CN103411212B - 一种废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中的再利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的工艺方法和设备，首先，分析废旧炉渣的低位热值，判断废旧炉渣的可燃性；其次，将煤与可燃废旧炉渣按照要求配比均匀混合，并上料到循环流化床上料系统上；再次，根据不同的底料厚度，设置参数一次风开度、电流、引风开度、风室风压、一次风量、一次风压、引风进口烟压；最后，煤渣混合物进入循环流化床锅炉，按照步骤3所设置的参数进行燃烧。采用上述废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统的再利用工艺方法以及与该工艺对应的流化床锅炉系统可以节约大量的煤资源，并减少环境污染和资源浪费，增加效益，变废为宝、节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧炉渣的再利用工艺，尤其涉及一种废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统的再利用工艺。
背景技术
目前，国内链条锅炉废旧炉渣含碳量高居不下，造成了大量的能源浪费，同时还需要外排又造成环境污染，只有部分企业将炉渣二次利用到建材方面，而就近将废旧炉渣二次投入循环流化床锅炉与原煤混烧的工艺还没有广泛应用，通常都是利用汽车拉运到指定地点倒掉，然后做掩埋处理，而这种处理方式不仅需要耗油，同时也给周边环境造成了环境污染。
因此，如何就近对堆积如山的废炉渣二次利用，节约能源保护环境是企业的一个新的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧炉渣的再利用工艺技术。
为了实现上述目的，本发明所述的废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统的再利用工艺方法包括有如下步骤：
步骤1：分析废旧炉渣的低位热值，判断废旧炉渣的可燃性；
步骤2：将煤与可燃废旧炉渣按照配比均匀混合，并上料到循环流化床上料系统上；
步骤3：根据不同的底料厚度，设置参数一次风开度、电流、引风开度、风室风压、一次风量、一次风压、引风进口烟压；
步骤4：煤渣混合物进入循环流化床锅炉，按照步骤3所设置的参数进行燃烧。
进一步地，采用煤渣体积比1：1模式以保证锅炉烧煤要求时锅炉负荷达到最大，上料时，一铲煤一铲渣，并将煤渣混合均匀。
进一步地，采用煤渣体积比1：3模式以保证锅炉最节省煤，而且不必考虑锅炉的磨损，上料时，采用一铲煤三铲渣，并将煤渣混合均匀。
进一步地，通过冷态试验获得不同的底料厚度所对应的参数设置标准，各项参数包括有一次风开度、电流、引风开度、风室风压、一次风量、一次风压、引风进口烟压。
进一步地，所述底料的含碳量要<5%，底料粒度直径要<10mm。
进一步地，由冷态试验可知，所述底料厚度为270mm时，一次风机开度大于60.1%；所述底料厚度为300mm时，一次风机开度大于61.5%；所述底料厚度为350mm时，一次风机开度大于63.4%，所述底料厚度为400mm时，一次风机开度大于67%。
进一步地，一种利用权利要求1所述的工艺方法燃烧废旧炉渣的流化床锅炉系统，其包括有1#皮带，1#皮带的头部设置有上料铲车，1#皮带的尾端设置有破碎机，所述破碎机落煤筒连接于提升机、所述提升机出煤口处设置有2#皮带，所述2#皮带传输方向的两侧设置有流化床锅炉煤仓落煤口，所述流化床锅炉上设置有煤仓；所述铲车1按照煤渣配比要求严格对煤渣进行一次混合并将煤渣混合物上到1#皮带上；一次混合后的煤渣混合物在1#皮带上进行二次混合并进入了所述破碎机；二次混合后的煤渣混合物在破碎机中进行破碎和三次混合；三次混合后的煤渣混合物从破碎机中出来进入破碎机落煤筒并进行了第四次混合；四次混合后的煤渣通过所述提升机进入2#皮带，并进行五次混合；五次混合后的煤渣混合物在2#皮带运送到锅炉给煤仓，通过给煤仓进入锅炉开始燃烧。
进一步地，所述流化床锅炉炉膛底部具有膜式壁，所述膜式壁上焊接有不锈钢抓钉，环形局部浇注有耐磨材料，浇注厚度为100mm，高度为100-200mm。
进一步地，所述环形局部浇注的耐磨材料优选为刚玉莫来耐磨可塑料。
进一步地，所述流化床锅炉系统还包括有循环流化床锅炉冷渣机，其为回转式冷渣机，其设置于流化床锅炉的下部。
