循环流化床高温烟气炉及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及烟气炉，尤其涉及一种循环流化床高温烟气炉及其控制方法。
背景技术
烟气炉在工业生产中广泛应用于干燥、煅烧等操作。以现有技术中的普通沸腾床烟气炉为例，一方面，沸腾床烟气炉容易因流化气速低，布风不均而造成局部不能正常流化，从而出现“死床”问题；因此，沸腾床烟气炉的容量一般在20MW以下，容量难以提高。另一方面，产生的烟气中存在大量煤灰和未燃烬的细小碳粒，影响燃烧效率和烟气质量。同时沸腾床烟气炉的炉墙还存在易鼓包、裂纹和垮塌等缺点。
另外，上述沸腾床烟气炉通常采用高过量空气系数来控制出口烟气温度，因此出口烟气氧含量偏高，用于易燃易爆物料的干燥时，会有一定的危险性。
【发明内容】
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提出一种能够提高流化速度、提高燃烧效率和烟气炉容量的烟气炉。
本发明提供的循环流化床高温烟气炉包括：炉膛、布风装置、气力播煤装置、二次风和惰性气体装置、旋风分离器、回料装置及尾部烟道，其中，布风装置的出风口和气力播煤装置的播煤口均与炉膛连通；二次风和惰性气体装置与炉膛连通；炉膛出口与旋风分离器的入口连接；回料装置一端与旋风分离器的固体出口连接，另一端与炉膛连通；尾部烟道与旋风分离器的气体出口连接。
优选地，二次风和惰性气体装置在炉膛壁的不同高度与炉膛相通。
优选地，所述烟气炉还包括分配风箱，通过所述分配风箱，所述二次风和惰性气体装置在炉膛壁的不同高度与炉膛相通。
优选地，所述分配风箱包括通气量不同的多层通气道。
优选地，布风装置和气力播煤装置由同一个高压风机提供风力。
本发明还提供了一种循环流化床高温烟气炉控制方法，所述方法包括：a.启动燃烧；b.向炉膛内通入二次风和惰性气体，通过调节所述二次风和惰性气体量，将炉内氧含量保持在8％以下，将炉内温度保持在800℃-950℃；c.将炉膛出口的烟气引入旋风分离器进行气固分离；d.分离后的烟气由旋风分离器的引入尾部烟道，旋风分离器分离出的煤灰经过回料装置被送回炉膛。
优选地，通过所述分配风箱，所述二次风和惰性气体从炉膛壁的不同高度通入炉膛。
与现有技术相比，本发明有下列优点：
利用炉膛出口的旋风分离器收集烟气中的煤灰和未燃烬的细小碳粒，经回料装置送回炉内循环燃烧，与现有技术相比，提高了煤的燃烬率和燃烧效率。而且，通过惰性气体装置将低温、低含氧量惰性循环风送回炉膛，有效地控制了炉膛燃烧温度和出口烟气氧含量，避免了炉内结焦，同时加强了炉内气流搅动，强化燃烧，使煤在炉内燃烧充分。
通过分配风箱将低温惰性循环烟气通入炉膛，优选地可以根据气量不同分多层(例如四层)高速喷入炉内，这样可以吸收炉内热量，维持炉内正常运行温度(例如850℃左右)，并将可以将出口烟气氧含量控制在8％以下。
【附图说明】
图1是本发明一种实施方式的循环流化床高温烟气炉结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的循环流化床高温烟气炉的控制结构示意图；
图3是本发明一种实施方式的循环流化床高温烟气炉的布风装置示意图；
图4是本发明一种实施方式的循环流化床高温烟气炉的二次风和惰性气体装置的示意图；
图5是本发明一种实施方式的循环流化床高温烟气炉的旋风分离器和回料装置的示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明的循环流化床高温烟气炉包括炉膛1、布风装置2、气力播煤装置3、二次风和惰性气体装置4、旋风分离器5、回料装置6和尾部烟道7。图2表示本发明循环流化床高温烟气炉的控制结构。
布风装置2包括布风板、风帽、风室等部件，风帽和布风板安装在等压风室中，来自气源(例如风机)的气体通过设置在布风板上的风帽引入风室中，使得煤流化燃烧。布风装置2的出风口与炉膛连通。气力播煤装置3可以利用风机实现，气力播煤装置的播煤口与炉膛连通，所述气力播煤装置用于将煤均匀播入炉内。
