[发明专利]低倍率生物质循环流化床锅炉及其燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉及其燃烧方法，特别涉及一种燃烧生物质燃料的低倍率循环流化床锅炉及其燃烧方法。

背景技术

我国《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年生物质发电装机容量达到2400万千瓦，未来的十年是生物质直燃发电产业快速发展时期，大规模利用农作物秸杆的发电产业将会得到蓬勃发展。

国内目前生物质发电锅炉的主要炉型有丹麦进口的水冷振动炉排炉和国产水冷振动炉排炉、链条炉排炉、往复炉排炉(它们统称层燃锅炉)及循环流化床锅炉。

层燃锅炉结构简单、操作方便、运行费用相对较低。但由于生物质挥发份高达70-80％，在层燃炉排上的燃烧份额大约只有30％-50％，其余以半悬浮状态和气态燃烧，炉排表面火焰温度维持在1100～1300℃，由于生物质灰熔点一般只有900-1100℃，所以在炉排表面结渣时有发生，同时因高温燃烧导致燃料中的碱金属及氯元素大部分进入气相，部分碱金属直接形成碱盐蒸汽，通过气相、气固相的复杂化学过程形成低熔点的复杂化合物，并在高温下呈熔融或部分熔融的形式进入上部炉膛以及炉膛出口的尾部受热面，导致炉膛水冷壁严重结渣，炉内过热器严重结灰以及尾部受热面严重积灰、腐蚀问题。由于炉排炉对燃料变动的适应性较差，对水分超过30％的燃料就更差，一旦燃料的物理、化学特性发生改变，很容易造成燃烧效率降低和碱金属问题恶化。国内生物质燃料具有多样性和复杂性，生物质电厂的燃料种类在各个季节差异很大，甚至同时混用多种燃料，各种燃料间的密度、体积、水分等性质差别非常大，层状燃烧的炉排炉已难适应。

采用循环流化床燃烧生物质，由于炉内灰浓度较高，给料点通常为微正压，很容易出现回火现象，曾出现过因回火将给料系统严重烧毁的实例，因此存在给料困难及安全隐患。实际应用中采取两项措施解决这一问题，一是加大炉膛出口负压，使得给料点微负压，相当于提高引风机阻力，增加引风机电耗；二是降低炉内灰浓度(即减少循环灰量)，在炉膛出口负压增加不多的情况下，使得给料点微负压，这样导致炉内传热系数下降，锅炉出力下降。实际应用中因引风机功率已定，所以通常采用后者，导致锅炉最大出力只有设计值的80％。此外运行中还发现，采用高温绝热分离器时，发现分离器内结焦，即分离器内出现再燃现象，这在燃煤循环流化床来说是正常现象，因为即使再燃也不会出现结焦问题(因为煤的灰熔点高)，但对燃烧生物质来说，情况完全不同，因为生物质灰熔点低，很容易造成分离器内结焦。某电厂循环流化床锅炉经常发生高温分离器内结焦，为了解决这一问题，不得不增加燃烧风量，使得炉膛出口氧量达到7-8％，保证烟气携带的飞灰进分离器之前就燃烧完全，否则分离器和回料阀内就会结焦。这样增加锅炉排烟损失，降低锅炉热效率和发电效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种低倍率生物质循环流化床锅炉及其燃烧方法，用以解决上述现有层燃炉和循环流化床锅炉在运行中存在的给料困难、炉排上结渣、床料结焦、回火及出力下降等问题。本发明所述的“低倍率”是指循环倍率小于或等于10，循环倍率是指由分离器捕捉下来且返回炉内的物料量与燃料量之比。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：