技术领域

本发明涉及热交换技术领域， 尤其涉及一种粉状固体燃料锅炉及干法净化工 艺系 统。 背景技术

回转式空气预热器是现在各大电厂锅炉上普遍 采用的烟气尾端换热装置。 其性能直 接影响锅炉热效率。 传统的回转式空气预热器一般以金属作为传热 介质， 只能够回收 500 °C以下烟气的热量， 通过预热助燃空气， 将烟气热量带回炉膛， 并且改善燃烧状况， 从而提高锅炉的效率。

然而， 传统的回转式空气预热器多为金属波纹板， 但金属波纹板回转式空气预热器 运行中存在低温腐蚀， 且由于气体的流通渠道狭窄， 很容易造成积灰和堵灰。 回转式空 气预热器能够将烟气温度降至 13CTC左右， 因此烟气进入任何工艺的烟气净化系统后都 需要先喷水降温再处理， 对设备也会存在腐蚀影响， 而且工艺复杂、 设备投资较大、 运 行费用较高、 对占地和供水要求大。 发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问 题之一。 为此， 本发明的一个目的在 于提出一种粉状固体燃料锅炉及干法净化工艺 系统，该粉状固体燃料锅炉及干法净化工 艺系统的排烟温度低且消除腐蚀影响。

根据本发明实施例的粉状固体燃料锅炉及干法 净化工艺系统， 包括： 粉状固体燃料 锅炉， 所述粉状固体燃料锅炉限定有炉膛； 蓄热式旋转换向加热器， 所述蓄热式旋转换 向加热器包括： 换热器主体； 驱动装置， 所述驱动装置用于驱动所述换热器主体绕其中 心轴线旋转； 分隔件， 所述分隔件沿着所述中心轴线的方向设置在所 述换热器主体内， 且将所述换热器主体分隔成至少一对容纳部分 ，所述每对容纳部分相对所述中心轴线成 径向相对设置； 热载体， 所述热载体分别容纳在所述容纳部分中， 所述热载体由非金属 固体材料所形成；第一烟气通路，所述第一烟 气通路的入口端与所述炉膛的顶部相连通， 且出口端与所述蓄热式旋转换向加热器相连通 ，以将炉膛内产生的烟气通入至少所述成 对的所述容纳部分中的一个内并与其中容纳的 所述热载体换热； 空气通路， 所述空气通 路用于将空气至少通入所述成对的所述容纳部 分中的另一个内，以使得其中容纳的所述 热载体与所述空气进行换热； 以及 WCFB烟气脱硫设备， 经过所述蓄热式旋转换向加 热器换热后的烟气通过第二烟气通路流入所述 WCFB烟气脱硫设备。

根据本发明实施例的粉状固体燃料锅炉及干法 净化工艺系统， 通过设置蓄热式旋转 换向加热器和 WCFB烟气脱硫设备， 蓄热式旋转换向加热器可将高温烟气的温度大 大 降低， 从而提高了锅炉系统的效率， 同时在后续烟气净化处理 WCFB烟气脱硫设备中 可以省去喷水装置， 既优化了工艺、 节约了成本又降低了腐蚀影响， 同时还有效解决了 喷水后的灰分贴壁等问题。

另外， 根据本发明的粉状固体燃料锅炉及干法净化工 艺系统还可具有如下附加技术 特征：

根据本发明的一个实施例， 所述煤粉由无烟煤、 贫煤中的至少一种所形成。

可选地， 从所述第一烟气通路的所述入口端朝向所述第 一烟气通路的所述出口端依 次设置有屏式过热器、 包墙过热器和过热器。 由此， 通过设置过热器， 可有效提高整个 蒸汽动力装置的循环热效率。

进一步地， 在靠近所述第一烟气通路的所述出口端的所述 第一烟气通路内设置有省 煤器。 由此， 通过设置省煤器， 可有效吸收烟气的热量， 降低排烟温度， 减少排烟损失， 从而节省燃料。

