CN101069805A - 锅炉飞灰增钙重熔－炉内高温脱硫的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锅炉飞灰增钙重熔－炉内脱硫的方法及其系统。该方法包括步骤：(1)对锅炉排出的飞灰经过飞灰重熔系统进行收集、加压和分配；(2)对需要增钙的飞灰分区域进行增钙处理；(3)将增钙后的飞灰喷入炉膛内二次燃烧、重熔并参加脱硫。该系统包括锅炉上煤皮带系统、制粉系统、燃烧器、锅炉、除尘器、锅炉引风机和烟囱，它还包括：与锅炉连接的飞灰增钙系统，与除尘器连接的飞灰重熔系统，且飞灰重熔系统和飞灰增钙系统相连接。本发明采用炉外增钙系统向飞灰中增钙，再将增钙的飞灰重熔并参与脱硫，既可以大幅度地提高炉内脱硫效果，又可以避免锅炉灭火事故的发生。本发明是集节能、环保和灰渣资源综合利用于一体的高新技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉飞灰重熔-炉内高温脱硫的方法及其系统。
背景技术
煤燃烧过程排放的二氧化硫是我国主要的二氧化硫污染源，排放的飞灰则是固体废弃物和粉尘污染源之一。
飞灰重熔技术是将烧煤粉的液态排渣锅炉(或旋风炉)尾部除尘器灰斗中捕集下来的干燥的粉煤灰(一般含有一定的残余可燃碳和游离态CaO)，用专门的输送装置，重新送回原来的锅炉炉膛的高温区，使飞灰中的残余可燃物二次燃烧，回收其热量，实现锅炉节煤。
专利申请CN 00129744.9公开了一种液态排渣炉脱硫及大量熔灰回熔技术，即飞灰重熔技术。该系统包括大量飞灰回熔部分和脱硫部分，其中大量回熔飞灰技术部分的主要实施系统包括：立式旋风煤粉锅炉、烟气除尘系统、本炉及另炉飞灰回熔系统、石灰石独立破碎、粉磨及喷入系统。实施工艺是：在大量回熔飞灰时，要求单独设置石灰石磨制系统，将石灰石粉从燃烧室后，过热器前的区域喷入，其增钙作用全部靠飞灰重熔完成。由于大量石灰石在燃烧区后喷入，增强了尾部脱硫功能，在飞灰重熔后，在燃烧室的液态渣膜上生成硫铝酸钙的过程可同时存在。脱硫部分的主要实施系统包括：立式旋风式煤粉锅炉、烟气除尘系统、飞灰回熔系统、再循环风机系统、石灰石破碎、粉磨及供入系统。实施工艺是：煤粉给入液态排渣锅炉的燃烧室燃烧，未被捕捉的飞灰随烟气逸出锅炉后，被除尘器捕捉下来，贮存于灰仓中。飞灰通过飞灰回熔系统送回燃烧室，在气流作用下，被粘附到燃烧室壁上的熔渣膜中，飞灰中的碳参加膜态燃烧，放出热量。用烟气再循环量调节燃烧室温度，使之符合硫铝酸钙生长的条件，从而实现高温脱硫。上述两部分可独立实施，也可复合实施。脱硫反应的温度区域是1300-1350℃。
上述技术中未公开飞灰回熔系统的组成，且脱硫反应的温度区域较窄，仅限于1300-1350℃。由于飞灰中原有的CaO含量小于20％，炉内脱硫效率较低。而为增加炉内脱硫效果向锅炉燃煤中添加石灰石，常常适得其反，会引发锅炉频繁灭火和事故停炉。
上述技术缺少自动控制系统，缺少二氧化硫监测系统，无法准确适时地控制飞灰的含钙量和炉内脱硫过程，系统整体脱硫效果较差。
综上所述，到目前为止，利用飞灰重熔技术进行炉内高效脱硫尚属未解的难题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术难题、而提出一种锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法及其采用这种方法的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫系统。这种用炉外增钙系统向飞灰中增钙的方法，可以大幅度地提高炉内脱硫效果，又可以避免锅炉灭火事故的发生。
本发明的一种锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，它包括以下步骤：
(1)对锅炉排出的飞灰经过飞灰重熔系统进行收集、加压和分配；
(2)对需要增钙的飞灰分区域进行增钙处理；
(3)将增钙后的飞灰喷入炉膛内二次燃烧、重熔并参加脱硫。
上述方法中，步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至高效脱硫剂混配箱；
(2.2)在高效脱硫剂混配箱内，加入硅铁类增效剂，使需要增钙的飞灰、上述钙的细粉和硅铁类增效剂进行混配形成高效脱硫剂；
(2.3)将高效脱硫剂计量给料，经加压输送至消化增效器；
(2.4)在消化增效器内，上述高效脱硫剂与加压的消化增效剂混配，然后送入喷射器。
