一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统及控制方法

摘要

本发明提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统，包括进料系统、配风系统、燃烧系统、换热系统和烟气飞灰处理系统，烟气飞灰处理系统包括布袋除尘器、第一循环风机、第二循环风机和烟囱，布袋除尘器负责收集并提供飞灰，第一循环风机将布袋除尘器中的烟气带走，同时第二循环风机连接在第一循环风机和烟囱之间，从此烟气中引出一股再循环烟气，再循环烟气夹带从布袋除尘器中排出的飞灰再次混入至配风系统，实现了烟气和飞灰的联合循环。本发明还提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环控制方法，在第一循环风机和第二循环风机的配合调节下控制再循环烟气的循环量，布袋除尘器飞灰出口处连接有星形给料器，星形给料器可调节飞灰的输送量。

说明书

技术领域

本发明属于高效清洁燃烧技术领域，尤其涉及一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统及控制方法。

背景技术

燃烧效率和污染物排放一直是循环流化床未来发展需要重点攻克的难题，目前在提高燃烧效率和减少污染物排放方面，使用循环流化床烟气和飞灰再循环系统是一种新型技术，此新型技术相对比于常规的循环流化床燃烧系统技术，能有效减少飞灰中未燃尽碳含量，提升机组的整体燃烧效率，实现烟气飞灰的综合利用。

但是目前大部分循环流化床的研究主要集中于烟气再循环，对于烟气和飞灰再循环研究较少。且目前大多数循环流化床的回料改造的重点是改善旋风分离器效率，锅炉对旋风分离器的分离效率依赖性高，一来加重了旋风分离器的质量要求，如旋风分离器出现故障，容易导致循环流化床的未燃尽碳过多，机组效率低，二来旋风分离器的造价较高，用此方法改造成本相对较高，且可调节性差，效率不高，对减少污染物排放的效果不好。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统及控制方法，解决了目前循环流化床中烟气和飞灰再循环效率低，对减少污染物排放的效果不好的问题，以达到提高系统效率且降低污染物排放的目的，同时降低了改造成本，提高可调节性。

为实现上述目的，本发明提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统，包括进料系统、配风系统、燃烧系统、换热系统和烟气飞灰处理系统；

所述进料系统用于给所述燃烧系统提供燃烧原料，所述进料系统与所述燃烧系统连接；

所述配风系统用于给所述燃烧系统提供空气，所述配风系统与所述燃烧系统连接；

所述燃烧系统用于给所述燃烧原料和空气提供燃烧反应的空间，所述燃烧系统的出口连接所述换热系统；

所述换热系统用于对所述配风系统中的空气进行换热，所述换热系统的出口连接所述烟气飞灰处理系统；

所述烟气飞灰处理系统包括布袋除尘器、第一循环风机、第二循环风机和烟囱，所述布袋除尘器的入口连接所述换热系统的出口，所述第一循环风机设置在所述布袋除尘器的出口，所述烟囱连接于所述第一循环风机的出口，所述第二循环风机的入口连接在所述第一循环风机和烟囱之间，所述布袋除尘器的飞灰出口连接所述第二循环风机的出口，所述第二循环风机将所述布袋除尘器的飞灰吹进所述配风系统中。

进一步地，所述进料系统包括煤仓、给煤机和石灰石粉仓，所述煤仓通过所述给煤机与所述燃烧系统连接，所述石灰石粉仓与所述燃烧系统连接。

进一步地，所述燃烧系统包括循环流化床锅炉和旋风分离器，所述循环流化床锅炉分别与所述给煤机和石灰石粉仓连接，所述循环流化床锅炉的入口与所述配风系统连接，所述循环流化床锅炉的出口与所述旋风分离器连接，所述旋风分离器设有第一出口和第二出口，所述第一出口连接于所述循环流化床锅炉的下部，所述第二出口连接所述换热系统。

进一步地，所述换热系统包括过热器、省煤器和空气预热器，所述旋风分离器的第二出口依次连接所述过热器、省煤器和空气预热器，所述空气预热器的出口连接所述多级布袋除尘器。

进一步地，所述配风系统包括第一引风机和第二引风机，所述第一引风机所连风管经过所述空气预热器后连接于所述燃烧系统的底部，所述第二引风机所连风管经过所述空气预热器后连接于所述燃烧系统的中部。

进一步地，所述布袋除尘器为多级布袋除尘器，所述多级布袋除尘器的第一级飞灰出口连接所述第二循环风机的出口，所述第二循环风机将所述多级布袋除尘器的第一级飞灰吹进所述配风系统中。

