專利名稱：粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于粉煤灰脫碳技術范疇，特別涉及一種通過熱量自平衡方式純?nèi)紵勖夯业牧骰插仩t裝置。
背景技術：
粉煤灰，又稱飛灰，是燃煤電廠排放的固體廢棄物，其處置方式主要是綜合利用和灰場貯存。為了減少粉煤灰灰場貯存帶來的污染和生態(tài)環(huán)境的破壞以及節(jié)省資源，應提高其綜合利用率。目前我國每年由于燃煤所產(chǎn)生的粉煤灰約在4億噸左右，其中只有約40% 的粉煤灰得到綜合利用。限制粉煤灰綜合利用的主要因素為粉煤灰含碳量的多少，其中，含碳量高于10%的粉煤灰約占粉煤灰總量的一半，而用于水泥和混凝土中的I、II、III級粉煤灰的含碳量分別不超過5%、8%、15% (GB/T1596-2005)；因此降低粉煤灰含碳量成為粉煤灰綜合利用的關鍵因素。現(xiàn)有的粉煤灰脫碳方法主要分為兩大類一是濕法脫碳，如藥劑浮選法等；二是干法脫碳，如摩擦靜電分選法、滾筒式電選法等。濕法脫碳系統(tǒng)由于粉煤灰的干燥存在經(jīng)濟上的困難，加之濕法脫碳會降低粉煤灰的活性，因此不適于大規(guī)模的工業(yè)應用。干法脫碳雖能從含碳量較低的飛灰中分選出飛灰殘?zhí)迹欢鴮τ诹６刃∮?4μπι的粉煤灰，分選效果很差。由于中小型循環(huán)流化床(CFB)鍋爐飛灰中74μπι以下粒級的比例通常在90%以上，且含碳量通常大于15%，所以采用干法脫碳不能取得理想的效果；隨著近幾年來CFB鍋爐裝機容量的逐年增大，CFB鍋爐飛灰的排放量逐年增加，因此如何降低這部分粉煤灰的含碳量以便于綜合利用，是一個迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即為了克服上述背景技術的不足，而提出一種通過熱量自平衡方式燃燒高碳CFB鍋爐粉煤灰的流化床鍋爐裝置，能穩(wěn)定燃燒含碳量大于1 的粉煤灰，同時能有效解決現(xiàn)有粉煤灰脫碳技術對于高含碳量CFB鍋爐粉煤灰分選效果差的問題。本發(fā)明所涉及的一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，包括爐膛、冷灰器、高溫進灰閥、送風機、電加熱器、旋風分離器、回料閥、空氣換熱器、除塵器、引風機和煙齓爐膛下部設置有電加熱棒，送風機前設置有電加熱器，分別用于鍋爐啟動點火時加熱爐內(nèi)床料和提供高溫空氣；爐膛內(nèi)不布置任何受熱面，四周覆蓋耐火保溫材料，形成一絕熱燃燒區(qū)；冷灰器中冷卻一倉和冷卻二倉之間設有一分隔墻，冷卻一倉內(nèi)的高溫底灰可以從分隔墻的上方和下方分別以溢流和底流兩種方式進入冷卻二倉；冷灰器布風板與爐膛布風板的面積比為 3;空氣換熱器和冷卻一倉空冷蛇形管束以及冷卻二倉空冷蛇形管束均為空冷受熱面，受熱面工質(zhì)來源于送風機，可大幅回收高溫煙氣和高溫底灰中的物理熱，并將換熱后的高溫空氣送入爐內(nèi)，以熱量自平衡的方式維持爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明的原理及工作過程如下
