一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法

摘要

一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法属于同时燃烧两种燃料的流化床工艺领域，是在锅炉上安装了加入水煤浆的粒化器和加入煤粉、煤矸石粉或由可燃垃圾制造的混合煤粉的螺旋加煤机，之外还设有双燃料辅助供料装置；水煤浆供浆泵压力为0.2～0.4MPa；在双燃料同时加入时水煤浆和煤粉或煤矸石粉总量分配比例为3∶7至4∶6；在混合煤粉加入时，燃料中可燃垃圾量为加入煤粉总量的5～20％；流化床膨胀比1.5～2.1，操作气速3～7m/s，循环倍率6～8；沸腾压差4500～6000Pa，燃烧温度800℃～950℃；燃烧工艺的程序分为有、无水煤浆及混合煤粉三种情况，以床层高和炉温度为主调整原煤粉加入量；可燃烧标准水煤浆，或由污泥和废液制备的水煤浆；供浆泵是隔膜泵、螺杆泵或离心泵，以螺杆泵为佳。

说明书

技术领域

根据国际专利分类表本专利属于同时燃烧两种燃料的流化床燃烧工艺技术领域，特别涉及到一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法。

背景技术

目前的循环流化床锅炉都是只使用煤、煤矸石或水煤浆中的一种燃料。使用燃料的单一性影响到锅炉用户，不能用燃煤锅炉燃烧可燃垃圾、废液和污泥中的有机物。而实现了燃用废液和污泥制成水煤浆的循环流化床锅炉，又存在着锅炉在运行时需要向炉膛中加入石英砂做流化介质。由于石英砂本身硬度高，在流态过程中对炉膛壁冲刷磨损，严重地影响着锅炉的寿命，增加了锅炉运行和维护费用的问题。此外，如果在水煤浆数量不足时，锅炉不能烧煤就无法再向生产供给蒸汽、热水。把煤变成水煤浆，用废液和污泥制造水煤浆的技术也已经解决；但这种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法至今尚没有。

发明内容

针对上述问题本专利提出一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法。实现这一功能必须对循环流化床锅炉本体、供给燃料系统进行改造，研究出一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法。本专利由循环流化床锅炉本体加料装置、燃料辅助供给系统及相配套的工艺组成。

1、循环流化床锅炉本体加料装置

循环流化床锅炉加料装置如附图1所示，由循环流化床锅炉1，水煤浆粒化器2，混合煤粉仓3，煤或煤矸石粉仓4，螺旋给煤机5组成。在锅炉上部安装水煤浆粒化器2，通过它低压向锅炉内加入水煤浆；同时在锅炉下部安装了螺旋给煤机5。在螺旋给煤机上安装有两个料仓，在料仓下装有密封的煤料定量给料装置，来控制加哪种燃料、加多少燃料。一个料仓装着要加入的原煤粉或煤矸石粉，另一种料仓装着由破碎后的可燃垃圾制成的混合煤粉，之外还保留了锅炉供给石灰石粉的螺旋加料机和料仓。

2、燃料辅助供给系统

燃料辅助供给系统其构成如附图2所示，将外购的水煤浆或自制的水煤浆贮存在煤浆储罐中，煤浆可以是标准商品水煤浆或是利用造纸厂废液的废液水煤浆，或是利用城市污水处理厂的污泥或造纸厂的污泥制造的污泥水煤浆。

如果由污泥或废液、原煤粉自制水煤浆，就要设置制浆设备，用原煤粉、污泥或废液和添加剂来制造水煤浆。制造好的或外购的水煤浆贮存在罐中，在贮罐上部安装有搅拌设备，定时对水煤浆进行搅拌，防止水煤浆沉淀。水煤浆从贮罐下的出口经由供浆泵供浆。该泵可以是螺杆泵、隔膜泵或是离心泵式泥浆泵，与之配套还设置了恒压定量控制系统，实现恒压定量供给。从供浆平稳、使用寿命长的角度看以采用螺杆泵为好，水煤浆被送到锅炉上部，经水煤浆粒化器加入锅炉。

