一种CFB锅炉系统的制作方法

一种cfb锅炉系统
技术领域
1.本实用新型涉及热能工程技术领域，尤其涉及一种cfb锅炉系统。


背景技术：

2.循环流化床(circulating fluidized bed；cfb)锅炉因其具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节大、可在床内直接脱硫及实现低nox排放等优点，在供热、热电联产、电站锅炉中被广泛采用。
3.目前，对cfb锅炉的no
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排放要求需要满足50mg/nm3以下的超低排放标准，在役cfb锅炉纷纷进行低氮燃烧改造，以求降低cfb锅炉no
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初始排放，并结合在旋风分离器入口设置的sncr脱硝系统实现no
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超低排放。
4.但是，当cfb锅炉在较低负荷(如20％～30％负荷)期间运行时，较大的炉膛布风板面积决定了低负荷运行期间cfb锅炉炉底流化风量不能进一步降低，导致cfb锅炉的密相区的燃煤于氧化性气氛中进行燃烧，燃烧中生成的no
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较容易超过50mg/nm3甚至100mg/nm3，然而此时炉膛出口温度一般在800℃以下，旋风分离器入口处布置的sncr脱硝系统由于反应温度低于脱硝反应温度窗口而无法投用，造成cfb锅炉低负荷运行期间no
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较难实现50mg/nm3以下的超低排放标准。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种cfb锅炉系统，能够提高cfb锅炉密相区的还原性，抑制no
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的产生，进而降低了cfb锅炉处于第一负荷范围运行期间生成的no
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的量，使得cfb锅炉系统较容易达到排放标准。
6.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种cfb锅炉系统，包括：
8.cfb锅炉，所述cfb锅炉的侧壁设有一次风入口、上层二次风入口及下层二次风入口；
9.废气气源，所述废气气源中存储有富co2无o2的废气；
10.一次风机，连通于所述废气气源及所述一次风入口，所述一次风机用于在所述cfb锅炉处于第一负荷范围运行期间时，将由所述废气气源流至所述一次风机处的废气输送至所述一次风入口，所述第一负荷范围运行期间是指所述cfb锅炉的负荷为满负荷的20％～30％的运行期间；
11.二次风机，连通于所述废气气源、所述上层二次风入口及所述下层二次风入口，所述二次风机用于将由所述废气气源流至所述二次风机处的废气输送至所述上层二次风入口及下层二次风入口。
12.可选地，还包括废气输送总管、第一废气输送支管及第二废气输送支管；
13.所述第一废气输送支管的一端连通于所述废气输送总管，所述第一废气输送支管的另一端连通于所述一次风入口，所述一次风机安装在所述第一废气输送支管上；
14.所述第二废气输送支管的一端连通于所述废气输送总管，所述第二废气输送支管的另一端连通于所述上层二次风入口及所述下层二次风入口，所述二次风机安装在所述第二废气输送支管上，并用于在所述cfb锅炉处于第一负荷范围运行期间时，输送流至所述二次风机的所述废气至所述上层二次风入口及所述下层二次风入口。
15.可选地，通过所述二次风机控制所述上层二次风入口及所述下层二次风入口处所述废气的流速为35～60m/s。
16.可选地，还包括空气源，所述空气源连通于所述二次风机，所述二次风机还用于在所述cfb锅炉处于第二负荷范围运行期间时，通过所述上层二次风入口及所述下层二次风入口向所述cfb锅炉内输入空气，所述第二负荷范围运行期间是指所述cfb锅炉的负荷为满负荷的30％以上的运行期间。
17.可选地，还包括第一电动调节风门、第二电动调节风门、第一电动关断门、第二电动关断门及第三电动关断门；
18.所述第一电动调节风门安装于所述第一废气输送支管上，并用于调节所述第一废气输送支管中的废气量，所述第二电动调节风门安装于所述第二废气输送支管上，并用于调节所述第二废气输送支管中的废气量，所述第一电动关断门用于导通或关断所述第一废气输送支管，所述第二电动关断门用于导通或关断所述第二废气输送支管，所述第三电动关断门用于导通或关断所述废气输送总管。
19.可选地，还包括上层二次风风箱和下层二次风风箱，所述上层二次风风箱连通于所述第二废气输送支管的另一端及所述上层二次风入口，所述下层二次风风箱连通于所述第二废气输送支管的另一端及所述下层二次风入口。
