增加长期操作成本的折衷(例如，与CFB锅炉的成本相比， 高达15％至30％)。因此，需要能改进热回收并因此增加配备了JIT 石灰石系统的CFB锅炉的锅炉效率。

发明内容