專利名稱：一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于循環流化床鍋爐技術領域，具體涉及一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術。
背景技術：
隨著我國煤炭產量的逐年增加，煤矸石堆積，占煤炭產量的約10% 15%。目前， 累計堆有煤矸石山1500多座，約占40億噸，占地1. 3萬公頃以上，而且每年約以1億噸的速度遞增。因為大量的煤矸石堆積，未能利用和處置，矸石山還會自燃發生火災，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災害，給環境帶來了巨大的污染，因此合理利用煤矸石既可以保護環境又可以利用其富含的有價值能源和資源。現有循環流化床鍋爐，主要包括鍋筒、膜式水冷壁爐膛、絕熱旋風分離器、返料系統和豎井煙道；所述膜式水冷壁爐膛固定在剛性梁上并與鍋爐構架連接，膜式水冷壁爐膛上部出口與絕熱旋風分離器側口相接，其上部中心出口筒與豎井煙道相通，分離器下部立管通過自平衡回料閥與返料系統相接；膜式水冷壁爐膛內下部為流化床燃燒室；所述返料系統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板，其上設有鐘罩式風帽， 其下連有一次風室和排渣口 ；所述流化床燃燒室內水冷壁上均布有密集銷釘并涂敷耐磨可塑料，所述二次風箱采用單層結構，其上的方形二次風進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；所述豎井煙道內依次布置過熱器系統、省煤器、空氣預熱器；
使用現有循環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，摻燒后熱值達到3000 kcal/kg以上才能充分燃燒；即使純燒矸石，出力也達不到規定值，而且磨損嚴重，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，鍋爐在運行時灰量約為普通循環流化床的4倍，而循環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、防磨結構不能滿足要求，如長期運行則使受熱面會產生非常嚴重的磨損，而導致鍋爐無法運行。二、燃燒普通煤時床溫控制在900°C，料層控制在500 600_，這種床溫和料層
無法保證煤矸石的燃燒穩定及碳顆料的燃燼。三、一般循環流化床鍋爐設計一次風比例約為60%，一次風的作用主要是保證流化，燃矸石循環流化床，一方面由于矸石比重較大，另一方面矸石中揮發份也較低，在下部燃燒份額比例必定加大，60%的一次風量無法保證煤矸石的燃盡。
發明內容
本發明目的是針對現有循環流化床鍋爐的技術的不足，提供一種促進保護環境， 同時又可以利用其富含的有價值能源和資源，能夠純燒矸石的循環流化床鍋爐技術。本發明為解決上述技術問題而采取的技術方案是
一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術，采用循環流化床鍋爐，該技術包括循環流化床鍋爐的結構改進與純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐燃燒及結構設計工藝參數兩部分；
該循環流化床鍋爐的結構改進
1)鍋爐的豎井煙道內受熱面采用被動防磨技術，加裝防磨護瓦，護瓦材質選用耐磨材
質；
2 )排渣口布置在靠近后墻的位置，排渣口設置在靠近返料口的位置；
3)多點排渣冷渣機排渣量為現有技術的6 7.5倍；
4)采用絕熱型旋風分離器；
5)采用自平衡回料閥，并將負壓狀態的灰送回到正壓狀態的流化床內；
6)二次風采用前、后墻布置，且前墻的二次風量大于后墻的二次風量；
7)二次風箱采用單層設置；
該純燒低熱值煤矸石燃燒工藝參數如下
1)所述該循環流化床鍋爐的爐內流化風速在額定負荷狀態下選取為4.3 4. 7m/s ；
2)所述該循環流化床鍋爐的豎井煙道內各段煙氣流速選取如下
a.高溫過熱器段10 llm/s；
b.低溫過熱器段8 9m/s；
c.省煤器段6 7m/s；
d.空預器段9 10m/s；
3)該循環流化床鍋爐的爐內床溫控制在910 950°C；
4)該循環流化床鍋爐的一次風與二次風比例為82 ；
5)該循環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部分還包括所述的純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐結構設計工藝參數包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環流化床鍋爐，在相同級別的條件下，各部分設計工藝參數對比取值如下
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火裝置中的點火燃燒器截面為1.8 2. 2倍。本發明與現有技術相比，具有以下有益效果1、純燒矸石，無需摻燒大量的煤；2、 耐磨損，促進保護環境，同時又可以利用其富含的有價值能源和資源。
圖1為本發明的循環流化床鍋爐示意圖； 圖2為本發明的布風裝置示意圖。
具體實施例方式
一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術，主要采用低風速、高床溫、大床面、厚料層、遠排渣的循環流化床鍋爐；該技術由循環流化床鍋爐的結構改進與純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐燃燒及結構設計工藝參數兩部分組成
如圖1和圖2所示，循環流化床鍋爐主要包括鍋筒1、膜式水冷壁爐膛5、絕熱旋風分離器7、返料系統12和豎井煙道27 ；所述膜式水冷壁爐膛5固定在剛性梁3上并與鍋爐構架 4連接，膜式水冷壁爐膛5上部出口 6與絕熱旋風分離器7側口相接，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通過自平衡回料閥25與返料系統12相接；膜式水冷壁爐膛5內下部為流化床燃燒室16 ；所述返料系統12與流化床燃燒室16相通；位于流化床燃燒室16底部的水冷式布風板18，其上設有鐘罩式風帽沈，其下連有一次風室19和排渣口 20 ；所述流化床燃燒室16內水冷壁上均布有密集銷釘并涂敷耐磨可塑料，所述二次風箱14采用單層結構，其上的方形二次風進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內依次布置過熱器系統、省煤器、空氣預熱器；
該循環流化床鍋爐的主要改進
1)鍋爐的豎井煙道27內受熱面采用被動防磨技術，加裝防磨護瓦，護瓦材質選用耐磨材質；
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設置在靠近返料口 21的位置，當返料灰較多時，還可以起到排掉部分返料灰的作用；
3)多點排渣冷渣機排渣量為現有技術的6 7.5倍；
4)采用絕熱型旋風分離器7提高主循環回路中的循環倍率，使顆粒在爐內停留時間加長，利于矸石的燃燼；此外，對于絕熱型旋風分離器7，由于其溫度高于爐膛溫度，對細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將負壓狀態的灰送回到正壓狀態的流化床內，有效防止煙氣短路；
6)二次風采用前后墻布置且前墻13的二次風量大于后墻23的二次風量，改善給煤區的供氧狀況；
7)二次風箱14采用單層設置避免二次風的無組織行為；
該純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐燃燒工藝參數如下
1)降低鍋爐的爐內流化風速因矸石灰顆料較硬，其對爐內受熱面10的磨損較大，因此，采取較低的爐內流化風速，使大顆粒的揚析高度降低，但又不破壞膜式水冷壁爐膛5上部快速床的狀態，額定負荷狀態下所述鍋爐的爐內流化風速選定為4. 3 4. 7m/s ；
2)所述該循環流化床鍋爐的豎井煙道27內各段煙氣流速選取如下
a.高溫過熱器段10 llm/s；
b.低溫過熱器段8 9m/s；
c.省煤器段6 7m/s；
d.空預器段9 10m/s；
3)采用較高床溫控制燃燒循環流化床的床溫一般控制在850 900°C，為保證煤矸石的燃燒穩定及碳顆料的燃燼，爐內床溫控制在910 950°C ；
4)采用大床面積燃燒加大一次風比例，一次風與二次風比例為82 ；
5)采用較厚料層燃燒使下部底渣形成一個巨大的熱源，料層越厚，則顆粒停留時間越長，停留時間的加長利于矸石的燃燼；料層厚為800 1000mm。所述的純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐結構設計工藝參數包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環流化床鍋爐，在相同級別的條件下，各部分設計工藝參數對比取值如下
