本發(fā)明屬于流化床燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床及其使用方法。

背景技術(shù)：

我們國家環(huán)保對煤炭潔凈燃燒要求越來越高，大于300公里遠(yuǎn)運的煤炭一般是低灰潔凈高熱值煤炭：洗煤，隨著洗煤技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，洗煤廠產(chǎn)出的洗矸熱值越來越低，低位發(fā)熱值大都低于1000大卡/千克；同時洗煤廠產(chǎn)出的煤泥熱值也越來越低，35%水分的煤泥低位發(fā)熱值低于1500大卡/千克。

現(xiàn)今洗煤矸石電廠的鍋爐所燃用矸石熱值都在1800大卡/千克以上；煤泥熱值都在2500大卡/千克以上。這就造成洗煤廠一方面大量的矸石、煤泥需征地堆放變成廢物，另一方面所配的矸石、煤泥電廠燃用大量的中煤(摻燒矸石)，不但污染環(huán)境，同時又浪費能源，增加了企業(yè)的發(fā)電供熱成本。

煤化工和化肥制造企業(yè)產(chǎn)生大量的造氣爐渣，其熱值一般在1500大卡/千克左右；北方大量供暖鏈條鍋爐產(chǎn)生的鏈條爐渣，其熱值一般在大于1200大卡/千克左右。由于以前的鍋爐燃燒技術(shù)只能用較高熱值的原煤摻燒造氣渣，大量的鏈條爐渣只能用來鋪路，造成低位能源的大量浪費。

造紙和印染企業(yè)產(chǎn)生大量污泥，其熱值一般在大于600大卡/千克左右，也迫切需要處理。

現(xiàn)今燃用低熱值流化床鍋爐，無論鼓泡床或快速床，因為密相區(qū)床料顆粒比較粗均采用高風(fēng)壓運行，過量空氣系數(shù)大，低熱值矸石、爐渣燃料成灰性能差，燃燒煤泥返料量太大造成主床熄火，所以不能采用高倍率循環(huán)物料運行，原始排放nox在400-500mg/m³以上，為煙氣達(dá)標(biāo)排放，環(huán)保運行費用居高不下。

煤矸石、爐渣、煤泥、污泥等超低熱值燃料在流化床內(nèi)燃燒完全，產(chǎn)生的蒸汽能供熱，同時生產(chǎn)大量的電能，所產(chǎn)生的灰渣還是水泥行業(yè)建材原料，能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)及社會效益。

傳統(tǒng)流化床燃燒室密相區(qū)流態(tài)設(shè)計定態(tài)區(qū)域為0-8mm、0-10mm、0-13mm三種，無法適應(yīng)低燃值燃料的充分燃燒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床及其使用方法，實現(xiàn)密相區(qū)燃料粒徑為0-6mm，提高矸石、爐渣成灰性能，減少流化風(fēng)機(jī)壓頭節(jié)能和減少燃燒室磨損，而且床內(nèi)流化均勻穩(wěn)定，過量空氣系數(shù)小，缺氧燃燒抑制了nox的產(chǎn)生，使流化床物料平衡系統(tǒng)能形成更細(xì)物料的循環(huán)，細(xì)灰濃度高，擴(kuò)展了還原性氣氛高度，還原反應(yīng)降低了nox排放，平均粒度變細(xì)可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率，為燃低熱值燃料的設(shè)備煙氣進(jìn)一步治理，極大降低煙氣達(dá)標(biāo)排放環(huán)保運行費用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床，包括爐膛，爐膛下方設(shè)置有等壓風(fēng)室，并通過小風(fēng)帽布風(fēng)板與等壓風(fēng)室連通，其上方設(shè)置有高位埋管，其煙氣出口處設(shè)置蝸殼分離器，蝸殼分離器通過選擇性u型返料器連接到爐膛返料口處，選擇性u型返料器一側(cè)還設(shè)置有放料管，爐膛的進(jìn)料口處設(shè)置有破碎裝置，破碎裝置出口設(shè)置有上下雙層篩選板，上下雙層篩選板的網(wǎng)孔孔徑分別為6mm和4mm，下層篩選板出口以及下方分別通過兩稱重皮帶給料機(jī)連接到攪拌器內(nèi)，攪拌器出口連通到爐膛的進(jìn)料口。

