阅读说明：本技术 循环流化床预热室的风粉调控方法及设备 (Air-powder regulation and control method and equipment for preheating chamber of circulating fluidized bed ) 是由 满承波 朱建国 欧阳子区 刘敬樟 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种循环流化床预热室的送粉方法,包括步骤：将送粉风从预热室的下部侧壁送入预热室,所述送粉风携带粉状燃料；以及将流化风从预热室底部送入预热室,所述流化风不携带粉状燃料。本发明还涉及一种燃料处理方法,包括步骤：提供燃料处理设备,所述燃料处理设备包括预热室、旋风分离器、返料器,预热室、旋风分离器与返料器组成循环回路,预热室在其下部侧壁设置有送粉口,预热室在其底部设置有流化风口；将送粉风从所述送粉口送入预热室,所述送粉风携带粉状燃料；将流化风从所述流化风口送入预热室,所述流化风内不携带粉状燃料。所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。本发明还涉及一种送粉单元、一种燃料处理设备以及一种循环流化床锅炉。(The invention relates to a powder feeding method of a preheating chamber of a circulating fluidized bed, which comprises the following steps: feeding powder air into the preheating chamber from the side wall of the lower part of the preheating chamber, wherein the powder air carries powdery fuel; and feeding fluidized air into the preheating chamber from the bottom of the preheating chamber, wherein the fluidized air does not carry powdery fuel. The invention also relates to a fuel processing method comprising the steps of: providing fuel processing equipment, wherein the fuel processing equipment comprises a preheating chamber, a cyclone separator and a material returning device, the preheating chamber, the cyclone separator and the material returning device form a circulation loop, the lower side wall of the preheating chamber is provided with a powder feeding port, and the bottom of the preheating chamber is provided with a fluidized air port; feeding powder feeding air into a preheating chamber from the powder feeding port, wherein the powder feeding air carries powdery fuel; and conveying fluidized air into the preheating chamber from the fluidized air port, wherein the fluidized air does not carry powdery fuel. The fluidized air and the powder feeding air form primary air of the preheating chamber. The invention also relates to a powder feeding unit, a fuel treatment device and a circulating fluidized bed boiler.)

循环流化床预热室的风粉调控方法及设备

技术领域

本发明的实施例涉及锅炉领域，尤其涉及一种循环流化床预热室的送粉方法、一种燃料处理方法、一种送粉单元、一种燃料处理设备以及一种循环流化床锅炉。

背景技术

煤炭是中国主要的化石能源，其中烟煤是中国电站锅炉和工业锅炉燃用的主要煤种，而无烟煤由于挥发分含量低，通常存在着火困难、低负荷下着火稳定性差，NO_x等问题。煤化工领域每年产生大量副产品，如热解半焦和气化残炭等，此类燃料依然具有较高的含碳量和热值，燃烧是这类燃料回收利用最有效地方式之一。然而这类燃料挥发分含量往往较无烟煤更低，其存在的问题较无烟煤更加严重。因此，如何实现此类低挥发分碳基燃料的清洁高效燃烧利用，已成为制约煤炭清洁高效梯级利用产业化应用的关键技术瓶颈，亟待解决。

中国专利CN201410367608提出一种粉状燃料自预热装置和方法、粉状燃料燃烧锅炉系统。其基于循环流化床燃烧技术，提出了一种粉状燃料自预热方法，在循环流化床预热室的底部设置有锥形部，利用风粉输送管将粉状燃料与一次风的风粉混合物经由锥形部输送到预热室内部，粉状燃料在预热室中部分燃烧而放热，实现燃料的自预热。在该结构中，一次风主要起到三个作用：①输送燃料；②维持循环流化床预热室内的床料流化；③参与预热室内的化学反应。由于要同时发挥上述三种作用，一次风的调节范围受到了一定限制，从而其负荷调节范围也会受到限制。

发明内容

为缓解或解决煤粉锅炉上述问题中的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，本发明提出一种循环流化床预热室的送粉方法，包括步骤：

将送粉风从预热室的下部侧壁送入预热室，所述送粉风携带粉状燃料；以及

将流化风从预热室底部送入预热室，所述流化风不携带粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

本发明的实施例还涉及一种燃料处理方法，包括步骤：

提供燃料处理设备，所述燃料处理设备包括预热室、旋风分离器、返料器，预热室、旋风分离器与返料器组成循环回路，预热室在其下部侧壁设置有送粉口，预热室在其底部设置有流化风口；

将送粉风从所述送粉口送入预热室，所述送粉风携带粉状燃料；

将流化风从所述流化风口送入预热室，所述流化风内不携带粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

本发明的实施例还涉及一种送粉单元，包括环流化床预热室，所述预热室的侧壁设置有送粉口，所述预热室的底部设置有流化风口，送粉口适于与输送粉状燃料的送粉风相通，流化风口适于与流化风相通，且流化风口设置为不输送粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