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火裝置22中的點火燃燒器截面為1.8
2.2 倍。工作原理
煙氣的走向流化床燃燒室16所需的一次風從左右兩側風道引入一次風室19，一次風室19與膜式水冷壁爐膛5被水冷式布風板18相隔，一次風通過鐘罩式風帽沈均勻進入膜式水冷壁爐膛5流化床料；二次風通過分布在爐膛前后墻上的二次風進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沿著煤矸石進口 15滑落到下端，在距布風板18 —定高度處，進入膜式水冷壁爐膛5后經點火裝置22點燃，燃燒后的煙氣經爐膛上部出口 6進入絕熱旋風分離器7，將煙氣夾帶的物料分離下來，通過返料系統12 返回爐膛循環再燃；分離后的煙氣經中心出口筒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依次布置有調節過熱器系統、省煤器、空氣預熱器。汽水的走向鍋爐的給水經過水平布置的兩組光管式省煤器加熱后由吊掛管進入鍋筒1。鍋筒1內的鍋水由集中下降管、分配管進入水冷壁下集箱和水冷屏下集箱、水冷壁管和爐內水冷屏、上集箱，然后由引出管進入鍋筒，鍋筒內設有汽水分離裝置。飽和蒸汽走向從鍋筒頂部的蒸汽連接管引至豎井煙道27側包墻管、前包墻、后包墻、低溫過熱器、一級噴水減溫器、爐膛內屏式過熱器、二級噴水減溫器、高溫過熱器、集汽集箱，最后將合格的過熱蒸汽引向汽輪機。
權利要求
1.一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術，采用循環流化床鍋爐，其特征是 包括循環流化床鍋爐的結構改進與純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐燃燒及結構設計工藝參數兩部分；該循環流化床鍋爐的結構改進1)鍋爐的豎井煙道(27)內受熱面采用被動防磨技術，加裝防磨護瓦，護瓦材質選用耐磨材質；2)排渣口(20)布置在靠近后墻的位置，排渣口00)設置在靠近返料口的位置；3)多點排渣冷渣機排渣量為現有技術的6 7.5倍；4)采用絕熱型旋風分離器(7);5)采用自平衡回料閥(25)，并將負壓狀態的灰送回到正壓狀態的流化床內；6)二次風采用前、后墻布置，且前墻(13)的二次風量大于后墻(23)的二次風量；7)二次風箱(14)采用單層設置；該純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐燃燒工藝參數如下1)所述該循環流化床鍋爐的爐內流化風速在額定負荷狀態下選取為4.3 4. 7m/s ；2)所述該循環流化床鍋爐的豎井煙道(27)內各段煙氣流速選取如下a.高溫過熱器段10 llm/s；b.低溫過熱器段8 9m/s；c.省煤器段6 7m/s；d.空預器段9 10m/s；3)該循環流化床鍋爐的爐內床溫控制在910 950°C；4)該循環流化床鍋爐的一次風與二次風比例為82 ；5)該循環流化床鍋爐的燃燒料層厚為800 1000mm。
2.根據權利要求1所述的一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術，其特征是 所述的純燒低熱值煤矸石循環流化床鍋爐結構設計工藝參數包括所述純燒低熱值煤矸石與燃燒普通煤種的循環流化床鍋爐，在相同級別的條件下，各部分設計工藝參數對比取值如下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火裝置(22)中的點火燃燒器截面為1.8 2.2 倍。
全文摘要
本發明提供的一種純燒低熱值煤矸石的循環流化床鍋爐技術，主要解決現有技術中無法純燒矸石，必須摻燒大量的煤，摻燒后熱值達到3000kcal/kg以上，才能充分燃燒；即使純燒矸石，出力也達不到規定值，而且磨損嚴重等問題；主要采用低風速、高床溫、大床面、厚料層、遠排渣的循環流化床鍋爐燃燒技術，該技術由循環流化床鍋爐的改進與純燒低熱值煤矸石的燃燒工藝參數兩部分組成。
文檔編號F23L9/00GK102537941SQ201210014599
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者張利珍, 張建春, 郭學茂, 馬升 申請人:太原鍋爐集團有限公司