CN107270280A - 循环流化床锅炉及循环流化床联合循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种循环流化床锅炉及循环流化床联合循环系统。本发明提供的循环流化床锅炉，包括炉膛，炉膛的中部或下部设有过渡室，过渡室的侧端设有进料口，过渡室的下端设有风室；炉膛的上部设有烟气出口，烟气出口与第一分离器相连接，第一分离器的气体出口与尾部烟道相连接，尾部烟道中安装有省煤器，省煤器下方安装有空气预热器，空气预热器的出口连接有余热回收管，余热回收管与风室相连通。本发明具有热效率高，运行安全可靠，余热利用效果好，节能减排，资源得到综合利用的优点。
Description
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种循环流化床锅炉及循环流化床联合循环系统。
背景技术
循环流化床燃烧技术最早来源于化工工业的催化裂化，其目的是控制燃烧温度，使催化剂在最佳的反应温度区间，提高催化剂的利用率，德国鲁奇公司最先把该技术使用到燃煤锅炉，开发出了工业上广泛运用的循环流化床锅炉燃烧技术。
循环流化床锅炉燃烧技术在近十几年来得到迅速的发展，是一种高效低污染清洁燃烧技术，在发电、工业生产和集中供热等领域得到广泛的应用，而环保性能和节能效果及稳定运行是保证循环流化床锅炉向高参数、大容量发展的必要条件。相对于传统的炉排锅炉，循环流化床锅炉具有高效、环保、效率高的优点；相对于煤粉炉，循环流化床锅炉具有具有更广的燃料适应性。
循环流化床锅炉燃烧的时候，所排放的炉渣和烟气中含有大量的热量，为了节约能源，各应用厂家采用各种方式来回收热量。此外，为提高锅炉的燃烧效率，减少因为燃烧不充分所浪费的能源，各应用厂家还采用各种方式对锅炉进行改造，并且尽可能的减少二氧化硫、一氧化碳等有毒气体的排放。
然而随着工业技术的不断发展，对于循环流化床锅炉的要求也越来越高，而现有的锅炉及经改造的锅炉仍然存在燃烧效率低，处理能力有限，未能充分利用燃烧后的余热，造成能源的浪费，从总体经济平衡上来说，节能的效益并不好的技术问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种循环流化床锅炉，具有热效率高，运行安全可靠，余热利用效果好，节能减排，资源得到综合利用的优点。
本发明的第二目的在于提供一种循环流化床联合循环系统，该系统包括上述循环流化床锅炉，能够提高资源的利用率，降低了能耗以及运行费用，具有更好的经济效益和环保效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
根据本发明的一个方面，本发明提供一种循环流化床锅炉，包括炉膛，所述炉膛的中部或下部设有过渡室，所述过渡室的侧端设有进料口，所述过渡室的下端设有风室；
所述炉膛的上部设有烟气出口，所述烟气出口与第一分离器相连接，所述第一分离器的气体出口与尾部烟道相连接，所述尾部烟道中安装有省煤器，所述省煤器下方安装有空气预热器，所述空气预热器的出口连接有余热回收管，所述余热回收管与所述风室相连通。
作为进一步优选技术方案，所述风室上设置有一次进风口和二次进风口，所述一次进风口通过一次进风管道与一次进风装置连接，所述二次进风口通过二次进风管道与二次进风装置连接，所述余热回收管分别与所述一次进风管道和二次进风管道连接。
作为进一步优选技术方案，所述省煤器包括第一省煤器和第二省煤器，所述第一省煤器上安装有第二分离器，所述第二省煤器下方安装有空气预热器；
优选地，所述第二分离器的下方设置有返料器，所述返料器分别与所述第一分离器和所述过渡室相连通。
作为进一步优选技术方案，所述进料口包括煤类燃料进料口和洁净燃料进料口，所述煤类燃料进料口和洁净燃料进料口分别通过管路与给煤机和洁净燃料输送设备连接。
作为进一步优选技术方案，还包括高温过热器和低温过热器，所述第一分离器依次与所述高温过热器和低温过热器连通；
优选地，所述低温过热器和高温过热器布置在所述尾部烟道内；
优选地，所述高温过热器单级布置或者多级布置，多级布置的高温过热器包含管路连接的中温过热器和高温过热器；