根据本发明的一个实施例， 从所述第一烟气通路进入所述蓄热式旋转换向 加热器内 的烟气速度可调节。 由此， 有效地提高了待预热空气的温度。

可选地， 所述热载体为 SiC或者陶瓷， 且具有小球状、 片状或者多孔状的结构。 由 此， 蓄热式旋转换向加热器可耐高温、 耐腐蚀且耐磨损。

可选地， 经过所述蓄热式旋转换向加热器换热后的烟气 的温度为 65-75 °C。 在锅炉 排烟温度降低到 65~75 °C的同时， 对尾部的脱硫工艺需要产生重大变革。 即采用 WCFB 干法脱硫工艺， 从而使得尾部不需要喷水降温， 避免腐蚀问题， 烟气被降低到 65~75 °C 正好是 WCFB干法脱硫工艺的进口烟温，原来的 12CTC以上的排烟温度必须要喷水降温 到 65~75 °C， 这样节省了一道喷水工艺， 同时节能， 避免了喷水后灰贴壁的不利问题。 由此， 可回收烟气中部分气化潜热， 从而提高了锅炉的热效率， 同时进入后续 WCFB 烟气脱硫设备的烟气无需喷水降温。

根据本发明的一个实施例， 所述空气为富氧空气， 且所述空气经过所述蓄热式旋转 换向加热器换热后被加热至 300-650°C。 由此， 空气提升温度较高。

根据本发明的一个实施例， 所述蓄热式旋转换向加热器进一步包括： 冷凝液体移除 装置， 所述冷凝液体移除装置设置在所述换热器主体 的下方， 以移除换热过程中产生的 冷凝液体。

根据本发明的一个实施例， 所述 WCFB烟气脱硫设备包括： 吸收塔， 所述第二烟气 通路与所述吸收塔的底部相连通； 消石灰仓， 所述消石灰仓设置在所述吸收塔的上部， 用于将消石灰喷入所述吸收塔； 除尘器， 所述除尘器与所述吸收塔相连通， 用于对经过 消石灰吸收反应后的烟气进行除尘； 以及烟囱， 经过所述除尘器除尘后的烟气通过第三 烟气通路连通至所述烟肉， 所述第三烟气通路上设置有引风机， 以将所述烟气引至所述 烟囱。 由此， 通过设置吸收塔和消石灰仓， 烟气可在吸收塔中与消石灰仓喷入的消石灰 进行吸收反应， 通过设置除尘器， 脱硫后的烟气可进入除尘器中进行净化， 最后经由烟 囱排入大气。

进一步地， 所述 WCFB烟气脱硫设备进一步包括： 再循环管， 所述再循环管倾斜设 置且用于将所述除尘器底部的消石灰再循环至 所述吸收塔内。 由此， 通过多次循环， 有 效地提高了消石灰的利用效率， 从而提高了脱硫效率。

更进一步地， 进一步包括： 第四烟气通路， 所述第四烟气通路将所述第三烟气通路 中的一部分烟气再循环至所述第二烟气通路内 。 由此， 进一步提高了烟气的净化率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部 分给出， 部分将从下面的描述中变得 明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明

本发明的上述和 /或附加的方面和优点从结合下面附图对实施� �的描述中将变得明 显和容易理解， 其中：

图 1是根据本发明一个实施例的粉状固体燃料锅� �及干法净化工艺系统的示意图； 图 2是根据本发明的一个实施例的粉状固体燃料� �炉中蓄热式旋转换向加热器的俯 视图。 具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有 相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语"中心"、 "上"、 "下"、 "前"、 "后"、 "左" 、 "右" 、 "竖直" 、 "水平" 、 "顶" 、 "底" 、 "内" 、 "外"等指示的方 位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系， 仅是为了便于描述本发明和简化描 述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、 以特定的方位构造和操 作， 因此不能理解为对本发明的限制。 此外， 术语 "第一" 、 "第二 "仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含 指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限 定有 "第一" 、 "第二" 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多 个该特征。 在本 发明的描述中， 除非另有说明， "多个" 的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 "安装" 、 "相连" 、 "连接 "应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或 一体地连接； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒 介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体 情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图 1 描述根据本发明实施例的粉状固体燃料锅炉及 干法净化工艺系统 100。

