超低揮發(fā)分超細燃料循環(huán)流化床燃燒裝置及燃燒方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及一種燃燒裝置，特別是一種循環(huán)流化床燃燒裝置和燃料燃燒方法。
【背景技術】
[0002]粒徑細小的粉狀燃料通常采用懸浮燃燒的方式燃用，如采用煤粉爐燃燒煤粉；但對于揮發(fā)分很低的燃料，由于著火困難，采用懸浮燃燒方式很難穩(wěn)定高效的燃用。比如溫和氣化產(chǎn)生的細粉灰，粒徑小于50 μ m,揮發(fā)分幾乎為0，但含碳量可達20?30%，無法用作水泥摻和料，而直接廢棄不僅造成環(huán)境污染，還將浪費其中的殘?zhí)?；如能燃盡殘?zhí)?，則可產(chǎn)生熱量用于供熱或發(fā)電，提高能源利用率。
[0003]循環(huán)流化床技術由于爐內(nèi)獨特的流體動力特性和結(jié)構(gòu)，被廣泛用于劣質(zhì)燃料的燃燒。然而采用常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐燃用超低揮發(fā)分、超細的燃料時，如果不大幅度加高爐膛，則難以使燃料充分燃盡、獲得較高的燃燒效率，但這會使得鍋爐造價上升、經(jīng)濟性降低。
[0004]美國專利US 6457425B1公開了一種實現(xiàn)煤燃燒后飛灰中殘?zhí)咳急M的方法，在一級旋風分離器料腿與爐膛返料口之間設置一個鼓泡流化床反應器，將二級旋風分離器收集到的飛灰加入該反應器，預熱后進入爐膛燃燒。但由于鼓泡流化床的流化氣體只能從其頂部的旋風分離器排出、成為竄氣，這將嚴重影響分離器內(nèi)的正常流動，導致分離效率大大降低。
[0005]中國專利申請201110280668.2公開了一種為流化床煤氣化爐供高溫空氣的系統(tǒng)。系統(tǒng)為一個燃用流化床煤氣化爐排出的含碳渣和細灰的循環(huán)流化床燃燒爐，在循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)回路上布置了一個低速燃盡流化床。但由于粒徑極細的氣化細粉灰難以被旋風分離器捕集，進入低速流化床的實際上主要是旋風分離器能夠捕集的粗顆粒，大量的氣化細粉灰并沒有被送入低速流化床燃盡，而是直接從旋風分離器逃逸了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術的缺陷，高效燃燒超低揮發(fā)分超細燃料的循環(huán)流化床燃燒裝置。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案如下:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面，提出了一種循環(huán)流化床燃燒裝置，包括依次相連的循環(huán)流化床爐膛、旋風分離器、返料器和預熱筒，其中:所述預熱筒大致為圓柱形，預熱筒的軸線豎直定向；預熱筒的上部與返料器的返料管連接，預熱筒的下部通過管道與爐膛返料口連接；返料管與預熱筒的圓柱形側(cè)壁面相切，以將來自返料器的物料沿切向送入預熱筒；且在預熱筒上部、返料器的上升段和返料器的返料管中的至少一個上設置有燃料加入口，燃料適于從所述燃料加入口加入。
[0009]可選地，所述燃料加入口包括設置在返料器的返料管或上升段的頂部的第一燃料加入口。
[0010]可選地，返料器的返料管或上升段的頂部設有第一風口。
[0011]可選地，所述燃料加入口包括設置在返料器的返料管或上升段的頂部的第一燃料加入口，所述第一燃料加入口同時用作第一風口。
[0012]可選地，預熱筒上部的側(cè)壁設有第二風口，所述第二風口與預熱筒相切，適于將供風沿切向送入預熱筒，且供風進入預熱筒后的旋轉(zhuǎn)方向與來自返料器的物料的旋轉(zhuǎn)方向一致。
[0013]可選地，所述燃料加入口包括第二燃料加入口，所述第二燃料加入口與預熱筒上部的側(cè)壁相切布置，所述第二燃料加入口同時作為第二風口，且供風經(jīng)由第二風口進入預熱筒后的旋轉(zhuǎn)方向與來自返料器的物料的旋轉(zhuǎn)方向一致。
[0014]可選地，預熱筒的直徑為返料器的下降段的直徑的2?5倍。
[0015]可選地，預熱筒內(nèi)設有螺旋狀導流槽，所述導流槽的螺旋方向與物料沿切向送入預熱筒的方向大致相同。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，提出了一種燃料燃燒方法，包括步驟:提供上述的循環(huán)流化床燃燒裝置；和向所述燃料加入口加入燃料。
[0017]進一步地，所述燃料的粒徑小于200 μ m且揮發(fā)分含量低于4%。
[0018]進一步地，所述燃料包括氣化細粉灰、熱解細粉灰、特殊煤種及特殊含碳廢棄物中的至少一種。