优选地，所述高温过热器和低温过热器的布置结构还包括再热器系统，所述再热器系统包括低温再热器和高温再热器。
作为进一步优选技术方案，还包括除尘器、引风机和烟囱，所述尾部烟道依次连接除尘器、引风机和烟囱，所述除尘器还与卸料机连接；
优选地，所述除尘器和引风机之间设有第一滤网，所述引风机和烟囱之间设有第二滤网。
作为进一步优选技术方案，还包括除氧器，所述除氧器依次与给水泵组和省煤器连通；
优选地，所述给水泵组包括依次连接的给水前置泵和给水泵，所述给水前置泵的出口分支管与所述省煤器的进口连接，所述省煤器的出口与所述除氧器的加热管连接。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种循环流化床联合循环系统，包括燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统和循环流化床锅炉，所述循环流化床锅炉为上述的循环流化床锅炉。
作为进一步优选技术方案，所述燃气轮机发电系统中的燃气轮机与循环流化床锅炉中的一次进风管道和二次进风管道连接；
所述蒸汽轮机发电系统中的蒸汽轮机与循环流化床中的烟气出口道连接。
作为进一步优选技术方案，所述燃气轮机与所述一次进风管道和二次进风管道连接的管道上均设置有旁路烟囱；
优选地，所述烟气出口通过主蒸汽管道与汽包连接，所述汽包通过管道与所述蒸汽轮机连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的循环流化床锅炉，在炉膛的中下部设置过渡室，过渡室的下方设置风室，在尾部烟道中的省煤器的下方安装空气预热器，空气预热器的出口连接余热回收管，而该余热回收管与风室连通，进而对进入风室的冷空气进行余热，不仅燃烧效率高，而且充分利用率燃烧后的余热，减少资源的浪费，同时减少了有毒气体的排放，具有较好的节能效益以及环保效益。
2、本发明提供的循环流化床联合循环系统，包括燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统以及上述的循环流化床锅炉，一方面将循环流化床锅炉产生的余热经过蒸汽轮机后用于发电，既能回收热量，又能降低烟气温度；另一方面燃气轮机的排气可进入循环流化床锅炉内，作为锅炉的送风，热效率高，运行安全可靠，资源得到综合利用。同时能耗低，运行费用低，节能减排，环境友好。
3、本发明达到了充分利用燃烧后的余热，避免了资源的浪费，降低能源消耗的目的，实现了节能减排、热效率高、热电联产、降低企业生产成本的技术效果，满足现在大力提倡的环保和可持续发展的要求，具有良好的经济效益、社会效益和环保效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的循环流化床锅炉结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种循环流化床锅炉结构示意图；
图3为本发明实施例提供的循环流化床联合循环系统结构示意图。
图标：1－炉膛；101－烟气出口；2－过渡室；201－进料口；3－风室；4－第一分离器；5－尾部烟道；6－省煤器；61－第一省煤器；62－第二省煤器；7－空气预热器；701－余热回收管；8－一次进风装置；801－一次进风管道；9－二次进风装置；901－二次进风管道；10－返料器；11－第二分离器；12－给煤机；13－洁净燃料输送设备；14－高温过热器；15－低温过热器；16－除尘器；17－引风机；18－烟囱；19－卸料机；20－除氧器；21－给水泵组；211－给水前置泵；212－给水泵；22－汽包；23－燃气轮机；24－蒸汽轮机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”“上”、“下”、“左”、“右”、“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。
在本发明的描述中，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，或一体地连接；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发明中的具体含义。