優(yōu)選的，上述上層篩選板出口通過皮帶回收輸送裝置連接到破碎裝置入口。

優(yōu)選的，上述高位埋管位于爐膛內(nèi)670-785mm處。

優(yōu)選的，上述蝸殼分離器采用下傾入口，入口處設(shè)置加長加速段，蝸殼分離器上端設(shè)置上排氣出口。

優(yōu)選的，上述u型返料器采用u型返料閥，包括兩個出口，一個連接到爐膛返料口，另一個選擇性放灰口連接到灰渣冷卻設(shè)備回收熱量。

優(yōu)選的，上述爐膛內(nèi)布風(fēng)板靠近返料口處設(shè)置有放細(xì)灰冷渣口。

優(yōu)選的，上述小風(fēng)帽布風(fēng)板的風(fēng)帽直徑為50mm，風(fēng)帽上的透風(fēng)孔直徑為5mm，相鄰風(fēng)帽間間距為70mm。

優(yōu)選的，上述爐膛采用單回程高大型或三回程矮胖型。

優(yōu)選的，上述一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床的使用方法，該方法包括：爐膛內(nèi)風(fēng)室設(shè)置為等壓風(fēng)室，風(fēng)室進(jìn)口介質(zhì)為自然空氣和小于30%比重的尾部煙氣摻和，煤泥或污泥由爐膛頂部加入，將煤矸石或爐渣極低熱值燃料從爐膛側(cè)面進(jìn)料口加入流化床下部小風(fēng)帽布風(fēng)板上，極低熱值燃料的顆粒直徑通過破碎裝置的雙層篩選板控制，顆粒直徑為0-6mm，其中顆粒直徑小于4mm占比大于80%，顆粒直徑為4-6mm占比小于20%，合計100%，通過控制流化床床壓，粗顆粒在爐膛密相區(qū)燃燒，細(xì)顆粒進(jìn)入上部低流速長流程爐膛燃燒：流速3-4m/s，長流程使燃燒時間6-8s；細(xì)顆粒經(jīng)過爐膛后進(jìn)入爐膛外蝸殼分離器，經(jīng)過蝸殼分離器的下傾入口和加長加速段，實現(xiàn)細(xì)灰分離，細(xì)灰粒徑d50=10-12微米，細(xì)灰分離后進(jìn)入選擇性u型返料器，經(jīng)過選擇性u型返料器的選擇性放灰口分離飛灰以控制稀相區(qū)床壓和調(diào)節(jié)細(xì)灰循環(huán)倍率，同時流化床布風(fēng)板后部靠近返料口設(shè)置選擇性放灰渣口調(diào)節(jié)床壓和輔助調(diào)節(jié)細(xì)灰循環(huán)倍率。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：

（1）本發(fā)明在燃料進(jìn)料口處設(shè)置帶雙層篩選板的破碎裝置，破碎篩分后實現(xiàn)顆粒直徑為0-6mm，且采用兩稱重皮帶給料機(jī)分別反饋出小于4mm和4-6mm兩種顆粒的配比，小于4mm和4-6mm的顆粒分別比重為大于80%和小于20%，大大提高矸石、爐渣成灰性能，不但減少流化風(fēng)機(jī)壓頭節(jié)能和減少燃燒室磨損，而且床內(nèi)流化均勻穩(wěn)定，采用等壓風(fēng)室，控制空氣含量，過量空氣系數(shù)小，缺氧燃燒抑制了nox的產(chǎn)生，并采用蝸殼分離器和選擇性u型返料器形成流化床平衡系統(tǒng)，控制更細(xì)物料的循環(huán)，循環(huán)物料中位粒徑d50=10-12微米，平均粒徑100微米，減少燃燒室尾部磨損，細(xì)灰濃度高，擴(kuò)展了還原性氣氛高度，還原反應(yīng)降低了nox排放，平均粒度變細(xì)可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率；為燃低熱值燃料的設(shè)備煙氣進(jìn)一步治理，極大降低煙氣達(dá)標(biāo)排放環(huán)保運行費用；

