[实用新型]可实现氮氧化物和SO2超低排放的循环流化床锅炉

说明书

本发明公开了一种可实现氮氧化物和SO2超低排放的循环流化床锅炉，解决了现有的循环流化床锅炉所排放的氮氧化物和二氧化碳的指标无法进一步降低的问题。将传统的循环流化床系统中所配备的两个旋风分离器改变为一个旋风分离器，使该旋风分离器的横截面积大大增加，从而大幅增加高温灰粒螺旋下降的全程路径，使粒度在20‑100μm的灰粒螺旋下落触底到返料箱后动能大大减小，不会反弹后上升，而是循环进入到炉膛中与燃煤和进风混合，提高了高温灰粒对燃煤的包覆率，从根源上减小了燃煤在燃烧过程中所产生的氮氧化物和二氧化碳。

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉，特别涉及一种可大幅度减少氮氧化物和SO2排放的循环流化床锅炉。

背景技术

燃煤的循环流化床锅炉主要是由炉膛、分离器、尾部竖井烟道中的受热面组成，这种结构的锅炉，一般在炉膛的后部对称地设置有两个出烟口，在每个出烟口上分别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，在返料箱上还设置有回料管，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原理是基于燃料的循环流化过程，即，加入到炉膛中的燃煤燃烧后变成高温灰粒，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、锥形过渡体内腔和返料管内腔螺旋式下落，当下落到返料箱后，粒度较小的灰粒被反弹后，方向沿返料管、锥形过渡体内腔、圆柱状筒体内腔上升进入到尾部竖井烟道中对受热面进行加热，粒度较大的高温灰粒则继续下落进入到锅炉炉膛中，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，在上升过程中燃煤燃烧，燃煤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。

旋风分离器的作用主要是将炉膛中排出的高温粒状灰分，根据粒度的大小进行分离；炉膛中排出的高温粒状灰分进入到旋风分离器的腔内顶部后，高温颗粒灰从炉膛的出烟口进入分离器后，由于惯性力的作用，高温颗粒灰会在旋风分离器的内腔中沿大螺旋状轨迹盘旋下落，依次通过圆柱状筒体内腔、锥形过渡体内腔和返料管内腔后，触及到返料箱底部，粒度在100-120μm的灰粒触底反弹后，沿反向小螺旋状上升，依次反向通过返料管、锥形过渡体和圆柱状筒体内腔，进入到尾部竖井烟道中，对尾部受热面进行加热，而粒度在120μm以上的灰粒经过返料箱和回料管下段后回到炉膛内，进行下一次的循环流化。

现有的循环流化床锅炉均设有两个出烟口，并对应地设置两个旋风分离器，旋风分离器的容积是依据炉膛的大小来配套设置的，这种设计结构主要是基于炉膛流化平衡性的考虑，两个分离器的设计结构有利于炉膛内流化物的平衡，循环流化物料的平衡，在一定程度上，是有助于燃料的燃烧；但循环流化床的综合指标并不只基于流化物料的平衡性，而物料的均匀性对燃烧的稳定性起的作用更大；现有的一个炉膛配备两个旋风分离器的结构，使旋风分离器筒体的体积受限，筒体的横截面不大，直接造成从炉膛中进入到旋风分离器中的高温灰粒的螺旋下落路径的半径较小，致使高温灰粒螺旋下降的全程路径较短，导致粒度在20-100μm的灰粒螺旋下落触底到返料箱后，动能还较大，这部分灰粒被反弹后沿反方向上升，进入到了尾部竖井烟道中，而更大粒度的灰粒才会沿返料管继续下落，进行到炉膛中参与循环流化；也就是说现有的两旋风分离器结构，存在不能将20-100μm的灰粒分离出，使它们再次进入到炉膛继续参与循环流化的缺陷，也就是说，现有循环流化床锅炉中能进入到炉膛的高温颗粒的灰粒绝大部分是粒度较大的灰粒，这些粒度较大的灰粒进入到炉膛中与一、二次热风、以及燃煤要进行混合，在此过程中，若比较燃煤被灰分包覆的包覆率，灰粒较大的高温灰粒与粒度更小的高温灰粒对燃煤的包覆率肯定要小，而较小的燃煤包覆率，直接会造成氧气与燃煤接触面大，燃煤在燃烧过程中会产生较多氮氧化物和二氧化碳，使锅炉排放的氮氧化物和二氧化碳的指标无法进一步降低。

发明内容