双燃料锅炉系统的制作方法

1.本发明涉及锅炉系统技术领域，尤其涉及一种双燃料锅炉系统。


背景技术：

2.目前，我国是当今世界生产和使用工业锅炉的大国，而且在未来相当长的一段时间内，燃煤工业锅炉仍将是我国的主导产品。但传统的燃煤锅炉会产生严重的环境污染并且热效率低，随着节能环保要求日益严格，应用新型高效节能环保锅炉将被大力推广。近年来，各地大力推广煤粉锅炉，煤粉锅炉具有节能、高效率燃烧等许多优势，但是煤粉锅炉仍然存在污染较重的问题。
3.因此，如何提供一种采用洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉是本领域技术人员需要解决的关键技术问题。


技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.相关技术中，燃煤工业锅炉普遍状况是热效率低，能源浪费巨大，污染(尤其是烟尘及二氧化硫)严重。为解决污染的问题，可以采用贫煤、无烟煤等污染较低类型的煤粉，但是这类型的煤由于挥发分释放速率低，发热量高，可燃性能差，极不易着火与燃尽，使得工业锅炉的在使用这类型煤粉时，燃烧初期不能提供足够的热量，无法做到运转连续，工作效率低，燃烧不稳定，调峰运行更是十分困难。因此，亟需研究一种高效、节能、低污染的适用于工业锅炉的系统，以顺应国家节能减排政策，并解决煤粉工业锅炉燃烧过程中的问题。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
7.为此，本发明的实施例提出一种双燃料锅炉系统，该双燃料锅炉系统具有燃烧效率高、节能环保、燃料可快速切换的特点。
8.本发明实施例的双燃料锅炉系统包括：多个供料装置、燃烧装置、烟气处理装置和换热器，多个所述供料装置均与所述燃烧装置相连以向所述燃烧装置供给不同的燃料，所述烟气处理装置与所述燃烧装置相连以处理燃料燃烧所产生的烟气，所述换热器与所述燃烧装置和/或所述烟气处理装置相连。
9.本发明实施例的双燃料锅炉系统，具备多个供料装置，每个供料装置向燃烧装置提供不同的燃料，多种燃料在燃烧装置内混合燃烧，提高燃烧效率，还实现了燃烧装置内不同燃料之间的切换，避免了单一燃料供应不足的问题，进而提高燃烧过程的稳定性，燃烧装置与烟气处理装置相连，燃烧装置燃烧后所产生的烟气经烟气处理装置处理，降低对外界环境的污染，换热器对燃烧装置产生的烟气进行调温，使后续烟气处理装置更有效地处理烟气，还起到对烟气处理装置的保护作用。
10.由此，本发明实施例的双燃料锅炉系统解决了锅炉燃烧污染高以及煤粉工业锅炉燃烧效率低、运行不稳定的问题。
11.在一些实施例中，所述多个供料装置包括第一供料装置和第二供料装置，所述第
一供料装置用于向所述燃烧装置供应煤粉，所述第二供料装置用于向所述燃烧装置供应天然气。
12.在一些实施例中，所述燃烧装置包括锅炉本体和设在所述锅炉本体上的燃烧器，多个所述供料装置均与所述燃烧器相连，所述烟气处理装置和/或所述换热器均与所述锅炉本体相连。
13.在一些实施例中，所述燃烧装置还包括第一风机和第二风机，所述第一风机用于向所述燃烧器内送风，所述第二风机用于向所述锅炉本体内送风。
14.在一些实施例中，所述第一供料装置包括煤粉罐和煤粉供料器，所述煤粉罐具有出料口，所述出料口与所述煤粉供料器相连，所述煤粉供料器与所述燃烧器相连。
15.在一些实施例中，所述第一供料装置还包括第三风机，所述第三风机与所述煤粉供料器相连，以将煤粉吹送至所述燃烧器。
16.在一些实施例中，所述第二供料装置包括：母管阀组、点火管路阀组和主管路阀组，所述母管阀组的输入端与天然气管网相连，所述母管阀组的输出端分别与所述点火管路阀组的输入端和所述主管路阀组的输入端相连，所述点火管路阀组的输出端和所述主管路阀组的输出端均与所述燃烧器相连。