（2）本發(fā)明適應(yīng)燃用煤矸石、爐渣、煤泥、污泥，極低熱值燃料，通過實驗證明，其燃用燃料煤矸石、爐渣低位發(fā)熱量大于800大卡/千克、煤泥低位發(fā)熱量大于1100大卡/千克、污泥（摻燒）低位發(fā)熱量大于600大卡/千克的條件下，流化床設(shè)備不僅減少流化風(fēng)機(jī)壓頭節(jié)能和減少燃燒室磨損，而且床內(nèi)流化均勻，長期穩(wěn)定運行，燃燒效率高，同時很好地解決了尾部磨損的問題，燃燒設(shè)備原始排放nox在200mg/m³以下，低揮發(fā)分燃料原始排放nox在100mg/m³以下，能夠通過scr、sncr脫硝處理做到超低排放，nox小于50mg/m³，采用細(xì)石灰石爐內(nèi)脫硫效果好，企業(yè)達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保運行費用大大降低；

（3）本發(fā)明采用小風(fēng)帽布風(fēng)板，風(fēng)帽數(shù)量多、出風(fēng)孔小、風(fēng)速度高，加上粒度小，保證了床內(nèi)物料流化均勻度和溫度的均勻度，抑制nox產(chǎn)生量；

（4）密相區(qū)床壓富裕度取決于最大燃料的重量，例如8mm重量是6mm的1.77倍，10mm重量是6mm的2.77倍，所以燃料的顆粒直徑0-6mm，相對其他流化床所需床壓富裕度低，鼓風(fēng)電耗少，燃燒過程中選擇靠近返料口的放細(xì)灰冷渣口輔助調(diào)節(jié)鍋爐飛灰循環(huán)量；

（5）爐膛的結(jié)構(gòu)采用低流速長流程：流速3-4m/s，長流程使燃燒時間6-8s，其受熱面敷蓋衛(wèi)燃帶，爐膛結(jié)構(gòu)的長燃燒時間不但對難以燃盡的極低熱值燃料燃盡有利，而且爐膛上部高濃度細(xì)灰熾熱炭粒形成了對nox的強還原性條件，還原反應(yīng)極大減少nox排放量。平均粒度變細(xì)可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率；

（6）爐膛布風(fēng)板后部靠近返料口設(shè)置選擇性的放細(xì)灰冷渣口和選擇性u型返料器與爐膛外蝸殼分離器的組合，既實現(xiàn)了高效分離又降低了飛灰份額；

（7）選擇性u型返料器與常規(guī)鍋爐不同，由于燃料本身含碳量很低，煙氣中飛灰含碳量相對也不高，為避免大量的飛灰一次性隨煙氣排去并磨損尾部受熱面，因此，采用選擇性u型返料器，u型器有兩個出口，其中一個為選擇性放灰出口，放出的灰進(jìn)入灰渣冷卻設(shè)備回收熱量。

附圖說明

圖1是三回程矮胖型流化床結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是單回程高大型流化床結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是破碎裝置處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中的a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

實施例1：如圖1-圖4所示，一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床，包括爐膛1，爐膛1下方設(shè)置有等壓風(fēng)室2，并通過小風(fēng)帽布風(fēng)板3與等壓風(fēng)室2連通，其上方設(shè)置有高位埋管4，其煙氣出口處設(shè)置蝸殼分離器5，蝸殼分離器5通過選擇性u型返料器6連接到爐膛返料口7處，選擇性u型返料器6一側(cè)還設(shè)置有放料管8，爐膛1的進(jìn)料口9處設(shè)置有破碎裝置10，破碎裝置10出口設(shè)置有上下雙層篩選板11，上下雙層篩選板11的網(wǎng)孔孔徑分別為6mm和4mm，下層篩選板11出口以及下方分別通過兩稱重皮帶給料機(jī)12連接到攪拌器13內(nèi)，攪拌器13出口連通到爐膛1進(jìn)料口。

本發(fā)明是一種完全適應(yīng)燃用煤矸石、爐渣、煤泥、污泥等極低熱值燃料的低床壓重組流化床，節(jié)能、穩(wěn)定、高效率、輕磨損，企業(yè)達(dá)標(biāo)排放的環(huán)保運行費用低，而且煙氣進(jìn)一步治理后滿足超低排放要求。