优选地，可以采用一次风装置同时为布风装置2和气力播煤装置3提供风力，例如，一次风装置可以为高压风机，除满足布风装置的流化风量外，还提供一定量的播煤和燃油用风，保证了密相区内一定的燃烧份额。
本发明采用二次风和惰性气体装置4为烟气炉提供二次风和惰性气体。二次风和惰性气体装置4可以采用各种参数适合的风机。二次风和惰性气体装置4包括二次风输送设备和惰性气体输送设备，分别用于输送二次风和惰性气体。其中，二次风能提供煤粒完全燃烧所需空气，还可以加强扰动，使物料均匀，提高煤的燃烬率；惰性气体则能调节炉内燃烧烟气温度、增强炉内气流搅动，从而使煤在炉内燃烧充分。
优选地，二次风和惰性气体装置4供给的二次风从烟气炉的不同位置通入炉内，例如从炉膛的高、中、低三个位置分分别通入炉膛内，以保证燃料在炉内分级燃烧，提高煤粒燃烬度，同时，使炉内的烟气温度较均匀。
为保证在密相区内的烟气温度，二次风和惰性气体装置4还包括惰性气体输送设备，例如由一个惰性气体增压风机，将一定量的惰性气体送入密相区，吸收煤燃烧发出的热量。为使炉膛各段烟气温度在允许范围内，从炉前后墙不同高度分三层喷入数量不等的从另一个增压风机送来的低温惰性循环烟气。
在本实施方式中，通过利用二次风和惰性气体装置4将较低温度(例如110℃左右)的惰性气体，即惰性循环气(例如干燥尾气)从不同高度分层送入炉膛1，从而可以将炉膛1地燃烧温度控制在一定温度，例如800℃-950℃之间。低温的惰性气体既可调节炉内燃烧烟气温度，防止炉内结焦，同时增强炉内气流搅动，强化燃烧，使煤在炉内燃烧充分。为进一步保证密相区的燃料燃烧不超温、不结焦，利用增压风机将一路惰性气体从一个旁路通入布风装置2的风室，以控制燃料的燃烧份额。
优选地，本发明在炉膛1的出口设置旋风分离器5，炉膛1的出口与旋风分离器5的入口连接，并在旋风分离器5的底部设置回料装置6。对于炉膛1出口携带的具有一定灰浓度的高温烟气，经旋风分离器5分离，烟气中的大量煤灰能够被分离出来，经回料装置送回炉内，循环燃烧，维持炉内正常的循环倍率，提高了炉子的燃烧效率。而分离出的净化烟气通过尾部烟道7等送入干燥系统使用。所述旋风分离器5的工作原理是：含灰尘气体从入口导入旋风分离器5的外壳和排气管之间，形成旋转的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到旋风分离器5的固体出口排出，而分离出的净化烟气从旋风分离器5的气体出口排出，并通过尾部烟道7从系统输出。
优选地，本发明烟气炉的炉膛和尾部烟道采用护板重型炉墙结构。而且可以在护板上以预定密度布置耐热销钉，并敷设不同厚度的保温、绝热和高强度耐火耐磨材料，组成护板重型炉墙。这样，既考虑了炉墙的自身膨胀，又能够保证炉墙不裂缝、不脱落，炉墙密封性能更好。
由于本发明将鼓泡床型式烟气炉改进为循环流化床型式的烟气炉，降低了流化面积，提高了流化速度，避免局部结焦而造成的“死床”，保证了物料在炉内均匀燃烧，使炉子容量从20MW以下提高到40MW以上。
图3-5分别示出了本发明循环流化床高温烟气炉的布风装置、二次风和惰性气体装置、旋风分离器和回料装置结构。
本发明还提供了一种循环流化床高温烟气炉控制方法，包括以下步骤：
启动燃烧；在烟气炉启动燃烧后，将适量的二次风量和惰性气体风量通入炉膛；根据炉内各点的烟气温度，对二次风和惰性气体装置4进行细致地调整，以便调节二次风和惰性气体的气量，从而使炉内各点烟气温度保持在800℃～950℃，炉膛1的出口烟气温度维持在850℃±50℃，烟气氧含量维持在8％以下。优选地，烟气氧含量控制在5％以下。
炉膛出口的高温烟气进入旋风分离器5进行气固分离，净化过的烟气由旋风分离器的中心筒引入尾部烟道7；在旋风分离器中被分离出的煤灰，经过旋风分离器下部的主管和回料装置6，部分或全部被有控制地送回炉膛下部密相区实现循环燃烧，以达到最高的燃烧效率。
尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。