如图 1所示，根据本发明实施例的粉状固体燃料锅� �及干法净化工艺系统 100包括： 粉状固体燃料锅炉 1、蓄热式旋转换向加热器 2、第一烟气通路 3、空气通路 4以及 WCFB 烟气脱硫设备 5。 蓄热式旋转换向加热器 2用于将高温烟气和待预热空气进行热交换， 从而使待预热 空气的温度升高到某一定值。 蓄热式旋转换向加热器 2包括： 换热器主体 21、 驱动装 置、 分隔件 22和热载体 23， 如图 1、 2中所示。 其中， 驱动装置用于驱动换热器主体 21绕其中心轴线 24旋转。分隔件 22沿着中心轴线 24的方向设置在换热器主体 21内， 且将换热器主体 21分隔成至少一对容纳部分 25， 每对容纳部分 25相对中心轴线成径 向相对设置。 热载体 23分别容纳在容纳部分 25中， 热载体 23由非金属固体材料所形 成。

在本发明的其中一个示例中， 换热器主体 21可形成为中空的圆柱体， 分隔件 22可 大致呈板形， 该分隔间沿着换热器主体 21中心线轴线的方向延伸， 从而将换热器主体 21 分隔成一对容纳部分， 热载体分别设在两个容纳部分中， 热载体可由非金属固体材 料制成， 烟气和待预热空气分别通入两个容纳部分中， 然后通过驱动装置驱动换热器主 体 21旋转、 烟气和与其所在的容纳部分中的热载体进行热 交换、 待预热空气和与其所 在的容纳部分中的热载体进行热交换， 从而使得待预热空气温度升高。

当然， 本发明不限于此， 在本发明的另一些示例中， 分隔件 22还可将换热器主体 21分隔成两对、 三对甚至多对容纳部分。

在现有的气体换热系统中， 烟气在通过该气体换热器之后的出口温度是不 能降低到 130°C以下， 因为这会导致硫酸析出， 从而导致对该气体换热器内由金属制造的部件 的 严重腐蚀。 但是， 在本发明的上述蓄热式旋转换向加热器 2中 （针对例如含硫的高温烟 气），由于热载体由例如 SiC、陶瓷等的非金属固体材料所形成，从而不 用顾虑硫在 130°C 存在露点所导致的腐蚀性问题，而可以把高温 烟气的出口温度降低到硫的露点之下的温 度， 从而最大程度地进行换热， 根据本发明的一个实施例， 所述高温烟气离开所述气体 换热器的出口温度小于 130°C， 进一步地， 所述高温烟气离开所述气体换热器的出口温 度小于 70°C。 该温度在传统的气体换热系统中是几乎不可能 实现的。 此外， 在将出口 温度降低到露点的温度之下，水蒸汽冷凝析出 为液体水，释放了大量的潜热（水从 100°C 变为 10CTC的水蒸汽吸收的热量相当于水从 0°C升高至 100°C时所吸收热量的 3倍） 。 由于热载体由非金属固体材料所形成， 所以在硫沉积一定程度之后， 对该容纳部分中所 容纳的热载体清洗即可以继续使用，从而降低 了传统的气体换热系统中所存在的零部件 替换所导致的成本增加的问题。 此外， 根据发明人使用该领域内的公认计算方法计算 ， 此外， 根据发明人的计算， 通过搭载蓄热式旋转换向加热器， 将冷风加热到热风利于燃 烧的同时， 将排烟温度降到 65~75°C， 有效的利用了燃料的余热， 并将锅炉的效率提高

3个百分点以上。 。 此外， 扩大了煤炭的适用范围， 即可以降低所使用的煤的品位， 进 一步地降低了生产成本。

其中， 粉状固体燃料锅炉 1限定有炉膛 11。 第一烟气通路 3的入口端与炉膛 11的 顶部相连通， 且出口端与蓄热式旋转换向加热器 2相连通， 以将炉膛 11内产生的烟气 通入至少成对的蓄热式旋转换向加热器 2的容纳部分中的一个内，并与容纳部分中容� � 的热载体换热。空气通路 4用于将空气至少通入成对的容纳部分中的另� �个内， 以使得 容纳部分中容纳的热载体与空气进行换热，经 过换热后的空气被供给至炉膛 11的内部。 经过蓄热式旋转换向加热器 2换热后的烟气通过第二烟气通路 101流入 WCFB烟气脱 硫设备 5。

在下面的描述中， 以换热器主体 21 逆时针转动， 且烟气沿着中心轴线的右侧通入 换热器主体 21内， 待预热空气沿着中心轴线的左侧通入换热器主 体 21为例进行说明。