本發(fā)明改變傳統(tǒng)流化床流態(tài)設(shè)計定態(tài)區(qū)域，傳統(tǒng)流化床燃燒室密相區(qū)流態(tài)設(shè)計定態(tài)區(qū)域為0-8mm、0-10mm、0-13mm三種，低熱值矸石、爐渣燃料成灰性能差，改變流化床密相區(qū)流態(tài)設(shè)計重組后為0-6mm，提高了矸石、爐渣成灰性能，不但降低流化風(fēng)機(jī)壓頭以達(dá)到節(jié)能和減少燃燒室磨損，而且床內(nèi)流化均勻穩(wěn)定，過量空氣系數(shù)小，缺氧燃燒抑制了nox的產(chǎn)生。二是重組物料平衡系統(tǒng)，通過提高爐膛外蝸殼分離器對更細(xì)物料的分離效率，使流化床物料平衡系統(tǒng)能形成更細(xì)物料的循環(huán)。傳統(tǒng)流化床飛灰中位粒徑d50=20微米，改進(jìn)分離器對細(xì)灰分離效率后飛灰中位粒徑d50=10-12微米，平均粒徑100微米。平均粒度變細(xì)不但可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率。而且因為灰粒細(xì)，低速煙氣可以攜帶更多物料實現(xiàn)中倍率循環(huán)物料運行，灰濃度反而高，擴(kuò)展了還原性氣氛高度，還原反應(yīng)降低了nox排放。上述流化床可以實現(xiàn)原始排放nox在200mg/m³以下，通過scr、sncr脫硝處理做到超低排放：nox小于50mg/m³，企業(yè)進(jìn)行煙氣進(jìn)一步治理超低排放的環(huán)保運行費用低。

優(yōu)選的，上述上層篩選板11出口通過皮帶回收輸送裝置連接到破碎裝置10入口，實現(xiàn)大顆粒的回收循環(huán)利用。

優(yōu)選的，上述高位埋管4位于爐膛1內(nèi)670-785mm處，通過降低床料顆粒直徑即重量和速度，減少沖擊動能從而減輕埋管磨損。

優(yōu)選的，上述蝸殼分離器5采用下傾入口，入口處設(shè)置加長加速段14，蝸殼分離器5上端設(shè)置上排氣出口。

優(yōu)選的，上述u型返料器6采用u型返料閥，包括兩個出口，一個連接到爐膛返料口7，另一個選擇性放灰口連接到灰渣冷卻設(shè)備回收熱量。

優(yōu)選的，上述爐膛1內(nèi)布風(fēng)板靠近返料口處設(shè)置有放細(xì)灰冷渣口，放細(xì)灰冷渣口輔助調(diào)節(jié)鍋爐飛灰循環(huán)量。

優(yōu)選的，上述小風(fēng)帽布風(fēng)板3的風(fēng)帽直徑為50mm，風(fēng)帽上的透風(fēng)孔直徑為5mm，相鄰風(fēng)帽間間距為70mm。

優(yōu)選的，上述爐膛1采用單回程高大型或三回程矮胖型，爐膛的結(jié)構(gòu)采用低流速長流程：流速3-4m/s，長流程使燃燒時間6-8s，其受熱面敷蓋衛(wèi)燃帶，爐膛結(jié)構(gòu)的長燃燒時間不但對難以燃盡的極低熱值燃料燃盡有利，而且爐膛上部高濃度細(xì)灰熾熱炭粒形成了對nox的強還原性條件，還原反應(yīng)極大減少nox排放量。平均粒度變細(xì)可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率。

實施例2：一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床的使用方法，包括上述一種燃用超低熱值燃料的低床壓重組流化床，該方法包括：爐膛內(nèi)風(fēng)室設(shè)置為等壓風(fēng)室，風(fēng)室進(jìn)口介質(zhì)為自然空氣和小于30%比重的尾部煙氣摻和，煤泥或污泥由爐膛頂部加入，將煤矸石或爐渣極低熱值燃料從爐膛側(cè)面進(jìn)料口加入流化床下部小風(fēng)帽布風(fēng)板上，極低熱值燃料的顆粒直徑通過帶雙層篩選板的破碎裝置，破碎篩分后顆粒直徑為0-6mm，其中顆粒直徑小于4mm占比大于80%，顆粒直徑為4-6mm占比小于20%，合計100%，因為降低粒度對難以燃盡的極低熱值燃料燃盡有利，減少其燃盡時間，通過控制流化床床壓，粗顆粒在爐膛密相區(qū)燃燒，細(xì)顆粒進(jìn)入上部低流速長流程爐膛燃燒：流速3-4m/s，長流程使燃燒時間6-8s；細(xì)顆粒經(jīng)過爐膛后進(jìn)入爐膛外蝸殼分離器，經(jīng)過蝸殼分離器的下傾入口和加長加速段，實現(xiàn)細(xì)灰分離，細(xì)灰粒徑d50=10-12微米，細(xì)灰分離后進(jìn)入選擇性u型返料器，經(jīng)過選擇性u型返料器的選擇性放灰口分離飛灰以控制稀相區(qū)床壓和調(diào)節(jié)細(xì)灰循環(huán)倍率，同時流化床布風(fēng)板后部靠近返料口設(shè)置選擇性放灰渣口調(diào)節(jié)床壓和輔助調(diào)節(jié)細(xì)灰循環(huán)倍率。