进一步地，所述破碎机下方的落煤筒内部贴壁设置有耐磨防粘材料，且在落煤筒侧壁设置有仓壁振打器。
进一步地，所述落煤筒内部贴壁设置的耐磨防粘材料优选为超高分子量聚乙烯衬板。
进一步地，所述流化床锅炉底部风室的风道上设置有CO排放管道，所述流化床锅炉的一次风道高点处设置有排气阀门，在空气预热器处增加两处防爆门。
采用上述废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统的再利用工艺方法以及与该工艺对应的流化床锅炉系统可以节约大量的煤资源，并减少环境污染和资源浪费，增加效益，变废为宝、节能减排。
附图说明
图1为废旧炉渣再利用的工艺流程图；
图2为废旧炉渣再利用的给料工艺示意图；
图3为燃烧废旧炉渣的流化床锅炉系统的炉渣磨损机理图；
图4为燃烧废旧炉渣的流化床锅炉系统的废气排放装置改进。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的目的，结构特点以及功能，下面结合本发明的背景、附图以及实际工况，对本发明所述废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的工艺方法进行详细描述。
首先，分析废旧煤渣的可燃性，以确定炉渣燃烧再利用的可行性，一般情况下，本领域的技术人员将低位热值低于2200大卡的废旧炉渣视为不可再燃烧炉渣；下表1和表2分别为铁矿计量检验部门对10吨链条锅炉炉渣与20吨链条锅炉炉渣的热值化验分析结果，由该分析结果得出10吨链条锅炉炉渣平均热值2851.2大卡，20吨链条锅炉炉渣平均热值2924.1大卡，即所述10吨链条锅炉炉渣和20吨链条锅炉炉渣的热值均大于流化床锅炉允许燃烧最低热值2200大卡，因此所述10吨链条锅炉炉渣和20吨链条锅炉炉渣均均具有可燃性。
表1：10吨链条锅炉废旧炉渣热值化验分析：
表2：20吨链条锅炉废旧炉渣热值化验分析：
其次，针对不同的底料厚度进行流化床锅炉冷态试验，以确定煤渣混合后的流动性，为流化床锅炉配渣稳定运行提供指导依据。
冷态试验：循环流化床锅炉点火之前必须做冷态试验，冷态试验是热态运行的前提。步骤为：第一步，选定底料，底料是有严格要求的，底料的含碳量要求<5%，否则加热容易结焦，底料粒度直径要求<10mm；第二步，将底料用筛子进行筛选后投入布风板，根据投入底料的厚度分批试验，分别通过实验获得底料厚度为270mm、300mm、350mm、400mm时的数据，打开鼓风机观察底料流化程度，关闭一次风机，检查布风板上的底料，如果平整即视为完全流化，然后测出最低临界流化风量，一次风机、二次风机开度及风室风压。经过冷态试运行现场观察和数据分析，锅炉炉渣可以配烧运行。针对不同的底料厚度，可以根据已经测定的冷态试验数据指导循环流化床锅炉的点火和运行。具体试验数据见表3。
表3：35吨循环流化床冷态试验数据分析
从表3可以看出底料厚度为270mm时，一次风机开度必须大于60.1%，煤渣混合才可以流化运行；底料厚度为300mm时，一次风机开度必须大于61.5%，煤渣混合才可以流化运行；底料厚度为350mm时一次风机开度必须大于63.4%，煤渣混合才可以流化运行；底料厚度为400mm时一次风机开度必须大于67%，煤渣混合才可以流化运行。
再次，制定原煤与炉渣不同配比的混合燃烧试验方案，分析废旧炉渣对流化床锅炉循环倍率的影响规律，以获得流化床锅炉的燃烧状况以及磨损状况数据，通过试验数据得出，煤渣比为1：1时锅炉负荷最大；煤渣比为1：3时，锅炉最省煤，但是锅炉磨损加大。
由于锅炉燃烧是连续的，锅炉上煤均采取铲车上煤的方法，上煤上渣量比较大，又要混合，煤渣混合后无法用计量设施分开计量。但是由于铲车的铲斗体积不变，煤渣混合比可以采取体积比。通过每铲炉渣和每铲原煤的重量密度测定得出结论：正常情况炉渣的堆积密度应该为0.8-0.95t/m3,但是以铲车斗子测量比较松散平均密度为0.805t/m3；原煤的堆积密度应该为1.1-1.2t/m3，但是以铲车斗子测量比较松散，平均密度1.055t/m3。测定不同煤渣体积配比情况下，循环流化床的负荷，表4为测得的数据；测定不同煤渣体积配比情况下，循环流化床的一次风机电流；测定不同煤渣体积配比情况下，吨汽煤耗的情况。
表4：不同煤渣配比情况下35吨流化床锅炉的负荷：
| 一次风机开度% | 煤渣比1:1 | 煤渣比1:2 | 煤渣比1:3 |
| 70% | 37.89 | 36.99 | 34.02 |
| 75% | 37.61 | 37.45 | 36.77 |
