洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用洗煤泥作為燃料的有機工質(zhì)鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，布風裝置設(shè)有一塊布風板，布風板呈V字型，布風板上設(shè)通風孔，通風孔從布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；稀相區(qū)上部設(shè)置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置所述尾部對流受熱面部件；有機工質(zhì)鍋爐使用洗煤泥燃料。本發(fā)明拓展了洗煤泥的應(yīng)用范圍，降低了有機工質(zhì)鍋爐的使用成本。
【專利說明】洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及到一種工業(yè)鍋爐，尤其涉及一種洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤炭利用前凈化技術(shù)中，煤炭洗選是主要內(nèi)容，洗煤泥是煤炭洗選過程中產(chǎn)生的物質(zhì)。洗煤泥的主要特點是:粒度細，微粒含量多；持水性強，水分含量高；灰分含量髙，發(fā)熱量較低；黏性較大，有的具有一定流動性。由于這些特性，導致了洗煤泥的堆放、貯存和運輸都比較困難。尤其在堆存時，其形態(tài)極不穩(wěn)定，遇水即流失，風干即飛揚。結(jié)果不但浪費了寶貴的煤炭資源，而且造成了嚴重的環(huán)境污染，有時甚至制約了選煤廠的正常生產(chǎn)，成為選煤廠一個較為棘手的問題。
[0003]我國選煤過程所排放的洗煤泥，傳統(tǒng)的利用方法為少部分用于生產(chǎn)民用型煤或燒磚、燒水泥、燒石灰；有相當部分摻入中煤、混煤或原煤外銷；有些地區(qū)由于運輸或地銷有困難，只好作井下充填料或廢棄在矸石山，其余大部分均排入環(huán)境中。上述利用洗煤泥的方法，由于受到多種因素的限制，其出路通常不穩(wěn)定，利用量小，無法解決大量洗煤泥的出路。要想從根本上解決這一問題，還必須尋求髙效益、大批量利用洗煤泥的新途徑。
[0004]有機工質(zhì)鍋爐能在較低的運行壓力下，獲得較高的工作溫度，具有低壓、高溫的技術(shù)特性，與利用蒸汽加熱相比，有機工質(zhì)具有加熱均勻、操作簡單、安全環(huán)保、節(jié)約能源、控溫精度高、操作壓力低等優(yōu)點。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，有機工質(zhì)已被作為傳熱介質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)燃煤有機工質(zhì)鍋爐采用層燃或室然燃燒方式，主要存在的問題是:最高燃燒溫度在1450°C以上，易結(jié)焦；著火條件差，燃燒不穩(wěn)定；鍋爐煤種適應(yīng)性差，需要II類以上煙煤作為燃料，運行成本高；負荷調(diào)節(jié)范圍小，低負荷時易使燃燒率低大幅降低；屬于高溫燃燒，污染物排放高。
[0005]諸多問題的存在影響了有機工質(zhì)鍋爐的推廣和使用，研究開發(fā)一種替代傳統(tǒng)有機工質(zhì)鍋爐，對有機工質(zhì)鍋爐技術(shù)的應(yīng)用推廣和節(jié)能減排具有重大意義。鑒于洗煤泥的應(yīng)用現(xiàn)狀，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種能使洗煤泥變廢為寶綜合利用的方法，致力于設(shè)計制造一種洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，解決洗煤泥綜合利用難題，擴大有機工質(zhì)鍋爐燃料的來源，降低其使用成本。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，布風裝置設(shè)有一塊布風板，布風板呈V字型，布風板上設(shè)通風孔，通風孔從布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；稀相區(qū)上部設(shè)置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置尾部對流受熱面部件；有機工質(zhì)鍋爐使用洗煤泥作為燃料。[0008]布風板呈V字型，可使布風板上的較大顆粒自動向布風板中部運動，這樣可使影響流化質(zhì)量的較大顆粒順利地從布風板中部的排料管排出，布風板中部的通風孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得布風板中部的出風量大，而越向邊緣出風量越小，這種風量不均勻的送風方式，促使在密相區(qū)內(nèi)部形成流化床料和燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動。燃燒室的密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，加強了上述流化床料與燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動，在密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管形成受熱面，以吸收密相區(qū)燃料燃燒所釋放的熱量，使密相區(qū)床溫控制在850?1050°C ;埋管布置在倒梯臺形密相區(qū)的回流區(qū)，避免了布風板上面主氣流帶著顆粒直接沖刷而造成的埋管快速磨損。
