[發(fā)明專利]生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐摻燒燃煤飛灰方法及其設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510050556.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN104832915B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱德輝;張巖豐;周大慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司
• 主分類號(hào): F23C10/00
• 分類號(hào): F23C10/00;F23C10/22
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對(duì)鍋爐燃燒發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢棄灰渣進(jìn)行回收利用和節(jié)能減排的技術(shù)，具體地指一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐摻燒燃煤飛灰方法及其設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源需求的日益增長，燃煤鍋爐發(fā)電廠的建設(shè)也越來越多。雖然我國地域廣闊、煤炭資源分布廣泛，但煤炭種類眾多不一，尤其是在我國的南方和西南地區(qū)，許多省份擁有大量的無煙煤、貧煤等低揮發(fā)份煤種。燃煤鍋爐電廠在燃用這些低等級(jí)煤種時(shí)，普遍存在所排放的燃煤飛灰含炭量高、燃盡程度不理想等問題，不僅浪費(fèi)了大量煤炭資源，而且?guī)砹藝?yán)重的環(huán)境污染。為了解決上述問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員也試嘗將未燃盡的燃煤飛灰顆粒重新輸送到燃煤鍋爐中循環(huán)利用，但這些燃煤飛灰顆粒是通過面飼的方式直接送回燃煤鍋爐上部稀相燃燒區(qū)的，一方面因其外部為不易導(dǎo)熱和燃燒的灰殼層，使得其內(nèi)部的可燃?xì)執(zhí)亢谛驹谌济哄仩t內(nèi)無法達(dá)到燃燒所需的溫度，另一方面因氣固兩相之間的滑移速度低、傳熱速率小、升溫過程緩慢，在其還沒來得及上升到足夠的燃燒溫度時(shí)就飛出了燃煤鍋爐的爐膛，即燃煤飛灰顆粒只是在燃煤鍋爐中走了個(gè)過場，實(shí)際上并沒有被回收燃燒利用。

另一方面，隨著煤炭等傳統(tǒng)化石能源儲(chǔ)量的日益減少，生物質(zhì)燃料作為一種可再生的替代能源得到了迅速的發(fā)展。采用生物質(zhì)燃料直燃發(fā)電的電廠總裝機(jī)容量也越來越多。但受生物質(zhì)燃料資源收購半徑和總量的制約，目前已經(jīng)有許多生物質(zhì)鍋爐發(fā)電廠因收購不到生物質(zhì)燃料而降低設(shè)計(jì)的生產(chǎn)負(fù)荷，特別是當(dāng)發(fā)電廠采用能適應(yīng)各種生物質(zhì)燃料高效充分燃燒、且產(chǎn)生的殘?jiān)曳值汀h(huán)保性能好的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐時(shí)，維持發(fā)電連續(xù)進(jìn)行的生物質(zhì)燃料需要量極大，在無法確保收購量的情況下甚至只能停產(chǎn)。如何有效擴(kuò)大生物質(zhì)鍋爐發(fā)電廠的原料來源、保證其生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)電效益，這一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的難題和努力探索的方向，但至今為止尚無令人滿意的技術(shù)方案問世。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐摻燒燃煤飛灰方法及其設(shè)備，該技術(shù)可以確保燃煤鍋爐生產(chǎn)的燃煤飛灰在生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐中再次充分燃燒，進(jìn)行二次發(fā)電；同時(shí)可有效減少生物質(zhì)燃料的使用量，降低燃料投入成本，提高發(fā)電小時(shí)數(shù)，且減少污染物排放。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐摻燒燃煤飛灰方法，它是將燃煤鍋爐排放的飛灰重新輸送到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐中進(jìn)行回收利用的過程，其特殊之處在于：該方法包括如下步驟：

1)通過氣流輸送使燃煤飛灰顆粒處于懸浮流動(dòng)狀態(tài)，并噴射到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)位于布風(fēng)板上方的密相燃燒區(qū)床層底部；

2)使燃煤飛灰顆粒與密相燃燒區(qū)中處于鼓泡流化狀態(tài)或湍動(dòng)流化狀態(tài)的大量熾熱生物質(zhì)床料顆粒混合，生產(chǎn)強(qiáng)烈的傳熱傳質(zhì)和升溫，并一起發(fā)生劇烈的翻滾和摩擦，將燃煤飛灰顆粒外層的灰殼磨掉，露出其中未燃盡的殘?zhí)亢谛荆?/p>

3)利用從布風(fēng)板上的風(fēng)帽中輸出的一次風(fēng)含氧濃度高的特點(diǎn)，使密相燃燒區(qū)中的殘?zhí)亢谛九c氧氣發(fā)生迅速和充分的燃燒反應(yīng)，其中絕大部分殘?zhí)亢谛颈蝗急M；

4)隨后剩余的殘?zhí)亢谛驹谏镔|(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)流化風(fēng)的作用下進(jìn)入密相燃燒區(qū)上方溫度相對(duì)較低的稀相燃燒區(qū)，在高溫高熱的慣性作用下繼續(xù)保持燃燒反應(yīng)，最終將剩余的殘?zhí)亢谛救咳急M，從而實(shí)現(xiàn)燃煤飛灰顆粒的二次燃燒發(fā)電。

作為優(yōu)選方案，所說的步驟1)中，燃煤飛灰顆粒的摻入量與生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)生物質(zhì)燃料的質(zhì)量百分比控制在：燃煤飛灰顆粒10～30％，生物質(zhì)燃料70～90％；其中，最佳的質(zhì)量百分比控制在：燃煤飛灰顆粒15～20％，生物質(zhì)燃料80～85％。由于生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐具有燃燒充分高效、飛灰殘?jiān)可俚奶攸c(diǎn)(根據(jù)生物質(zhì)燃料種類不同所產(chǎn)生的飛灰量一般在3～5％的范圍內(nèi)，特殊情況不超過10％)，因此額外添加30％以下的燃煤飛灰顆粒不會(huì)造成生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)擔(dān)，且循環(huán)量適中，可充分利用生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流態(tài)化環(huán)境將燃煤飛灰顆粒燃盡。

作為優(yōu)選方案，所說的步驟1)中，燃煤飛灰顆粒與空氣的懸浮混合物的流速控制在12～18m/s。其中，最佳的流速控制在14～16m/s，例如15m/s。適當(dāng)?shù)牧魉倏梢源_保燃煤飛灰顆粒以一定的壓力噴入密相燃燒區(qū)床層底部，加大其與熾熱生物質(zhì)床料顆粒之間的擾動(dòng)、接觸和混合，為后續(xù)劇烈燃燒反應(yīng)創(chuàng)造條件。