專利名稱：一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)煤炭產(chǎn)量的逐年增加，煤矸石堆積，占煤炭產(chǎn)量的約10% 15%。目前， 累計(jì)堆有煤矸石山1500多座，約占40億噸，占地1. 3萬(wàn)公頃以上，而且每年約以1億噸的速度遞增。因?yàn)榇罅康拿喉肥逊e，未能利用和處置，矸石山還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害，給環(huán)境帶來(lái)了巨大的污染，因此合理利用煤矸石既可以保護(hù)環(huán)境又可以利用其富含的有價(jià)值能源和資源。現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐，主要包括鍋筒、膜式水冷壁爐膛、絕熱旋風(fēng)分離器、返料系統(tǒng)和豎井煙道；所述膜式水冷壁爐膛固定在剛性梁上并與鍋爐構(gòu)架連接，膜式水冷壁爐膛上部出口與絕熱旋風(fēng)分離器側(cè)口相接，其上部中心出口筒與豎井煙道相通，分離器下部立管通過(guò)自平衡回料閥與返料系統(tǒng)相接；膜式水冷壁爐膛內(nèi)下部為流化床燃燒室；所述返料系統(tǒng)與流化床燃燒室相通；位于流化床燃燒室底部的水冷式布風(fēng)板，其上設(shè)有鐘罩式風(fēng)帽， 其下連有一次風(fēng)室和排渣口 ；所述流化床燃燒室內(nèi)水冷壁上均布有密集銷釘并涂敷耐磨可塑料，所述二次風(fēng)箱采用單層結(jié)構(gòu)，其上的方形二次風(fēng)進(jìn)口管布置在流化床燃燒室前墻和流化床燃燒室后墻的上部；所述豎井煙道內(nèi)依次布置過(guò)熱器系統(tǒng)、省煤器、空氣預(yù)熱器；
使用現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐不能純燒矸石，熱效率低，而且必須摻燒大量的煤，摻燒后熱值達(dá)到3000 kcal/kg以上才能充分燃燒；即使純燒矸石，出力也達(dá)不到規(guī)定值，而且磨損嚴(yán)重，其原因如下
一、由于矸石比其它的煤種硬，煤中灰份較多、熱值低，鍋爐在運(yùn)行時(shí)灰量約為普通循環(huán)流化床的4倍，而循環(huán)流化床受熱面的磨損主要是由于灰與管子的碰撞造成的，由于普通流化床截面尺寸、防磨結(jié)構(gòu)不能滿足要求，如長(zhǎng)期運(yùn)行則使受熱面會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的磨損，而導(dǎo)致鍋爐無(wú)法運(yùn)行。二、燃燒普通煤時(shí)床溫控制在900°C，料層控制在500 600_，這種床溫和料層
無(wú)法保證煤矸石的燃燒穩(wěn)定及碳顆料的燃燼。三、一般循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)一次風(fēng)比例約為60%，一次風(fēng)的作用主要是保證流化，燃矸石循環(huán)流化床，一方面由于矸石比重較大，另一方面矸石中揮發(fā)份也較低，在下部燃燒份額比例必定加大，60%的一次風(fēng)量無(wú)法保證煤矸石的燃盡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)的不足，提供一種促進(jìn)保護(hù)環(huán)境， 同時(shí)又可以利用其富含的有價(jià)值能源和資源，能夠純燒矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采取的技術(shù)方案是
一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，采用循環(huán)流化床鍋爐，該技術(shù)包括循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐燃燒及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)兩部分；
該循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)
1)鍋爐的豎井煙道內(nèi)受熱面采用被動(dòng)防磨技術(shù)，加裝防磨護(hù)瓦，護(hù)瓦材質(zhì)選用耐磨材
質(zhì)；
2 )排渣口布置在靠近后墻的位置，排渣口設(shè)置在靠近返料口的位置；
3)多點(diǎn)排渣冷渣機(jī)排渣量為現(xiàn)有技術(shù)的6 7.5倍；
4)采用絕熱型旋風(fēng)分離器；
5)采用自平衡回料閥，并將負(fù)壓狀態(tài)的灰送回到正壓狀態(tài)的流化床內(nèi)；
6)二次風(fēng)采用前、后墻布置，且前墻的二次風(fēng)量大于后墻的二次風(fēng)量；
7)二次風(fēng)箱采用單層設(shè)置；
該純燒低熱值煤矸石燃燒工藝參數(shù)如下
1)所述該循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)流化風(fēng)速在額定負(fù)荷狀態(tài)下選取為4.3 4. 7m/s ；
2)所述該循環(huán)流化床鍋爐的豎井煙道內(nèi)各段煙氣流速選取如下