一种采用了上述方法的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫系统，它包括依次连接的锅炉上煤皮带系统、制粉系统、燃烧器、锅炉、除尘器、锅炉引风机和烟囱，其特征在于，它还包括：与锅炉连接的飞灰增钙系统，与锅炉和除尘器连接的飞灰重熔系统，且飞灰重熔系统和飞灰增钙系统相连接。
上述系统中，所述飞灰增钙系统包括依次连接的石灰石细粉或氧化钙细粉储仓，计量给料机，加压输送泵，高效脱硫剂混配箱，脱硫剂计量加压泵，消化增效器和喷射器；所述消化增效器旁路连接消化增效剂配料仓和消化增效剂加压泵；所述喷射器连接锅炉的熔渣段。
本发明的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法及其系统，与现有技术相比，具有以下优点：
1、采用炉外增钙系统向飞灰中增钙，使飞灰中CaO含量达到35％以上，再将增钙的飞灰重熔，既可以大幅度地提高炉内脱硫效果，又可以避免锅炉灭火事故的发生。烟气中有害的SO2气体转化为无毒无害的CaSO4(石膏)和其它含硫化合物固化在玻璃体水淬渣之中形成增钙炉底渣，脱硫产物利用率达到100％，可全部转化为水泥建材行业的优质原料，利用价值提高。本发明的方法及其系统在大量消化处理粉煤灰的同时又实现高效率的烟气脱硫和锅炉节煤，适用于装有立式煤粉旋风炉、卧式煤粉旋风炉和液态排渣煤粉锅炉的火力发电厂、地方热电厂、企业自备电厂和动力厂，是集节能、环保和灰渣资源综合利用于一体的技术含量较高的新技术。
2、拓宽了炉内脱硫反应的温度区域：由现有技术的1300-1350℃拓展到1160-1500℃。
3、增加了脱硫产物的种类：在1160-1300℃温度区段，脱硫产物主要是含硫铁酸钙类化合物；在1300-1350℃温度区段，脱硫产物主要是含硫铝酸钙类化合物；在1350-1500℃温度区段，脱硫产物主要是含硫硅酸钙类化合物。
4、增加了炉内脱硫剂的品种。现有技术中的入炉重熔飞灰是低效脱硫剂，石灰石粉是中效脱硫剂，而我们开发的由飞灰、石灰石粉、硅铁类增效剂等按一定比例混配的脱硫剂是一种高效脱硫剂。
5、增加了系统进料口，便于根据燃煤的情况加以调节。现有技术在锅炉上开设三种进料口，其一是煤粉入口，其二是飞灰回熔入口，其三是石灰石粉入口。本发明在锅炉上增加了高效脱硫剂入口，在除尘器进口烟道增加了钙粉入口和消化增效剂入口。
6、增加了入炉煤的固硫剂添加系统，以使燃烧初期固硫，增加炉内脱硫效果。现有技术仅在上煤皮带上掺配一定比例的石灰石，本发明在上煤皮带上增设了固硫剂添加系统。
7、增加了二氧化硫浓度监测仪以及PLC或DCS自动控制系统，利用在线监测仪将锅炉烟气中SO2的排放浓度数据反馈给自动控制系统，适时发出指令调节控制增钙量和增钙区域，提高系统控制水平，优化炉内脱硫效果。
附图说明
图1是锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫工艺和系统的示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法包括以下步骤：
(1)对锅炉排出的飞灰经过飞灰重熔系统进行收集、加压和分配；
(2)对需要增钙的飞灰分区域进行增钙处理；
(3)将增钙后的飞灰喷入炉膛内二次燃烧、重熔并参加脱硫。
上述方法中，步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至高效脱硫剂混配箱；
(2.2)在高效脱硫剂混配箱内，加入硅铁类增效剂，使需要增钙的飞灰、上述钙的细粉和硅铁类增效剂进行混配形成高效脱硫剂；
(2.3)将高效脱硫剂计量给料，经加压输送至消化增效器；
(2.4)在消化增效器内，上述高效脱硫剂与加压的消化增效剂混配，然后送入喷射器。
上述方法中，步骤(3)包括将增钙后的飞灰经输送泵加压后用压缩空气作载体并连续、均匀、可控地喷入锅炉内。
上述方法中，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.5)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至钙粉分配器；
(2.6)将钙粉分配器中钙粉控制给料，送入锅炉二次室参与炉内脱硫。
上述方法中，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.7)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至钙粉分配器；
(2.8)将钙粉分配器中钙粉控制给料，按除尘器飞灰增钙需要，送入除尘器入口烟道。