20.可选地，所述下层二次风风箱通过第一风管连通于所述下层二次风入口，所述cfb锅炉系统还包括脱硝装置，所述脱硝装置连通于所述第一风管，且所述脱硝装置用于通过所述第一风管及所述下层二次风入口向所述cfb锅炉内喷入脱硝还原剂。
21.可选地，所述脱硝装置包括双流体雾化喷枪，且所述双流体雾化喷枪的喷嘴与所述cfb锅炉壁面的距离大于200毫米。
22.可选地，所述上层二次风风箱通过第二风管连通于所述上层二次风入口，所述cfb锅炉系统还包括安装于所述第一风管上的第三电动调节风门及安装于所述第二风管上的第四电动调节风门，所述第三电动调节风门用于调节所述第一风管中废气的流量，所述第四电动调节风门用于调节所述第二风管中废气的流量。
23.可选地，所述第一废气输送支管上设置有第一流量计，所述第二废气输送支管上设置有第二流量计。
24.本实用新型至少具有如下有益效果：
25.本实用新型提供的cfb锅炉系统中，在cfb锅炉处于第一负荷范围运行期间时，废气气源中富co2无o2的废气流动至一次风入口，进而进入cfb锅炉的流化风室，降低了一次风中的氧含量，同时，还能够保证一次风机送入cfb锅炉的一次风体积流量不变，提高了cfb锅炉的密相区的还原性，抑制了no
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的产生，进而降低了cfb锅炉处于第一负荷范围运行期间生成的no
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的量，使得cfb锅炉系统较容易达到排放标准。
附图说明
26.图1是本实用新型实施例提供的cfb锅炉系统的结构示意图；
27.图2是本实用新型实施例提供的部分cfb锅炉系统的结构示意图。
28.图中：
29.1、废气气源；2、一次风机；3、二次风机；4、废气输送总管；5、第一废气输送支管；6、第二废气输送支管；7、空气源；8、第一电动调节风门；9、第二电动调节风门；10、第一电动关断门；11、第二电动关断门；12、第三电动关断门；13、上层二次风风箱；14、下层二次风风箱；15、第一风管；16、第二风管；17、脱硝装置；171、双流体雾化喷枪；18、第三电动调节风门；19、第四电动调节风门；20、第一流量计；21、第二流量计；22、第五流量计；23、第四流量计；24、第三流量计；100、cfb锅炉；1001、流化风室。
具体实施方式
30.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.本实施例提供了一种cfb锅炉系统，能够在cfb锅炉100低负荷运行期间抑制no
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的生成，进而使得cfb锅炉系统符合排放标准。
34.如图1和图2所示，该cfb锅炉系统包括cfb锅炉100、废气气源1、一次风机2及二次风机3。
35.其中，cfb锅炉100的侧壁设有一次风入口、上层二次风入口及下层二次风入口，一次风入口、下层二次风入口及上层二次风入口由下至上依次排布，并且，一次风入口连通于cfb锅炉100的流化风室1001，下层二层风入口及上层二次风入口分别连通于cfb锅炉100的炉膛。
36.上述一次风机2连通于废气气源1及一次风入口，并且，一次风机2用于在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，将由废气气源1流至一次风机2处的废气输送至一次风入口，以在保证一次风机2送入流化风室1001的一次风体积流量不变的情况下，降低一次风的含氧量。该第一负荷范围运行期间是指cfb锅炉100的负荷为满负荷的20％～30％的运行期间，也可以理解为低负荷运行阶段。
37.上述二次风机3连通于废气气源1、上层二次风入口及下层二次风入口，并且，二次风机3用于在合适的运行阶段将由废气气源1流至二次风机3处的废气输送至上层二次风入口及下层二次风入口。该合适的运行阶段可以为cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间。
38.本实施例提供的cfb锅炉系统中，在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，废气气源1中富co2无o2的废气流动至一次风入口，进而进入cfb锅炉100的流化风室1001，降低了一次风中的氧含量，同时，还能够保证一次风机2送入cfb锅炉100的一次风体积流量不变，提高了cfb锅炉100的密相区的还原性，抑制了no
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的产生，进而降低了cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间生成的no
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的量，使得cfb锅炉系统较容易达到排放标准。
39.本实施例中，废气气源1中存储有富co2无o2的废气，示例地，本实施例中的废气气源1可以为低温甲醇洗废气气源，也即是，在低温甲醇洗工艺中得到的废气，该废气中不含有o2，且主要为惰性气体且无腐蚀性气体成分，不会造成循环管路设备及cfb锅炉低温端的腐蚀，使得cfb锅炉系统的使用寿命更长。
