CN103657412B - 一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置 - Google Patents

Abstract

一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，适用于循环流化床锅炉飞灰回收氧化钙和制备消石灰。该装置主要由飞灰进料系统、分离系统、消化系统、引风系统、废灰回收储仓和消石灰储仓组成。分离系统包括旋风分离器、流化分离器。消化系统包括蒸汽流化床、旋风分离器和布袋除尘器。含钙飞灰经分离系统分离后，氧化钙含量较高的飞灰将进入蒸汽流化床,在过热蒸汽作用下再次呈流态化，氧化钙与蒸汽发生消化反应形成氢氧化钙并进入旋风分离器。未完全被消化的氧化钙及其它灰份经旋风分离器底部返回流化床再次消化,直至飞灰中大部分的氧化钙被消化成氢氧化钙为止。氢氧化钙含量高的产品最后分别由蒸汽流化床出料口和布袋除尘器出料口进入消石灰储仓。

Description

一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置

技术领域

本发明涉及一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，适用于在循环流化床锅炉上的应用，加强其飞灰中氧化钙的利用和激活，而达到更好的脱硫经济效果。

背景技术

循环流化床燃烧技术是一种有效洁净煤燃烧技术，具有煤种适应性广，燃烧效率高，有害气体排放量少等优点，在日益严峻的能源缺乏和环保要求下，随着电力工业的发展，在我国得到了广泛应用。近年来，我国在循环流化床灰渣的基础研究和新的开发应用方面取得了较大进展，既有经济利益，又对环境保护和工业可持续发展具有现实和长远意义，因此，了解灰渣的特性，研发新的利用途径非常重要。

循环流化床锅炉经炉内投入石灰石脱硫工艺后，飞灰含有大量未能充分反应的氧化钙。炉内脱硫是以石灰石为吸收剂，在830℃～900℃床温下，石灰石在炉膛内受高温煅烧分解为氧化钙和二氧化碳，变成具有多孔结构的氧化钙颗粒；烟气中的二氧化硫与氧化钙接触后发生化学反应生成硫酸钙。但硫酸钙的形成将堵塞氧化钙内的毛孔，使二氧化硫气体分子不能继续深入到多孔结构的氧化钙颗粒内部与氧化钙反应，因而大大的降低氧化钙的活性。一半以上的氧化钙在脱硫反应中不能够被完全利用。在一般的流化床锅炉，石灰石的投放量一般需要达到钙硫比为2.0—2.4之间，而大部分未完全反应的氧化钙将随烟气中的飞灰被排放掉，另外，循环流化床在实际运行过程中循环倍率、燃烧温度、流化风速及石灰石粒度和性质等因素也会对氧化钙的反应效率产生影响，使氧化钙不能全部参与反应。因此，循环流化床飞灰和炉渣中氧化钙的含量均较高。

为了使循环流化床锅炉的飞灰内的氧化钙能得到更好的活性和利用，并提高脱硫效率，目前研发了几种技术提高飞灰的再脱硫能力：

回燃技术：采用该技术将收集到的循环流化床脱硫飞灰与煤掺混送回锅炉，使飞灰燃尽，提高飞灰中所含脱硫剂的利用率或降低脱硫剂的加入量，但该技术因飞灰颗粒的平均直径小，氧化钙活性低， 分离器的扑捉能力不足以使这样的颗粒参与循环，飞灰停留时间少，因此回燃效果和脱硫效果不明显。

压片或造粒技术：该技术将飞灰的细小颗粒压成片状或用造粒法将飞灰制成颗粒状，送回流化床参与脱硫和燃烧，飞灰通过压片或造粒，单位体积重量增加，在流化床中的停留时间增加，燃尽率和脱硫率也大大提高，缺点是该工艺需要增加额外的设备和动力，很难和锅炉一体化，也不能连续生产，因此再利用费用高。

