CN107965773A - 一种燃用低热值燃料的流化床热能中心及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃用低热值燃料的流化床热能中心及其使用方法，包括三回程炉膛，三回程炉膛下方通过小风帽布风板连接等压风室，三回程炉膛下部设置进料管、高位埋管、返料口，三回程炉膛顶部设置有水冷壁上集箱，水冷壁上集箱通过导汽管连通锅筒，三回程炉膛出口通过水平烟道拐弯连通尾部竖井，尾部竖井竖向平行布置导热油加热装置和旁路烟道，旁路烟道进口设置调节挡板，出口连接新风装置，尾部竖井下出口通过下倾烟道连通蜗壳分离器，蜗壳分离器出口通过连接烟道连通烘干生产线。本发明能降低设备投资和运行成本，系统调节简单方便，安全可靠，设备原始排放NOX低，降低烟气达标排放环保运行费用。
Description
技术领域
本发明属于（木材加工）人造密度纤维板企业热能设备技术领域，具体涉及一种燃用低热值燃料的流化床热能中心及其使用方法。
背景技术
人造密度纤维板生产线主要用热载体为蒸汽、热油和热风。企业由此配备热能中心有以下两种情况。
一是配置三台独立的热源：如图2所示，固定炉排热风炉、链条炉排导热油锅炉、链条或往复炉排蒸汽锅炉。各设备系统独立运行。
二是配置链条或往复炉排焚烧炉燃烧系统，如图3所示，产生热烟气后分三部分供热，一部分热烟气用于加热导热油，产生240-280℃导热油，设备与常规热油炉基本相同。一部分热烟气用于蒸汽锅炉系统产生饱和蒸汽，向生产线各点供汽。剩下部分热烟气掺新空气后，混合导热油尾部烟气、蒸汽锅炉尾部烟气，供给纤维干燥机用热。各部分要求独立调节，配置独立调节门和变频引风机，为方便调节焚烧炉燃烧系统还设立直接对空排放高温烟气系统。
上述热能中心采用炉排层燃技术，只能燃用优质烟煤（掺烧企业生产线低热值木屑废料），燃料成本高。各设备系统独立运行或各部分要求独立调节，设备占地面积大；操作人员多，人力成本高。由于我们国家环保对煤炭等洁净燃烧要求越来越高，各独立热源设备属于关闭的小锅炉系列（如：10-15万方中密度板/年生产线，耗蒸汽量仅为3.5-6.5T/H）。而焚烧炉燃烧系统采用层燃技术，层燃设备氮氧化物排放浓度过大，原始排放NOX在400-500mg/m3以上，烟气治理成本高，已列入环保淘汰技术。焚烧炉设立直接对空排放高温烟气系统是环保不允许的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种燃用低热值燃料的流化床热能中心及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，包括三回程炉膛，三回程炉膛下方通过小风帽布风板连接等压风室，三回程炉膛下部设置进料管、高位埋管、返料口，三回程炉膛顶部设置有水冷壁上集箱，水冷壁上集箱通过导汽管连通锅筒，三回程炉膛出口通过水平烟道拐弯连通尾部竖井，尾部竖井竖向平行布置导热油加热装置和旁路烟道，旁路烟道进口设置调节挡板，出口连接新风装置，尾部竖井下出口通过下倾烟道连通蜗壳分离器，蜗壳分离器出口通过连接烟道连通烘干生产线。
优选的，上述导热油加热装置包括依次连接的进口集箱、蛇形管和出口集箱。
1． 优选的，上述三回程炉膛受热面敷设卫燃带，卫燃带根据燃料热值和热力计算增减。
优选的，上述小风帽布风板的风帽直径为50mm，风帽上的透风孔直径为5mm，相邻风帽间间距为70mm。
优选的，上述高位埋管位于炉膛内670-785mm处。
优选的，上述尾部竖井中设置有与导热油加热装置通道竖向平行的旁路烟道，旁路烟道进口设置调节挡板，出口连接新风装置。
优选的，上述导热油加热装置的蛇形管为光管结构，逆流布置，蛇形管采用全防磨安全结构。
优选的，上述一种燃用低热值燃料的流化床热能中心的使用方法，该方法包括以下步骤：
（1）三回程炉膛下设置等压风室，等压风室进口介质为自然新鲜空气和0-30%比重的尾部烟气掺和；
