[发明专利]用于将燃料供应给循环流化床锅炉的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将燃料供应到循环流化床锅炉内的方法和装置。本发明具体地涉及将细微、轻质和/或潮湿燃料供应到锅炉内。

背景技术

循环流化床锅炉(CFB)通常包括具有底部、侧壁和炉顶的炉膛以及连接成与所述炉膛的上部部分流动连通的至少一个颗粒分离器。炉膛的底部部分的至少一些壁可以是倾斜的，使得炉膛的横截面沿向上方向增加，即炉膛的具有倾斜壁的部分可被称为会聚底部部分。在实践中，锅炉的壁和炉顶以及分离器都包括水管，以便从炉膛收集热量。炉膛的底部设置有格栅，所述格栅用于将燃烧或悬浮或流化气体（称为主空气）引入所述炉膛，并且用于从所述炉膛移除烟灰或其他碎屑。炉膛的侧壁设置有用于将燃料引入所述炉膛的机构以及用于将二级空气引入所述炉膛的机构。所述炉膛还配备有用于供应通常为进入炉膛的沙子的惰性床材料的机构。

颗粒分离器从由炉膛的上部部分进入所述分离器的烟气-固体颗粒悬浮物分离出固体颗粒。烟气从分离器带走以用于进一步处理，分离出的固体通过包括诸如环形密封件的密封装置的再循环导管再循环回炉膛的下部部分，所述密封装置的目的是防止气体经由所述再循环导管从炉膛流到分离器。由此，炉膛壁中至少需要另外的开口来引入固体。这种固体循环称为外部循环。除了最终进入分离器入口的炉膛中的烟气-固体颗粒悬浮物的竖直向上流动之外，还存在颗粒靠近炉膛壁的竖直向下流动。这种固体循环被称为内部循环。

很常见的是，与固体材料的内或外部循环或两者相联系，至少一个流化床热交换腔布置成从流化颗粒固体的床传送热量到传热介质。该热交换腔可定位在循环流化床锅炉的炉膛的内部并邻近炉膛壁中的至少一个。该热交换腔的优选位置是邻近炉膛的底部部分，在该位置所述腔与倾斜壁一体形成。流化床热交换器还可布置在外部循环中，使得离开固体分离器的固体在它们返回到所述炉膛的途中被排放到热交换腔内（例如，参见现有技术图1)。热交换腔的内部设置有热交换机构，以便热量从固体材料传送到在所述热交换机构内流动的传热介质。

通常，燃料经由炉膛的平面（竖直或倾斜）壁中的一个或多个开口引入炉膛中。取决于燃料的类型，燃料作为燃料-空气悬浮物－即气动地或者借助于螺旋供应器或某些其他机械供应机构按比例供应到炉膛内。通常，燃料开口定位在炉膛壁的（会聚）底部部分中。

从外部循环（即直接从分离器或经由流化床热交换器）进入炉膛的固体也通过平面炉膛壁中的一个或多个开口引入所述炉膛内。

轻质、细微和/或潮湿燃料（例如精炼煤粉或煤泥或锯屑或细微的褐煤）在两个不同的方面具有问题。轻质的低密度和细小颗粒尺寸燃料容易随流化气体夹带并且快速上升，使得燃烧过程在格栅上方几米处开始，因此仅有少量的燃料（不足以将床温保持在足够的水平）在下部床区域燃烧而大部分燃料在炉膛的上部燃烧。尤其在低负载条件下，这可导致床温过低以及炉膛上部部分温度较高，同样可导致锅炉的排放和负载变化率的问题。

以类似的方式，由于某种程度上不同的原因，潮湿燃料的使用可导致类似的问题。虽然潮湿燃料可能不会太轻，但是所述潮湿燃料的干燥需要一些时间，这使得所述燃料在所述燃料干燥且不能点燃时再次被炉膛上部部分中的流化气体提升。当燃料最终足够干燥并且点燃而最终被燃烧时，在下部床区域可能没有足够的可燃燃料，因此床温可能再次变低并且导致上面已经描述的问题。

本发明的一个目的是确保轻质、细微和/或潮湿燃料有充足的停留时间，以便燃料在炉膛的下部床区域中干燥和/或燃烧，从而优化整个燃料过程。已经理解，停留时间取决于至少以下因素。首先，燃料供应部从炉膛内部紊流隔离越好；停留时间可以越好地调节。换句话说，如果燃料可以在基本上没有燃料与在炉膛中向上流动的紊流床材料混合的情况下向下带到格栅区域，燃料有时间干燥。而且，即使燃料可能是干的，将燃料向下带到格栅区域确保细微和轻质燃料不过快地带到炉膛的上部部分中，且在其下部部分点燃并燃烧。将燃料供应部从紊流床隔离的多种方法和装置已经在Foster Wheeler Energy Corporation的同在审查中的申请中讨论。第二，燃料在格栅区域以更受控的方式处理；轻质和细微燃料在炉膛的下部部分中的燃烧被更好地控制。根据本发明，通过阻止燃料移动到上部床区域或甚至移动到循环床区域，借助于控制燃料在格栅区域的基本上横向移动，且通过在炉膛格栅区域中进行特定设置，增加燃料在下部床区域的停留时间。

现有技术已知讨论在燃料和/或床材料在格栅区域的处理的多个文献。