第一方面，本实施方式提供一种循环流化床锅炉，包括炉膛，所述炉膛的中部或下部设有过渡室，所述过渡室的侧端设有进料口，所述过渡室的下端设有风室；
所述炉膛的上部设有烟气出口，所述烟气出口与第一分离器相连接，所述第一分离器的气体出口与尾部烟道相连接，所述尾部烟道中安装有省煤器，所述省煤器下方安装有空气预热器，所述空气预热器的出口连接有余热回收管，所述余热回收管与所述风室相连通。
鉴于现有的循环流化床锅炉，从总体的经济平衡上来说，节能的效益并不好，燃烧效率低，热利用率低，燃烧的余热未能回收利用造成了能源的浪费，不符合目前在大力倡导的环保和可持续发展的要求。本实施例方式提供了一种能够有效缓解上述技术问题的循环流化床锅炉。
本实施方式通过在炉膛的中部或下部设置过渡室，在过渡室的下方设置用于与送风装置相连接的风室；在尾部烟道中的省煤器的下方安装空气预热器，空气预热器的出口连接余热回收管，而该余热回收管与风室连通，进一步地讲，该余热回收管与送风装置和风室连接连接的管路相连通，进而提高送入的冷风的温度，可减少在该管路上增强额外的预热器，不仅节省设备投资，而且提高了燃烧效率，充分利用了燃烧后的余热，减少资源的浪费，同时减少了有毒气体的排放，经改造后的锅炉热效率高，适应性广泛，具有较好的节能效益以及环保效益。
第二方面，本实施方式还提供一种循环流化床联合循环系统，包括燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统和循环流化床锅炉，所述循环流化床锅炉为上述的循环流化床锅炉。
现有的燃气轮机发电系统和蒸汽轮机发电系统原先都是独立的发电系统，其中燃气轮机发电系统利用的是洁净燃料，蒸汽轮机发电系统利用的是经过煤炭燃烧加热水，产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机，进而实现发电的目的。然而现有的操作方式，未能将资源较好的整合起来，造成了资源浪费，而且污染环境。
为克服现有技术中存在的不足，本实施方式提供了一种节能效果好的循环流化床联合循环系统。本实施方式一方面将循环流化床锅炉产生的余热经过蒸汽轮机后用于发电，既能回收热量，又能降低烟气温度；另一方面燃气轮机的排气可进入循环流化床锅炉内，作为锅炉的送风，热效率高，运行安全可靠，资源得到综合利用，同时能耗低，运行费用低，节能减排，环境友好。
下面结合具体实施例和附图，对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种循环流化床锅炉，包括炉膛1，炉膛1的中部或下部设有过渡室2，过渡室2的侧端设有进料口201，过渡室2的下端设有风室3；
炉膛1的上部设有烟气出口101，烟气出口101与第一分离器4相连接，第一分离器4的气体出口与尾部烟道5相连接，尾部烟道5中安装有省煤器6，省煤器6下方安装有空气预热器7，空气预热器7的出口连接有余热回收管701，余热回收管701与风室3相连通。
在上述实施方式基础之上，进一步地，风室3上设置有一次进风口和二次进风口，一次进风口通过一次进风管道801与一次进风装置8连接，二次进风口通过二次进风管道901与二次进风装置9连接，余热回收管701分别与一次进风管道801和二次进风管道901连接。
本实施方式通过余热回收管701分别与一次进风管道801和二次进风管道901连接的设置，使得进入炉膛内的气体预先被加热，可减少气体预热器的设置，节省成本，有利于充分燃烧，提高燃烧效率，减少有毒气体的排放，而且还防止了热量的浪费，具有较高的综合利用价值。
通过过渡室等结构的设置，可提高锅炉燃料的适用范围，满足不同燃料的燃烧，保证燃烧的稳定性、传热强度和锅炉效率，燃料适应性广，易于操作，燃烧稳定。
可选地，炉膛的上部设有至少一个烟气出口，例如可以为一个、两个、三个或四个。
进一步地，炉膛的后墙上部设置三个烟气出口，且三个烟气出口分别连接三个第一分离器。
进一步地，炉膛的左侧墙上部设置两个烟气出口，右侧墙设置两个烟气出口，四个烟气出口分别连接四个第一分离器。