如图 1所示， 粉状固体燃料锅炉 1 内限定出炉膛 11 以用于容纳煤粉， 烟气通道 3 的一端与炉膛 11相通， 其另一端与蓄热式旋转换向加热器 2相通， 以将炉膛 11内产生 的烟气通入蓄热式旋转换向加热器 2的第一容纳部分 211中（例如为图 1中所示的蓄热 式旋转换向加热器 2的右侧） ， 蓄热式旋转换向加热器 2的第二容纳部分 212中 （例如 为图 1中所示的蓄热式旋转换向加热器 2的左侧）用于通入待预热空气， 在换热器主体 21处于未旋转状态时， 烟气和第一容纳部分 211 中的热载体换热以使热载体的温度升 高， 热载体吸收热量后， 换热器主体 21逆时针旋转， 第一容纳部分 211旋转到中心轴 线的左侧， 第二容纳部分 212旋转到中心轴线的右侧， 旋转到左侧的第一容纳部分 211 内的热载体与待加热空气进行换热以使带加热 空气温度升， 同时， 烟气对旋转到右侧的 第二容纳部分 212内的热载体进行加热。

换热器主体 21继续逆时针转动， 此时第一容纳部分 211被旋转回到中心轴线的右 侧， 第二容纳部分 212 被旋转回到中心轴线的左侧， 旋转回左侧的第二容纳部分 212 内的热载体与待加热空气进行热交换，烟气对 旋转回右侧的第一容纳部分 211内的热载 体进行加热， 如此循环重复， 以完成对待预热空气的加热。

在本发明的其中一个示例中， 待预热空气加热到一定温度后可从粉状固体燃 料锅炉

1的底部供入炉膛 11内， 从而与煤粉在炉膛 π内进行高温氧化燃烧。

可选地， 煤粉由无烟煤、 贫煤中的至少一种所形成。

与待预热空气进行换热后的烟气通过第二烟气 通路 101进入 WCFB烟气脱硫设备 5 以进行净化。

根据本发明实施例的粉状固体燃料锅炉及干法 净化工艺系统 100， 通过设置蓄热式 旋转换向加热器 2和 WCFB烟气脱硫设备 5，蓄热式旋转换向加热器 2可将高温烟气的 温度大大降低， 从而提高了锅炉系统的效率， 同时在后续烟气净化处理 WCFB烟气脱 硫设备 5中可以省去喷水装置， 既优化了工艺、 节约了成本又降低了腐蚀影响， 同时还 有效解决了喷水后的灰分贴壁等问题。

可选地， 从第一烟气通路 3的入口端朝向第一烟气通路 3的出口端依次设置有屏式 过热器 6、 包墙过热器 7和过热器。 例如在图 1的示例中， 屏式过热器 6和包墙过热器 7邻近第一烟气通路 3的入口端设置， 且在左右方向上相互间隔开设置， 过热器邻近第 一烟气通路 3的出口端设置。 由此， 通过设置过热器， 可有效提高整个蒸汽动力装置的 循环热效率。

进一步地， 在靠近第一烟气通路 3的出口端的第一烟气通路 3内设置有省煤器 9。 例如在图 1的示例中， 省煤器 9设在过热器的下方， 且与过热器在上下方向上间隔开一 定距离。 由此， 通过设置省煤器 9， 可有效吸收烟气的热量， 降低排烟温度， 减少排烟 损失， 从而节省燃料。

在本发明的一个实施例中， 从第一烟气通路 3进入蓄热式旋转换向加热器 2内的烟 气速度可调节。 由此， 有效地提高了待预热空气的温度。

可选地， 热载体为 SiC或者陶瓷， 且具有小球状、 片状或者多孔状的结构。 由此， 蓄热式旋转换向加热器 2可耐高温、 耐腐蚀且耐磨损。

可选地， 经过蓄热式旋转换向加热器 2换热后的烟气的温度为 65-75 °C。 在锅炉排 烟温度必须要喷水降温到 65~75 °C， 这样节省了一道喷水工艺， 同时节能， 避免了喷水 后灰贴壁的不利问题。 由此， 可回收烟气中部分气化潜热， 从而提高了锅炉的热效率， 同时进入后续 WCFB烟气脱硫设备 5的烟气无需喷水降温。

可选地， 空气为富氧空气， 且空气经过蓄热式旋转换向加热器 2 换热后被加热至 300-650°C。 由此， 空气提升温度较高。

在本发明的一个实施例中， 蓄热式旋转换向加热器 2进一步包括： 冷凝液体移除装 置， 冷凝液体移除装置设置在换热器主体的下方， 以移除换热过程中产生的冷凝液体。

在本发明的一个实施例中， WCFB烟气脱硫设备 5包括： 吸收塔 51、 消石灰仓 52、 除尘器 53以及烟囱 55。 其中， 第二烟气通路 101与吸收塔 51的底部相连通。 消石灰 仓 52设置在吸收塔 51 的上部， 用于将消石灰喷入吸收塔 51。 除尘器 53与吸收塔 51 相连通， 用于对经过消石灰吸收反应后的烟气进行除尘 。 经过除尘器 53除尘后的烟气 通过第三烟气通路 102连通至烟肉 55， 第三烟气通路 102上设置有引风机 1021， 以将 烟气引至烟囱 55。 由此， 通过设置吸收塔 51和消石灰仓 52， 烟气可在吸收塔 51中与 消石灰仓 52喷入的消石灰进行吸收反应， 通过设置除尘器 53， 脱硫后的烟气可进入除 尘器 53中进行净化， 最后经由烟肉 55排入大气。

在图 1的示例中， 第二烟气通路 101的一端与蓄热式旋转换向加热器 2相通， 其另 一端与吸收塔 51的底部相通， 从而将蓄热式旋转换向加热器 2中温度降低的烟气通入 吸收塔 51中，烟气上升到吸收塔 51的上部与消石灰仓 52喷入的消石灰进行吸收反应， 然后进入除尘器 53除尘， 脱硫后的净化烟气离开除尘器 53进入第三烟气通路 102， 第 三烟气通路 102上设有引风机， 最后烟气在引风机 1021的作用下由烟肉 55排入大气。

进一步地， WCFB烟气脱硫设备 5进一步包括： 再循环管 54， 再循环管 54倾斜设 置且用于将除尘器 53底部的消石灰再循环至吸收塔 51 内。 如图 1所示， 再循环管 54 的一端与除尘器 53的底部相通， 其另一端与吸收塔 51相通， 从再循环管 54返回到吸 收塔 51的含消石灰颗粒再次与进入吸收塔 51的低温烟气反应。 由此， 通过多次循环， 有效地提高了消石灰的利用效率， 从而提高了脱硫效率。

在本发明的其中一个示例中， 再循环管 54 的底部还可设有至少一个流化风机 541 以起到顺利返料的作用。 在图 1的示例中示出了两个流化风机 541， 两个流化风机 541 在左右方向上间隔开设置。可以理解的是，流 化风机 541的数量可以根据实际要求设置， 以更好地满足实际要求。 更进一步地， 进一步包括： 第四烟气通路 103， 第四烟气通路 103将第三烟气通路 102中的一部分烟气再循环至第二烟气通路 101内。 例如在图 1的示例中， 第四烟气通 路 103的一端与第三烟气通路 102相通且第四烟气通路 103的一端与引风机之后的第三 烟气通路 102相通， 其另一端与第二烟气通路 101相通。 由此， 进一步提高了烟气的净 化率。

综上， 根据本发明的粉状固体燃料锅炉及干法净化工 艺系统 100搭载了蓄热式旋转 换向加热器。 根据发明人的计算， 通过搭载蓄热式旋转换向加热器， 将冷风加热到热风 利于燃烧的同时， 将排烟温度降到 65~75°C， 有效的利用了燃料的余热， 并将锅炉的效 率提高 3个百分点以上。 此外， 由于在锅炉排烟温度降低到 65~75 °C的同时， 对尾部的 脱硫工艺需要产生重大变革。 即采用 WCFB干法脱硫工艺， 从而使得尾部不需要喷水 降温， 避免腐蚀问题， 同时节省了一道喷水工艺， 起到节能的作用， 避免了喷水后灰贴 壁的不利问题。

在本说明书的描述中， 参考术语 "一个实施例"、 "一些实施例"、 "示意性实施例"、 "示 例"、 "具体示例"、 或 "一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例� ��述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例 或示例中。 在本说明书中， 对上述术语 的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示 例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例 中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解： 在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实 施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本发明的范围由权利要求及其等同物限定。