[发明专利]双流化床式锅炉

说明书

本发明涉及一种改进的流化床锅炉，用来燃烧如煤粉或碎煤之类的燃料，以减少锅炉排烟对大气的污染。本发明特别涉及到一个双流化床式锅炉，它有一个形成颗粒状载热介质的流化床的上游燃烧段和一个形成颗粒状硫受体的流化床的下游脱硫段。

众所周知，硫化床锅炉有一个由垂直延伸的圆柱形或矩形容器形成的燃烧段，带有一水平安装的多孔布风板和一个设在布风板上方的用于产生蒸汽的热交换器。颗粒状载热体和流化介质堆积在布风板上，在燃烧段的上部、布风板的下游形成一个流化床，向布风板的下游送如煤粉之类的燃烧颗粒作为燃料。向燃烧段下部、布风板的上游送风作为流化和氧化气体，并向上穿过水平布风板。流化状态的燃烧颗粒与空气反应而产生燃烧热。

该热能直接或间接地传给设在流化床内的热交换器。间接传热时，流化状态的载热介质颗粒被加热，并与热交换器表面相接触，将显热传给热交换器。

在这种常规的流化床锅炉中，使用了砂子或石灰石。当使用石灰石作为载热和流化介质以及硫受体时，在锅炉运行一定时间之后，将石灰石由锅炉中卸出，并在其热能回收之后倒掉。

被锅炉烟气带走的固体颗粒，包括未燃尽的煤、消耗的石灰和灰渣。用旋风除尘器与烟气进行分离，被分离的固体颗粒然后返回原锅炉中或被送到形成被分离的固体颗粒的另一个流化床的第二个燃烧段或再燃烧段，再送入作为流化和氧化气体的空气，并送入煤或重油等新燃料作为再燃烧的补充燃料。

总之，象煤这类固体颗粒燃料，含有不燃烧的灰渣，在锅炉长时间运行当中，这种固体燃料中大一点的灰渣就会积聚在锅炉的流化床上，这种积灰需要定期由流化床上进行人工清除，并在由锅炉系统中的热交换器回收热量之后将其倒掉。

先有技术的这种类型流化床锅炉中，锅炉的烟气在由锅炉系统中排出之前，通过连接锅炉与脱硫装置的管道送入脱硫装置中，以防烟气中含硫造成大气污染。脱硫装置采用的脱硫方法是用水或乙二醇、胺等其它液体进行湿洗涤，并用石灰石之类的固态受体吸收氧化硫或与其发生反应。

还有，在先有技术中，脱硫装置通过一个如旋风除尘器之类的机械分离器与流化床锅炉连接在一起。旋风除尘器用来分离烟气中带走的灰渣之类固体颗粒。

常规的流化床锅炉大家都知道，它是采用石灰石代替砂子作为载热、脱硫和流化介质，在其自身燃烧过程中能够除掉烟气中的硫。但是在这种情况下，实际上最好还是为锅炉配备一台脱硫装置，因为在燃烧和石灰石脱硫过程中，烟气中的硫不能充分地除掉，因而烟气不能由系统中排出，以免污染大气。这是由于在协调煤燃烧的最佳温度条件与烟气的最佳脱硫条件时遇到了实际困难，这种条件必须用到同一个石灰石流化床中，结果在燃烧和脱硫过程中没能达到有效的脱硫或除硫。

近来研制出一种改进的流化床锅炉，它是一种垂直安装的双床式的，它有一个上游下段，形成一个只供燃烧用的砂子流化床;还有一个下游上段，形成另一个只供脱硫或除硫用的石灰石流化床，这两段用一个布风板隔开。下面的流化燃烧床内产生的烟气作为待脱硫的流化气，通过布风板进入上面的流化脱硫床中。与常规的采用石灰石的单床式锅炉相比，两个分离的流化床内的燃烧和脱硫温度条件可以按各自用途调节到最佳状态。

美国专利NO.4614167就公开了一种带有两个或多个垂直安装的流化床燃烧室的锅炉，此锅炉包括下部燃烧空间的第一床和上部燃烧空间的第二床，床上有颗粒状燃料，由床下供给空气作为流化和氧化气体。

这种双床式锅炉优于使用石灰石的单床式锅炉，还优于配备有附加脱硫装置以降低烟气含硫量，而同时还要保证整个锅炉系统热效率高的、使用砂子的床式锅炉。

但是，当燃烧低品质高灰分的煤（如煤渣等）时，其发明者已经承认，由于下述原因，装有石灰石的上流化床段不能充分发挥其预期的脱硫能力。其原因之一是由于分隔两个床的布风板局部被堵塞，主要是被烟气中含的灰渣堵塞，使来自下燃烧床段的烟气流被堵住;其二是用石灰石进行烟气脱硫而产生的CaSO₄降低了炉灰的熔点，导致沉积在石灰石颗粒上的灰量增加，而阻碍脱硫过程。

本发明的第一个目的是用一种新型双流化床式锅炉来克服使用含硫和较多灰分的颗粒状固体燃料（例如煤渣）的常规双流化床式锅炉所产生的上述缺点，以提高脱硫效率。

本发明的第二个目的是提供上述新型双流化床式改进的锅炉系统，系统的燃烧效率高，而且不需要额外补充燃料。

本发明的第三个目的是提供一种双床式锅炉，其优点是可以燃烧含“煤渣”之类大块灰渣的煤。

本发明的其它目的将参照本发明的优选实施例进行介绍。