进一步地，所述多级布袋除尘器的第一级飞灰出口连接星形给料器。

进一步地，所述第一循环风机和第二循环风机为变频风机。

本发明还提供了一种应用上述循环流化床烟气和飞灰联合循环系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：进料系统将燃烧原料提供至燃烧系统，配风系统将空气提供至燃烧系统，所述燃烧原料与所述空气在燃烧系统内发生燃烧反应；

步骤S2：所述燃烧系统产生的烟气和飞灰经过换热系统处理后，进入到烟气飞灰处理系统中；

步骤S3：烟气飞灰处理系统将大部分飞灰收集下来，在第一循环风机和第二循环风机的配合调节下控制烟气和飞灰的循环量，再循环烟气气动运输再循环飞灰进配风系统中，烟气和飞灰在所述燃烧系统中再次燃烧。

进一步地，所述烟气飞灰处理系统包括多级布袋除尘器、星形给料器、第一循环风机和第二循环风机，所述星形给料器控制所述多级布袋除尘器第一级飞灰的输送量，所述第一循环风机将所述多级布袋除尘器中的烟气排出，所述第二循环风机从此烟气中引出一股再循环烟气，所述再循环烟气夹带从星形给料器排出的第一级飞灰混入至配风系统。

本发明的有益效果：

1、本发明提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统，包括进料系统、配风系统、燃烧系统、换热系统和烟气飞灰处理系统，烟气飞灰处理系统包括布袋除尘器、第一循环风机、第二循环风机和烟囱，布袋除尘器负责收集并提供飞灰，第一循环风机将布袋除尘器中的烟气带走，同时第二循环风机连接在第一循环风机和烟囱之间，从此烟气中引出一股再循环烟气，再循环烟气夹带从布袋除尘器中排出的飞灰再次混入至配风系统，实现了烟气和飞灰的联合循环。

2、本发明还提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环控制方法，在第一循环风机和第二循环风机的配合调节下控制再循环烟气的循环量，另外地，布袋除尘器飞灰出口处连接有星形给料器，星形给料器可调节飞灰的输送量，双级调节，可调节性高，适应不同情况下的烟气和飞灰循环量。

3、本发明通过烟气和飞灰再循环，提升机组的整体燃烧效率，改善锅炉内密相区和稀相区温度分布不均问题，使锅炉内的燃烧达到石灰石的最佳脱硫温度，减少污染物排放，有效降低飞灰中未燃尽碳含量，易于实现灰渣的综合利用。

4、本发明对机组整体的改造很小，具有投入成本低、收益大的效果，通过烟气和飞灰再循环，使锅炉对旋风分离器的分离效率依赖性大幅降低，通过调节烟气和飞灰的再循环量，以解决由于旋风分离器分离效率过高所导致的循环流化床未燃尽碳过多、机组效率下降问题。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明提供的一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统的整体结构示意图。

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”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

参照图1，本实施例提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统，包括进料系统、配风系统、燃烧系统、换热系统和烟气飞灰处理系统；

进料系统用于给燃烧系统提供燃烧原料，进料系统与燃烧系统连接；作为一个优选方式，进料系统包括煤仓1、给煤机2和石灰石粉仓3，煤仓1通过给煤机2与燃烧系统连接，石灰石粉仓3与燃烧系统连接。其中石灰石从粉仓中进入锅炉内，用于减少SO

配风系统用于给燃烧系统提供空气，配风系统与燃烧系统连接；作为一个优选方式，配风系统包括第一引风机13和第二引风机14，第一引风机13所连风管经过换热系统后连接于燃烧系统的底部，第一引风机13所吹进燃烧系统底部的风为一次风，第二引风机14所连风管经过换热系统后连接于燃烧系统的中部，第二引风机14所吹进燃烧系统中部的风为二次风，其中换热系统对一次风和二次风起到预热的作用。

燃烧系统用于给燃烧原料和空气提供燃烧反应的空间，燃烧系统的出口连接换热系统；作为一种优选方式，燃烧系统包括循环流化床锅炉4和旋风分离器5，循环流化床锅炉4分别与给煤机2和石灰石粉仓3连接，循环流化床锅炉4的入口与配风系统连接，循环流化床锅炉4的出口与旋风分离器5连接，旋风分离器5设有第一出口和第二出口，第一出口连接于循环流化床锅炉4的下部，第二出口连接换热系统。其中煤粉和石灰石进入循环流化床锅炉4内燃烧后，生成高温烟气、飞灰和未燃尽碳颗粒，这些燃烧产物进入旋风分离器5后，未燃尽的大碳颗粒通过旋风分离器5的第一出口再次回到炉内中燃烧，而高温烟气、飞灰和未燃尽的小碳颗粒则通过旋风分离器5的第二出口进入换热系统中。