水活化再循环利用技术：该技术用于提高活性氧化钙的利用率和再循环脱硫率。飞灰中氧化钙含量高，但是活性氧化钙的量不高，用水与粉煤灰在一定温度下反应，氧化钙活化为氢氧化钙，使飞灰的孔结构和比表面积大大改善，而且大部分未参与脱硫的氧化钙因活化反应脱离硫酸钙的覆盖暴露出来，增加了与二氧化硫接触的机会，活化后的飞灰再循环使用，能大大提高脱硫能力。研究表明，飞灰活化程度除了与其化学组成有关外，与水化条件关系密切，一般水化时间越长，水活化温度越高，飞灰的活化程度越大，飞灰再脱硫的能力越强，但该技术的缺点是飞灰活化时间若太长，水化工艺与锅炉系统的连接性就很难掌握。

此外，目前成熟的消石灰器对氧化钙的纯度要求高，一旦氧化钙纯度发生变化，消石灰器无法保证消化的效果。而流化床锅炉的飞灰其氧化钙的浓度连续不断变化，通过分离后的氧化钙纯度也会不断变化，难于用目前成熟的消石灰器进行消化反应。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，回收循环流化床脱硫飞灰中氧化钙再次利用，本发明提供了一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，该分离消化一体装置将来自锅炉系统除尘器的飞灰依次在分离系统内有选择性的被分离出氧化钙含量较高的灰分，并在消化系统的蒸汽流化床内将氧化钙消化而转变成氢氧化钙，激活其脱硫能力。蒸汽流化床能使氧化钙与蒸汽充分的接触，达到最佳的消化效果。

本发明的技术方案是：一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，它包括飞灰进料系统、分离系统、引风系统，它还包括消化系统、废灰回收储仓和消石灰储仓，所述分离系统包括第一旋风分离器和流化分离器；所述消化系统包括蒸汽流化床、第二旋风分离器和布袋除尘器；所述第一旋风分离器与飞灰进料系统连接，第一旋风分离器的上输送管道与消化系统的蒸汽流化床上部连接，而第一旋风分离器下方出料口通过给料机连接流化分离器；所述流化分离器顶部出口与消化系统的蒸汽流化床相连接，其底部设有空气联箱，空气连箱上设有分离器布风板，流化分离器底部的一端设有出料口,出料口经螺旋给料机连接废灰回收储仓；在所述消化系统内，蒸汽流化床、第二旋风分离器及其所在的回料区域是由弧度隔板分隔；蒸汽流化床底部设蒸汽联箱，蒸汽联箱上设有流化床布风板，蒸汽流化床底部出料口通过出料管道与消石灰储仓连接；所述回料区域顶部设有一个或多个第二旋风分离器，蒸汽流化床顶部设分流板分别与第二旋风分离器的入口连接，回料区域出口下方设有挡板，第二旋风分离器的上输送管道与布袋除尘器连接；所述布袋除尘器底部的输送管道分成两路并通过双向开关挡板控制进入各路的飞灰量，一路管道与设置给料机的消石灰储仓连接，另一路管道与蒸汽流化床连接，布袋除尘器顶部通过输气管道与引风机连接。

所述空气联箱中的流动介质为空气，空气以一定压力通过分离器布风板使飞灰呈流态化。

所述蒸汽联箱中的流动介质为过热蒸汽，过热蒸汽的温度和压力将根据进入消化系统的飞灰流量和蒸汽流化床的温度进行调整,蒸汽联箱中的过热蒸汽以一定压力通过流化床布风板使飞灰呈流态化

所述布袋除尘器的返料输送管道与蒸汽流化床的连接处位于挡板的上方。

本发明的有益效果是：该分离消化一体装置使来自循环流化床锅炉除尘系统的含钙飞灰得以再回收，再激活。当与流化床锅炉配合运行时，能更有效增加脱硫效率，减少运行成本。该装置结构简单，投资较少，运行管理简便。