本发明的实施例也涉及一种燃料处理设备，包括：

上述的送粉单元；

旋风分离器；

返料器，

其中：

预热室、旋风分离器与返料器组成循环回路，返料器经由返料腿与预热室的返料口相通。

本发明还涉及一种循环流化床锅炉，包括：上述的燃料处理设备和炉膛，其中：旋风分离器的出口与炉膛相通。

附图说明

图1A为根据本发明的一个示例性实施例的燃料处理设备的示意图，其中示出了高度h以及角度θ；

图1B为图1A中的燃料处理设备的示意图，其中示出了两个尺寸D和D’；

图2为根据本发明的另一个示例性实施例的燃料处理设备的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

进入循环流化床预热室的空气量为Q₁，进入预热室的空气与粉状燃料发生部分燃烧产生的热量，可以实现自预热，从而维持预热室温度在600～1300℃。预热室的温度由燃料和空气的比例决定，空气量越大，燃料的燃烧份额越高，预热室温度也就越高。

本发明将进入循环流化床预热室的一次风空气Q₁可以分为送粉风Q_s和流化风Q_f两部分，即Q₁＝Q_s+Q_f。循化流化床预热室依靠进入预热室的空气与粉状燃料发生部分燃烧产生的热量实现自预热，维持预热室温度在600～1300℃。预热室的温度由燃料和空气的比例决定，空气量越大，燃料的燃烧份额越高，预热室温度也就越高。因此要维持合理温度水平(600～1300℃)的自预热，要求进入预热室的空气维持在一定范围内，即进入预热室的空气量范围为Q_1min～Q_1max。在本发明中，送粉风的最小值为保证送粉流畅稳定的Q_smin；流化风的最小值为保证循环流化床预热室流化状态稳定的Q_fmin，因此Q_1min＝Q_smin+Q_fmin。在该最小值以上，需要进行风粉调节时，送粉风和流化风均可以独立调节，进而使得整个燃烧系统调节更加灵活。

本发明中，将循环流化床预热室的一次风分为送粉风和流化风并分别进行控制，可用于灵活调节循环流化床预热室的送粉风量以及给粉负荷，调节范围广，且易于控制循环流化床预热室的温度，预热室运行稳定性好。

在本发明中，因为流化风不携带粉状燃料，从而可以避免风室、风管、风帽磨损。在本发明中，因为送粉风和流化风分别控制，可以提高预热室及整个燃烧系统负荷调节范围和灵活性，也易于控制预热室温度，使得系统运行稳定。

下面参照附图1A、1B和2示例性说明本发明。

如图1A和1B所示，进入循环流化床预热室的空气分为两路：送粉风和流化风，送粉风和流化风构成预热室的一次风。送粉风携带粉状燃料，从循环流化床预热室侧壁进入预热室。流化风从预热室底部进入预热室，参与流化。

送粉口在循环流化床预热室侧壁上的竖直位置为：高于返料口4一个距离，该距离为0～3d(或者不大于3d)，其中d为返料腿5的内径。这里的距离为返料口的中心与送粉口的中心之间的竖向距离。返料口的中心为返料口的几何中心，例如在返料口为圆形的情况下，则返料口的中心为该圆形的圆心。对于送粉口的中心做相似的理解。

如本领域技术人员能够理解的，送粉口的位置在周向方向上(即沿着预热室的周向方向)不与返料口重合。

送粉风在进入预热室时呈斜向下的射流，送粉管6的末端与竖直方向之间的角度θ遵循如下规律：

该规律适用于预热室底部有风室且沿送粉风射流方向风室深度小于预热室深度的情况，其中如图1B所示，D为沿送粉风射流方向的横向分量方向的预热室深度，该预热室深度为送粉口的中心到所述横向分量方向与和所述中心相对的预热室壁的交点之间的水平距离，D’为沿送粉风射流方向的横向分量方向的风室深度，所述风室深度为所述横向分量方向与所述风室的壁的交点之间的水平距离，如图1A所示，h为送粉风口的中心到流化风出口的竖直高度，在本发明中，在设置有风室的情况下，流化风出口对应于风室的上沿；或者

该规律适用于预热室底部没有设置风室或沿送粉风射流方向风室深度与预热室深度相同的情况，其中如图1B所示，D为沿送粉风射流方向的横向分量方向的预热室深度，该预热室深度为送粉口的中心到所述横向分量方向与和所述中心相对的预热室壁的交点之间的水平距离，如图1A所示，h为送粉风口的中心到流化风出口的竖直高度。

在本发明的一个示例性实施例中，送粉风的速度为：10～40m/s。

在本发明的一个示例性实施例中，送粉风中粉状燃料与空气的比例为0.3～8.0kg粉状燃料∶1m³空气。

在本发明的一个示例性实施例中，流化风量、送粉风量和燃料量均可以独立调整。

预热室中的总风量以能维持预热室内的温度在600～1300℃内为原则进行调节。预热室内的温度与总风量的关系为：风量越高温度越高，但非线性变化。在进行风量分配时，首先应根据运行所需负荷确定燃料量，燃料量确定后，再根据所需运行温度即可确定预热室内的总风量。总风量确定后，以送粉风粉状燃料与送粉风的比例为0.3～8.0kg粉状燃料∶1m³空气为标准，根据燃料量确定送粉风量，剩余风量分配给流化风。流化风量的调节标准为：保证预热室提升管内的流化速度为0.5～8.0m/s。

