[发明专利]双流态洁净燃烧锅炉及双流态洁净燃烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及循环床锅炉优化洁净燃烧，特别是双流态循环流化床锅炉技术领域。

背景技术

循环床(也称循环流化床)燃烧技术具有清洁、环保、煤种适应广等特点，受到世界各国的普遍重视，在最近二十多年得到了迅速发展，也是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术。

循环床锅炉清洁煤燃烧的优势在于低温燃烧、分段燃烧：其炉膛温度只有900℃左右；炉膛底部保持欠氧燃烧，以控制氮氧化物的生成，实现低氮燃烧；在炉膛中下部给入二次风，补足氧气强化燃烧，提高燃烧效率，同时喷入钙粉进行炉内脱硫，降低二氧化硫的排放。由此可以看出，实际应用中低氮燃烧的欠氧需求(抑制氮氧化物的形成)和炉内脱硫的富氧要求(脱硫需要)这两种不同含氧量的要求要在一个炉膛内是一对难以调和的矛盾，往往此消彼长，难以控制，是循环床锅炉优势不能充分发挥的原因之一，不能有效实现低污染排放。

大型化循环床锅炉与煤粉炉相比仍然存在燃烧效率低、磨损大、自用耗电率高等问题，在环保标准不太高时，由于不需要后续的烟气脱硫、脱硝系统，所以具有很好的应用价值。但是当环保标准提高之后，由于该种工艺产生烟气中含有的污染物排放难以适应日益提高的排放标准要求。假如简单的直接增加复杂的烟气脱硫、脱硝系统，虽然可以解决这一问题，但是由于烟气处理费用增加，其应用价值还比不上煤粉炉(煤预先磨成很细的煤粉，与空气的接触表面积大大增加，使燃烧强化。煤粉炉炉内温度也较高，因此，除了煤质很差的煤以外，各种煤都能在煤粉炉中有效地燃烧，并且燃烧比较完全，燃烧效率也比较高。它可以完全实现机械化和自动化。煤粉燃烧几乎是所有大型燃煤锅炉的燃烧方式，但是煤粉炉在烟气处理工艺中比较麻烦，必须配备烟气除尘、脱硫、脱硝等处理设备)，制约了清洁煤燃烧优势的发挥。

循环床定态设计概念和流态图谱是近年循环床技术标志性进步，确立了在理论方面中国循环床锅炉的国际领先地位。

循环床技术的进步主要体现在“流态重构”，所述“流态重构”是指在维持循环床锅炉炉膛上部快速床流化状态的前提下，维持流化风速和循环流率不变，通过优化床料质量，改变炉膛中下部浓度分布，从而降低风机能耗和减轻受热面磨损，下部流态的改变对燃烧、传热、混合及污染物排放的影响是该技术的关键！

“流态重构”理论要求煤颗粒的粗细颗粒比例、一、二次风配比等在炉膛内按最佳的状态进行排列组合。例如煤颗粒的粒度在1mm至5mm范围内最佳，但是实际中，由于物料是由原煤通过破碎机破碎形成的，在颗粒度上不可能达到上述要求，实际中，煤颗粒基本上处于宽筛分状态(0mm至13mm)。流态重构后，构成底部非循环床料的粗颗粒量大大减少，构成快速床的细颗粒量略有增加，总的床存量大大减小且细颗粒比例大幅度提升，粗颗粒与细颗粒的比例由煤种、入炉煤颗粒度及锅炉本身的结构决定，实施中难以真正实现理论要求。

循环床锅炉燃料粒度具有宽筛分特性，一般为0mm--13mm，窄一些的也要在0-8mm，其粒度一般按照正态曲线分布，不同粒径颗粒对应的流化风速差异很大，循环床锅炉炉膛内不同高度只有相对固定的烟气流速，不利于控制宽筛分粒径物料的流化质量。

另外，循环床燃烧是一个多参数、强耦合、大滞后的复杂系统，试图使得流态、循环、燃烧、传热、防磨等均达到最优，同时控制氮氧化物的产生、进行炉内脱硫，从源头上使二氧化硫、氮氧化物近零排放，并降低自用电消耗，诸多指标在一个系统，特别是一个炉膛中均要实现高水平控制，的确是困扰循环床锅炉技术发展的一大难题。

发明内容

为克服循环床锅炉燃烧多参数、强耦合造成的各项指标的相互制约，本发明提出一种双流态洁净燃烧锅炉，在循环床锅炉的理论基础上，通过工艺和装置的改进，在使用燃料颗粒不变的情况下，能够将各项指标调整过程中可能产生矛盾的参数进行分解调整，从而使各项指标可以通过单一参数或少量参数(例如一次风、二次风风量、含氧量等)调整进行最大限度的优化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种双流态洁净燃烧锅炉，其特征在于，包括两者进行有效组合的鼓泡床和循环床，其中，

所述循环床为常规循环流化床锅炉，所述循环床炉膛上部设置有循环床烟气出口，底部设有第一布风板及第一一次风室，所述循环床烟气出口与旋风分离器相连接，所述旋风分离器下部固体出口与返料器相连接，所述返料器通过返料腿连接到循环床炉膛下部，以及与旋风分离器烟气出口相连接的尾部烟道，向循环床炉膛内添加脱硫剂的钙质脱硫剂给料管设置在所述返料腿或者循环床炉膛壁上，所述尾部烟道内布置有受热面；