一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备及其方法

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉的技术领域，具体而言，涉及一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备及其方法。

背景技术

循环流化床锅炉(以下简称CFB锅炉)以其燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放量低而得到了钢铁企业或化工企业自备电厂的广泛应用。

钢铁企业及化工企业生产过程中会产生的大量工业尾气(如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、兰炭尾气等)。这些工业尾气都具有一定的热值，应用CFB锅炉进行大量掺烧这些工业尾气，既可减少环境污染又能有效利用能源。但是要大量掺烧工业尾气，则需设置较多的气体燃烧器，而钢铁企业或化工企业自备电厂使用的CFB锅炉往往都是中小型锅炉，锅炉尺寸较小，且CFB锅炉原本的二次风喷口以及给煤口和回料器已经占用了大量的空间，因此布置较多气体燃烧器就比较困难。且大量掺烧气体燃料，如若掺烧方式不科学，易导致CFB锅炉NOx排放大幅升高。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备及其方法以达到有益于降低NOx的生成，并进一步提升燃料燃尽率的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，该设备包括炉膛、二次风装置、给煤装置和回料器，所述二次风装置分别布置于炉膛的前墙和后墙上，给煤装置布置于炉膛的前墙且回料器布置在炉膛的后墙，该设备还包括：

分别布置于炉膛两侧侧墙上的气体燃烧器，位于同一侧的各个气体燃烧器至少排列为两层，且位于最下层所在的气体燃烧器其标高与所述二次风装置的二次风喷口的标高一致；

分别布置于炉膛两侧侧墙上且位于气体燃烧器上方的燃尽风装置，位于同一侧的各个燃尽风装置至少排列为一层。

进一步地，各层所在的气体燃烧器和各层所在的燃尽风装置均相对于炉膛的侧墙中心线呈对称分布或位于侧墙中心线上。

进一步地，位于炉膛同一侧侧墙上的气体燃烧器排列为两层，并通过各个气体燃烧器排列成倒“品”字型。

进一步地，位于上层的布置有两个气体燃烧器且位于下层的布置有一个气体燃烧器；所述燃尽风装置设有两个且排列为一层，各个燃尽风装置分别与位于上层布置的各个气体燃烧器呈对应排布。

进一步地，位于上层的两个气体燃烧器之间的间距L为2000～3000mm；分别位于上层和下层的气体燃烧器之间的间距H为2500～4000mm。

进一步地，所述气体燃烧器包括燃烧器风箱和设于燃烧器风箱上的气体电动调节风门，所述燃烧器风箱与炉膛内部连通。

进一步地，所述燃尽风装置包括燃尽风箱和设于燃尽风箱上的燃尽风电动调节风门，所述燃尽风箱与炉膛内部连通。

在本发明中还提供了一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的方法，该方法应用上述所述的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，该方法包括：

当锅炉不掺烧工业尾气时，锅炉按照常规循环流化床锅炉的规范使用；

当锅炉掺烧工业尾气时，根据掺烧尾气的热负荷比例，选择切断部分二次风装置和给煤装置，并投运布置于侧墙上的各个气体燃烧器和燃尽风装置。

进一步地，所述切断二次风装置和给煤装置的占比与掺烧尾气的热负荷比例呈正比，且工业尾气的最大掺烧尾气热负荷不超过70％。

进一步地，各所述气体燃烧器所对应区域的过量空气系数选为0.7～0.8。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，其通过在锅炉炉膛的左右侧墙布置气体燃烧器，同时，在气体燃烧器的上方布置燃尽风装置，在炉膛内部掺烧有大量的工业尾气时，在各个气体燃烧器和燃尽风装置的投运作用下，其有益于降低NOx的生成，并进一步提升燃料燃尽率。

2.采用本发明所提供的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的方法，其在气体燃烧器区域与燃尽风装置区域之间形成一个还原区，由于此处具有还原性气氛，可使得部分NOx被还原，同时，在气体燃烧器区域上方布置的燃尽风装置，可将燃烧所需剩下的空气送入炉膛，此时虽然氧浓度提升了，但由于之前有一部分NOx已经在还原区被还原，加之此时燃烧的温度比较低，NOx生成量不大，最终可实现降低NOx排放的目的。

附图说明

图1是本发明所提供的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备的整体结构示意图；

图2是图1在A-A方向上的剖视示意图；

附图中标注如下：

1-炉膛，2-二次风箱，21-二次风喷口，3-给煤装置，31-给煤口，4-回料器，5-气体燃烧器，51-燃烧器风箱，52-气体电动调节风门，6-燃尽风装置，61-燃尽风箱，62-燃尽风电动调节风门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的装置可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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；实施例中的附图用以对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的装置可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

