[发明专利]粉煤灰流化床燃烧脱碳装置

说明书

技术领域

 本发明属于粉煤灰脱碳技术范畴，特别涉及一种通过热量自平衡方式纯燃烧粉煤灰的流化床锅炉装置。

背景技术

粉煤灰，又称飞灰，是燃煤电厂排放的固体废弃物，其处置方式主要是综合利用和灰场贮存。为了减少粉煤灰灰场贮存带来的污染和生态环境的破坏以及节省资源，应提高其综合利用率。目前我国每年由于燃煤所产生的粉煤灰约在4亿吨左右，其中只有约40%的粉煤灰得到综合利用。限制粉煤灰综合利用的主要因素为粉煤灰含碳量的多少，其中，含碳量高于10%的粉煤灰约占粉煤灰总量的一半，而用于水泥和混凝土中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级粉煤灰的含碳量分别不超过5%、8%、15%（GB/T1596-2005）；因此降低粉煤灰含碳量成为粉煤灰综合利用的关键因素。现有的粉煤灰脱碳方法主要分为两大类:一是湿法脱碳，如药剂浮选法等；二是干法脱碳，如摩擦静电分选法、滚筒式电选法等。湿法脱碳系统由于粉煤灰的干燥存在经济上的困难，加之湿法脱碳会降低粉煤灰的活性，因此不适于大规模的工业应用。干法脱碳虽能从含碳量较低的飞灰中分选出飞灰残碳，然而对于粒度小于74μm的粉煤灰，分选效果很差。由于中小型循环流化床（CFB）锅炉飞灰中74μm以下粒级的比例通常在90%以上，且含碳量通常大于15%，所以采用干法脱碳不能取得理想的效果；随着近几年来CFB锅炉装机容量的逐年增大， CFB锅炉飞灰的排放量逐年增加，因此如何降低这部分粉煤灰的含碳量以便于综合利用，是一个迫切需要解决的问题。

 

发明内容

 本发明的目的即为了克服上述背景技术的不足，而提出一种通过热量自平衡方式燃烧高碳CFB锅炉粉煤灰的流化床锅炉装置，能稳定燃烧含碳量大于12%的粉煤灰，同时能有效解决现有粉煤灰脱碳技术对于高含碳量CFB锅炉粉煤灰分选效果差的问题。

本发明所涉及的一种粉煤灰流化床燃烧脱碳装置，包括炉膛、冷灰器、高温进灰阀、送风机、电加热器、旋风分离器、回料阀、空气换热器、除尘器、引风机和烟囱，炉膛下部设置有电加热棒，送风机前设置有电加热器，分别用于锅炉启动点火时加热炉内床料和提供高温空气；炉膛内不布置任何受热面，四周覆盖耐火保温材料，形成一绝热燃烧区；冷灰器中冷却一仓和冷却二仓之间设有一分隔墙，冷却一仓内的高温底灰可以从分隔墙的上方和下方分别以溢流和底流两种方式进入冷却二仓；冷灰器布风板与炉膛布风板的面积比为3；空气换热器和冷却一仓空冷蛇形管束以及冷却二仓空冷蛇形管束均为空冷受热面，受热面工质来源于送风机，可大幅回收高温烟气和高温底灰中的物理热，并将换热后的高温空气送入炉内，以热量自平衡的方式维持炉内的稳定燃烧。

本发明的原理及工作过程如下：

粉煤灰颗粒较细，易于结絮成团，为了保证较好的流化质量，炉膛下部采用下小上大的渐扩式结构，同时能延长颗粒在炉内的停留时间，提高颗粒燃尽率；由于粉煤灰热值很低，基于稳定炉内燃烧的思想，炉膛内不布置任何受热面，四周覆盖耐火保温材料，形成绝热燃烧区；炉膛下部布置有电加热棒，用于锅炉启动点火时加热炉内床料；在锅炉启动点火时，还需启动位于送风机前的电加热器，将空气直接加热至所需的温度后送入炉膛，以保证炉内的稳定燃烧。

炉内燃烧所需要的粉煤灰，由螺旋给料机供入，通过控制螺旋给料机的转速来调节入炉粉煤灰的多少。燃烧产生的过量高温底灰，通过炉膛底部的炉膛主排灰管（或通过炉膛侧墙溢流口）进入冷灰器冷却一仓内，冷却一仓和冷却二仓底部布置有冷灰器布风板，冷灰器布风板上设置有辅助排灰管，冷却一仓和冷却二仓均工作在鼓泡床状态。进入冷却一仓内的高温底灰，从分隔墙的上方和下方分别以溢流和底流两种方式进入冷却二仓，在冷却一仓和冷却二仓内，高温灰在流化风和空冷蛇形管束的共同作用下得到冷却。被冷却后的底灰最后溢流进入冷灰器主排灰管，并由旋转排渣阀控制排出。当冷灰器主排灰管出现故障时，可通过辅助排灰管将多余的高温底灰排出。冷灰器内携带少量细颗粒的流化风经回风管在烟道内与高温烟气汇合（或直接在冷灰器上部空间混合），混合后的气体与空气换热器换热后由除尘器收集其中的细灰。

携带大量固体颗粒的高温烟气进入旋风分离器，被分离下来的绝大部分固体颗粒经立管后通过回料阀送回炉内，继续参与炉内的燃烧；小部分极细的颗粒随高温烟气一同进入烟道，与冷灰器内经换热后的流化风混合后再与空气换热器进行热交换，换热后的烟气经除尘器除尘后由引风机经烟囱排出。