所述的第一分离器可以为旋风分离器。通过多个烟气出口的设置，可适用于大型的锅炉设备，有利于提高生产效率，和分离器的分离效率。
在上述实施方式基础之上，进一步地，省煤器6包括第一省煤器61和第二省煤器62，第一省煤器61上安装有第二分离器11，第二省煤器62下方安装有空气预热器7；
优选地，第二分离器11的下方设置有返料器10，返料器10分别与第一分离器4和过渡室2相连通。
通过第一分离器4、第二分离器11、第一省煤器61、第二省煤器62以及空气预热器7的设置，有助于提高分离效率和换热效果，进而提高燃烧效率，降低污染。
在上述实施方式基础之上，进一步地，进料口201包括煤类燃料进料口和洁净燃料进料口，煤类燃料进料口和洁净燃料进料口分别通过管路与给煤机12和洁净燃料输送设备13连接。
所述的洁净燃料可以为天然气，处理过的焦炉煤气，生物燃料等。本实施方式中的锅炉既可以燃烧煤类燃料，也可以用来燃烧洁净燃料，适用范围更广。
所述的给煤机至少包括一个，可以为两个、三个或四个。
在上述实施方式基础之上，进一步地，循环流化床锅炉还包括高温过热器14和低温过热器15，第一分离器4依次与高温过热器14和低温过热器15连通；
优选地，低温过热器15和高温过热器14布置在尾部烟道5内；
优选地，高温过热器14单级布置或者多级布置，多级布置的高温过热器包含管路连接的中温过热器和高温过热器；
优选地，高温过热器14和低温过热器15的布置结构还包括再热器系统，再热器系统包括低温再热器和高温再热器。进一步地，该再热器系统若干通过管路连接组成密闭贿赂的低温再热器和高温再热器。
通过高温过热器、低温过热器、低温再热器、高温再热器的设置，有助于提高锅炉运行的安全性，使得锅炉在各种负荷下具有较好的气温特性，有助于提高设备的安全性和使用寿命。
在上述实施方式基础之上，进一步地，循环流化床锅炉还包括除尘器16、引风机17和烟囱18，尾部烟道5依次连接除尘器16、引风机17和烟囱18，除尘器16还与卸料机19连接；
优选地，除尘器16和引风机17之间设有第一滤网，引风机17和烟囱18之间设有第二滤网。
从第二分离器分离出来的物料一方面经过返料器返回至第一分离器和过渡室循环燃烧，另一方面未被分离的细颗粒随着烟气进入尾部烟道，在尾部烟道中经低温过热器、高温过热器、省煤器等换热冷却后，经过除尘器、风机流向烟囱，排向大气。
可选地，除尘器采用布袋除尘器，性价比较高。而通过第一滤网和第二滤网的设置，可进一步除杂，提高除尘效率，降低污染，避免对大气造成较大的污染。
如图2所示，在上述实施方式基础之上，进一步地，循环流化床锅炉还包括除氧器20，除氧器20依次与给水泵组21和省煤器6连通；
优选地，给水泵组21包括依次连接的给水前置泵211和给水泵212，给水前置泵211的出口分支管与省煤器6的进口连接，省煤器6的出口与除氧器20的加热管连接。
除氧器不仅能除去锅炉给水中的溶解氧，而且能除去水中游离的二氧化碳、氨气、硫化氢等腐蚀性气体。通过除氧器的设置，能够减少对锅炉给水管道、省煤器等设备的腐蚀，延长设备使用寿命。
本实施例中，给水前置泵的出口主管路与给水泵连接，给水前置泵的出口分支管与省煤器的进口连接，凝结水在给水前置泵的驱动下，在省煤器加热并冷却烟气，回收的余热送到除氧器，作为除氧加热使用，进而提高热量的回收利用率，降低成本。
如图3所示，本实施例还提供一种循环流化床联合循环系统，包括燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统和循环流化床锅炉，循环流化床锅炉为上述的循环流化床锅炉。
在上述实施方式基础之上，进一步地，燃气轮机发电系统中的燃气轮机23与循环流化床锅炉中的一次进风管道801和二次进风管道901连接；
蒸汽轮机发电系统中的蒸汽轮机24与循环流化床中的烟气出口道连接。
本实施例中的循环流化床锅炉、蒸汽轮机和燃气轮机是可单独运行的。
可选地，蒸汽轮机为抽汽冷凝型蒸汽轮机。
可选地，燃气轮机为助燃型燃气轮机，即将燃气轮机的高温、含氧量约15％的排气，全部进入循环流化床锅炉中，作为锅炉的送风。在锅炉内进一步提高燃气温度，和锅炉高温烟气一起产生高温高压过热蒸汽，驱动蒸汽轮机的发电机组发电。