附图说明

图1是一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置的工作系统图。

图2是图1的A-A视图。

图中：Ⅰ、飞灰进料系统，Ⅱ、分离系统，Ⅲ、消化系统，Ⅳ、引风系统，Ⅴ、废灰回收储仓，Ⅵ、消石灰储仓，1、第一旋风分离器,1a、中心筒，1b、上输送管道，2、给料机, 3、流化分离器，3a、空气联箱，3b、分离器布风板，3c、出料口， 4、螺旋给料机，5、输送管道， 6、蒸汽流化床，6a、蒸汽联箱，6b、流化床布风板，6c、分流板，7、弧形隔板，8、第二旋风分离器，8a、中心筒，8b、上输送管道，9、回料区域，10、挡板，11、出料管道，12、布袋除尘器，12a、下输送管道, 12b、返料输送管道，13、输气管道，14、引风机 , 15、双向开关挡板，16、给料机。

具体实施方式

图1、2示出了一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置的工作系统图。图中，飞灰分离消化一体机装置主要包括飞灰进料系统Ⅰ、分离系统Ⅱ、消化系统Ⅲ、引风系统Ⅳ、废料回收储仓Ⅴ和消石灰储仓Ⅵ，分离系统Ⅱ包括第一旋风分离器1和流化分离器3,消化系统Ⅲ包括蒸汽流化床6、第二旋风分离器8和布袋除尘器12,引风系统Ⅳ包括输气管道13和引风机14。飞灰进料系统Ⅰ与第一旋风分离器1切向连接，第一旋风分离器1的上输送管道1b与消化系统Ⅲ的蒸汽流化床6上部连接，第一旋风分离器1下方出料口通过给料机2与流化分离器3连接。流化分离器3顶部出口与蒸汽流化床6连接，其底部设空气联箱3a，空气联箱3a上设分离器布风板3b，流化分离器3的底部出料口3c连接带螺旋给料机4的废灰回收储仓Ⅴ，废灰回收储仓Ⅴ与输送管道5连接。蒸汽流化床6、第二旋风分离器8及其所在回料区域9由弧形隔板7分隔，蒸汽流化床6底部设蒸汽联箱6a，蒸汽联箱6a上设流化床布风板6b，蒸汽流化床6底部出料口通过出料管道11与消石灰储仓Ⅵ连接，消化系统Ⅲ的回料区域9顶部设两个第二旋风分离器8，蒸汽流化床6顶部设分流板6c分别与第二旋风分离器8的入口切向连接，消化系统Ⅲ的回料区域9出口下方设挡板10，第二旋风分离器8的上输送管道8b与布袋除尘器12连接。布袋除尘器12底部的下输送管道12a和旁路输送管道12b通过双向开关挡板15控制，下输送管道2a与设置给料机16的消石灰储仓Ⅵ连接，返料输送管道12b与蒸汽流化床6连接，布袋除尘器12顶部通过输气管道13与引风机14连接。

上述的技术方案，来自飞灰输送系统Ⅰ的飞灰首先进入分离系统Ⅱ内的第一旋风分离器1，氧化钙含量较高的飞灰、密度较小及粒度较小的灰分进入中心筒1a经由上输送管道1b送至消化系统Ⅲ的蒸汽流化床6，而未被分离出来的含氧化钙飞灰、密度较大及粒度较大的飞灰成份由于离心力的作用向下流动，从第一旋风分离器1底部排出，经给料机2进入流化分离器3。流化分离器3底部设置空气联箱3a，空气在一定压力下通过分离器布风板3b输入流化分离器3内，使进入其内的飞灰呈流态化，比含氧化钙飞灰密度大的飞灰成份在重力作用下向下流动并经底部出料口3c进入废灰回收储仓Ⅴ，再经螺旋给料机4进入输送管道5，而含氧化钙飞灰及密度较轻的飞灰成份向上流动进入消化系统Ⅲ的蒸汽流化床6。