[0009]優(yōu)選地，通風孔為長條形孔或圓形孔。
[0010]優(yōu)選地，埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的兩側(cè)或四周。
[0011]優(yōu)選地，埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片，以進一步減輕燃料對埋管的磨損，延長埋管的使用壽命；杜絕埋管破損后有機工質(zhì)泄露進入燃燒室引起的安全事故。
[0012]優(yōu)選地，水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁，充分高效吸收高溫煙氣的輻射熱量和對流熱量，使整個燃燒室煙溫低于灰熔點，防止燃燒室與后續(xù)受熱面結(jié)焦。
[0013]優(yōu)選地，漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。分離下來的洗煤泥顆粒團經(jīng)回輸通道滑移進入密相區(qū)，實現(xiàn)了燃料的循環(huán)燃燒，強化了可燃氣體與空氣的混合燃盡，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。
[0014]優(yōu)選地，對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預熱器之一，進一步吸收煙氣的熱量，使排煙溫度降至合理水平。
[0015]優(yōu)選地，所述洗煤泥含水量是30%?40%。
[0016]更優(yōu)選地，所述洗煤泥含水量是30%?35%。
[0017]優(yōu)選地，有機工質(zhì)鍋爐還包括燃料投料口，設(shè)置在稀相區(qū)前墻或左右墻，能夠適應(yīng)不同的操作環(huán)境。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:開拓了洗煤泥新的應(yīng)用領(lǐng)域，實現(xiàn)了在有機工質(zhì)鍋爐內(nèi)低溫、高效潔凈燃燒，并具有負荷調(diào)節(jié)性能好、運行費用低、降低勞動強度、降低使用成本，在燃燒過程中直接脫硫脫硝、可對燃燒過程實施深度經(jīng)濟脫硫、減少NOx的排放、輔助配套系統(tǒng)簡潔可靠、節(jié)省設(shè)備投資等優(yōu)點。
[0019]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐一個較佳實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中的布風板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖1中的布風板的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，洗煤泥的有機工質(zhì)鍋爐包括:風箱1、布風板2、密相區(qū)3、燃料投料口
4、稀相區(qū)5、旋渦分離燃盡裝置6、尾部對流受熱面部件7、出口煙道8。[0024]洗煤泥未經(jīng)處理時，含水量超過70%。經(jīng)圓盤真空過濾機脫水的洗煤泥含水一般在30%以上，折帶式過濾機脫水的洗煤泥含水在26% — 29%，壓濾機脫水的洗煤泥含水在20%…24%，而且脫出的水中依然含有部分超細的煤顆粒，隨意排放會污染環(huán)境。未經(jīng)處理的洗煤泥含水量過高，用于有機工質(zhì)鍋爐燃料的洗煤泥，需脫去部分水分；又因為洗煤泥粘度較大，為了保證其流動性，脫水的量不宜過大。洗煤泥的成分略有差異，保證水分含量在30%~40%的洗煤泥，可以用于有機工質(zhì)鍋爐。經(jīng)過大量實驗驗證，水分含量在30%~35%的洗煤泥，燃燒效果更佳。從洗煤泥中脫除出來的水，其中依然含有微量超細的煤粉，隨意排放會污染環(huán)境，可加入適量干燥的煤粉配置成水煤漿。[0025]如圖1所示，送風機送風進入風箱I后經(jīng)布風板2進入燃燒室參與燃料燃燒；洗煤泥經(jīng)過布置在燃燒室上部的燃料投料口 4后靠重力灑落到密相區(qū)3內(nèi)，密相區(qū)3內(nèi)顆?；旌蟿×?，可實現(xiàn)洗煤泥顆粒團的快速、高效著火和燃燒。