（2）将低热值煤碳掺和低热值生物质木屑废料、树皮、木粉混合而成燃料的颗粒直径≤8mm，生物质颗粒≤50mm，混合后热值低于2500Kcal/kg，
（3）混合而成燃料加入流化床下部小风帽布风板上；
（4）通过控制流化床床压，粗重颗粒在炉膛密相区燃烧，轻细颗粒进入上部低流速长流程炉膛燃烧，控制流速3.5-6m/s，全流程燃烧时间7-8s，进入二三回程的较重颗粒在二三回程转弯处因为惯性和重力分离后由沉降槽返回一回程循环燃烧，较轻颗粒继续在第三回程燃烧完毕；
（5）三回程燃烧空间与受热面结合形成蒸汽锅炉系统，通过燃烧调整结合增减埋管受热面及增减卫燃带面积，达到蒸汽负荷的调节，产生1.25MPa饱和蒸汽供烘干生产线各点使用。
优选的，上述高温烟气进入尾部竖井通过导热油加热装置，加热导热油供生产用，平行设置的旁路烟道通过调节挡板调节流经导热油加热装置的蛇形管烟气量，调节导热油出口温度240-280℃。
优选的，上述导热油加热装置出口烟气由新风装置掺新空气后进入蜗壳分离器，新空气与热烟气在分离器内旋流混合，同时实现部分细灰分离，通过新风装置调节新风流量，实现烟气温度的调节；合格的200-250℃烟气进入纤维烘干生产线，经尾部脱硫、脱硝、除纤维装置处理后达标排放。
采用上述方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果如下：
（1）本发明将三台设备或三个独立系统整合为一台设备，减少占地面积和操作人员及操作的简单化；
（2）采用循环流化床燃烧，燃用劣质低热值煤碳如矸石、炉渣或其他低热值燃料，并掺烧企业生产线低热值生物质废料（比例30-80%），混合后热值低于2500Kcal/kg，降低企业燃料成本；
（3）导热油加热蛇形管采用全防磨安全结构，不会发生管子磨损现象；
（4）除蒸汽锅炉系统负荷调节要求高一点外，导热油系统和热烟气调节简单；
（5）流化床燃烧因为床内流化和温度均匀，采用低温（850℃）燃烧，0-30%比重的尾部烟气掺和使过量空气系数小，缺氧燃烧抑制了NOX的产生；因为细物料的循环使得细灰浓度高，废弃低热值木屑主要在炉膛稀相区燃烧；长流程使燃烧时间长，扩展了还原性气氛高度，还原反应降低了NOX排放，设备原始排放NOX在200mg/m3以下；掺加石灰石可以实现炉内脱硫。为设备烟气进一步治理，极大降低烟气达标排放环保运行费用。
综上所述，本发明能降低设备投资和运行成本，系统调节简单方便，安全可靠，设备原始排放NOX低，降低烟气达标排放环保运行费用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为现有的三台独立热源的供热系统示意图；
图3为现有的配置链条或往复炉排焚烧炉燃烧系统结构示意图；
图4为图1中的A-A剖面结构示意图。
图中：1-三回程炉膛 2-小风帽布风板 3-等压风室 4-进料管 5-高位埋管6-返料口 7-水平烟道 8-尾部竖井 9-导热油加热装置 10-旁路烟道 11-调节挡板12-新风装置 13-下倾烟道 14蜗壳分离器 15-连接烟道 16-烘干生产线 17-进口集箱 18-蛇形管 19-出口集箱 20-水冷壁上集箱 21-导汽管 22-锅筒。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-4所示，一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，包括三回程炉膛1，三回程炉膛1下方通过小风帽布风板2连接等压风室3，三回程炉膛1下部设置进料管4、高位埋管5、返料口6，三回程炉膛1顶部设置有水冷壁上集箱20，水冷壁上集箱20通过导汽管21连通锅筒22，三回程炉膛1出口通过水平烟道7拐弯连通尾部竖井8，尾部竖井8竖向平行布置导热油加热装置9和旁路烟道10，旁路烟道10进口设置调节挡板11，出口连接新风装置12，尾部竖井8下出口通过下倾烟道13连通蜗壳分离器14，蜗壳分离器14出口通过连接烟道15连通烘干生产线16。