[0019]可選地，所述循環(huán)流化床燃燒裝置包括上述的第一風口或者上述的第一風口和第二風口，其中，進入風口的供風包括空氣或富氧氣體。
[0020]可選地，所述循環(huán)流化床燃燒裝置包括上述的第一風口和第二風口 ；進入風口的供風包括分開供入第一風口和第二風口的高溫煙氣與空氣或富氧氣體。
[0021]可選地，所述方法還包括步驟:通過調(diào)節(jié)風口的供風量和/或供風種類控制預熱筒的溫度。
[0022]本發(fā)明提供的循環(huán)流化床燃燒裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，燃料燃燒穩(wěn)定、燃盡性好，可用于粒徑細小(< 200 μ m)、揮發(fā)分極低(< 4% )的燃料，如氣化細粉灰、熱解細粉灰、特殊煤種及特殊含碳廢棄物等的燃燒利用。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的示例性實施例1的示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的示例性實施例1的局部剖面示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的示例性實施例2的示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的示例性實施例2的局部剖面示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的示例性實施例3的示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的示例性實施例3的局部剖面示意圖。
[0029]圖7為本發(fā)明的示例性實施例4的示意圖。
[0030]圖8為本發(fā)明的示例性實施例4的局部剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0031]雖然將參照含有本發(fā)明的較佳實施例的附圖充分描述本發(fā)明，但在此描述之前應了解本領域的普通技術人員可修改本文中所描述的發(fā)明，同時獲得本發(fā)明的技術效果。因此，須了解以上的描述對本領域的普通技術人員而言為一廣泛的揭示，且其內(nèi)容不在于限制本發(fā)明所描述的示例性實施例。
[0032]本發(fā)明的循環(huán)流化床燃燒裝置，包括依次相連的循環(huán)流化床爐膛、旋風分離器、返料器和預熱筒，返料器由下降管、上升管和返料管依次連接而成；還包括預熱筒，預熱筒大致為圓柱形，預熱筒豎直布置，即其軸線為豎直的；預熱筒上部與返料器的返料管連接，接受來自返料器的物料，下部通過管道與爐膛返料口連接，將物料送往爐膛。
[0033]返料器的返料管與預熱筒相切，從而將來自返料器的物料沿切向送入預熱筒。物料在返料器的流化風的攜帶下具有一定的動量，切向進入預熱筒后沿筒內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，同時還受到重力作用，因此物料沿一個向下的螺旋形在預熱筒內(nèi)邊旋轉(zhuǎn)邊向下移動，直至從預熱筒下部排出、經(jīng)管道進入爐膛。
[0034]可選地，所述燃料加入口包括設置在返料器的返料管或上升段的頂部的第一燃料加入口，用于加入燃料，尤其是超低揮發(fā)分超細燃料，燃料加入后，將與返料器中的高溫循環(huán)灰混合、一起進入預熱筒，二者在預熱筒中邊旋轉(zhuǎn)、邊下降，既有利于粉狀燃料與循環(huán)灰的混合，又延長了燃料在預熱筒中的停留時間，使燃料有充分的預熱時間，對其著火燃燒十分有利。
[0035]返料器的返料管或上升段的頂部還可設有第一風口，通入燃燒用風，可提高返料管中的流速，增加燃料與高溫循環(huán)灰的混合物的動量，強化進入預熱筒后的旋流，同時高溫循環(huán)灰遇空氣后會繼續(xù)燃燒放熱，更有利于燃料的預熱。
[0036]為簡化返料器的結(jié)構(gòu)、減少開口，第一風口與第一燃料加入口也可以共用同一個開口。
[0037]可選地，預熱筒側(cè)壁上部設有與預熱筒相切的第二風口，將供風沿切向送入預熱筒，且供風進入預熱筒后的旋轉(zhuǎn)方向與來自返料器的物料的旋轉(zhuǎn)方向一致，從而可加強燃料與循環(huán)灰混合物的旋流，同時還可進一步提供燃燒用風。
[0038]第二風口同時也可用于加入燃料。燃料可選擇從第一燃料加入口加入或從第二風口加入，也可以同時從二者加入。
[0039]可選地，預熱筒直徑為返料器下降段直徑的2?5倍，以便使燃料在預熱筒內(nèi)的邊旋轉(zhuǎn)邊下降獲得足夠的停留時間。
[0040]可選地，為更好的保持燃料與循環(huán)灰混合物的旋流，預熱筒內(nèi)還可設有螺旋狀的導流槽，所述導流槽的螺旋方向與物料沿切向送入預熱筒的方向大致相同。
[0041]預熱筒為絕熱的，不設換熱面；可以通過