换热系统用于对配风系统中的空气进行换热，换热系统的出口连接烟气飞灰处理系统；作为一种优选方式，换热系统包括过热器6、省煤器7和空气预热器8，旋风分离器5的第二出口依次连接过热器6、省煤器7和空气预热器8，空气预热器8的出口连接多级布袋除尘器9。其中一次风和二次风都经过空气预热器8，空气预热器8对一次风和二次风起到预热的作用。

烟气飞灰处理系统包括布袋除尘器9、第一循环风机10、第二循环风机12和烟囱11，布袋除尘器9的入口连接换热系统的出口，第一循环风机10设置在布袋除尘器9的出口，烟囱11连接于第一循环风机10的出口，第二循环风机12的入口连接在第一循环风机10和烟囱11之间，布袋除尘器9的飞灰出口连接第二循环风机12的出口，第二循环风机12将布袋除尘器9的飞灰吹进配风系统中。

需要说明的是，高温烟气、飞灰和未燃尽的小碳颗粒从布袋除尘器9的入口进入，其中大部分的飞灰和未燃尽的小碳颗粒会被收集下来，并从飞灰出口排出，而布袋除尘器9的出口则用于排出高温烟气，布袋除尘器9的出口连接有第一循环风机10，第一循环风机10将烟气吹向烟囱11，而在第一循环风机10和烟囱11之间的风管中连接有第二循环风机12，第二循环风机12从排出的烟气中引出一股再循环烟气，此再循环烟气夹带飞灰出口排出的飞灰，形成烟气和飞灰再循环的混合物，并吹到经空气预热器8处理后的一次风中，再循环的烟气和飞灰再加上一次风一起从循环流化床锅炉4的底部吹进，进而提升机组的整体燃烧效率，改善锅炉内密相区和稀相区温度分布不均问题，使锅炉内的燃烧达到石灰石的最佳脱硫温度，减少污染物排放，有效降低飞灰中未燃尽碳含量，易于实现灰渣的综合利用，且对机组整体的改造很小，具有投入成本低、收益大的效果，通过烟气和飞灰再循环，使锅炉对旋风分离器5的分离效率依赖性大幅降低，通过调节烟气和飞灰的再循环量，以解决由于旋风分离器5分离效率过高所导致的循环流化床未燃尽碳过多、机组效率下降问题。

优选地，布袋除尘器9为多级布袋除尘器9，多级布袋除尘器9的第一级飞灰出口连接第二循环风机12的出口，第二循环风机12将多级布袋除尘器9的第一级飞灰吹进配风系统中，由于多级布袋除尘器9对飞灰收集的效果更好，第一级飞灰的可利用性更高，提高了再循环的效率。

优选地，多级布袋除尘器9的第一级飞灰出口连接星形给料器，星形给料器的密封性良好，连接在多级布袋除尘器9的第一级飞灰出口处可以灵活地调整第一级飞灰的输送量，通过调节星形给料器，进而主动灵活地调整第一级飞灰的再循环量。

优选地，第一循环风机10和第二循环风机12为变频风机，可以灵活调节第一循环风机10和第二循环风机12的转速，进而可控制再循环烟气占总烟气的比例，如当需要增加再循环烟气的比例时，可保持第一循环风机10转速不变，提高第二循环风机12的转速，如此则会提高再循环烟气的循环量。

实施例2：

本实施例提供了一种应用实施例1中循环流化床烟气和飞灰联合循环系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：进料系统将燃烧原料提供至燃烧系统，配风系统将空气提供至燃烧系统，燃烧原料与空气在燃烧系统内发生燃烧反应；

步骤S2：燃烧系统产生的烟气和飞灰经过换热系统处理后，进入到烟气飞灰处理系统中；

步骤S3：烟气飞灰处理系统将大部分飞灰收集下来，在第一循环风机10和第二循环风机12的配合调节下控制烟气和飞灰的循环量，再循环烟气气动运输再循环飞灰进配风系统中，烟气和飞灰在燃烧系统中再次燃烧。

需要说明的是，第一循环风机10将烟气带出来后，第二循环风机12从中引出一股再循环烟气，此再循环烟气夹带从烟气飞灰处理系统中收集出来的飞灰再次运输进配风系统中，实现烟气和飞灰的再循环，且第一循环风机10和第二循环风机12之间的相互配合调节，还可控制烟气和飞灰的循环量，提高可调节性。