a.高溫過(guò)熱器段10 llm/s；
b.低溫過(guò)熱器段8 9m/s；
c.省煤器段6 7m/s；
d.空預(yù)器段9 10m/s；
3)該循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)床溫控制在910 950°C；
4)該循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)與二次風(fēng)比例為82 ；
5)該循環(huán)流化床鍋爐的燃燒料層厚為800 1000mm。所述的純燒低熱值煤矸石燃燒工藝參數(shù)部分還包括所述的純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環(huán)流化床鍋爐，在相同級(jí)別的條件下，各部分設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)比取值如下
a.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床爐膛截面為1.3 1. 6倍；
b.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床面積為1.80 2. 00倍；
c.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的分離器截面為1.05 1. 25倍；
d.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的豎井煙道受熱面中煙氣流通面積為1.15 1. 25 倍；
e.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的給煤管截面為1.65 1. 75倍；
f.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的排渣口截面為2.55 2. 65倍；
g.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的點(diǎn)火裝置中的點(diǎn)火燃燒器截面為1.8 2. 2倍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、純燒矸石，無(wú)需摻燒大量的煤；2、 耐磨損，促進(jìn)保護(hù)環(huán)境，同時(shí)又可以利用其富含的有價(jià)值能源和資源。


圖1為本發(fā)明的循環(huán)流化床鍋爐示意圖； 圖2為本發(fā)明的布風(fēng)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，主要采用低風(fēng)速、高床溫、大床面、厚料層、遠(yuǎn)排渣的循環(huán)流化床鍋爐；該技術(shù)由循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐燃燒及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)兩部分組成
如圖1和圖2所示，循環(huán)流化床鍋爐主要包括鍋筒1、膜式水冷壁爐膛5、絕熱旋風(fēng)分離器7、返料系統(tǒng)12和豎井煙道27 ；所述膜式水冷壁爐膛5固定在剛性梁3上并與鍋爐構(gòu)架 4連接，膜式水冷壁爐膛5上部出口 6與絕熱旋風(fēng)分離器7側(cè)口相接，其上部中心出口筒2 與豎井煙道27相通，分離器下部立管11通過(guò)自平衡回料閥25與返料系統(tǒng)12相接；膜式水冷壁爐膛5內(nèi)下部為流化床燃燒室16 ；所述返料系統(tǒng)12與流化床燃燒室16相通；位于流化床燃燒室16底部的水冷式布風(fēng)板18，其上設(shè)有鐘罩式風(fēng)帽沈，其下連有一次風(fēng)室19和排渣口 20 ；所述流化床燃燒室16內(nèi)水冷壁上均布有密集銷釘并涂敷耐磨可塑料，所述二次風(fēng)箱14采用單層結(jié)構(gòu)，其上的方形二次風(fēng)進(jìn)口管布置在流化床燃燒室前墻13和流化床燃燒室后墻23的上部；所述豎井煙道27內(nèi)依次布置過(guò)熱器系統(tǒng)、省煤器、空氣預(yù)熱器；
該循環(huán)流化床鍋爐的主要改進(jìn)
1)鍋爐的豎井煙道27內(nèi)受熱面采用被動(dòng)防磨技術(shù)，加裝防磨護(hù)瓦，護(hù)瓦材質(zhì)選用耐磨材質(zhì)；
2)排渣口20布置在靠近后墻的位置避免煤從給煤口 17 —入膜式水冷壁爐膛5就被排出，排渣口 20設(shè)置在靠近返料口 21的位置，當(dāng)返料灰較多時(shí)，還可以起到排掉部分返料灰的作用；
3)多點(diǎn)排渣冷渣機(jī)排渣量為現(xiàn)有技術(shù)的6 7.5倍；
4)采用絕熱型旋風(fēng)分離器7提高主循環(huán)回路中的循環(huán)倍率，使顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間加長(zhǎng)，利于矸石的燃燼；此外，對(duì)于絕熱型旋風(fēng)分離器7，由于其溫度高于爐膛溫度，對(duì)細(xì)小碳顆料有二次燃燒的功能，有利于飛灰可燃物中含碳量的降低；