粉煤灰顆粒較細，易于結絮成團，為了保證較好的流化質(zhì)量，爐膛下部采用下小上大的漸擴式結構，同時能延長顆粒在爐內(nèi)的停留時間，提高顆粒燃盡率；由于粉煤灰熱值很低， 基于穩(wěn)定爐內(nèi)燃燒的思想，爐膛內(nèi)不布置任何受熱面，四周覆蓋耐火保溫材料，形成絕熱燃燒區(qū)；爐膛下部布置有電加熱棒，用于鍋爐啟動點火時加熱爐內(nèi)床料；在鍋爐啟動點火時， 還需啟動位于送風機前的電加熱器，將空氣直接加熱至所需的溫度后送入爐膛，以保證爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。爐內(nèi)燃燒所需要的粉煤灰，由螺旋給料機供入，通過控制螺旋給料機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)入爐粉煤灰的多少。燃燒產(chǎn)生的過量高溫底灰，通過爐膛底部的爐膛主排灰管(或通過爐膛側墻溢流口)進入冷灰器冷卻一倉內(nèi)，冷卻一倉和冷卻二倉底部布置有冷灰器布風板，冷灰器布風板上設置有輔助排灰管，冷卻一倉和冷卻二倉均工作在鼓泡床狀態(tài)。進入冷卻一倉內(nèi)的高溫底灰，從分隔墻的上方和下方分別以溢流和底流兩種方式進入冷卻二倉，在冷卻一倉和冷卻二倉內(nèi)，高溫灰在流化風和空冷蛇形管束的共同作用下得到冷卻。被冷卻后的底灰最后溢流進入冷灰器主排灰管，并由旋轉(zhuǎn)排渣閥控制排出。當冷灰器主排灰管出現(xiàn)故障時，可通過輔助排灰管將多余的高溫底灰排出。冷灰器內(nèi)攜帶少量細顆粒的流化風經(jīng)回風管在煙道內(nèi)與高溫煙氣匯合(或直接在冷灰器上部空間混合)，混合后的氣體與空氣換熱器換熱后由除塵器收集其中的細灰。攜帶大量固體顆粒的高溫煙氣進入旋風分離器，被分離下來的絕大部分固體顆粒經(jīng)立管后通過回料閥送回爐內(nèi)，繼續(xù)參與爐內(nèi)的燃燒；小部分極細的顆粒隨高溫煙氣一同進入煙道，與冷灰器內(nèi)經(jīng)換熱后的流化風混合后再與空氣換熱器進行熱交換，換熱后的煙氣經(jīng)除塵器除塵后由引風機經(jīng)煙囪排出。系統(tǒng)正常運行時，由送風機提供的冷空氣首先進入煙道內(nèi)的空氣換熱器，與高溫煙氣進行熱交換后進入冷灰器?？諝鈸Q熱器由若干空冷管束構成，結構形式為蛇形管式。經(jīng)空氣換熱器加熱后的空氣依次流經(jīng)冷灰器冷卻二倉和冷卻一倉的蛇形管束繼續(xù)吸熱升溫， 形成的高溫空氣經(jīng)供風管道最終送入爐膛風室。在鍋爐啟動點火時，由送風機提供的冷空氣直接經(jīng)電加熱器加熱至所需溫度后送入爐膛風室。通過爐膛床壓大小的變化來調(diào)節(jié)鍋爐對冷灰器的排灰量。由于爐膛風室和冷灰器各倉風室均采用單獨供風，從而能有效調(diào)節(jié)爐內(nèi)以及冷灰器內(nèi)的物料平衡和熱平衡。冷灰器的流化風來自于送風機提供的冷空氣。本發(fā)明裝置可燃燒含碳量大于12%的粉煤灰，且不需與其他燃料混合燃燒；由于粉煤灰所含的熱值很低(4MJ 10MJ)，因此本發(fā)明裝置爐膛內(nèi)不布置任何受熱面，采用絕熱燃燒的方式，且爐膛周圍敷設了耐火層及保溫層，從而保證了爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒；通過爐膛床壓大小的變化，有效調(diào)節(jié)鍋爐對冷灰器的排灰量。通過設置空氣換熱器以及可產(chǎn)生高溫空氣的冷灰器，大幅度回收煙氣和高溫底灰中的物理熱，并將該高溫空氣送入爐內(nèi)，從而通過熱量自平衡的方式實現(xiàn)爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。