优选的，上述导热油加热装置9包括依次连接的进口集箱17、蛇形管18和出口集箱19。
优选的，上述三回程炉膛1受热面敷设卫燃带，卫燃带根据燃料热值和热力计算增减。
优选的，上述小风帽布风板2的风帽直径为50mm，风帽上的透风孔直径为5mm，相邻风帽间间距为70mm。
优选的，上述高位埋管5位于炉膛内670-785mm处。
优选的，上述尾部竖井8中设置有与导热油加热装置9通道竖向平行的旁路烟道10，旁路烟道10进口设置调节挡板11，出口连接新风装置12，通过调节挡板，可以调节进入导热加热装置的蛇形管处的烟量。
优选的，上述导热油加热装置9的蛇形管为光管结构，逆流布置，蛇形管采用全防磨安全结构。
实施例2：一种燃用低热值燃料的流化床热能中心的使用方法，该方法包括以下步骤：
（1）三回程炉膛1下设置等压风室3，等压风室进口介质为自然新鲜空气和0-30%比重的尾部烟气掺和；
（2）将低热值煤碳掺和低热值生物质木屑废料、树皮、木粉混合而成燃料的颗粒直径≤8mm，生物质颗粒≤50mm，混合后热值低于2500Kcal/kg，
（3）混合而成燃料加入流化床下部小风帽布风板2上；
（4）通过控制流化床床压，粗重颗粒在炉膛密相区燃烧，轻细颗粒进入上部低流速长流程炉膛燃烧，控制流速3.5-6m/s，全流程燃烧时间7-8s，进入二三回程的较重颗粒在二三回程转弯处因为惯性和重力分离后由沉降槽返回一回程循环燃烧，较轻颗粒继续在第三回程燃烧完毕；
（5）三回程燃烧空间与受热面结合形成蒸汽锅炉系统，通过燃烧调整结合增减埋管受热面及调整卫燃带面积，达到蒸汽负荷的调节，产生1.25MPa饱和蒸汽供烘干生产线各点使用。
优选的，上述高温烟气进入尾部竖井（7）通过导热油加热装置（9），加热导热油供生产用，平行设置的旁路烟道（10）通过调节挡板（11）调节流经导热油加热装置（9）的蛇形管烟气量，调节导热油出口温度240-280℃。
优选的，上述导热油加热装置（9）出口烟气由新风装置（12）掺新空气后进入蜗壳分离器（14），新空气与热烟气在分离器内旋流混合，同时实现部分细灰分离，通过新风装置（12）调节新风流量，实现烟气温度的调节；合格的200-250℃烟气进入纤维烘干生产线，经尾部脱硫、脱硝、除纤维装置处理后达标排放。
实验验证例：以维林木业（10万方中密度板/年）生产线和统和木业（15万方中密度板/年）生产线为例，二厂原来均配置三台独立的热源：固定炉排热风炉、链条炉排导热油锅炉、链条炉排蒸汽锅炉。燃料为发热量＞5000kcal/kg的优质烟煤和少量生产线生物质废料，各设备系统独立运行。2014年维林木业因为燃料成本太高改造为燃用低热值燃料的流化床热能中心，并采用托管运行方式。实际燃用1100-1500kcal/kg煤矸石+30%生产线废料，蒸汽负荷3-4吨/小时，经统计每天节约燃料等成本2.5万元；2016年统和木业因为环保不达标（工厂停产等待被关闭）改造为燃用低热值燃料的流化床热能中心。实际燃用1500-2500kcal/kg当地劣质混煤+40～60%生产线废料（树皮、木粉、木片等生物质废料），蒸汽负荷6-7吨/小时，床压4000-5300Pa，床温能稳定在820-850℃，原始排放NOX在200mg/m3以下，尾部新增臭氧脱销和喷淋脱硫装置，2017年4月环保达标，现已恢复生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：包括三回程炉膛（1），三回程炉膛（1）下方通过小风帽布风板（2）连接等压风室（3），三回程炉膛（1）下部设置进料管（4）、高位埋管（5）、返料口（6），三回程炉膛（1）顶部设置有水冷壁上集箱（20），水冷壁上集箱（20）通过导汽管（21）连通锅筒（22），三回程炉膛（1）出口通过水平烟道（7）拐弯连通尾部竖井（8），尾部竖井（8）竖向平行布置导热油加热装置（9）和旁路烟道（10），旁路烟道（10）进口设置调节挡板（11），出口连接新风装置（12），尾部竖井（8）下出口通过下倾烟道（13）连通蜗壳分离器（14），蜗壳分离器（14）出口通过连接烟道（15）连通烘干生产线（16）。