5)采用自平衡回料閥25將負(fù)壓狀態(tài)的灰送回到正壓狀態(tài)的流化床內(nèi)，有效防止煙氣短路；
6)二次風(fēng)采用前后墻布置且前墻13的二次風(fēng)量大于后墻23的二次風(fēng)量，改善給煤區(qū)的供氧狀況；
7)二次風(fēng)箱14采用單層設(shè)置避免二次風(fēng)的無(wú)組織行為；
該純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐燃燒工藝參數(shù)如下
1)降低鍋爐的爐內(nèi)流化風(fēng)速因矸石灰顆料較硬，其對(duì)爐內(nèi)受熱面10的磨損較大，因此，采取較低的爐內(nèi)流化風(fēng)速，使大顆粒的揚(yáng)析高度降低，但又不破壞膜式水冷壁爐膛5上部快速床的狀態(tài)，額定負(fù)荷狀態(tài)下所述鍋爐的爐內(nèi)流化風(fēng)速選定為4. 3 4. 7m/s ；
2)所述該循環(huán)流化床鍋爐的豎井煙道27內(nèi)各段煙氣流速選取如下
a.高溫過(guò)熱器段10 llm/s；
b.低溫過(guò)熱器段8 9m/s；
c.省煤器段6 7m/s；
d.空預(yù)器段9 10m/s；
3)采用較高床溫控制燃燒循環(huán)流化床的床溫一般控制在850 900°C，為保證煤矸石的燃燒穩(wěn)定及碳顆料的燃燼，爐內(nèi)床溫控制在910 950°C ；
4)采用大床面積燃燒加大一次風(fēng)比例，一次風(fēng)與二次風(fēng)比例為82 ；
5)采用較厚料層燃燒使下部底渣形成一個(gè)巨大的熱源，料層越厚，則顆粒停留時(shí)間越長(zhǎng)，停留時(shí)間的加長(zhǎng)利于矸石的燃燼；料層厚為800 1000mm。所述的純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環(huán)流化床鍋爐，在相同級(jí)別的條件下，各部分設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)比取值如下
a.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床爐膛截面為1.3 1. 6倍；
b.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床面積為1.80 2. 00倍；
c.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的分離器截面為1.05 1. 25倍；
d.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的豎井煙道27受熱面中煙氣流通面積為
1.15 1. 25 倍；
e.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的給煤管截面為1.65 1. 75倍；
f.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的排渣口20截面為2. 55 2. 65倍；
g.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的點(diǎn)火裝置22中的點(diǎn)火燃燒器截面為1.8
2.2 倍。工作原理
煙氣的走向流化床燃燒室16所需的一次風(fēng)從左右兩側(cè)風(fēng)道引入一次風(fēng)室19，一次風(fēng)室19與膜式水冷壁爐膛5被水冷式布風(fēng)板18相隔，一次風(fēng)通過(guò)鐘罩式風(fēng)帽沈均勻進(jìn)入膜式水冷壁爐膛5流化床料；二次風(fēng)通過(guò)分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)進(jìn)口管送入膜式水冷壁爐膛5下部的空間，煤矸石借助自身重力和引入的送煤風(fēng)沿著煤矸石進(jìn)口 15滑落到下端，在距布風(fēng)板18 —定高度處，進(jìn)入膜式水冷壁爐膛5后經(jīng)點(diǎn)火裝置22點(diǎn)燃，燃燒后的煙氣經(jīng)爐膛上部出口 6進(jìn)入絕熱旋風(fēng)分離器7，將煙氣夾帶的物料分離下來(lái)，通過(guò)返料系統(tǒng)12 返回爐膛循環(huán)再燃；分離后的煙氣經(jīng)中心出口筒2和連接煙道流向豎井煙道27 ；煤矸石燃燒后的灰分別以底渣形式從爐膛底部排渣管20排出和以飛灰形式從豎井煙道27排出；豎井煙道27依次布置有調(diào)節(jié)過(guò)熱器系統(tǒng)、省煤器、空氣預(yù)熱器。汽水的走向鍋爐的給水經(jīng)過(guò)水平布置的兩組光管式省煤器加熱后由吊掛管進(jìn)入鍋筒1。鍋筒1內(nèi)的鍋水由集中下降管、分配管進(jìn)入水冷壁下集箱和水冷屏下集箱、水冷壁管和爐內(nèi)水冷屏、上集箱，然后由引出管進(jìn)入鍋筒，鍋筒內(nèi)設(shè)有汽水分離裝置。