可选地，循环流化床锅炉为带有两相双燃料的燃烧器的循环流化床锅炉。
在上述实施方式基础之上，进一步地，燃气轮机23与一次进风管道801和二次进风管道901连接的管道上均设置有旁路烟囱；
优选地，烟气出口通过主蒸汽管道与汽包22连接，汽包22通过管道与蒸汽轮机24连接。
本实施方式提供的循环流化床联合循环系统，达到了充分利用燃烧后的余热，避免了资源的浪费，降低能源消耗的目的，实现了节能减排、热效率高、热电联产、降低企业生产成本的技术效果，满足现在大力提倡的环保和可持续发展的要求，具有良好的经济效益、社会效益和环保效益。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种循环流化床锅炉，其特征在于，包括炉膛，所述炉膛的中部或下部设有过渡室，所述过渡室的侧端设有进料口，所述过渡室的下端设有风室；
所述炉膛的上部设有烟气出口，所述烟气出口与第一分离器相连接，所述第一分离器的气体出口与尾部烟道相连接，所述尾部烟道中安装有省煤器，所述省煤器下方安装有空气预热器，所述空气预热器的出口连接有余热回收管，所述余热回收管与所述风室相连通。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于，所述风室上设置有一次进风口和二次进风口，所述一次进风口通过一次进风管道与一次进风装置连接，所述二次进风口通过二次进风管道与二次进风装置连接，所述余热回收管分别与所述一次进风管道和二次进风管道连接。
3.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于，所述省煤器包括第一省煤器和第二省煤器，所述第一省煤器上安装有第二分离器，所述第二省煤器下方安装有空气预热器；
优选地，所述第二分离器的下方设置有返料器，所述返料器分别与所述第一分离器和所述过渡室相连通。
4.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于，所述进料口包括煤类燃料进料口和洁净燃料进料口，所述煤类燃料进料口和洁净燃料进料口分别通过管路与给煤机和洁净燃料输送设备连接。
5.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于，还包括高温过热器和低温过热器，所述第一分离器依次与所述高温过热器和低温过热器连通；
优选地，所述低温过热器和高温过热器布置在所述尾部烟道内；
优选地，所述高温过热器单级布置或者多级布置，多级布置的高温过热器包含管路连接的中温过热器和高温过热器；
优选地，所述高温过热器和低温过热器的布置结构还包括再热器系统，所述再热器系统包括低温再热器和高温再热器。
6.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于，还包括除尘器、引风机和烟囱，所述尾部烟道依次连接除尘器、引风机和烟囱，所述除尘器还与卸料机连接；
优选地，所述除尘器和引风机之间设有第一滤网，所述引风机和烟囱之间设有第二滤网。
7.根据权利要求1～6任一项所述的循环流化床锅炉，其特征在于，还包括除氧器，所述除氧器依次与给水泵组和省煤器连通；
优选地，所述给水泵组包括依次连接的给水前置泵和给水泵，所述给水前置泵的出口分支管与所述省煤器的进口连接，所述省煤器的出口与所述除氧器的加热管连接。
8.一种循环流化床联合循环系统，包括燃气轮机发电系统、蒸汽轮机发电系统和循环流化床锅炉，其特征在于，所述循环流化床锅炉为权利要求1～7任一项所述的循环流化床锅炉。
9.根据权利要求8所述的循环流化床联合循环系统，其特征在于，所述燃气轮机发电系统中的燃气轮机与循环流化床锅炉中的一次进风管道和二次进风管道连接；
所述蒸汽轮机发电系统中的蒸汽轮机与循环流化床中的烟气出口道连接。
10.根据权利要求9所述的循环流化床联合循环系统，其特征在于，所述燃气轮机与所述一次进风管道和二次进风管道连接的管道上均设置有旁路烟囱；
优选地，所述烟气出口通过主蒸汽管道与汽包连接，所述汽包通过管道与所述蒸汽轮机连接。
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