布風板2呈V字型，可使布風板2上的較大顆粒自動向布風板2中部運動，這樣可使影響流化質(zhì)量的較大顆粒順利地從布風板2中部的排料管排出。布風板2上設(shè)通風孔，通風孔可設(shè)置成如圖2的長條形孔，也可以設(shè)置成如圖3所示的圓形孔，通風孔從布風板2中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮小。布風板2中部的通風孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得中部的風量大，而邊緣風量小，這種風量不均勻的送風方式，促使在密相區(qū)內(nèi)部形成流化床料和燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動。[0026]密相區(qū)3采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，布風板2送來的風從倒梯臺形底部吹出，帶著燃料顆粒上升，倒梯臺形結(jié)構(gòu)上部截面積大于底部面積，倒梯臺形結(jié)構(gòu)上部的燃料顆粒，自身重力大于風的托舉力，落向倒梯臺形結(jié)構(gòu)的四周側(cè)面，顆粒下落的區(qū)域稱為回流區(qū)。傳統(tǒng)的有機工質(zhì)鍋爐，為了將燃燒產(chǎn)生的熱量較多較快地帶走，在倒梯臺形結(jié)構(gòu)的中部設(shè)置吸熱管。這種吸熱管經(jīng)高速燃料顆粒的長期沖刷而破損，其中的有機工質(zhì)泄露會帶來很大的安全隱串[0027]將埋管設(shè)置在密相區(qū)3的回流區(qū)，可以有效避免上述安全隱患。密相區(qū)3左右兩側(cè)布置埋管用以吸收燃料在密相區(qū)燃燒所釋放的部分熱量，使床溫控制住850~1050°C范圍內(nèi)。埋管上焊接有防磨環(huán)或者防磨鰭片，以進一步減輕燃料對埋管的直接沖刷和磨損，延長埋管的使用壽命。密相區(qū)3內(nèi)部分未完全燃燒的洗煤泥顆粒團和灰分隨煙氣一起向上進入稀相區(qū)5，稀相區(qū)5布置方形螺旋盤管水冷壁，用以吸收高溫煙氣的輻射熱量和對流熱量從而加熱受熱面內(nèi)的有機工質(zhì)。燃燒室上部稀相區(qū)前墻或者左右墻設(shè)置燃料投料口 4，燃料投料口 4將洗煤泥通入燃燒室。[0028]燃燒室上部出口設(shè)置有漩渦分離燃盡裝置6包括水冷管，水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)有回輸通道。被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的洗煤泥顆粒團切向進入漩渦分離燃盡裝置6，在離心力和重力作用下，較大的洗煤泥顆粒團被分離、捕捉、通過漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，實現(xiàn)了洗煤泥顆粒團的循環(huán)燃燒，漩渦分離燃盡裝置6內(nèi)氣流強烈的湍動可加強化洗煤泥顆粒團及可燃氣體與空氣的混合，同時延長了煙塵流程，改善了由于工業(yè)鍋爐燃燒室矮小，燃料在燃燒室內(nèi)沒有足夠的燃盡時間造成的燃燒效率偏低的問題，從而獲得高的燃燒效率。漩渦分離燃盡裝置6出口布置有尾部對流受熱面部件7可進一步吸收燃燒產(chǎn)生的熱量，從而降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率，煙氣最后從出口煙道8排出。根據(jù)不同使用需求，尾部對流受熱面部件7可以選擇管束、省煤器或空氣預熱器其中之一。
[0029]本發(fā)明洗煤泥燃燒的具體工藝流程:洗煤泥通過管道從燃燒室上部的燃料投料口4投入由石英砂或石英砂與石灰石構(gòu)成床料的熾熱流化床中，流化床溫度在850?1050°C。洗煤泥在熾熱的流化床料的加熱下迅速完成析出水分，揮發(fā)分析出并著火燃燒及焦炭燃燒過程，并在流化狀態(tài)下顆粒狀洗煤泥進一步解體為細顆粒被熱煙氣帶出密相區(qū)3進入上部燃燒室稀相區(qū)5繼續(xù)燃燒。在燃燒室出口設(shè)有漩渦分離燃盡裝置6，被熱煙氣帶出的媒體床料和較大的洗煤泥顆粒團被分離裝置分離、捕捉，通過漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，既減少了媒體床料的損失，又實現(xiàn)了洗煤泥顆粒團的循環(huán)燃燒，從而獲得高的燃燒效率。此外，850?1050°C的低溫燃燒過程，有效的控制了熱力型NOx的形成。且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成，石灰石在高溫下煅燒生成Ca0，Ca0與SO2反應(yīng)進一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而燃燒裝置的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0030]本發(fā)明洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐的有益效果體現(xiàn)在:
