循环流化床气化—燃烧复合燃煤锅炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103175194A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103175194103175194A(43)申请公布日2013.06.26(21)申请号201110433611.1(22)申请日2011.12.22(71)申请人张诚地址100084北京市海淀区清华大学中2楼3单元302室(72)发明人张诚(51)Int.Cl.F23C10/00(2006.01)F23C10/18(2006.01)F23C10/20(2006.01)C10J3/56(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图1页附图1页(54)发明名称循环流化床气化—燃烧复合燃煤锅炉(57)摘要本发明是一种循环流化床气化-燃烧复合燃煤锅炉，其基本特征是：该燃煤锅炉的燃烧系统主要由流化床煤气化密相区、燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区、高温旋风分离器和J型回料阀组成。煤由稀相区供入，落入密相区。由密相区底部风帽供入高压一次风，气体向上使颗粒流化，煤中挥发分受热裂解产生干馏煤气，颗粒中的碳与空气中的氧反应产生大量CO和少量CO2，形成空气煤气。从密相区和稀相区之间的过渡区供入二次风，二次风可以前后对吹。煤气与细颗粒煤在稀相区燃烧，稀相区温度为950～1150℃。稀相区气流上升气速为1～2米/秒。离开稀相区的烟气和煤灰进入高温旋风分离器，通过J形阀返回炉内。离开高温旋风分离器的烟气进入对流受热面继续换热。CN103175194ACN1037594ACN103175194A权利要求书1/1页1.本发明是一种循环流化床气化-燃烧复合燃煤锅炉，其基本特征是：该燃煤锅炉的燃烧系统主要由流化床煤气化密相区、燃烧煤气和细小煤颗粒的稀相区、高温旋风分离器和J型回料阀组成。2.依据权利要求1，煤由稀相区供入，落入密相区。由密相区底部风帽供入高压一次风，气体向上使颗粒流化，对于最大颗粒直径为10～25毫米的煤，密相区底部空塔气速为0.6～1.2标米/秒，密相区温度为950～1050℃，一次风量为理论空气量的20～30％，密相区静止料层厚度为0.5～1米，密相区物料含碳应大于15％。煤中挥发分受热裂解产生干馏煤气，颗粒中的碳与空气中的氧反应产生大量CO和少量CO2，形成空气煤气。3.依据权利要求1，从密相区和稀相区之间的过渡区供入二次风，二次风可以前后对吹，从前墙供入的二次风位于给煤口下方，将保证不会产生炭黑。煤气与细颗粒煤在稀相区燃烧，稀相区温度为950～1150℃。燃烧热量通过辐射传给炉壁受热面，为避免严重磨损，稀相区气流上升气速为1～2米/秒。4.依据权利要求1，离开稀相区的烟气和煤灰进入高温旋风分离器，被分离的颗粒通过J形阀返回炉内。细颗粒的循环提高了它们的燃尽度。离开高温旋风分离器的烟气进入对流受热面继续换热。2CN103175194A说明书1/2页循环流化床气化—燃烧复合燃煤锅炉技术领域[0001]本发明是一种燃煤锅炉，特别是循环流化床气化-燃烧复合燃煤锅炉。背景技术[0002]目前使用的燃煤锅炉多是层燃炉、煤粉炉和循环流化床炉。层燃炉运行简单、电耗低，但效率低、不适应煤种变化、压火时排放苯并芘之类的污染物。煤粉炉一度因煤粉制备复杂、电耗高、颗粒物和氮氧化物排放量大，不适于作为中小型燃煤设备而被淘汰，近来煤炭科学有采用煤粉集中制备、完善给粉控制、分级供风减少氮氧化物排放和布袋除尘等措施，重新进入市场，但仍存在电耗高、可用煤种单一的缺陷。现有的循环流化床燃煤炉可以良好燃用高灰分、高水分、低挥发分燃料，能够在燃烧过程中低成本脱硫和抑制氮氧化物生成，燃烧效率也较高，但也存在炉内受热面磨损、燃用发热量大于18MJ/Kg的低灰分煤时需要添加循环物料以及鼓风电耗过高等问题。现有循环流化床燃煤炉是依靠颗粒回流带出密相区燃烧富余的热量实现密相区的温度稳定，为达到足够大的回流量好强化传热，除设置分离器使小颗粒循环外，还要求较高的气速，正是高气速和高颗粒浓度造成对炉内受热面的严重磨损，同样，现有循环流化床燃煤炉之所以难以燃用低灰分煤也是因为依靠煤自身灰分难以达到足够的颗粒回流量，低灰分煤是我国工业用煤的主体，只能使用高灰分煤将限制循环流化床炉的使用范围。发明内容[0003]针对燃煤流化床密相区热平衡问题，本发明将密相区从以燃烧为主转化为以气化为主，通过大幅度减少供给密相区的一次风量，使密相区由低碳转为富碳，当密相区温度超过900℃，煤在密相区将发生气化反应，产生干馏煤气和空气煤气。为使密相区温度稳定在1050℃以下，生成CO的气化反应需要支出的热量仅为纯燃烧反应的1/5左右，再计及密相区反应份额，需要从以气化为主的密相区带出的热量仅为燃烧总容量的10％左右。产生的煤气和细颗粒煤将在位于密相区上部的稀相区燃烧。