[发明专利]以兰炭或天然气为燃料的循环流化床锅炉及其工作方法

说明书

本发明公开了一种以兰炭或天然气为燃料的循环流化床锅炉及其工作方法，解决了现有的循环流化床锅炉不能同时适应以兰炭为燃料或以天然气为燃料的问题。根据兰炭的发热值和天然气的发热值设计出同时能适应两种燃料的锅炉受热面，在流化床燃烧室（2）上，同时布置天然气燃烧器和适应兰炭燃料的兰炭进料管（5）及惰性物料给料管（12）；当以天然气为燃料时，关闭兰炭进料管和惰性物料给料管（12），天然气燃烧后的烟气经过旋风分离器上部的圆筒直接进入到锅炉尾部烟道（13）中，实现锅炉稳定运行。当以兰炭为燃料时，调整通过兰炭进料管送入到流化床燃烧室（2）中的兰炭量，使循环流态化载体流的稳定，实现兰炭燃料的稳定运行及完全燃烧。

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉，特别涉及一种以兰炭为燃料或切换成以天然气为燃料的循环流化床锅炉及其工作方法。

背景技术

随着环保要求的提高，对烟气排放污染的治理强度也日益提高；火力发电厂循环流化床锅炉是以煤炭为燃料；对于火力发电厂循环流化床锅炉所使用的煤炭，一般是先将煤炭破碎成10毫米以下的颗粒，再用车辆运输至发电厂的使用地点，煤中含的多种物质，将煤作为燃料，直接送入循环流化床锅炉中进行燃烧，会造成煤中许多化工原料的损失；同时，随着煤炭的燃烧，氮氧化物、硫化物和挥发性粉尘被排入到大气中，会造成大气的污染，尽管发电厂投入大量的治理设备，取得了一定的治理效果，但这毕竟是治标不治本的事情。

燃煤的循环流化床锅炉主要是由炉膛、旋风分离器、尾部竖井烟道中的受热面组成，这种结构的锅炉，一般在炉膛的后部连接有一个旋风分离器，旋风分离器为圆柱状筒体，在圆柱状筒体的底端连接有锥形过渡体，在锥形过渡体的底端出料口上连接有沿上下方向垂直设置的返料管，在返料管的底端连通有返料箱，返料箱的另一端与回料管相连，回料管的另一端与炉膛的底部连通；循环流化床锅炉的工作是基于燃料的循环流态化过程，即，加入到炉膛中的燃煤燃烧部分后变成高温灰粒，高温灰粒进入到旋风分离器中，高温灰粒在旋风分离器以螺旋路径旋风式沿圆柱状筒体内腔运动，粒度较大的高温灰粒被分离下来，经过锥形过渡体内腔收集，沿返料管内腔下落到返料箱后，继续沿回料管下落进入到锅炉炉膛中，未被分离下来的粒度较小的灰粒与烟气一起由圆柱状筒体内腔中部上升进入到尾部竖井烟道对受热面进行加热，即旋风分离器对粒度不同的灰粒进行了分离；从旋风分离器返回的被分离出的一定粒度的高温循环灰粒由回料管进入到炉膛后，与炉膛中的一、二次热风及燃煤进行混合后，处于悬浮流化状态，悬浮流化状态的混合物在炉膛中上升，同时进行燃烧，燃烧后产生新的灰粒，这些灰粒再次进入到旋风分离器中，再次被旋风分离器进行分离，如此循环往复，由于燃煤中含有灰分，燃煤后所产生的灰粒构成循环流态化的载体。

兰炭是煤的深加工产品，煤在600℃左右温度条件下，通过低温干馏工艺，制备得到兰炭；在兰炭的制备过程中，能提取出煤焦油、焦炉煤气等副产品，极大地提高了煤炭的综合利用价值；兰炭具有固定炭含量高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、含铝低、含硫低、含磷低和挥发灰份低的特点，兰炭作为燃料具备低氮氧化物、低二氧化硫、低尘排放的显著优势；若用兰炭取代煤炭作为循环流化床锅炉的燃料，会大大降低烟气中的污染物，但现有的循环流化床锅炉均是以煤炭为燃料进行设计的，炉膛中循环流态化的载体主要是基于燃煤后所产生的灰粒，若将循环流化床锅炉的燃料由煤炭变更成兰炭，由于兰炭中灰分大大降低，兰炭燃烧后所产生的少量灰粒不足以形成循环流态化的载体，需要对炉膛中燃料的循环流态进行重新构建；另外，特别是现有的循环流化床锅炉的炉膛布置，以及受热面的布置，已无法满足兰炭燃料的要求，需要对各部分受热面的布置进行重新设计优化，并且对送风系统和高温绝热旋风分离器也需要进行重新设定，以满足发电锅炉的节能高效要求。

天然气属清洁燃料，与兰炭热值相差相对较小，天然气锅炉具有排放污染物较低的特点，能很好地符合国家污染物的排放标准，但天然气成本较高，天然气锅炉由于运营成本较高，在市场上推广使用受限，若设计一个即可单独使用兰炭，又可单独使用天然气的循环床锅炉，成为市场近几年来的一种需求趋势。

发明内容