一种气化炉-层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种气化炉

【技术实现步骤摘要】
一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统


[0001]本技术属于煤炭梯级转化及高效清洁燃烧领域，特别涉及一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统。

技术介绍

[0002]煤气化是煤炭清洁高效利用的一种重要方式，但气化后所得的副产品飞灰中残炭质量可达自身量的20％，为获取其中的能源，一般将这部分气化飞灰进行燃烧。然而飞灰具有高灰分、低挥发分、低硫含量、低热值和粒度细的特点，采用传统的技术和装备燃烧此类燃料时，飞灰着火燃尽困难、NO
x
排放高，且可能存在强化燃烧、结渣防治与低NO
x
燃烧控制手段相冲突的问题。如何解决气化飞灰难以利用的问题，已成为制约煤炭清洁高效梯级利用产业化应用的关键技术瓶颈，并亟待解决。另一方面，生物质资源具有储量丰富、孔隙发达、能量密度低的特点，直接燃料利用存在热效率低、操作难度大的问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统。具体是将气化飞灰、生物质和煤粉/半焦粉混合制成多孔成型燃料，再将成型燃料在层燃供热锅炉中燃烧利用。利用锅炉部分尾部热烟气干燥成型燃料，节省外部热源，将部分尾部烟气送入循环风室，降低燃烧气氛的局部氧浓度，减少NO
x
的生成，将部分尾部烟气作为二次风喷入炉膛，增加气流扰动，增强燃烧和换热，增设局部燃尽风，结合空气分级燃烧技术，提高成型燃料的燃烧效率，并进一步降低NO
x
的生成。将成型燃料燃烧后的飞灰返回混合装置并重新制备成型燃料，进行二次燃烧，提高燃尽率。将层燃供热锅炉产生的部分蒸汽加入气化原煤仓，预热原煤以改善气化性能。本技术在充分利用了煤炭资源和热量的同时，降低了锅炉NO
x
的生成。
[0004]本技术采用如下技术方案来实现的：
[0005]一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统，包括气化飞灰制备成型燃料系统和成型燃料在层燃供热锅炉中燃烧的系统；
[0006]气化飞灰制备成型燃料系统包括气化炉、旋风分离器、气化飞灰仓、生物质仓、煤或半焦粉仓、液体粘结剂桶、飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓和加压成型装置；
[0007]成型燃料在层燃供热锅炉中燃烧的系统包括成型燃料斗、层燃供热锅炉的炉排、一次风室、送风机、燃尽风喷嘴、烟道、省煤器、气固分离器、除尘器、脱硫装置、烟囱、热水出口、蒸汽出口和蒸汽泵；
[0008]气化炉的合成气出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的出口与气化飞灰仓的入口相连，气化飞灰仓、生物质仓、煤或半焦仓和液体粘结剂桶的出口分别与飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓的入口相连，飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓的出口与加压成型装置的入口相连；加压成型装置的出口与成型燃料斗的入口相连，成型燃料斗的出口连接至层燃供热锅炉的炉排，送风机的入口与空气相连，出口与一次风室的入风口相连，燃尽风喷嘴
布置在炉膛上部，与燃尽风管道相连；热水出口和蒸汽出口均与锅筒相连，蒸汽出口的出口端与蒸汽泵的入口相连；省煤器设置在尾部的烟道，尾部烟道的出口与气固分离器的入口相连，气固分离器的气体出口与除尘器的入口相连，气固分离器的固体出口与飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓的侧入口相连，除尘器的出口与脱硫装置的入口相连，脱硫装置的出口与烟囱相连。
[0009]本技术进一步的改进在于，气化飞灰制备成型燃料系统还包括煤粉仓，煤粉仓的出口与气化炉的煤粉入口相连。
[0010]本技术进一步的改进在于，蒸汽泵的出口与煤粉仓的入口相连。
[0011]本技术进一步的改进在于，层燃供热锅炉产生的部分蒸汽通过蒸汽出口和蒸汽泵进入煤粉仓，对气化所需煤粉进行预热。
[0012]本技术进一步的改进在于，除尘器的出口还分别与第一循环风机和第二循环风机的入口相连，第一循环风机的出口与布置在炉膛上的二次风喷嘴相连，第二循环风机的出口分别与循环烟气室的入风口和加压成型装置的侧入口相连。
[0013]本技术进一步的改进在于，二次风喷嘴设置在炉膛喉口处，来自除尘器后的部分烟气通过二次风喷嘴喷入炉膛，强化换热；同时空气经燃尽风管道进入燃尽风喷嘴，进而喷入炉膛，提高成型燃料的燃尽率。
[0014]本技术进一步的改进在于，煤气化的副产品飞灰用于与生物质、煤粉/半焦混合后在粘接剂和压力的共同作用下制备成成型燃料。