上述方法中，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.9)将消化增效剂配料，加压；
(3.0)将加压的消化增效剂送入除尘器入口烟道、飞灰重熔入口前和高效脱硫剂入口前的消化增效器，对入炉物料进行消化增效。
所述消化增效剂由碱性液体和水、或碱性固体和水配制而成。
上述方法中，炉内高温脱硫反应的温度区域是1160-1500℃。而常规脱硫反应的温度区域是80-1160℃。
参照图1，本发明的、采用了上述方法的、锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统包括依次连接的锅炉上煤皮带系统93、制粉和输送设备96、燃烧器10、锅炉1、除尘器2、锅炉引风机3和烟囱4，它还包括：与锅炉1连接的飞灰增钙系统5，与锅炉1和除尘器2连接的飞灰重熔系统6，且飞灰重熔系统6和飞灰增钙系统5相连接。锅炉1是烧煤粉的液态排渣锅炉，更适于旋风炉。
上述系统中，所述飞灰增钙系统包括依次连接的石灰石细粉或氧化钙细粉储仓51，计量给料机52，加压输送泵53，高效脱硫剂混配箱54，脱硫剂计量加压泵55，消化增效器56和喷射器57；所述消化增效器56旁路连接消化增效剂配料仓58和消化增效剂加压泵59；所述喷射器57连接锅炉的熔渣段11。锅炉的熔渣段包括旋风筒燃烧室的下半部和炉膛二次室的下半部的高温熔渣区域。
上述系统中，所述飞灰重熔系统6包括依次连接的刮板机61，飞灰存储缓冲设备62，飞灰变量给料设备63，飞灰重熔加压输送泵64和飞灰重熔管道67；所述飞灰重熔加压输送泵64旁路空压机站66和气动控制柜65。所述飞灰重熔管道67一个分支68连接飞灰增钙系统5的高效脱硫剂混配箱54，另一个分支69连接飞灰重熔入口。所述飞灰重熔加压输送泵64可采用螺旋式加压挤出输送泵。
上述系统中，所述飞灰增钙系统5还包括钙粉分配器7；所述钙粉分配器7上接钙粉的加压输送泵53，下经切换阀门71接锅炉二次室增钙入口。
上述系统中，所述飞灰增钙系统5还包括钙粉分配器7；所述钙粉分配器7上接钙粉的加压输送泵53，下经切换阀门71接除尘器增钙入口13，再接除尘器入口烟道14。
上述系统还包括用于控制工艺流程的PLC(可编程控制器)或DCS(集散控制系统)自动控制系统16。在除尘器2出口与PLC或DCS自动控制系统16之间可以安装二氧化硫浓度监测仪15。利用二氧化硫浓度监测仪15随时实测锅炉烟气中的SO2排放浓度数据，送入PLC或DCS自动控制系统16比较分析后，发出指令反馈给飞灰增钙系统5，调节增钙比例或增钙区域，获得最佳炉内脱硫效果。
在上煤皮带系统处增设依次由固硫剂混配仓81、固硫剂储仓82、固硫剂给料机83组成的固硫剂添加系统8。
锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫技术的基本原理是：在锅炉燃烧过程中，利用为锅炉特别设计的飞灰重熔系统将除尘器捕集的干燥的含CaO粉煤灰送回炉膛的高温燃烧区域，将飞灰中的SiO2、AL2O3、Fe2O3、MnO2等多种元素氧化物调动起来，利用炉内1160-1500℃的高温熔融环境激发其化学反应活性，与CaO共同参加去除SO2的高温脱硫固硫反应，生成物中含Ca又含S的复合无机盐化合物并熔入高温液态渣之中，高温熔渣流出锅炉水淬转化为玻璃体增钙水淬渣，可供建材行业综合利用。SO2最终以无机盐化合物形式被固化到水淬渣之中，锅炉烟气排放的SO2得到大幅度地削减，从而完成炉内高温脱硫的全过程。
当飞灰中的CaO含量不足时，利用增钙系统向炉内和炉外的飞灰内增钙，辅以碱性液体增效剂进行消化增效后，然后再喷入炉膛高温区参与脱硫，以实现较高的炉内脱硫效率。
本发明的方法及其系统，在炉内脱硫的同时可以烧尽飞灰中的残余可燃物，实现锅炉节煤。同时可以去除炉内烟气中NOx15％-20％，发挥一定的脱硝作用。
本发明的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫技术是集中了锅炉节煤技术、环保脱硫技术、灰渣资源再生利用技术于一体的高新技术。
Claims (15)
1、一种锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)对锅炉排出的飞灰经过飞灰重熔系统进行收集、加压和分配；
(2)对需要增钙的飞灰分区域进行增钙处理；
(3)将增钙后的飞灰喷入炉膛内二次燃烧、重熔并参加脱硫。
