[实用新型]一种还原燃煤循环流化床锅炉飞灰中三氧化二铁的装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种燃煤循环流化床锅炉飞灰再处理技术，特别是还原燃煤循环流化床锅炉飞灰中的三氧化二铁使之由红色变为灰黑色的技术。

背景技术

燃煤循环流化床锅炉飞灰因燃烧温度为800-1000℃而具有高的化学活性，是水泥生产的优质混合材和用于混凝土的优质磨细矿渣。但是相当一部分煤种之灰分中含有较多的氧化铁，燃烧产生的飞灰在离开燃烧室时被充分氧化为三氧化二铁，呈红色。由于红色的灰与常规水泥的灰褐色差异大而被建材行业拒绝使用，只能弃置，随着燃煤循环流化床锅炉容量越来越大，灰场矛盾越来越突出。为了将积攒下来的飞灰进行处理，进运输费用每吨飞灰就需要4—15元人民币，对于一个中等规模的电厂来说，每年的飞灰产量都有千万吨的量级，这笔额外的支出更已经成为了各大电厂的沉重负担。本技术就是通过还原使飞灰中的三氧化二铁转化为灰黑色的四氧化三铁，利于被建材行业利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种还原燃煤循环流化床锅炉飞灰中三氧化二铁的装置，将飞灰中的三氧化二铁还原为四氧化三铁使飞灰呈灰黑色，以解决因飞灰中三氧化二铁含量过高而呈红色导致无法被建材行业利用的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种还原燃煤循环流化床锅炉飞灰中三氧化二铁的装置，其特征在于：该装置包括燃烧室、灰场和流化床反应器；在流化床反应器的顶部和底部分别设有旋风分离器和流化风室；在流化床反应器上设置物料入口、飞灰出口、细颗粒入口、溢流口和排料口；所述的燃烧室和灰场分别通过管路与物料入口相连接；细颗粒入口通过管路与旋风分离器的底部相连，飞灰出口通过管路与旋风分离器的上部相连；旋风分离器的气体出口通过管路与燃烧室相连；所述的排渣口通过管路与燃烧室相连；流化床反应器内分为混合反应段和反应分离段两部分，所述的排渣口和溢流口分别设置在流化床反应器的反应分离段下部和流化床反应器床层的上部。

本实用新型的另一技术特征在于：所述流化床反应器内的混合反应段的断面为长方形，反应分离段的断面为上宽下窄的梯形。

本实用新型具有以下优点及有益效果：①采用流化床反应器对循环流化床飞灰中的三氧化二铁进行还原，解决了飞灰因呈红色而不被建材行业所利用的问题，从而解决了电厂面临的灰场矛盾及额外支出；②采用流化床反应器可以使飞灰在反应器内的停留时间大大延长，使反应更为彻底。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图。

图中：1-物料入口；2-流化床反应器；3-流化风室；4-溢流口；5-排料口；6-旋风分离器；7-燃烧室；8-灰场。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的机理和工作过程做进一步的说明。

图1为本实用新型提供的一种还原燃煤循环流化床锅炉飞灰中三氧化二铁的装置，该装置包括燃烧室7、灰场8和流化床反应器2；在流化床反应器的顶部和底部分别设有旋风分离器6和流化风室3；在流化床反应器上设置物料入口1、飞灰出口、细颗粒入口、溢流口4和排料口5；所述的燃烧室7和灰场8分别通过管路与物料入口1相连接；细颗粒入口通过管路与旋风分离器的底部相连，飞灰出口通过管路与旋风分离器的上部相连；旋风分离器的气体出口通过管路与燃烧室相连；所述的排渣口5通过管路与燃烧室7相连；流化床反应器内分为混合反应段和反应分离段两部分，混合反应段的断面为长方形，反应分离段的断面采用上宽下窄的梯形。所述的排渣口5和溢流口4分别设置在流化床反应器的反应分离段下部和流化床反应器床层的上部。

在运行过程中，将粒径为200-1000μ的颗粒热载体首先在燃烧室7中被加热至600-1000℃后与来自灰场8的待还原飞灰混合，然后由物料入口1送入流化床反应器2中；将流化气体从流化床底部的流化风室3供入，流化气体可采用空气煤气、水煤气或两者的混合气体作为流化床中的流化气体及还原剂，对煤炭进行气化得到的空气煤气的主要成分为CO，水煤气的主要成分为CO和H₂,颗粒热载体与飞灰颗粒在混合反应区中充分混合并进行还原反应，反应机理由下述两个反应式表示：

3Fe₂O₃+CO→2Fe₃O₄+CO₂

3Fe₂O₃+H₂→2Fe₃O₄+H₂O

控制物料的静止料层厚度为1-2m，标态空塔气速为0.2-0.4m/s，反应温度为450-500℃，平均停留时间为5-10分钟；颗粒热载体和飞灰经过混合反应区后进入流化床反应器2的反应分离区，控制静止料层厚度为1-2m，底部标态空塔气速为0.1-0.15m/s，反应温度为温度450-500℃，物料的平均停留时间为3-6分钟，在反应分离区，由于流化床断面为上宽下窄的梯形结构，导致在不同流化床床层高度上的流化风速不同，使得由于颗粒粒径不同所受气相曳力大小不同而逐渐分层，粒径较大的热载体颗粒逐渐聚集在床层下部而粒径较小的飞灰颗粒逐渐聚集在床层上部；在流化床反应器2内，流化气体中的CO、H₂（或两者同时存在）将飞灰中的三氧化二铁还原成四氧化三铁，之后生成的气体携带部分细颗粒离开床层进入旋风分离器6，由旋风分离器分离下来的细颗粒将返回流化床床层，继续发生还原反应，从旋风分离器流出的气体进入燃烧室7将未反应的还原剂CO和H₂燃尽；在反应器末端，当飞灰中的三氧化二铁全部转化为四氧化三铁之后，飞灰从设置于细颗粒层高度处的溢流口4流出，所述的溢流口底部位于粗细颗粒的分界面处；热载体颗粒由反应器末端底部的排料口5排出，并被送至燃烧室7中加热，循环利用。