[0015]本技术进一步的改进在于，成型燃料呈多孔球形，孔为径向分布的锥形孔。
[0016]本技术进一步的改进在于，层燃供热锅炉包含两个风室，分别为一次风室和循环烟气室，一次风室内布置通过送风机送入的空气，循环烟气室内通过循环风机布置来自除尘器后的烟气。
[0017]本技术进一步的改进在于，烟气经气固分离器后，固体部分通过飞灰输送管道进入飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓，进而在加压成型装置中进行二次成型，重新参加燃烧。
[0018]本技术至少具有如下有益的技术效果：
[0019]本技术所述的一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统，将低挥发分含量的细粒型气化飞灰与生物质、煤粉/半焦粉混合，并在粘结剂的作用下制备成多孔球状成型燃料，再将成型燃料在层燃供热锅炉中进行燃烧利用，利用锅炉部分尾部热烟气干燥成型燃料，一是节省了外部热源能量，二是降低了排烟热损失，提高了锅炉效率。锅炉省煤器后增设气固分离器，将成型燃料燃烧后分离得到的固体飞灰返回加压成型装置重新制备成型燃料，进而进行二次燃烧，提高燃尽率。层燃供热锅炉产生的部分蒸汽通过蒸汽出口进入煤粉仓，对气化所需煤粉进行预热，改善气化性能。
[0020]将传统层燃炉的一次风室改造成一次风室和循环烟气室，分别进空气和锅炉尾部烟气，炉排上的新鲜成型燃料首先接触空气，在空气助燃剂的作用下着火和燃烧，未燃尽的焦炭接触循环烟气，在局部缺氧气氛下燃烧，可降低NO
x
的生成。结合空气分级燃烧技术，在喉口处设置二次风增加气流扰动，强化燃烧和换热，并在炉膛上部设置局部燃尽风，提高成型燃料的燃烧效率，并进一步降低了NO
x
的生成。
[0021]综上所述，本技术通过将细粒级的气化飞灰和生物质、煤粉/半焦粉混合制备
多孔成型燃料并在层燃供热锅炉中燃烧，充分利用了飞灰中的残炭，解决了气化副产品的堆积带来的资源浪费、土地占用、粉尘污染等问题和生物质直接燃烧存在的热效率低、操作困难的问题。实现了能量的梯级利用，减少了环境污染，系统经济环保，便于管理。本技术只需对现有气化炉附近建立层燃供热锅炉，无需过多改造，适应范围广，具有良好的应用前景。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统，其特征在于，包括气化飞灰制备成型燃料系统和成型燃料在层燃供热锅炉中燃烧的系统；气化飞灰制备成型燃料系统包括气化炉(2)、旋风分离器(3)、气化飞灰仓(4)、生物质仓(5)、煤或半焦粉仓(6)、液体粘结剂桶(7)、飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓(8)和加压成型装置(9)；成型燃料在层燃供热锅炉中燃烧的系统包括成型燃料斗(10)、层燃供热锅炉的炉排(11)、一次风室(13)、送风机(25)、燃尽风喷嘴(16)、烟道(17)、省煤器(18)、气固分离器(19)、除尘器(20)、脱硫装置(21)、烟囱(22)、热水出口(27)、蒸汽出口(28)和蒸汽泵(29)；气化炉(2)的合成气出口与旋风分离器(3)的入口相连，旋风分离器(3)的出口与气化飞灰仓(4)的入口相连，气化飞灰仓(4)、生物质仓(5)、煤或半焦粉仓(6)和液体粘结剂桶(7)的出口分别与飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓(8)的入口相连，飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓(8)的出口与加压成型装置(9)的入口相连；加压成型装置(9)的出口与成型燃料斗(10)的入口相连，成型燃料斗(10)的出口连接至层燃供热锅炉的炉排(11)，送风机(25)的入口与空气相连，出口与一次风室(13)的入风口相连，燃尽风喷嘴(16)布置在炉膛上部，与燃尽风管道相连；热水出口(27)和蒸汽出口(28)均与锅筒相连，蒸汽出口(28)的出口端与蒸汽泵(29)的入口相连；省煤器(18)设置在尾部的烟道(17)，尾部烟道的出口与气固分离器(19)的入口相连，气固分离器(19)的气体出口与除尘器(20)的入口相连，气固分离器(19)的固体出口与飞灰
‑
生物质
‑
煤/半焦粉混合仓(8)的侧入口相连，除尘器(20)的出口与脱硫装置(21)的入口相连，脱硫装置(21)的出口与烟囱(22)相连。2.根据权利要求1所述的一种气化炉
‑
层燃供热锅炉耦合的飞灰利用系统，其特征在于，气化飞灰制备成型燃料系统还包括煤粉仓(1)，煤粉仓(1)的出口与气化炉(2)的煤粉入口相连。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦萍，雷李澳洋，张嘉伟，张思羽，苏玺文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：