作为一种优选方式，烟气飞灰处理系统包括多级布袋除尘器9、星形给料器、第一循环风机10和第二循环风机12，星形给料器控制多级布袋除尘器9第一级飞灰的输送量，第一循环风机10将多级布袋除尘器9中的烟气排出，第二循环风机12从此烟气中引出一股再循环烟气，再循环烟气夹带从星形给料器排出的第一级飞灰混入至配风系统，多级布袋除尘器9能更有效地分离出利用价值高的第一级飞灰，星形给料器则可以灵活地调整第一级飞灰的输送量，结合第一循环风机10和第二循环风机12对再循环烟气的调节，实现双级调节，烟气和飞灰的再循环量控制更精准。

下面举一个具体的实施方式进行说明：

通过第一引风机13和第二引风机14产生一次风和二次风送入循环流化床锅炉4；煤仓1中煤粉通过给煤机2进入循环流化床锅炉4中燃烧，生成高温烟气、飞灰和未燃尽碳颗粒；燃烧产物进入旋风分离器5，未燃尽的大颗粒通过第一出口再次回到循环流化床锅炉4中燃烧，高温烟气、飞灰和未燃尽的小碳颗粒进入过热器6、省煤器7和空气预热器8换热；经换热后的烟气、飞灰和未燃尽的小碳颗粒进入布袋除尘器9，布袋除尘器9第二级和第三级中掉落的灰渣集中收集处理；除去大部分飞灰后的烟气通过烟囱11排到空气中；通过第二循环风机12从第一循环风机10和烟囱11之间引出一股再循环烟气，掺杂布袋除尘器9落下的第一级飞灰一起送入一次风的管道中，再循环的烟气和飞灰与一次风混合后共同进入循环流化床锅炉4中再次燃烧。

以额定蒸发量为75t/h的循环流化床(CFB)锅炉为例，循环流化床锅炉4设计压力为5.82MPa。锅炉掺烧60％煤泥和40％中煤，其成分分析如表1所示：

表1煤泥和中煤的成分分析

自锅炉运行以来，出现炉内温度偏高，飞灰含碳量过高、燃烧效率和锅炉热效率偏低，以及脱硫效率偏低，污染物超标等问题。通过实验分析，决定调整加入烟气和飞灰再循环系统，在100％负荷下，高温烟气、飞灰和未燃尽的小碳颗粒循环量为8t/h，一次风和循环烟气飞灰混合后与二次风与煤泥和中煤一起在循环流化床锅炉4内进行燃烧。

燃烧产生的烟气量为1.6×10

在实验调整前，循环流化床锅炉4密相区床温达到1000℃左右，稀相区温度达到850℃左右，温差较大，锅炉的飞灰含碳量达到14％以上，锅炉效率不到92％，热效率不到85％。经过试验调整后，密相区温度下降到880℃左右，锅炉出口温度上升到810℃左右。飞灰含碳量也降低到7.5％，燃烧效率大幅上升到95％，热效率达到88.7％，每天可为该电厂节省13.6t煤泥。

相对于现有技术，本发明提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环系统，包括进料系统、配风系统、燃烧系统、换热系统和烟气飞灰处理系统，烟气飞灰处理系统包括布袋除尘器9、第一循环风机10、第二循环风机12和烟囱11，布袋除尘器9负责收集并提供飞灰，第一循环风机10将布袋除尘器9中的烟气带走，同时第二循环风机12连接在第一循环风机10和烟囱11之间，从此烟气中引出一股再循环烟气，再循环烟气夹带从布袋除尘器9中排出的飞灰再次混入至配风系统，实现了烟气和飞灰的联合循环。

本发明还提供一种循环流化床烟气和飞灰联合循环控制方法，在第一循环风机10和第二循环风机12的配合调节下控制再循环烟气的循环量，另外地，布袋除尘器9飞灰出口处连接有星形给料器，星形给料器可调节飞灰的输送量，双级调节，可调节性高，适应不同情况下的烟气和飞灰循环量。

本发明通过烟气和飞灰再循环，提升机组的整体燃烧效率，改善锅炉内密相区和稀相区温度分布不均问题，使锅炉内的燃烧达到石灰石的最佳脱硫温度，减少污染物排放，有效降低飞灰中未燃尽碳含量，易于实现灰渣的综合利用。

本发明对机组整体的改造很小，具有投入成本低、收益大的效果，通过烟气和飞灰再循环，使锅炉对旋风分离器5的分离效率依赖性大幅降低，通过调节烟气和飞灰的再循环量，以解决由于旋风分离器5分离效率过高所导致的循环流化床未燃尽碳过多、机组效率下降问题。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。