在本实施例中具体提供了一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，该设备在运行时旨在降低NOx的生成并进一步提升燃料燃尽率。该设备包括炉膛、二次风装置、给煤装置和回料器，所述炉膛、二次风装置、给煤装置、回料器均为循环流化床锅炉(简称：CFB锅炉)的常规设置，其中，所述炉膛为CFB锅炉的主体部分；所述二次风装置设有多个且各个二次风装置分别排布于炉膛前、后墙上，二次风装置包括二次风箱和设于炉膛前、后墙上的二次风喷口，且二次风箱与二次风喷口之间通过管路连通，二次风喷口与炉膛的内部连通；所述给煤装置设有多个且各个给煤装置排布于炉膛的前墙上，各个给煤装置分别通过给煤口与炉膛的内部连通；所述回料器设于炉膛的后墙上且与炉膛的内部连通。

如图1、图2所示，对于该CFB锅炉的改进在于：

在炉膛两侧的侧墙上分别布置有气体燃烧器，位于同一侧的各个气体燃烧器至少排列为两层，且位于最下层所在的气体燃烧器其标高与所述二次风装置的二次风喷口的标高一致。在本实施例应用时，由于CFB锅炉侧墙校窄，且密相区侧墙为收缩状，因此，位于炉膛同一侧侧墙上的气体燃烧器排列为两层，并通过各个气体燃烧器排列成倒“品”字型，以适配CFB锅炉侧墙的空间布局。具体是：位于上层的布置有两个气体燃烧器且位于下层的布置有一个气体燃烧器。在安装时，其布置设计为：位于上层的两个气体燃烧器之间的间距L为2000～3000mm；分别位于上层和下层的气体燃烧器之间的垂向间距H为2500～4000mm。

在炉膛两侧的侧墙上且位于气体燃烧器布置区域的上方设置有燃尽风装置，位于同一侧的各个燃尽风装置至少排列为一层。在实际应用时，所述燃尽风装置设有两个且排列为一层，两个燃尽风装置分别与位于上层布置的两个气体燃烧器呈一一对应排布。

在实际安装时，还应当注意的是，位于上层的气体燃烧器和按照一层排列的各个燃尽风装置均相对于炉膛的侧墙中心线呈对称分布，同时，位于下层的气体燃烧器则位于侧墙的中心线上。

气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)及锅炉中，对于气体燃烧器的设计：其包括燃烧器风箱和设于燃烧器风箱上的气体电动调节风门，所述燃烧器风箱与炉膛内部连通，通过各个气体燃烧器将工业尾气掺烧至炉膛内，且气体燃烧器应当包括一工业尾气进口和一空气进口，该空气进口设有所述气体电动调节风门，以调节进入炉膛内空气的含量。

NOx燃煤电厂为了降低氮氧化合物的排放，燃烧锅炉普遍采用分级燃烧方式。轴向空气分级燃烧(OFA)技术，是最为有效的分级燃烧技术，燃尽风装置是该技术最为主要的设备之一，对于燃尽风装置的设计：其包括燃尽风箱和设于燃尽风箱上的燃尽风电动调节风门，所述燃尽风箱与炉膛内部连通，燃尽风装置也属于锅炉领域常用的设备，此处对其设备和工作原理不再赘述。

结合上述所公开的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，其工作原理如下：

在气体燃烧器区域与燃尽风装置区域之间形成一个还原区，由于此处具有还原性气氛，可使得部分NOx被还原，通过在气体燃烧器区域上方布置燃尽风装置，可将燃烧所需的剩下的空气送入炉膛，此时虽然氧浓度提升了，但由于之前有一部分NOx已经在还原区被还原，加之此时燃烧的温度比较低，NOx生成量不大，最终可实现降低NOx排放的目的。

实施例2

在本发明中还提供了一种循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的方法，该方法应用上述实施例1中所述的循环流化床锅炉大量掺烧工业尾气的设备，该方法包括：

当锅炉不掺烧工业尾气时，锅炉按照常规循环流化床锅炉的规范使用，对于循环流化床锅炉的常规操作规范此处不再赘述；

当锅炉掺烧工业尾气时，根据掺烧尾气的热负荷比例，选择切断部分二次风装置和给煤装置，并投运布置于侧墙上的各个气体燃烧器和燃尽风装置。在实际应用时，切断二次风装置和给煤装置的占比与掺烧尾气的热负荷比例呈正比，且工业尾气的最大掺烧尾气热负荷不超过70％。举例说明：若工业尾气的最大掺烧尾气热负荷为70％，那么，需要切断二次风装置和给煤装置的数量与二次风装置和给煤装置的总数量之间的占比应当也为70％，同时，对各所述气体燃烧器所对应区域的过量空气系数选为0.7～0.8，优选的，在本实施例中，气体燃烧器区域内过量空气系数选取为0.75，以此，使气体燃料先在富燃料条件下燃烧，降低燃烧初期的温度，从而抑制热力型NOx的生成。

在投运气体燃烧器和燃尽风装置的作用下，在气体燃烧区域与燃尽风区域之间形成一个还原区，由于此处具有还原性气氛，可使得部分NOx被还原。位于气体燃烧器区域上方布置的燃尽风装置，可将燃烧所需的剩下的空气送入炉膛，此时虽然氧浓度提升了，但由于之前有一部分NOx已经在还原区被还原，加之此时燃烧的温度比较低，NOx生成量不大，最终可实现降低NOx排放的目的。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。