[发明专利]效率增高的用于大流量重灰的提取和冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种对由固体燃料锅炉产生的大流量重灰进行提取、冷却和回收其热能的设备和方法。

背景技术

为了发电而对固体化石燃料的需求的持续增长也使得越来越频繁地燃烧含灰量高的煤和褐煤。在大功率锅炉中燃烧褐煤会产生极大量的重灰，甚至高达100吨/小时，这些灰通常包含高百分比的未燃烧物质。干式冷却或主要为干式冷却如此大量的重灰需要极多的冷却空气，甚至是具有高放热量的化石燃料的两倍或三倍多。

如EP0 471 055 B1中所说明的那样，在某些已知的灰提取和干式冷却设备中，冷却空气一旦在与灰进行热交换的作用下被加热，就从锅炉底部引入锅炉内。因此，实际上产生的灰量越大，以上述方式由冷却空气供应到锅炉的热量的回收就越大，这些热量既用于与空气进行热交换，又用于使未燃烧物质燃烧。

然而，为了避免燃烧效率受到从底部而不是从燃烧器或从其它专用的空气入口引入燃烧室的空气的不利影响，和/或为了避免对氮氧化物(NO_x)的产生造成类似不希望的影响，锅炉设计者宁愿将此量限制在总燃烧空气的1.5％的最大值。

鉴于上述原因，首先如果所述灰的流量较大、未燃烧物质含量较高且因此温度较高，则已知的冷却系统无法以有效和经济的方式对重灰实现干式冷却或主要为干式冷却以及处置相关的冷却空气。尤其地，即使有人成功实现所述冷却、热能回收和处置，但它们也要用极高的设备复杂度和由此所致非常高的实施和处理费用来实现。

WO2008/023393的内容借助于参见的方式纳入本文，其提供了当冷却已提取的重灰所需的空气流量超过燃烧室中可允许的最大流量时，超出的空气可送到烟气管道，且这由于冷却环境的压力分离由重灰自行完成。还在WO2008/023393中，引入所述过量空气的可能的位置位于所述管道在空气/烟气交换器的上游或下游的位置。

WO2008/023393的潜在的系统限制包括与在压力分离系统下游所用的冷却空气有关的热含量损失以及包括必须由在空气引入位置下游的装置处理的总体烟气流量的增大。

事实上，在热空气进入空气/烟气交换器下游的情况下，除了由烟气处理必要的装置所吸收的能量增加之外，冷却空气的热含量完全损失，且热含量转变成废烟气的总体温度升高。

在热空气进入交换器上游的烟气管道中的情况下，由于冷却空气的温度比燃烧烟气流的温度低，因此，导致进入交换器的热气流+烟气的流量得以总体增加，这使装置的环境空气/烟气热交换的效率降低。

尤其地，上述冷却空气可达到约200℃的温度，并因此如刚才所述，使冷却空气进入温度为约400℃的烟气中会导致空气/烟气交换器总体而言不经济，事实上基于空气/烟气交换器的操作原理，即使进入烟气侧的气流的热含量增大，这也不能传递到空气，除非是可忽略的部分。

此外，除了所处理的烟气流的温度总体增加，进入烟气管道(设置在交换器上游或下游)中的热空气使设置在空气/烟气交换器下游的静电除尘器接收比设计数据更高的总体流量。这种情况使静电分离器的效率由于进入速度的增加以及主要是由于灰的阻抗力的增大而变差。

发明内容

根据在前面部分中所说明的内容，由本发明提出和解决的技术问题是提供一种相对于现有技术可以消除上述缺点的装置和方法。

这种问题通过根据权利要求1所述的设备和根据权利要求22所述的方法来解决。

根据这些内容在权利要求书中陈述本发明的较佳的特征。

本发明提供借助于下文中的详细描述将会充分理解到的重要优点。

主要的优点在于，本发明使在压力隔离区下游的第二设备部分中所用的过量冷却空气中所含有的热焓的回收最大化。

事实上，本发明中所建议的结构使冷却空气在进入燃烧室之前进入已送入空气/烟气交换器的环境空气流中。在进入交换器之前与较热的冷却空气混合的环境空气的温度升高，且该结构实现对空气的有效预加热。这种结构使空气/烟气加热器的效率几乎不变，且该结构能够回收空气/烟气加热器的冷却空气的热焓。事实上，本发明使由在压力分离区下游的设备部分中的冷却空气获得的热焓能够全部回收，并且同时本发明使穿过静电除尘器的冷却空气的温度和烟气流量不变，从而不使其分离效率降低。

本发明还能够保持在WO2008/023393的系统中已存在的优点，即获得灰的有效率的干式冷却或主要为干式的冷却，而不超过对于从底部引入到燃烧室内的冷却空气的1.5％的上述限值。