| 80% | 38.12 | 37.50 | 36.62 |
| 85% | 38.29 | 37.72 | 37.08 |
| 平均 | 37.98 | 37.41 | 36.12 |
根据表4数据，得出循环流化床锅炉煤渣混合燃烧规律，煤渣比1：1时锅炉负荷最大，随着配渣比例的增大，锅炉的负荷逐渐降低。
表5：不同煤渣配比情况下35吨流化床锅炉的一次风机电流：
| 一次风机开度% | 煤渣比1:1 | 煤渣比1:2 | 煤渣比1:3 |
| 70% | 96.85 | 108.26 | 82.46 |
| 75% | 119.46 | 115.63 | 90.19 |
| 80% | 153.54 | 133.08 | 111.54 |
| 85% | 186.30 | 165.48 | 130.33 |
| 平均 | 139.04 | 130.61 | 103.63 |
根据表5的数据，得出循环流化床锅炉煤渣混合燃烧规律：煤渣比1：3时，锅炉耗电最低，随着配渣比例的增大，耗电量逐渐减小。
表6：35吨流化床锅炉吨汽煤耗
| 煤渣比 | 煤渣比1:1 | 煤渣比1:2 | 煤渣比1:3 |
| 吨汽煤耗（T/T） | 0.081 | 0.062 | 0.049 |
根据表6的数据，得出循环流化床锅炉煤渣混合燃烧规律：煤渣比1：3时锅炉吨汽煤耗最低，随着配渣比例的增大，吨汽煤耗逐渐降低。
需要注意的是，炉渣与原煤需要均匀混合：如果将原煤和炉渣随意铲入落煤仓，会出现在某一阶段连续原煤进入炉膛，而在另一阶段连续炉渣进入炉膛，由于炉渣与原煤的热值相差将近50%，这就给司炉人员操盘岗位很多时候造成了措手不及，无法应急造成了停炉熄火。为了避免上述情况，上料时，必须严格按照渣煤配比要求将煤和炉渣间隔铲入落煤篷，并混合均匀，从而完成渣与煤的第一次混合。
图1为废旧炉渣再利用的工艺流程图，图2为废旧炉渣再利用的给料工艺示意图，由图1和图2可知，本实施例所述的给料工艺包括有如下步骤：
1，铲车上料于1#皮带：铲车严格按照锅炉烧煤要求的煤渣混合比将煤和渣进行一次混合并上到1#皮带上，例如，如果锅炉烧煤要求是锅炉负荷达到最大，则采用煤渣1：1模式，即上料时，一铲煤一铲渣，并尽量将煤渣混合均匀；如果锅炉烧煤要求是锅炉最节省煤，而且不必考虑锅炉的磨损，则采用煤渣1：3模式，即上料时，采用一铲煤三铲渣，并尽量将煤渣混合均匀；
2，一次混合后的煤渣混合物在1#皮带上进行了第二次混合，二次混合后的煤渣混合物输送到破碎机进行破碎和三次混合，三次混合后的煤渣混合物进入落煤筒并进行了第四次混合；
3，四次混合后的煤渣混合物从提升机进入2#皮带，并在2#皮带上进行五次混合，五次混合后的煤渣混合物在2#皮带运送到锅炉，并通过2#皮带两侧的给锅炉煤仓进入流化床锅炉并开始燃烧。
进一步地，如图2所示，与上述给煤工艺对应的给煤设备具有如下结构：上料铲车1、1#皮带21，位于1#皮带2尾端的破碎机3、连接于破碎机落煤筒4处的提升机5、位于提升机5的出煤口6处的2#皮带22、位于2#皮带传输方向两侧的流化床锅炉落煤仓B。
进一步地，分析炉渣的磨损机理，由于炉渣密度较小，进入炉膛后增加了循环物料的量，贴壁灰量增大，进而增大了锅炉受热面的磨损，密相区7过渡到膜式壁8的过渡带9尤其明显，如炉膛卫燃带10与膜式壁8的交接处主要是由于颗粒流向发生突变而形成局部涡流，部分颗粒反射形成冲击，从而产生磨损。因此需要对炉渣造成的循环流化床锅炉密相区7磨损进行改进。如图3所示，所述流化床锅炉炉膛底部有膜式壁8、卫燃带10、密相区7以及过渡带9结构，所述膜式壁8上焊接有不锈钢抓钉，环形局部浇注有刚玉莫来耐磨可塑料，浇注厚度为100mm，高度为100-200mm，上述焊接不锈钢与环形浇注的过程，每年进行一次。
进一步地，锅炉煤渣混合后增加了给煤系统输送量，而且由于原煤中掺入炉渣后及容易堵塞破碎机下方的落煤筒4，针对这种情况，本实施例所述的给煤系统采用了耐磨防粘材料对落煤筒4进行贴壁处理，该耐磨材料优选为超高分子量聚乙烯衬板，既耐磨又防粘；同时在落煤筒4的侧壁增加仓壁振打器，彻底解决了给煤系统堵塞问题。
进一步地，所述设备还包括有循环流化床锅炉冷渣机，设置于流化床锅炉的下部，其优选为回转式冷渣机。改进前，循环流化床锅炉一直采用人工排渣，直接把900多度的高温底料直接外排到地沟。锅炉煤渣混合燃烧后，锅炉燃烧符合波动较大，尤其是外排底料时，人工阀门操作经常上下联系不畅，造成过度排渣，锅炉熄火现象。现在通过采用改进回转式冷渣机，利用变频调控冷渣机转速和排渣量，保障了循环流化床锅炉连续稳定的排渣，保障了锅炉的稳定运行，同时保障了职工的人身安全；另外，由于把900多度的炉渣降温到80多度外排，高温炉渣加热锅炉给水，可以将锅炉给水温度提高25度左右。