2、根据权利要求1所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至高效脱硫剂混配箱；
(2.2)在高效脱硫剂混配箱内，加入硅铁类增效剂，使需要增钙的飞灰、上述钙的细粉和硅铁类增效剂进行混配形成高效脱硫剂；
(2.3)将高效脱硫剂计量给料，经加压输送至消化增效器；
(2.4)在消化增效器内，上述高效脱硫剂与加压的消化增效剂混配，然后送入喷射器。
3、根据权利要求1所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，步骤(3)包括将增钙后的飞灰经输送泵加压后用压缩空气作载体并连续、均匀、可控地喷入锅炉内。
4、根据权利要求2或3所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.5)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至钙粉分配器；
(2.6)将钙粉分配器中钙粉控制给料，送入锅炉二次室参与炉内脱硫。
5、根据权利要求2或3所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.7)将石灰石细粉或氧化钙细粉计量给料，经加压输送至钙粉分配器；
(2.8)将钙粉分配器中钙粉控制给料，按除尘器飞灰增钙需要，送入除尘器入口烟道。
6、根据权利要求5所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，步骤(2)还包括以下步骤：
(2.9)将消化增效剂配料，加压；
(3.0)将加压的消化增效剂送入除尘器入口烟道、飞灰重熔入口前和高效脱硫剂入口前的消化增效器，对入炉物料进行消化增效。
7、根据权利要求1所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的方法，其特征在于，炉内高温脱硫反应的温度区域是1160-1500℃。
8、一种锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，它包括依次连接的锅炉上煤皮带系统、制粉系统、燃烧器、锅炉、除尘器、锅炉引风机和烟囱，其特征在于，它还包括：与锅炉连接的飞灰增钙系统，与锅炉和除尘器连接的飞灰重熔系统，且飞灰重熔系统和飞灰增钙系统相连接。
9、根据权利要求8所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，所述飞灰增钙系统包括依次连接的石灰石细粉或氧化钙细粉储仓，计量给料机，加压输送泵，高效脱硫剂混配箱，脱硫剂计量加压泵，消化增效器和喷射器；所述消化增效器旁路连接消化增效剂配料仓和消化增效剂加压泵；所述喷射器连接锅炉的熔渣段。
10、根据权利要求8所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，所述飞灰重熔系统包括依次连接的刮板机，飞灰存储缓冲设备，飞灰变量给料设备，飞灰重熔加压输送泵和飞灰重熔管道；所述飞灰重熔加压输送泵旁路空压机站和气动控制柜；所述飞灰重熔管道一个分支连接飞灰增钙系统的高效脱硫剂混配箱，另一个分支连接飞灰重熔入口。
11、根据权利要求9所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，所述飞灰增钙系统还包括钙粉分配器；所述钙粉分配器上接钙粉的加压输送泵，下经切换阀门接锅炉二次室增钙入口。
12、根据权利要求9所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，所述飞灰增钙系统还包括钙粉分配器；所述钙粉分配器上接钙粉的加压输送泵，下经切换阀门接除尘器增钙入口，再接除尘器入口烟道。
13、根据权利要求8所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，它还包括用于控制工艺流程的PLC或DCS自动控制系统。
14、根据权利要求13所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，在除尘器出口与PLC或DCS自动控制系统之间安装二氧化硫浓度监测仪。
15、根据权利要求8所述的锅炉飞灰增钙重熔-炉内高温脱硫的系统，其特征在于，在上煤皮带系统处增设依次由固硫剂混配仓、固硫剂储仓、固硫剂给料机组成的固硫剂添加系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |