[发明专利]一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置

说明书

技术领域

本发明属于燃煤锅炉燃烧系统，特别涉及一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置。

背景技术

目前，在我国煤炭开采和洗选过程中，每年要产生5～7亿吨的煤矸石，其中只有不到15％的煤矸石被当作燃料利用，余下的煤矸石多采用圆锥或沟谷倾倒式自然松散地堆放在矿井四周。煤矸石之所以利用率低，其原因在于煤矸石是一种低热值、高灰分的劣质燃料，采用普通循环流化床锅炉燃烧时，存在磨损大、燃烧强度低、排烟损失大和蒸发量难以保证等问题。按国内现有专利技术，将低热值煤矸石作为燃料使用，通常是采用与其它燃料混烧的方式，并没有一种真正意义上的纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置。

发明内容

本发明旨在提出一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，能高效燃烧低热值或热值变化范围在4～12MJ/kg的各种煤矸石，并解决一般燃用低热值、高灰分煤种的循环流化床锅炉存在的磨损大、燃烧强度低、排烟损失大和蒸发量难以保证等问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，包括炉膛、炉膛中隔墙、旋风分离器、立管、循环灰换热器、联箱、流化床冷渣器、流化床冷渣器进渣管、高温进渣阀和旋转排渣阀等。基于传热与燃烧分离的思想，采用炉膛中隔墙将炉膛底部分成粗颗粒流化床和细颗粒流化床两部分，且两个流化床的布风板在不同的水平面上。锅炉的大部分蒸发受热面布置在细颗粒流化床、循环灰换热器和流化床冷渣器内，由热灰及热渣加热产生蒸汽。煤矸石直接加入粗颗粒流化床内燃烧，粗颗粒流化床内不布置任何受热面，四周采用耐火保温材料覆盖，形成一个绝热的燃烧区。

燃烧产生的高温灰渣中，粒径较大的颗粒一部分留在粗颗粒流化床内，另一部分以底渣的形式排出；而粒径相对较小的颗粒，则被烟气带入炉膛上部，在重力作用下落入细颗粒流化床；粒径更小的颗粒被烟气带出炉膛，形成循环灰和飞灰。

粗颗粒流化床排出的高温底渣，经由流化床冷渣器进渣管进入流化床冷渣器的炉渣入口冷却仓，该仓底部布置有密孔板式布风板，布风板上布置有主大渣排放管。进入炉渣入口冷却仓的热渣受到流化风的作用，一方面与温度较低的流化风进行热交换，另一方面，通过溢流抛射，质量小且流动性好的细渣翻越分隔墙进入第一水冷冷却仓，而较大粒径的粗渣则通过主大渣排放管排出。细渣依次通过第一、二水冷冷却仓，在流化风和受热面的共同作用下冷却。其中，第一水冷冷却仓内布置的是蒸发受热面，结构形式为埋管式或蛇形管式；第二水冷冷却仓内布置的是水冷管束，结构形式为蛇形管式。被冷却后的炉渣最后溢流进入主排渣管，并由旋转排渣阀控制排出。一些未燃尽的细煤粉及未完全利用的石灰石粉和热空气一起通过返料排气管返回炉膛。

连接炉膛与立管的循环灰换热器包括一个颗粒换热室和一个返料管，其中颗粒换热室内呈鼓泡流化床状态，并布置有蒸发受热面，受热面结构形式为埋管式或蛇形管式。旋风分离器分离下来的高温循环灰全部进入颗粒换热室，其中部分未燃烬的煤粒继续燃烧，在与受热面完成热交换后形成低温灰，经由返料管溢流返回炉膛的细颗粒流化床；同时，循环灰换热器内的流化风也全部经返料管返回炉膛。循环灰换热器还开有排灰口，必要时可通过排灰口将多余的热灰排入流化床冷渣器。

从颗粒换热室内返回的循环灰，进入布置有受热面的细颗粒流化床，继续燃烧换热。通过调节粗颗粒流化床和细颗粒流化床的流化风及对流化床冷渣器的排渣量，改变床料在两者之间的流动方向，从而调节炉膛内的物料平衡、热平衡及床温。

本发明装置可单独燃烧热值变化范围在4～12MJ/kg的各种煤矸石，且不需与其他燃料混合燃烧；本发明装置受热面布置区域的流化风速低，从而解决了受热面磨损大的问题；通过粗颗粒流化床、细颗粒流化床和循环灰换热器排灰渣方式的调节，有效引导炉内灰渣的循环流动，从而解决了锅炉对不同热值煤矸石的适应问题。通过设置可产生高温蒸汽的流化床冷渣器，大幅度回收灰渣中的物理热，提高了锅炉效率。

附图说明：

图1：燃用低热值煤矸石循环流化床锅炉装置整体结构示意图；

图2：实施例1和实施例2的炉膛底部结构图；

图3：实施例3和实施例4的炉膛底部结构图；

图4：流化床冷渣器结构图；

图5：实施例1和实施例3的第一水冷冷却仓剖面图；

图6：实施例2和实施例4的第一水冷冷却仓剖面图；

图7：循环灰换热器结构图；

图8：实施例1和实施例3的循环灰换热器A-A剖面图；

图9：实施例1和实施例3的循环灰换热器B-B剖面图；