蒸汽流化床6底部设置蒸汽联箱6a，过热蒸汽在一定压力下，通过流化床布风板6b进入蒸汽流化床6内，床内强烈的流化使含氧化钙飞灰与过热蒸汽充分混合，并迅速发生化合反应生成氢氧化钙。飞灰混合物和蒸汽向上流动，经过弧形隔板7的渐缩空间逐渐加速，最终由分流板6c的分流分别进入第二旋风分离器8进行进一步分离。大部分没有反应完全的含氧化钙飞灰混合物向下流动，并经档板10的缓冲作用再次返回蒸汽流化床6进行消化，另外，氢氧化钙含量较多的飞灰和密度较轻、颗粒度较小的飞灰成份由中心筒8a及上输送管道8b进入布袋除尘器12，转而通过下输送管道12a输送至消石灰储仓Ⅵ，蒸汽和少量的空气由布袋除尘器12的顶部出口并通过输气管道13和引风机14向外排放。如布袋除尘器12内的飞灰氧化钙含量过多，可由旁路输送管道12b在双向开关挡板15操作下返回蒸汽流化床6内，再次进行消化反应，根据反应完成程度，未完成反应的含氧化钙飞灰可作多次循环反应，达到最大程度的消化。蒸汽流化床6底部出料口会定时开启，通过出料管道11将含氢氧化钙飞灰输送至消石灰储仓Ⅵ。

Claims (4)

1.一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，它包括飞灰进料系统（Ⅰ）、分离系统（Ⅱ）、引风系统(Ⅳ)，其特征是：它还包括消化系统（Ⅲ）、废灰回收储仓（Ⅴ）和消石灰储仓（Ⅵ），所述分离系统（Ⅱ）包括第一旋风分离器（1）和流化分离器（3）；所述消化系统(Ⅲ)包括蒸汽流化床(6)、第二旋风分离器(8)和布袋除尘器(12)；所述第一旋风分离器(1)与飞灰进料系统(Ⅰ)连接，第一旋风分离器(1)的上输送管道(1b)与消化系统(Ⅲ)的蒸汽流化床(6)上部连接，而第一旋风分离器(1)下方出料口通过给料机(2)连接流化分离器(3)；所述流化分离器(3)顶部出口与消化系统(Ⅲ)的蒸汽流化床(6)相连接，其底部设有空气联箱(3a)，空气连箱上设有分离器布风板（3b），流化分离器(3)底部的一端设有出料口（3c）,出料口（3c）经螺旋给料机(4)连接废灰回收储仓(Ⅴ)；在所述消化系统（Ⅲ）内，蒸汽流化床(6)、第二旋风分离器(8)及其所在的回料区域（9）是由弧度隔板（7）分隔；蒸汽流化床（6）底部设蒸汽联箱(6a)，蒸汽联箱(6a)上设有流化床布风板(6b)，蒸汽流化床（6）底部出料口通过出料管道(11)与消石灰储仓(Ⅵ)连接；所述回料区域（9）顶部设有一个或多个第二旋风分离器(8)，蒸汽流化床(6)顶部设分流板(6c)分别与第二旋风分离器(8)的入口连接，回料区域（9）出口下方设有挡板(10)，第二旋风分离器(8)的上输送管道(8b)与布袋除尘器（12）连接；所述布袋除尘器（12）底部的输送管道分成两路并通过双向开关挡板（15）控制进入各路的飞灰量，一路管道与设置给料机（16）的消石灰储仓(Ⅵ)连接，另一路管道与蒸汽流化床(6)连接，布袋除尘器（12）顶部通过输气管道（13）与引风机（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，其特征在于：所述空气联箱（3a）中的流动介质为空气，空气以压力通过分离器布风板（3b）使飞灰呈流态化。

3.根据权利要求1所述的一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，其特征在于：所述蒸汽联箱(6a)中的流动介质为过热蒸汽，过热蒸汽的温度和压力将根据进入消化系统(Ⅲ)的飞灰流量和蒸汽流化床（6）的温度进行调整,蒸汽联箱(6a)中的过热蒸汽以压力通过流化床布风板（6b）使飞灰呈流态化。

4.根据权利要求1所述的一种含氧化钙飞灰分离消化一体装置，其特征在于：所述布袋除尘器(12)的返料输送管道(12b)与蒸汽流化床(6)的连接处位于挡板(10)的上方。