如果同时加入由可燃垃圾制造混合煤粉，要事先干燥可燃垃圾、筛选、再经细碎后与煤粉混合制成混合煤粉送入锅炉螺旋加煤机的混合煤粉料仓中，其粒度控制在0～10mm。加入燃料中的可燃垃圾量为加入煤粉总量的5～20％，由此数量折算出需向锅炉中加入的混合煤粉数量。

3、使用循环流化床锅炉燃烧固、液两种煤质燃料的工艺

水煤浆供浆泵的供浆的压力为0.2～0.4MPa。加入流化床锅炉的煤或煤矸石粉粒度为0～10mm，与旋风分离器返回的物料一起组成了流化介质。可同时向循环流化床锅炉中供给水煤浆和煤粉或煤矸石粉二种燃料，或是单一向循环流化床锅炉中供给煤粉或煤矸石粉。省去了石英砂做流化介质，由煤粉或煤矸石粉、返回物料、加入的石灰石粉粒组成了流化介质；其硬度不大，对锅炉流化床炉壁磨损大为减轻。锅炉流化床床料静止高度为500～800mm，流态化高度750～2400mm，床膨胀比为1.5～2.0。流化床燃烧温度控制在800℃～950℃之间，流化床层压差ΔP：4500～6000Pa，循环倍率为6～8，为低倍率循环；可由压差计算出流化床浓相区的高度，保持这样一个较平稳的流化床浓相区高度是十分重要；它是保证锅炉平稳运行，燃料正常燃烧，锅炉正常产生蒸汽和热水的必要条件。

水煤浆由供浆泵输送到锅炉上部，不需过滤、高压雾化，在按由水煤浆粒化器在0.2～0.4MPa下喷洒到锅炉内的稀相区与流化床上升的烟气及飞灰结合，水份挥发，煤焦化成为了细微颗粒团的锅炉中悬浮燃烧；而变大的粒度进入流化床浓相区流态化燃烧。上部水煤浆及下部的煤粉两种燃料同时燃烧产生的热量，由锅炉水冷壁管和顶部的再热器炉管转换成热量。由于控制了锅炉炉膛的燃烧温度800～～950℃，抑制了热力型NO_x的生成排放，加入的石灰石粉粒又在燃烧过程中直接脱硫。根据为一燃烧原理，在工艺制定了三种燃料的使用状态，其工艺原理框图如附图3所示。根据这一工艺框图，由计算机编制控制程序自动控制各种燃料的供给和供应量，并且相互合理地配合。

(1)在有水煤浆、混合煤粉的情况下先将水煤浆加入量恒定，再把加入的混合煤粉的供给量恒定，然后根据锅炉供热的对燃料量的需求调整加入原煤粉或煤矸石粉的数量，使水煤浆与煤粉或煤矸石粉的分配比例为3∶7到4∶6，原煤粉或煤矸石粉和混合煤粉同时加入时，随着混合煤粉加入的可燃垃圾量为煤粉总量的5～20％。之外还要根据此时锅炉中供热的需求，将原煤粉的加入量加以调整，其调整的条件是：