[0031](I)實現(xiàn)了洗煤泥的低溫燃燒，解決了鍋爐易于結(jié)焦、運行不穩(wěn)定的問題。燃燒室無排渣運行，省去了各種除渣設(shè)施，簡化了運行操作，改善了鍋爐運行環(huán)境。
[0032](2)燃燒室出口設(shè)置漩渦分離燃盡裝置，延長了煙塵流程，強化了燃料顆粒團及可燃氣體的混合作用，實現(xiàn)了著火燃燒后的燃料顆粒團的循環(huán)燃燒與可燃氣體的燃盡，具有高的燃燒效率，燃燒效率可達98%左右，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。該漩渦分離燃盡裝置由燃燒室管延伸圍成，具有結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，操作簡便的特點。
[0033](3)采用低溫燃燒方式(850?1050°C)，有效的控制了熱力型NOx的形成，并且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應(yīng)進一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而該種燃燒方式的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0034](4)對洗煤泥品質(zhì)適用性強，滿足了燃料品質(zhì)波動的要求，實現(xiàn)了固體廢棄物-洗煤泥的無害化、資源化利用，同時可降低燃料成本?？蓪崿F(xiàn)運行過程的壓火，再啟動無需用油，降低了運行成本。
[0035](5)燃燒室稀相區(qū)水冷壁采用方形螺旋盤管水冷壁，采用高效熱阻材料作為絕熱層，保溫性能好，鍋爐散熱少，效率高。
[0036](6)負荷調(diào)節(jié)特性好，可在30%?100%額定負荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。
[0037]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，所述燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，所述布風裝置設(shè)有一塊布風板，所述布風板呈V字型，所述布風板上設(shè)通風孔，所述通風孔從所述布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；所述密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，所述密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；所述稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；所述稀相區(qū)上部設(shè)置所述漩渦分離燃盡裝置；所述漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置所述尾部對流受熱面部件；所述有機工質(zhì)鍋爐使用洗煤泥作為燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述通風孔為長條形孔或圓形孔。
3.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的兩側(cè)或四周。
4.如權(quán)利要求3所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片。
5.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁。
6.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，所述水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。
7.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預熱器之一。
8.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述洗煤泥含水量是 30% ?40%ο
9.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述洗煤泥含水量是 30% ?35%。
10.如權(quán)利要求1所述的洗煤泥潔凈燃燒的有機工質(zhì)鍋爐，其特征在于，還包括燃料投料口，所述燃料投料口設(shè)置在所述稀相區(qū)前墻或左右墻。
【文檔編號】F23C10/06GK103557518SQ201310479022
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】姜秀民, 劉加勛, 韓向新, 劉建國 申請人:上海交通大學