17.在一些实施例中，所述换热器包括高温换热器和低温换热器，所述高温换热器直接与所述燃烧装置相连，所述低温换热器与所述烟气处理装置相连。
18.在一些实施例中，所述烟气处理装置包括：scr脱硝反应器、布袋除尘器、湿式脱硫反应器或半干法脱硫装置、湿式静电除尘器和烟囱，所述scr脱硝反应器的输入端与所述高温换热器相连，所述scr脱硝反应器的输出端与所述低温换热器相连，所述低温换热器通过第一支路与所述布袋除尘器的输入端相连，所述布袋除尘器的输出端与所述湿式脱硫反应器的输入端或所述半干法脱硫装置的输入端相连，所述湿式脱硫反应器的输出端或所述半干法脱硫装置的输出端与所述湿式静电除尘器的输入端相连，所述湿式静电除尘器的输出端与所述烟囱相连，所述低温换热器通过第二支路与所述烟囱相连。
19.在一些实施例中，所述烟气处理装置还包括引风机，所述引风机设置在所述布袋除尘器和所述湿式脱硫反应器之间，或者所述引风机设置在所述布袋除尘器和所述半干法脱硫装置之间，所述引风机用于将所述布袋除尘器排出的烟气送入所述湿式脱硫反应器或所述半干法脱硫装置，或者将所述低温换热器排出的烟气送入所述烟囱。
附图说明
20.图1是本发明实施例的双燃料锅炉系统的示意图。
21.图2是本发明实施例的双燃料锅炉系统的供料装置和燃烧装置的示意图。
22.图3是本发明实施例的双燃料锅炉系统的烟气处理装置和换热器的示意图。
23.附图标记：
24.供料装置1、第一供料装置11、煤粉罐111、出料口1111、煤粉供料器112、第三风机113、第二供料装置12、母管阀组121、点火管路阀组122、主管路阀组123；
25.燃烧装置2、锅炉本体21、燃烧器22、第一风机23、第二风机24；
26.烟气处理装置3、scr脱硝反应器31、布袋除尘器32、湿式脱硫反应器33、湿式静电除尘器34、烟囱35、引风机36；
27.换热器4、高温换热器41、低温换热器42、第一支路421、第二支路422。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.下面结合附图描述本发明实施例的双燃料锅炉系统。
30.如图1所示，本发明实施例的双燃料锅炉系统包括：多个供料装置1、燃烧装置2、烟气处理装置3和换热器4，多个供料装置1均与燃烧装置2相连以向燃烧装置2供给不同的燃料，烟气处理装置3与燃烧装置2相连以处理燃料燃烧所产生的烟气，换热器4与燃烧装置2和/或烟气处理装置3相连。
31.可以理解的是，多个供料装置1向燃烧装置2供给不同的燃料，燃烧装置2可以单一燃烧一个供料装置1提供的燃料，也可以同时燃烧多个供料装置1提供的多种燃料。经燃烧装置2燃烧后的燃料，排出的烟气经过换热器4，符合温度要求后进入烟气处理装置3。换言之，经燃烧装置2排出的烟气温度过高，后续的烟气处理装置3对于温度过高烟气的处理效果不好，无法达到超净烟气的排放。因此，在燃烧装置2与烟气处理装置3之间加上换热器4，不仅提高烟气的处理效果，还对烟气处理装置3起到一定的保护作用，避免高温损坏烟气处理装置3内元器件以及破坏催化剂的活性。
32.可选地，换热器4与燃烧装置2相连，燃烧装置2燃烧燃料所产生的高温烟气经换热器4换热之后，再排出至烟气处理装置3。
33.可选地，换热器4与烟气处理装置3相连，燃烧装置2燃烧燃料所产生的高温烟气直接排出至烟气处理装置3内，烟气处理装置3先将烟气送至换热器4进行换热，再经烟气处理装置3处理。
34.具体地，如图1所示，换热器4与燃烧装置2和烟气处理装置3相连，燃烧装置2燃烧燃料所产生的高温烟气排出至换热器4，经换热器4换热后，再从换热器4排出至烟气处理装置3，提高烟气排出后处理的流畅性，从而提高本发明实施例的双燃料锅炉系统的烟气处理效率。
35.进一步地，燃烧装置2混合燃烧多种燃料，确保燃烧过程中具有足够的燃料供应，不同燃料之间混合燃烧，相互发生化学反应，提高燃料的利用率，促进燃料的燃烧，提高燃烧过程的稳定性。当燃烧装置2仅燃烧一种燃料时，该燃料不足时，可以更换其它燃料补充燃烧，避免无燃料所造成的系统停工，使工作效率降低。
36.本发明实施例的双燃料锅炉系统，具备多个供料装置1，每个供料装置1向燃烧装置2提供不同的燃料，多种燃料在燃烧装置2内混合燃烧，提高燃烧效率，还实现了燃烧装置2内不同燃料之间的切换，避免了单一燃料供应不足的问题，进而提高燃烧过程的稳定性，燃烧装置2与烟气处理装置3相连，燃烧装置2燃烧后所产生的烟气经烟气处理装置3处理，降低对外界环境的污染，换热器4对燃烧装置2产生的烟气进行调温，使后续烟气处理装置3更有效地处理烟气，还起到对烟气处理装置3的保护作用。
37.在一些实施例中，如图1和图2所示，多个供料装置1包括第一供料装置11和第二供料装置12，第一供料装置11用于向燃烧装置2供应煤粉，第二供料装置12用于向燃烧装置2供应天然气。
38.可以理解的是，燃烧装置2在燃烧煤粉的过程中，通过补入天然气的方法替代煤粉着火时析出的挥发分，变相增加低挥发分煤的挥发分含量。
39.具体地，第一供料装置11提供的煤粉为兰炭粉，兰炭是煤低温干馏的固体产物，是一种高热值、低污染的优质动力燃料，第二供料装置12由市政天然气管网供给天然气。兰炭粉与天然气混合燃烧，天然气使兰炭粉着火更及时，也促使兰炭粉稳定燃烧以及高效燃尽。
40.在一些实施例中，如图1和图2所示，燃烧装置2包括锅炉本体21和设在锅炉本体21上的燃烧器22，多个供料装置1均与燃烧器22相连，烟气处理装置3和/或换热器4均与锅炉本体21相连。
41.可以理解的是，燃烧器22的燃烧技术为煤粉低氮燃烧技术和天然气低氮燃烧技术，燃烧器22内利用两种技术同时燃烧兰炭粉和天然气，从而降低烟气里的氮氧化物的浓度。
42.可选地，第一供料装置11与燃烧器22之间具有第一输料管路，第一供料装置11将兰炭粉经第一输料管路输送至燃烧器22。第二供料装置12与燃烧器22之间具有第二输料管路，第二供料装置12将天然气经第二输料管路输送至燃烧器22。
43.具体地，如图1和图2所示，燃烧器22有两个，每个燃烧器22都与第一供料装置11和第二供料装置12相连。第一输料管路有两条，两条燃烧器22与两个第一输料管路一一对应，第二输料管路有两条，两条燃烧器22与两个第二输料管路一一对应，两个燃烧器22均设在锅炉本体21上。锅炉本体21与换热器4相连，换热器4与烟气处理装置3相连。燃烧器22燃烧燃料所产生的烟气，经锅炉本体21排出至换热器4，再经换热器4换热后排出至烟气处理装置3。
44.在一些实施例中，如图1和图2所示，燃烧装置2还包括第一风机23和第二风机24，第一风机23用于向燃烧器22内送风，第二风机24用于向锅炉本体21内送风。
45.可以理解的是，第一风机23用于向燃烧器22内送风，为燃料燃烧过程提供助燃风。第二风机24用于向锅炉本体21内送风，第二风机24促进燃烧后烟气的排出。
46.具体地，如图2所示，第一风机23与燃烧器22之间具有第一送风管路，第一风机23产生的风经第一送风管路吹送至燃烧器22，第一送风管路为两条，两条第一送风管路与两个燃烧器22一一对应。第二风机24与锅炉本体21之间具有第二送风管路，第二风机24产生的风经第二送风管路吹送至锅炉本体21内。
47.在一些实施例中，如图1和图2所示，第一供料装置11包括煤粉罐111和煤粉供料器112，煤粉罐111具有出料口1111，出料口1111与煤粉供料器112相连，煤粉供料器112与燃烧器22相连。
48.具体地，如图2所示，煤粉供料器112有两个，两个煤粉供料器112与两条第一输料管路一一对应，且煤粉供料器112设在第一输料管路上。出料口1111有两个，两个出料口1111与两个煤粉供料器112一一对应，出料口1111与煤粉供料器112之间具有送料管路，送料管路上设有开合阀。当打开开合阀后，煤粉罐111内的兰炭粉经送料管路排出至煤粉供料器112内，在经煤粉供料器112排出至燃烧器22。
49.在一些实施例中，如图1和图2所示，第一供料装置11还包括第三风机113，第三风机113与煤粉供料器112相连，以将煤粉吹送至燃烧器22。
50.具体地，如图2所示，第三风机113为两个，两个第三风机113与两条第一输料管路
一一对应，第三风机113设于第一输料管路上，用于将煤粉供料器112内的兰炭粉经第一输料管路输送至燃烧器22。
51.在一些实施例中，如图1和图2所示，第二供料装置12包括：母管阀组121、点火管路阀组122和主管路阀组123，母管阀组121的输入端与天然气管网相连，母管阀组121的输出端分别与点火管路阀组122的输入端和主管路阀组123的输入端相连，点火管路阀组122的输出端和主管路阀组123的输出端均与燃烧器22相连。
52.具体地，第二输料管路包括母管路、两条点火管路和两条主管路，母管路与两条点火管路连通，母管路与两条主管路连通，两条点火管路与两个燃烧器22一一对应，两条主管路与两个燃烧器22一一对应。母管路与市政天然气管网相连，市政天然气经母管路输送至主管路和点火管路，再经点火管路和主管路输送至燃烧器22内，燃烧器22内的天然气主要通过助管路输送进入。
53.母管阀组121设于母管路上并用于调控母管路。点火管路阀组122有两组，两组点火管路阀组122与两条点火管路一一对应，点火管路阀组122设于点火管路上并用于调控点火管路。主管路阀组123有两组，两组主管路阀组123与两条主管路一一对应，主管路阀组123设于主管路上并用于调控主管路。
54.进一步地，燃烧器22具有预燃室，点火管路与预燃室相连通，从而实现燃烧器22内天然气的预燃，使兰炭粉着火更及时。
55.在一些实施例中，如图1和图3所示，换热器4包括高温换热器41和低温换热器42，高温换热器41直接与燃烧装置2相连，低温换热器42与烟气处理装置3相连。
56.可以理解的是，经锅炉本体21直接排出的烟气温度较高，因此通过高温换热器41来调控温度，经过烟气处理装置3处理后的烟气还具有一定的温度，虽然相比较刚从锅炉本体21排出的烟气温度较低，但还需要通过低温换热器42调控温度。
57.在一些实施例中，如图1和图3所示，烟气处理装置3包括：scr脱硝反应器31、布袋除尘器32、湿式脱硫反应器33或半干法脱硫装置(未示出)、湿式静电除尘器34和烟囱35，scr脱硝反应器31的输入端与高温换热器41相连，scr脱硝反应器31的输出端与低温换热器42相连，低温换热器42通过第一支路421与布袋除尘器32的输入端相连，布袋除尘器32的输出端与湿式脱硫反应器33的输入端或半干法脱硫装置的输入端相连，湿式脱硫反应器33或半干法脱硫装置的输出端与湿式静电除尘器34的输入端相连，湿式静电除尘器34的输出端与烟囱35相连，低温换热器42通过第二支路422与烟囱35相连。
58.可选地，当燃烧煤粉时烟气中的氮氧化物含量较高，在scr脱硝反应器31中投入氨气，经过反应后的烟气再排出scr脱硝反应器31。
59.具体地，如图3所示，锅炉本体21与高温换热器41之间设有第一排气管，高温换热器41与scr脱硝反应器31之间设有第二排气管，scr脱硝反应器31与低温换热器42之间设有第三排气管。锅炉本体21排出的烟气经第一排气管输送至高温换热器41内，高温换热器41换热后的烟气经第二排气管输送至scr脱硝反应器31内，scr脱硝反应器31脱硝后的烟气经第三排气管输送至低温换热器42。
60.进一步地，第一支路421上设有用于控制第一支路421通断的第一控制阀，第二之路上设有用于控制第二支路422通断的第二控制阀。
61.当第一控制阀打开时，经低温换热器42换热后的烟气经第一支路421输送至布袋
除尘器32。当第二控制阀打开时，经低温换热器42换热后的烟气经第二支路422输送至湿式脱硫反应器33或者烟囱35。