a、流化床浓相区的所需流化料层高度；

b、加入水煤浆的量混合煤粉量；

c、锅炉炉膛燃烧温度800°～950℃的要求。

(2)在有水煤浆而无混合煤粉的情况下，也是先将水煤浆加入量恒定后依据水煤浆与煤粉或煤矸石粉的分配比例为3∶7到4∶6值以及和以下三个条件来调整：

a、流化床浓相区的所需流化料层高度；

b、加入水煤浆的量；

c、锅炉炉膛燃烧温度800°～950℃的要求；

来调整加入原煤粉或煤矸石粉的数量。

(3)在无水煤浆只加入原煤粉或煤矸石粉时，燃料粉加入量调整的依据是：

a、流化床浓相区的所需流化料层高度；

b、锅炉炉膛燃烧温度800°～950℃的要求；

来调整加入原煤粉或煤矸石粉的数量。

如有混合煤粉而无水煤浆的情况与无水煤浆只加入原煤粉或煤矸石粉的情况基本相同，与(3)程序一样处理。

在锅炉正常运行时，要经常作有无水煤浆的判定。如有水煤浆进入(1)、(2)两种程序，如无水煤浆则进入(3)程序。在锅炉一天24小时的运行中这种调整基本固定在一个大的时间段里，如确定为10-14小时燃烧水煤浆；同时也可能要作局部的调整，使燃烧水煤浆的时间延长或缩短。这样处理，既保证锅炉24小时平稳供热，又能即时处理可燃垃圾、污泥水煤浆或废液水煤浆。作到了环保生产两不误，实现高效洁净燃烧。如果锅炉的负荷需要调整可以调整燃料的数量；使锅炉在30～110％的额定负荷范围内稳定运行。

附图说明

图1：双燃料循环流化床锅炉加料装置图；

图2：一种使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料的方法的流程图；

图3：使用循环流化床锅炉燃烧固、液煤质双燃料工艺控制框图。

具体实施方式

某造纸厂需要2台35吨/小时蒸汽锅炉，该造纸厂生产每天产生污泥45吨，可燃垃圾(主要是塑料)50吨。该造纸厂的2台35吨/小时循环流休床锅炉安装了本专利的固、液又燃料供给装置。该造纸厂安装1个制浆罐和1个储浆罐，将造纸污泥同煤粉、造纸废液和添加剂按比例加入制浆罐中，制成热值为17000～19000KJ/kg的污泥水煤浆，将污泥水煤浆输送到储浆罐中储存。

将造纸生产中产生的可燃垃圾由烘干设备利用锅炉烟气余热烘干、筛选，再经粉碎后与煤粉混合制成混合煤粉，其粒度为0～10mm。将煤粉、混合煤粉通过输送设备送到锅炉上的煤仓和混合煤粉仓中，通过螺旋给煤机送入炉膛内燃烧。在两个料仓下部装有密封的粉料定量给料器，配备控制螺旋加煤机的定量控制系统，构成了固态煤粉燃料的加料控制系统，实现总计加入的各种煤粉量和每一种燃料加料量的定量给料。水煤浆由螺杆泵以0.3Mpa的压力从储浆罐送到锅炉上部的水煤浆粒化器上，由它向锅炉中加入所要求量的污泥水煤浆。在螺杆泵前后设有恒压定量供给控制系统和计量系统，这两种燃料的计量控制系统由计算机来调控，按附图3所述的工艺控制程序加入水煤浆和各种煤粉。流化床锅炉的工艺条件是：流化床料层静止高度500-700mm，流化床浓相区高度为1000-1300mm，床膨胀比为1.7～1.85，流化床层压差为4500-5500Pa，采用循环倍率为6-7，炉膛内燃烧温度850°～900℃。污泥水煤浆和总煤粉量的供给比例为4∶6。原煤粉粒度为0-10mm，供给量为总燃料量重量比的53％，混合煤粉粒度也为0-10mm，供给量为总燃料量重量比的47％，在混合煤粉中可燃垃圾重量比为24％。这样锅炉每天24小时工作为造纸厂供汽。每天有14小时的时间是向锅炉中同时加入污泥水煤浆和煤粉，其余10小时为加入原煤粉一种燃料。每天燃烧污泥水煤浆25吨，燃烧混合煤粉60吨，燃烧原煤粉52吨，燃烧可燃垃圾15吨，之外再燃烧原煤粉63吨。锅炉运行平稳可靠、生产正常，而且可以在一段时间内将锅炉的出力提高到原额定功率的110％。

该造纸厂在循环流化床锅炉上采用了固、液煤质双燃料的燃烧方法，在保证生产用热的条件同时解决了该厂造纸污泥和可燃垃圾的处理难题，而且节约了处理污泥和垃圾的费用和单独燃烧污泥水煤浆时需要添加的石英砂费用，减少了锅炉内部了的磨损，延长了锅炉的使用寿命。