泥、污泥由爐膛頂部加入，將煤矸石、爐渣等極低熱值燃料加入流化床下部小風(fēng)帽布風(fēng)板上，燃料的顆粒直徑0-6mm：其中小于4mm占比大于80%，4-6mm占比小于20%；由于采用較大的床內(nèi)面積和較細(xì)燃料顆粒，可以采用較低床壓富裕度即可保證流化運行，流化風(fēng)采用等壓風(fēng)室內(nèi)新鮮空氣+部分尾部煙氣；可以保證密相區(qū)床內(nèi)為缺氧燃燒，降低nox產(chǎn)生量。

粗顆粒在密相區(qū)燃燒完全，其部分放熱由高位埋管接受，細(xì)顆粒進(jìn)入低流速長流程爐膛：流速3-4m/s，長流程使燃燒時間6-8s，其受熱面敷蓋衛(wèi)燃帶，爐膛結(jié)構(gòu)的長流程燃燒時間不但對難以燃盡的極低熱值燃料燃盡有利，而且爐膛上部高濃度細(xì)灰熾熱炭粒形成了對nox的強還原性條件，還原反應(yīng)極大減少nox排放量。平均粒度變細(xì)可以降低石灰石粒度，提高比表面積，加強爐內(nèi)脫硫效率。

細(xì)顆粒經(jīng)過爐膛后進(jìn)入爐膛外蝸殼分離器，由于分離器采用下傾入口、帶加長加速段蝸殼分離、上排氣結(jié)構(gòu)，對于極細(xì)循環(huán)床料的分離效率較常規(guī)流化床的分離器高；保證了細(xì)灰分離，粒徑d50=10-12微米，同時減輕尾部受熱面磨損。細(xì)灰分離后進(jìn)入選擇性u型返料器：選擇性u型返料器有兩個出口，其中一個為選擇性放灰出口，選擇性u型返料閥與爐膛外蝸殼分離器的組合，既實現(xiàn)了高效分離又降低了飛灰份額，放出的灰進(jìn)入灰渣冷卻設(shè)備回收熱量，同時布風(fēng)板后部靠近返料口設(shè)置選擇性放灰渣口調(diào)節(jié)床壓和輔助調(diào)節(jié)細(xì)灰循環(huán)倍率。

實驗驗證例：以六盤水火鋪洗煤矸石發(fā)電廠為例，該廠3臺12mw發(fā)電機(jī)組，原配3臺75t/h無錫鍋爐廠循環(huán)流化床鍋爐，原燃料采用中煤+煤泥，中煤發(fā)熱量在4000kcal/kg以上，煤泥發(fā)熱量在2600kcal/kg以上。隨著洗煤工藝的升級改造，煤矸石發(fā)熱量降為800-1500kcal/kg，煤泥發(fā)熱量降為1100-1500kcal/kg，鍋爐無法運行，2015年，利用上述技術(shù)將其中2臺鍋爐改造成低床壓重組流化床，實際運行煤矸石發(fā)熱量800-1200kcal/kg，煤泥發(fā)熱量為1100-1500kcal/kg，鍋爐燃燒穩(wěn)定，各項參數(shù)都達(dá)到設(shè)計要求，床壓5000-5800pa床溫能穩(wěn)定在850°c-920°c，飛灰含碳量在3-6%，爐渣含碳量在1-2%，排煙溫度在120-130°c，不加煙氣流化原始排放nox在130mg/m³以下，加煙氣流化原始排放nox在80mg/m³以下，鍋爐未采用爐內(nèi)脫硫，僅在爐外采用石灰石石膏法脫硫。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。