飽和蒸汽走向從鍋筒頂部的蒸汽連接管引至豎井煙道27側(cè)包墻管、前包墻、后包墻、低溫過(guò)熱器、一級(jí)噴水減溫器、爐膛內(nèi)屏式過(guò)熱器、二級(jí)噴水減溫器、高溫過(guò)熱器、集汽集箱，最后將合格的過(guò)熱蒸汽引向汽輪機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，采用循環(huán)流化床鍋爐，其特征是 包括循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐燃燒及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)兩部分；該循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)改進(jìn)1)鍋爐的豎井煙道(27)內(nèi)受熱面采用被動(dòng)防磨技術(shù)，加裝防磨護(hù)瓦，護(hù)瓦材質(zhì)選用耐磨材質(zhì)；2)排渣口(20)布置在靠近后墻的位置，排渣口00)設(shè)置在靠近返料口的位置；3)多點(diǎn)排渣冷渣機(jī)排渣量為現(xiàn)有技術(shù)的6 7.5倍；4)采用絕熱型旋風(fēng)分離器(7);5)采用自平衡回料閥(25)，并將負(fù)壓狀態(tài)的灰送回到正壓狀態(tài)的流化床內(nèi)；6)二次風(fēng)采用前、后墻布置，且前墻(13)的二次風(fēng)量大于后墻(23)的二次風(fēng)量；7)二次風(fēng)箱(14)采用單層設(shè)置；該純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐燃燒工藝參數(shù)如下1)所述該循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)流化風(fēng)速在額定負(fù)荷狀態(tài)下選取為4.3 4. 7m/s ；2)所述該循環(huán)流化床鍋爐的豎井煙道(27)內(nèi)各段煙氣流速選取如下a.高溫過(guò)熱器段10 llm/s；b.低溫過(guò)熱器段8 9m/s；c.省煤器段6 7m/s；d.空預(yù)器段9 10m/s；3)該循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)床溫控制在910 950°C；4)該循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)與二次風(fēng)比例為82 ；5)該循環(huán)流化床鍋爐的燃燒料層厚為800 1000mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，其特征是 所述的純燒低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環(huán)流化床鍋爐，在相同級(jí)別的條件下，各部分設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)比取值如下a.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床爐膛截面為1.3 1. 6倍；b.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的流化床面積為1.80 2. 00倍；c.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的分離器截面為1.05 1. 25倍；d.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的豎井煙道(27)受熱面中煙氣流通面積為1.15 1. 25 倍；e.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的給煤管截面為1.65 1. 75倍；f.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的排渣口(20)截面為2.55 2. 65倍；g.純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的點(diǎn)火裝置(22)中的點(diǎn)火燃燒器截面為1.8 2.2 倍。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種純燒低熱值煤矸石的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法純燒矸石，必須摻燒大量的煤，摻燒后熱值達(dá)到3000kcal/kg以上，才能充分燃燒；即使純燒矸石，出力也達(dá)不到規(guī)定值，而且磨損嚴(yán)重等問(wèn)題；主要采用低風(fēng)速、高床溫、大床面、厚料層、遠(yuǎn)排渣的循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)，該技術(shù)由循環(huán)流化床鍋爐的改進(jìn)與純燒低熱值煤矸石的燃燒工藝參數(shù)兩部分組成。
文檔編號(hào)F23L9/00GK102537941SQ201210014599
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者張利珍, 張建春, 郭學(xué)茂, 馬升 申請(qǐng)人:太原鍋爐集團(tuán)有限公司