圖1為本發(fā)明實施例1的粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置結構示意圖； 圖2為實施例1的爐膛結構示意圖； 圖3為實施例1的冷灰器結構示意圖； 圖4為圖2的A-A剖視圖； 圖5為圖2的B-B剖視圖；圖6為圖3的C-C剖視圖； 圖7為圖3的D-D剖視圖； 圖8為圖3的E-E剖視圖9為本發(fā)明實施例2的粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置結構示意圖； 圖10為實施例2的一體式鍋爐冷灰器結構示意圖； 圖11為圖10的F-F剖視圖； 圖12為圖10的G-G剖視圖； 圖13為圖10的H-H剖視圖； 圖14為圖10的I-I剖視上述圖中，1爐膛，1-1粉煤灰料倉，1-2為螺旋給料機，1-3為爐膛風室，1-4為爐膛主排灰管，1-5為事故排灰管，1-6為爐膛布風板，1-7為爐膛風帽，1-8為電加熱棒，1-9為返料管，1-10為爐膛出口煙道，1-11為爐膛側墻溢流口，2為冷灰器，2-1為冷卻一倉空冷蛇形管束，2-2為冷卻一倉，2-3為冷灰器進灰管，2-4為分隔墻，2-5為冷卻二倉空冷蛇形管束， 2-6為回風管，2-7為冷卻二倉，2-8為冷灰器主排灰管，2-9為旋轉(zhuǎn)排渣閥，2_10為冷灰器布風板，2-11為輔助排灰管，2-12為冷灰器風室，2-13為冷灰器風帽，2_14為空冷蛇形管束聯(lián)箱，2-15為混合煙道，3為高溫進灰閥，4為送風機，5為電加熱器，6為旋風分離器，7為回料閥，8為空氣換熱器，9為除塵器，10為引風機，11為煙囪。
具體實施例方式
下面結合說明書附圖和實施例對本發(fā)明裝置進一步說明如下。實施例1
本實施例的一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖 8所示，該裝置包括爐膛1、冷灰器2、高溫進灰閥3、送風機4、電加熱器5、旋風分離器6、回料閥7、空氣換熱器8、除塵器9、引風機10和煙囪11，爐膛1的下部設置有電加熱棒1-8，送風機4前設置有電加熱器5，分別用于鍋爐啟動點火時加熱爐內(nèi)床料和提供高溫空氣；爐膛 1內(nèi)不布置受熱面，四周覆蓋耐火保溫材料，形成一絕熱燃燒區(qū)；冷灰器2中冷卻一倉2-2 和冷卻二倉2-7之間設有一分隔墻2-4，冷卻一倉2-2內(nèi)的高溫底灰可以分別從分隔墻2-4 的上方和下方以溢流和底流兩種方式進入冷卻二倉2-7 ；冷灰器布風板2-10與爐膛布風板
1-6的面積比為3；空氣換熱器8和冷卻一倉空冷蛇形管束2-1以及冷卻二倉空冷蛇形管束
2-5均為空冷受熱面，受熱面工質(zhì)來源于送風機4，可大幅回收高溫煙氣和高溫底灰中的物理熱，并將換熱后的高溫空氣送入爐內(nèi)，以熱量自平衡的方式維持爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。本實施例的一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置工作過程如下
在鍋爐啟動點火時，啟動爐膛1下部的電加熱棒1-8，用于加熱爐內(nèi)床料；同時還需開啟電加熱器5，將空氣加熱至所需的溫度后直接送入爐膛風室1-3。爐膛1底部布置有爐膛布風板1-6和爐膛風室1-3。爐內(nèi)燃燒所需要的粉煤灰，由螺旋給料機1-2供入，通過調(diào)節(jié)螺旋給料機1-2的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)入爐粉煤灰的多少。系統(tǒng)正常運行時，燃燒產(chǎn)生的過量高溫底灰，由爐膛主排灰管1-4排出，經(jīng)冷灰器進灰管2-3進入冷灰器冷卻一倉2-2內(nèi)，由高溫進灰閥3控制進灰量；當爐膛主排灰管1-4 出現(xiàn)故障時，可通過事故排灰管1-5排出過量的高溫底灰。冷灰器冷卻一倉2-2內(nèi)的高溫底灰在流化風和冷卻一倉空冷蛇形管束2-1的共同作用下得到初步冷卻后，從分隔墻2-4 的上部和底部分別以溢流和底流兩種方式進入冷卻二倉2-7繼續(xù)冷卻，空冷蛇形管束穿過壁面與空冷蛇形管束聯(lián)箱2-14相聯(lián)。被充分冷卻后的高溫底灰最后溢流進入冷灰器主排灰管2-8，并由旋轉(zhuǎn)排渣閥2-9控制排出。當冷灰器主排灰管2-8出現(xiàn)故障時，可通過輔助排灰管2-11將多余的底灰排出。冷灰器2底部布置有冷灰器布風板2-10和冷灰器風室 2-12，冷卻一倉2-2和冷卻二倉2-7均工作在鼓泡床狀態(tài)。冷灰器2內(nèi)攜帶少量細顆粒的流化風經(jīng)回風管2-6與高溫煙氣匯合，混合后的氣體與空氣換熱器8換熱后送入除塵器9 中的除塵。爐膛1內(nèi)的上部顆粒運動處于快速床狀態(tài)，此時爐內(nèi)氣固混合強烈，存在大量固體顆粒的成團返混。攜帶大量固體顆粒的高溫煙氣經(jīng)爐膛出口煙道1-10后進入旋風分離器6內(nèi)，其中絕大部分的固體顆粒被分離下來，經(jīng)回料閥7后通過返料管1-9送回爐內(nèi)，繼續(xù)參與爐內(nèi)的燃燒。小部分極細的顆粒隨高溫煙氣一同與冷灰器2內(nèi)經(jīng)換熱后的流化風在煙道內(nèi)混合，混合后的氣體與空氣換熱器8進行熱交換，換熱后的氣體經(jīng)除塵器9除塵后由引風機10引入煙囪11排出。冷灰器2的流化風為來自于送風機4的冷空氣。系統(tǒng)正常運行時，由送風機4提供的冷空氣首先進入空氣換熱器8，與高溫煙氣進行熱交換后進入冷灰器2?？諝鈸Q熱器8由若干空冷管束構成，結構形式為蛇形管式。經(jīng)空氣換熱器8加熱后的空氣依次流經(jīng)冷卻二倉空冷蛇形管束2-5和冷卻一倉空冷蛇形管束2-1與管外的高溫底灰進行熱交換，最后經(jīng)空冷蛇形管束聯(lián)箱2-14后最終送入爐膛風室 1-3。在鍋爐啟動點火時，由送風機4提供的冷空氣經(jīng)電加熱器5加熱至所需溫度后直接送入爐膛風室1-3。實施例2
本實施例的一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，如圖9、圖10、圖11、圖12、圖13和圖14 所示，結構上與實施例1不同之處在于布置方式上，爐膛1與冷灰器2采用整體式布置。通過爐膛側墻溢流口 1-11將爐膛1和冷灰器2兩部分聯(lián)系起來。冷灰器布風板2-10所在平面高于爐膛布風板1-6所在平面500mm。系統(tǒng)正常運行時，爐膛1內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)爐膛側墻溢流口 1-12進入冷灰器2內(nèi)，高溫煙氣與冷灰器2內(nèi)經(jīng)換熱后的流化風在冷灰器2上部空間混合后進入混合煙道2-15，與空氣換熱器8換熱后送入除塵器9中的除塵。通過調(diào)節(jié)爐膛1流化風速的大小來控制床層膨脹高度，從而控制進入冷灰器2內(nèi)灰量的多少。由于爐膛1內(nèi)的顆粒運動只存在鼓泡床狀態(tài)，此時氣固混合沒有實施例1那么劇烈，燃燒產(chǎn)生的煙氣中攜帶的固體顆粒很少，因此未設置旋風分離器6和回料閥7。其余結構與實施例1相同。實施例1和實施例2的粉煤灰的流化床燃燒脫碳裝置，均能穩(wěn)定燃燒含碳量大于 12%的粉煤灰，且不需與其他燃料混合燃燒；由于爐膛內(nèi)不布置任何受熱面，采用絕熱燃燒的方式，且爐膛周圍敷設了耐火層及保溫層，從而保證了爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒；通過爐膛床壓大小的變化，有效調(diào)節(jié)鍋爐對冷灰器的排灰量。通過設置空氣換熱器以及可產(chǎn)生高溫空氣的冷灰器，大幅度回收煙氣和高溫底灰中的物理熱，并將該高溫空氣送入爐內(nèi)，從而通過熱量自平衡的方式實現(xiàn)爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。有效解決了現(xiàn)有粉煤灰脫碳技術對于高含碳量CFB鍋爐粉煤灰分選效果差的問題。
權利要求
1.一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，包括爐膛(1)、冷灰器(2)、高溫進灰閥(3)、送風機(4)、電加熱器(5)、旋風分離器(6)、回料閥(7)、空氣換熱器(8)、除塵器(9)、引風機 (10)和煙囪(11)，其特征在于爐膛(1)下部設置有電加熱棒(1-8)，送風機(4)前設置有電加熱器(5)，分別用于鍋爐啟動點火時加熱爐內(nèi)床料和提供高溫空氣；爐膛(1)內(nèi)不布置受熱面，四周覆蓋耐火保溫材料，形成一絕熱燃燒區(qū)；冷灰器(2)中冷卻一倉(2-2)和冷卻二倉(2-7)之間設有一分隔墻(2-4)，冷卻一倉(2-2)內(nèi)的高溫底灰可以從分隔墻(2-4)的上方和下方分別以溢流和底流兩種方式進入冷卻二倉(2-7)；冷灰器布風板(2-10)與爐膛布風板(1-6)的面積比為3 ；空氣換熱器(8)和冷卻一倉空冷蛇形管束(2-1)以及冷卻二倉空冷蛇形管束(2-5)均為空冷受熱面，受熱面工質(zhì)來源于送風機(4)，可大幅回收高溫煙氣和高溫底灰中的物理熱，并將換熱后的高溫空氣送入爐內(nèi)，以熱量自平衡的方式維持爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，其特征在于，爐膛(1)與冷灰器(2)采用整體式布置，冷灰器布風板(2-10)所在平面高于爐膛布風板(1-6)所在平面 500mmo
全文摘要
一種粉煤灰流化床燃燒脫碳裝置，包括爐膛(1)、冷灰器(2)、高溫進灰閥(3)、送風機(4)、電加熱器(5)、旋風分離器(6)、回料閥(7)、空氣換熱器(8)、除塵器(9)、引風機(10)和煙囪(11)，爐膛(1)下部設置有電加熱棒(1-8)，送風機(4)前設置有電加熱器(5)，分別用于鍋爐啟動點火時加熱爐內(nèi)床料和提供高溫空氣；冷灰器(2)中部設有分隔墻(2-4)，冷灰器布風板(2-10)與爐膛布風板(1-6)的面積比為3；空氣換熱器(8)和冷卻一倉空冷蛇形管束(2-1)以及冷卻二倉空冷蛇形管束(2-5)均為空冷受熱面，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有粉煤灰脫碳技術對于高含碳量CFB鍋爐粉煤灰分選效果差的問題。
文檔編號F23C10/18GK102506420SQ20111032765
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者盧嘯風, 尹東, 梅琳, 王泉海, 袁友俊, 郭宏, 陽向東 申請人:四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團有限公司, 重慶大學