62.具体地，第二支路422包括第一管路、第二管路和第三管路，第二控制阀有三个，三个第二控制阀分别设于第一管路、第二管路和第三管路上。第一管路与第二管路将低温换热器42与湿式脱硫反应器33相连通，第一管路与第二管路将低温换热器42与烟囱35相连通。当第三管路关闭时，低温换热器42排出的烟气依次经第一管路和第二管路至湿式脱硫反应器33内。当第二管路关闭时，低温换热器42排出的烟气依次经第一管路和第三管路至烟囱35内。
63.在一些实施例中，如图1和图3所示，烟气处理装置3还包括引风机36，引风机36设置在布袋除尘器32和湿式脱硫反应器33之间，或者引风机36设置在布袋除尘器32和半干法脱硫装置之间，引风机36用于将布袋除尘器32排出的烟气送入湿式脱硫反应器33或半干法脱硫装置，或者将低温换热器42排出的烟气送入烟囱35。
64.具体地，引风机36设于第一管路上，布袋除尘器32上设有第四排气管，第四排气管与第一管路相连通。当第二管路打开，第三管路关闭时，布袋除尘器32排出的烟气在引风机36的作用下依次经第四排气管、第一管路和第二管路进入湿式脱硫反应器33内。当第三管路打开，第二管路关闭时，布袋除尘器32排出的烟气在引风机36的作用下依次经第四排气管、第一管路和第三管路进入烟囱35内。
65.湿式脱硫反应器33与湿式静电除尘器34之间设有第五排气管，湿式静电除尘器34与烟囱35之间设有第六排气管，第三管路的末端与第六排气管连通。湿式脱硫反应器33排出的烟气经第五排气管进入湿式静电除尘器34内，湿式静电除尘器34排出的烟气经第六排气管进入烟囱35内。
66.综上，下面描述本发明实施例的双燃料锅炉系统的运行流程。
67.双燃料锅炉系统通过燃烧器22整合天然气和兰炭粉，实现在同一燃烧器22内具备独立燃烧天然气或独立燃烧煤粉或两者混合燃烧的条件，烟气净化装置为煤粉燃烧时使用。
68.第一供料装置11：
69.合格的煤粉燃料(兰炭粉等无烟煤)储存于煤粉罐111内，通过煤粉供料器112在第三风机113的作用下定量送入燃烧器22内，燃烧器22内完成煤粉的着火与燃烧；燃料燃烧后的烟气经锅炉本体21和高温换热器41后，符合温度要求的烟气进入scr脱硝反应器31，在催化剂和氨气的作用下，氮氧化物被还原为氮气；烟气继而进入低温换热器42换热，达到排烟温度要求的低温烟气进入布袋除尘器32，布袋除尘器32将烟气中的烟尘过滤收集；洁净烟气经引风机36送入湿式脱硫反应器33，湿式脱硫反应器33内的喷淋碱液与烟气中二氧化硫进行反应，然后进入湿式电除尘器，脱除烟气中的液滴；最后超净烟气经烟囱35排入大气。
70.第二供料装置12：
71.由市政天然气管网来的天然气首先经过母管阀组121进行减压；减压后的燃气分为两路，一路少量燃气经过点火阀组通入燃烧器22，作为引火源，另一路大量燃气通过主管路阀组123通入燃烧器22形成主燃烧火炬；点火及燃烧需要的助燃空气引自第一风机23，天燃气与助燃空气随负荷变化通过阀组进行自动调节；母管阀组121之后设事故紧急放散旁路，管路设安全阀、快速关断阀、压力传感器等安全附件。
72.在燃烧器22、锅炉本体21及高温换热器41燃烧换热后的烟气进入scr反应器，根据氮氧化物初始排放情况确定是否投用氨气；经低温换热器42换热后的烟气直接经引风机36由烟囱35排入大气，或者依次通过布袋除尘器32、湿式脱硫反应器33、湿式静电除尘器34进一步反应后由烟囱35排入大气。
73.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
74.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
75.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
78.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。