需要指出的是，在本发明中，各个数值范围，除了明确指出不包含端点值之外，除了可以为端点值，还可以为各个数值范围的中值，这些均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明还提出了一种送粉单元，其可以采用上述送粉方式进行送粉，该送粉单元包括循环流化床预热室和送粉风、流化风两路空气，送粉风通过送粉管与预热室侧壁联接，流化风通过流化风管与预热室底部联接。

送粉风可以不止一路，还可以是两路或者更多路。图2的结构与图1所示不同的是，图2中示出了两路送粉风。每一路送粉管的直径小于单路送粉时的送粉管直径，在最低送粉风速不变的情况下，其最低送粉风量可以低于单路送粉时的最低送粉风量。当负荷较低时，可只开启一路送粉风，即进一步降低了送粉风量的最小值，进而进一步降低了整个系统的负荷调节下限。当负荷较高时，可同时开启多路送粉，以达到负荷升高所需的送粉量。此方案进一步拓宽了系统负荷调节范围，提高了风粉调节灵活性。

基于以上，本发明提出了如下技术方案：

1、一种循环流化床预热室的送粉方法，包括步骤：

将送粉风从预热室的下部侧壁送入预热室，所述送粉风携带粉状燃料；以及

将流化风从预热室底部送入预热室，所述流化风不携带粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

2、一种燃料处理方法，包括步骤：

提供燃料处理设备，所述燃料处理设备包括预热室、旋风分离器、返料器，预热室、旋风分离器与返料器组成循环回路，预热室在其下部侧壁设置有送粉口，预热室在其底部设置有流化风口；

将送粉风从所述送粉口送入预热室，所述送粉风携带粉状燃料；

将流化风从所述流化风口送入预热室，所述流化风内不携带粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

3、根据1或2所述的方法，其中：

送粉风的速度为10～40m/s，送粉风中粉状燃料与空气的比例为0.3～8.0kg粉状燃料∶1m³空气；和/或

选择流化风量使得预热室内的流化速度为0.5～0.8m/s；和/或

选择流化风和送粉风的风量，以及选择送粉风携带的粉状燃料量，维持预热室内的温度在600～1300℃的范围内。

4、根据1或2所述的方法，其中：

送粉风的风量保证送粉稳定，流化风的风量保证预热室内的流化状态稳定，且流化风量和送粉风量均能够独立调节。

5、一种送粉单元，包括环流化床预热室，所述预热室的侧壁设置有送粉口，所述预热室的底部设置有流化风口，送粉口适于与输送粉状燃料的送粉风相通，流化风口适于与流化风相通，且流化风口设置为不输送粉状燃料，所述流化风和送粉风构成预热室的一次风。

6、根据5所述的送粉单元，其中：

所述送粉口包括至少两个送粉口，所述至少两个送粉口彼此沿周向方向间隔开布置和/或沿竖直方向间隔开布置。

7、根据5所述的送粉单元，还包括：

用于控制送粉风的流量的第一控制单元，以及用于控制流化风的流量的第二控制单元。

8、根据7所述的送粉单元，其中：

所述送粉口包括至少两个送粉口；

所述第一控制单元适于分别控制进入到所述至少两个送粉口的风量。

9、一种燃料处理设备，包括：

根据5-8中任一项所述的送粉单元；

旋风分离器；

返料器，

其中：

预热室、旋风分离器与返料器组成循环回路，返料器经由返料腿与预热室的返料口相通。

10、根据9所述的设备，其中：

送粉口在预热室的侧壁上的位置与返料口在在预热室的侧壁上的位置不处于同一高度。

11、根据10所述的设备，其中：

送粉口在预热室的侧壁上的位置在竖向方向上高出返料口一个距离，该距离不大于3d，其中d为返料腿内径。

12、根据9-11中任一项所述的设备，其中：

所述设备还包括与送风口相接的送粉管，送粉风适于经由送粉管以呈斜向下的射流的方式进入预热室，送粉管末端与竖直方向之间的角度θ遵循如下规律：

其中：预热室底部有风室且沿送粉风射流方向的横向分量方向的风室深度小于预热室深度，其中D为沿送粉风射流方向的横向分量方向的预热室深度，D’为沿送粉风射流方向的横向分量方向的风室深度，h为送粉口的中心到流化风出口的竖直高度；或者

其中：预热室底部未设置风室或沿送粉风射流方向的风室深度与预热室深度相同，其中D为沿送粉风射流方向的预热室深度，h为送粉口的中心到流化风出口的竖直高度。

13、一种循环流化床锅炉，包括：

根据9-12中任一项所述的燃料处理设备；和

炉膛，

其中：

旋风分离器的出口与炉膛相通。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化、要素组合，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。