40.进一步地，低温甲醇洗工艺后富含co2无o2的废气余压较高，一般高于0.1mpa，因此，可以根据输送废气管路阻力情况，充分利用废气的余压。示例地，当废气气源1内的废气余压高于15kpa时，可以直接将废气由废气气源1送入一次风机2出口及二次风机3出口，之后废气分别进入后序风道，充分利用废气的余压，无需额外设置增压风机，使得cfb锅炉系统无需增加额外的功耗。当废气压力低于15kpa时，废气的余压能够将废气分别送入一次风机2的入口及二次风机3入口，由于一次风机2的入口及二次风机3的入口处于负压状态，使得废气在一次风机2入口能够自动吸入一次风机2，并在二次风机3的入口能够自动吸入二次风机3，无需额外设置增压风机，使得cfb锅炉系统无需增加额外的功耗。
41.可选地，如图2所示，cfb锅炉系统还包括废气输送总管4、第一废气输送支管5及第二废气输送支管6。其中，第一废气输送支管5的一端连通于废气输送总管4，第一废气输送支管5的另一端连通于一次风入口，一次风机2安装在第一废气输送支管5上，并用于输送第一废气输送支管5中的废气。也即是，废气气源1中的废气通过废气输送总管4及第一废气输送支管5输送至cfb锅炉100中。
42.第二废气输送支管6的一端连通于废气输送总管4，第二废气输送支管6的另一端连通于上层二次风入口及下层二次风入口，二次风机3安装在第二废气输送支管6上，并用于在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，输送第二废气输送支管6中的废气至上层二次风入口及下层二次风入口。
43.cfb锅炉100低负荷运行期间，炉膛下部密相区属于较高物料浓度的正压区域，密相区设置的下层二次风入口在没有二次风或者二次风量很低的情况下，炉内高温物料反窜到下层二次风入口处，较容易造成下层二次风入口烧损碳化及严重变形，需要对下层二次风入口进行检修、更换，而需要经常性的检修、更换下层二次风入口的成本较高且运行期间下层二次风入口破裂影响锅炉的安全稳定运行。
44.针对上述问题，本实施例在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，通过二次风机3向cfb锅炉100的炉膛内通入废气，由于废气不存在氧，因此不会对cfb锅炉100低负荷运行造成干扰。在cfb锅炉100低负荷运行阶段实现了下层二次风入口的大风量运行，下层二次风入口风压力高避免了炉内高温物料反窜至下层二次风入口，同时大风量流过下层二次风入口，能实现对下层二次风入口的冷却，从而解决了低负荷运行阶段下层二次风入口
的烧损及变形问题。由于此时二次风机3送入cfb锅炉100的风全部为低温甲醇洗后的富co2无o2废气，不会额外增加cfb锅炉100密相区氧含量，从而进一步防止了no
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的生成。
45.同时，在低负荷运行阶段，废气通过二次风机3送入cfb锅炉100能提高低负荷运行阶段下层二次风(即废气)的射流刚性，加强下层二次风对炉膛内物料的扰动，增加炉膛内细颗粒物料的上升流动动力，表现为上炉膛差压增加，更多的热物料进入上炉膛区域，能进一步提高cfb锅炉100低负荷运行阶段上下炉膛温度均匀性，从而提高燃烧的均匀性。
46.示例地，为了保证废气的射流刚性，通过二次风机3控制上层二次风入口及下层二次风入口处废气的流速为35～60m/s。
47.本实施例中，cfb锅炉系统还可以包括空气源7。其中，空气源7连通于二次风机3，二次风机3还用于在cfb锅炉100处于第二负荷范围运行期间时，通过上层二次风入口及下层二次风入口向cfb锅炉100内输入空气，以使得炉膛内的燃料能够充分燃烧。该第二负荷范围运行期间是指cfb锅炉100的负荷为满负荷的30％以上的运行期间，也可以理解为高负荷运行阶段。
48.可选地，在cfb锅炉100处于第二负荷范围运行期间时，需要控制一次风机2将废气气源1中的废气输送至流化风室1001，从而抑制no
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的生成。具体地，为保证燃料正常燃尽，二次风机送入cfb锅炉100的为氧气含量21％的空气，废气不再从上层二次风入口及下层二次风入口引入炉膛，高负荷时可完全取代常规的cfb锅炉100烟气再循环工艺。
49.可以理解的是，如图1所示，空气源7还与一次风机2连通，在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，一次风机2入口自吸空气源7中的空气及废气气源1中的废气，并输送至流化风室1001，以维持cfb锅炉的稳燃，而二次风机3自吸废气气源1中的废气。在cfb锅炉100处于第二负荷范围运行期间时，一次风机2入口自吸空气源7中的空气及废气气源1中的废气，二次风机3入口自吸空气源7中的空气。
50.如图1所示，cfb锅炉系统还包括第一电动调节风门8、第二电动调节风门9、第一电动关断门10、第二电动关断门11及第三电动关断门12。