进一步地，所述流化床锅炉底部风室11的风道12上设置有CO排放管道13。所述循环流化床锅炉经常因为人为原因或设备原因故障停炉，停炉以后由于密相区存在许多没有燃尽的煤，很容易在风室内部形成一定浓度的一氧化碳，等积累到一定浓度就会遇到火星在风室产生爆炸。在本发明所述的工艺中，产生的CO可以通过CO排放管道13将CO排除，从而起到了防爆效果。进一步地，在流化床锅炉的一次风道高点处设置有排气阀门，在空气预热器处增加两处防爆门，故障时，由于一氧化碳比空气轻，从排气阀门中排出。
以上所述仅是本发明所述废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的一种优选工艺过程，应当指出，对于相关领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的细微变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的工艺方法：
步骤1：分析废旧炉渣的低位热值，判断废旧炉渣的可燃性；
步骤2：将煤与可燃废旧炉渣按照体积比1：3配比均匀混合，并上料到循环流化床上料系统上经振动进入到皮带进行二次混合，二次混合后经破碎机破碎后三次混合，后经落煤筒四次混合，最后经过皮带进行五次混合，在流化床锅炉炉膛底部设置膜式壁(8)，卫燃带(10)，密相区(7)以及过渡带(9)，所述膜式壁(8)上焊接有不锈钢抓钉，环形局部浇注有刚玉莫来石耐磨可塑料，浇注厚度为100mm，高度为100-200mm，以增强循环流化床锅炉密相区(7)的耐磨损能力；
步骤3：进行冷态试验，包括以下步骤：第一步，选定底料，底料的含碳量要求<5％，底料粒度直径要求<10mm；第二步，将底料用筛子进行筛选后投入布风板，根据投入底料的厚度分批试验，分别通过实验获得底料厚度为270mm、300mm、350mm、400mm时的数据，打开鼓风机观察底料流化程度，关闭一次风机，检查布风板上的底料，如果平整即视为完全流化，然后测出最低临界流化风量，一次风机、二次风机开度及风室风压；根据不同的底料厚度，设置参数一次风开度、电流、引风开度、风室风压、一次风量、一次风压、引风进口烟压，指导循环流化床锅炉的点火和运行；
步骤4：煤渣混合物进入循环流化床锅炉，按照步骤3所设置的参数进行燃烧。
2.如权利要求1所述的废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的工艺方法，通过冷态试验获得不同的底料厚度所对应的参数设置标准，各项参数包括有一次风开度、电流、引风开度、风室风压、一次风量、一次风压、引风进口烟压。
3.如权利要求1或2所述的废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中再利用的工艺方法，底料厚度为270mm时，一次风机开度大于60.1％；底料厚度为300mm时，一次风机开度大于61.5％；底料厚度为350mm时，一次风机开度大于63.4％，底料厚度为400mm时，一次风机开度大于67％。
4.一种利用权利要求1所述的工艺方法燃烧废旧炉渣的流化床锅炉系统，其特征在于，所述流化床锅炉炉膛底部具有膜式壁(8)，所述膜式壁(8)上焊接有不锈钢抓钉，环形局部浇注有耐磨材料，浇注厚度为100mm，高度为100-200mm。
5.如权利要求4所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述流化床锅炉系统还包括有循环流化床锅炉冷渣机，其为回转式冷渣机，其设置于流化床锅炉的下部。
6.如权利要求4所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述破碎机下方的落煤筒(4)内部贴壁设置有耐磨防粘材料，衬板且在落煤筒(4)侧壁设置有仓壁振打器；所述耐磨防粘材料为超高分子量聚乙烯。
7.如权利要求4所述的流化床锅炉系统，其特征在于：所述流化床锅炉底部风室(11)的风道(12)上设置有CO排放管道(13)，所述流化床锅炉的一次风道高点处设置有排气阀门，在空气预热器处增加两处防爆门。
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