2.根据权利要求1所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：导热油加热装置（9）包括依次连接的进口集箱（17）、蛇形管（18）和出口集箱（19）。
3.根据权利要求1所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：三回程炉膛（1）受热面敷设卫燃带。
4.根据权利要求1所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：小风帽布风板（2）的风帽直径为50mm，风帽上的透风孔直径为5mm，相邻风帽间间距为70mm。
5.根据权利要求1所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：高位埋管（5）位于炉膛内670-785mm处。
6.根据权利要求1所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：尾部竖井（8）中设置有与导热油加热装置（9）通道竖向平行的旁路烟道（10），旁路烟道（10）进口设置调节挡板（11），出口连接新风装置（12）。
7.根据权利要求2所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心，其特征在于：导热油加热装置（9）的蛇形管为光管结构，逆流布置，蛇形管采用全防磨安全结构。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心的使用方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）三回程炉膛（1）下设置等压风室（3），等压风室进口介质为自然新鲜空气和0-30%比重的尾部烟气掺和；
（2）将低热值煤碳掺和低热值生物质木屑废料、树皮、木粉混合而成燃料的颗粒直径≤8mm，生物质颗粒≤50mm，混合后热值低于2500Kcal/kg；
（3）混合而成燃料加入流化床下部小风帽布风板（2）上；
（4）通过控制流化床床压，粗重颗粒在炉膛密相区燃烧，轻细颗粒进入上部低流速长流程炉膛燃烧，控制流速3.5-6m/s，全流程燃烧时间7-8s，进入二三回程的较重颗粒在二三回程转弯处因为惯性和重力分离后由沉降槽返回一回程循环燃烧，较轻颗粒继续在第三回程燃烧完毕；
（5）三回程燃烧空间与受热面结合形成蒸汽锅炉系统，通过燃烧调整结合增减埋管受热面及增减卫燃带面积，达到蒸汽负荷的调节，产生1.25MPa饱和蒸汽供烘干生产线各点使用。
9.根据权利要求8所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心的使用方法，其特征在于：高温烟气进入尾部竖井（7）通过导热油加热装置（9），加热导热油供生产用，平行设置的旁路烟道（10）通过调节挡板（11）调节流经导热油加热装置（9）的蛇形管烟气量，调节导热油出口温度240-280℃。
10.根据权利要求8所述的一种燃用低热值燃料的流化床热能中心的使用方法，其特征在于：导热油加热装置（9）出口烟气由新风装置（12）掺新空气后进入蜗壳分离器（14），新空气与热烟气在分离器内旋流混合，同时实现部分细灰分离，通过新风装置（12）调节新风流量，实现烟气温度的调节；合格的200-250℃烟气进入纤维烘干生产线，经尾部脱硫、脱硝、除纤维装置处理后达标排放。
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