51.其中，第一电动调节风门8安装于第一废气输送支管5上，并用于调节第一废气输送支管5中的废气量。第二电动调节风门9安装于第二废气输送支管6上，并用于调节第二废气输送支管6中的废气量。第一电动关断门10安装在第一废气输送支管5上，且位于第一电动调节风门8的上游，第一电动关断门10用于导通或关断第一废气输送支管5。第二电动关断门11安装在第二废气输送支管6上，且位于第二电动调节风门9的上游，第二电动关断门11用于导通或关断第二废气输送支管6。第三电动关断门12安装在废气输送总管4上，并用于导通或关断废气输送总管4。
52.如图2所示，cfb锅炉系统还包括上层二次风风箱13和下层二次风风箱14。其中，上层二次风风箱13连通于第二废气输送支管6的另一端及上层二次风入口，也即是，第二废气输送支管6通过上层二次风风箱13连通于上层二次风入口。下层二次风风箱14连通于第二废气输送支管6的另一端及下层二次风入口，也即是，第二废气输送支管6通过下层二次风风箱14连通于下层二次风入口。上层二次风风箱13及下层二次风风箱14用于临时存储废气或空气。本实施例中，上层二次风风箱13及下层二次风风箱14围绕固定在cfb锅炉100的外壁。
53.进一步地，如图1所示，下层二次风风箱14通过第一风管15连通于下层二次风入
口，并且，cfb锅炉系统还包括脱硝装置17，脱硝装置17连通于第一风管15，且脱硝装置17用于通过第一风管15及下层二次风入口向cfb锅炉100内喷入脱硝还原剂。示例地，脱硝装置17通过支架支撑在第一风管15中，且脱硝装置17的喷嘴靠近下层二次风入口。
54.现有技术中，单纯的在下层二次风入口处布置脱硝喷枪时sncr脱硝系统效率很低，这是由于下层二次风入口处位于cfb锅炉100的密相区，炉膛内物料浓度高，在低负荷运行阶段不能投用二次风时，雾化后的还原剂射流穿透能力较低。
55.而本实施例实现了在cfb锅炉100低负荷运行阶段，下层二次风具有高射流、高穿透能力，此时，脱硝装置17内还原剂借助下层二次风的强穿透能力深入炉膛内部，加强还原剂与炉内no
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的混合，从而进一步降低cfb锅炉100低负荷运行时no
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的超低排放。具体原理为：首先，cfb锅炉100低负荷运行阶段时下层二次风入口标高处的炉内温度场处于850～950℃内，喷入脱硝还原剂能与no
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进行反应，降低no
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生成几率；其次，在提高cfb锅炉100低负荷运行时下层二次风射流穿透能力的基础上，脱硝装置17喷出的雾化还原剂能借助下层二次风的穿透深入炉膛内部，大幅提高还原剂与炉膛内烟气混合的均匀性，从而大幅提升sncr的脱硝效率，结合上述低负荷低氧燃烧系统实现cfb锅炉100的no
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超低排放。
56.再进一步地，如图2所示，脱硝装置17包括双流体雾化喷枪171。采用双流体雾化喷枪171，压缩空气雾化，还原剂采用5％～20％浓度的氨水或者尿素溶液，安装时保证双流体雾化喷枪171的喷嘴与cfb锅炉100壁面的距离大于200毫米，或者双流体雾化喷枪171的喷嘴距离炉膛内浇注料表面的距离不低于200毫米，以避免炉膛内高浓度物料对喷嘴的磨损，提高脱硝装置17的使用寿命。可选地，双流体雾化喷枪171可以设有多个，以提高喷入炉膛中还原剂的均匀性。
57.本实施例中，如图1所示，上层二次风风箱13通过第二风管16连通于上层二次风入口，并且，cfb锅炉系统还包括安装于第一风管15上的第三电动调节风门18及安装于第二风管16上的第四电动调节风门19。第三电动调节风门18用于调节第一风管15中废气的流量，第四电动调节风门19用于调节第二风管16中废气的流量。通过设置第三电动调节风门18及第四电动调节风门19，使得在cfb锅炉100处于第一负荷范围运行期间时，可以调节第三电动调节风门18及第四电动调节风门19的开度，使得第二废气输送支管6中的废气大部分通过第一风管15送入下层二次风入口，只有少量废气通过第二风管16送入上层二次风入口，以增大下层二次风入口处废气的射流刚性。
58.本实施例中，第一废气输送支管5上设置有第一流量计20及第三流量计24，其中，第一流量计20位于一次风机2的上游，第三流量计24位于一次风机2的下游。第二废气输送支管6上设置有第二流量计21，其中，第二流量计21位于二次风机3的上游。第一风管15上设有第四流量计23，该第四流量计23位于第三电动调节风门18的上游。第二风管16上设有第五流量计22，第五流量计22位于第四电动调节风门19的上游。第一流量计20、第三流量计24、第二流量计21、第四流量计23、第五流量计22均用于检测流量。
59.以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。