CN110410797A - 一种针对可燃固废的cfb锅炉燃煤耦合处理工艺及该工艺的处理线 - Google Patents

Abstract

一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺及该工艺的处理线，处理工艺主要包括资源化加工、气力输送、锅炉燃烧和烟气排放四个步骤，相应的处理线主要包括资源化加工系统、独立气力输送系统、稳定燃烧系统和烟气净化系统。本发明在固废处理领域的适用性较广泛，高效实用，有效减少并抑制二噁英的生成，有效减少烟气、烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及化合物的排放量，有效减少燃煤量，节能环保。

Description

一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺及该工艺的 处理线

技术领域

本发明涉及固废及生物质再生利用技术领域，具体是一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺及该工艺的处理线。

背景技术

随着国家鼓励一般固废、生物质耦合燃煤发电的政策出台，一般可燃固废将成为热（发）电厂燃煤耦合燃烧的最好处置去向。一般固废燃料（称为RDF-5、SRF）即通过对可燃性一般固废进行分拣、筛选、干燥、破碎或进一步压缩成型等处理而制成的燃料，是清洁、均质、高质量、高热值的燃料。将粉碎后的散料直接作为燃料或者将散料进入冲压式成型机制成燃料棒，进入CFB锅炉中与煤炭混合燃烧，用于热（发）电厂中对煤炭的替代。

目前国内仅有少数热（发）电厂将工业固废送入CFB锅炉与煤炭混烧的应用案例，然而存在着混烧比例低、物料适用性差、燃烧不稳定、燃尽程度低、锅炉改造改型幅度大、有组织二噁英排放指标难控制等等问题。如申请号为2018106072389的专利文件所公开的一种生活垃圾焚烧的烟气耦合系统及工艺，包括焚烧炉、高温除尘器、引风机、燃煤电厂的燃煤锅炉、燃煤电厂的烟气净化系统；所述焚烧炉的烟气出口连通高温除尘器的烟气入口，高温除尘器的烟气出口连通引风机的烟气入口，引风机的烟气出口连通燃煤锅炉的烟气入口，燃煤锅炉的烟气出口连通燃煤电厂的烟气净化系统，其方案并未有切实改进，仍然存在前述问题。

发明内容

本发明的技术目的之一在于提供一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺，解决现有技术中存在的混烧比例低、物料适用性差、燃烧不稳定、燃尽程度低、排放指标难控制的问题。

该处理工艺的具体技术方案如下：一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺，包括

①资源化加工：将可燃固废原料一级破碎而获得SRF散料，再将SRF散料二级破碎并冲压加工成密度可调的RDF-5散料，以此作为耦合燃料；

②气力输送：以负压风机作为动力源，以管道作为输送路径，在管道上连通给料室，将耦合燃料送入管道并通过风力吹送至锅炉中；

③锅炉燃烧：燃料从锅炉的炉墙的若干处通过下倾通道进入炉膛密相区进行燃烧，在锅炉的炉墙上设置有分处于该下倾通道所在平面的上、下方的上二次风路和下二次风路，在锅炉的底部设置一次风路；

④烟气排放：通过脱硝系统、除尘系统及脱硫系统对烟气进行净化处理；

步骤③中，上二次风路的风流向下倾斜吹送而至少吹过下倾通道出口处，一次风量或二次风量占两者总风量的45~55%。

步骤③中，当床料层厚度等于或小于最小标定值时，通过在锅炉内添加渣料和/或污泥以补充床料，维持床料平衡状态。

传统的物料输送方式是通过输送带长距离输送到锅炉，然后采用螺旋给料或者溜管给料的方式使物料入炉燃烧，这样的长距离输送方式存在易漏料、粉尘污染、安全隐患、更占空间等诸多问题，并且传统方式所生成的二噁英总是较高，料口也易结焦堵塞。申请人在长期的工作中，通过思考和实践，设计了气力输送方案，实现了高效、安全、无污染、无撒漏的物料输送，且此种方式的现场布置相对灵活、不会太占空间；并且发现二噁英的大量生成，与燃料的欠氧燃烧及烟气二次燃烧有关，主要是燃料在入炉时未经充分燃烧便随气流出炉，容易在烟道中二次燃烧，无法快速冷却下来而产生大量二噁英，烟气在炉膛的停留时间达不到标准要求，而使得二噁英无法被有效分解，这个问题的发现在传统的固废处理线中都没有被清楚认识到，故申请人设计了配套的稳定燃烧方案，在传统一、二次风路的基础上进行改进，布置了上二次风路和下二次风路，使从下倾通道喷出的物料能够在充足的富氧燃烧条件下充分燃烧，减少二噁英的生成，使物料、燃煤配合气流进行混合、流化、扰动，尤其是上二次风路能够由上往下并偏向炉膛中部送风，能够对炉膛内的轻质固废燃料进行压制，增加燃烧时间，使其充分燃烧避免刚进炉的散料未燃烧充分就直接上升至锅炉上部出口，同时也对入料的下倾通道料口处进行冷却，料口也不易结焦堵塞。

本发明的技术目的之一在于提供一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，为的是配套实现前述的处理工艺，在具体设置上作出详细说明，解决前述提到的现有技术中存在的问题。

该处理线的具体技术方案如下：一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，包括资源化加工系统和烟气净化系统，还包括独立气力输送系统和稳定燃烧系统，所述独立气力输送系统用于将处理加工后的固废输送至所述稳定燃烧系统；所述独立气力输送系统包括负压风机组、送风管道、输料管道和给料机构，所述负压风机组与所述送风管道连接相通，所述给料机构连接在所述送风管道与所述输料管道之间并与两管道相通；所述稳定燃烧系统包括锅炉、燃料入炉管、一次风管、二次风管和一次风室，所述燃料入炉管一头与所述输料管道连接相通而另一头连接在所述锅炉的侧壁上，所述一次风室设置在所述锅炉的底部并通过出风部与所述锅炉的炉膛相通，所述一次风管与所述一次风室连接相通，所述二次风管包括连接在所述锅炉的侧壁上且分处于所述燃料入炉管所在水平面上、下方的上二次风管和下二次风管，所述上二次风管向下倾斜设置而使得自其所出的风流至少吹过所述燃料入炉管的管口。

作为优选，所述一次风管的出风量或所述二次风管的出风量占两者总出风量的45~55%。最佳的风量配比为，所述一次风管的出风量与所述二次风管的出风量各占50%（实际允许有±5%的误差）。

作为优选，所述给料机构包括料斗、给料中转室和气料混合室，所述给料中转室上部与所述料斗连接相通，所述给料中转室下部与所述气料混合室连接相通，所述气料混合室的两头分别与所述送风管道、所述输料管道连接相通。

作为优选，所述给料中转室中设有转轴，所述转轴上连接有若干个转动叶片，所述转动叶片伸入所述气料混合室中。

作为优选，所述给料中转室、所述气料混合室为轴线相平行的筒体，所述给料中转室的侧面与所述气料混合室的侧面相重叠并在该重叠部分上设有相通的过料口，所述转动叶片通过所述过料口伸入到所述气料混合室中。

作为优选，所述转动叶片为平直板片。

作为优选，所述燃料入炉管倾斜接入所述锅炉的侧壁而与所述锅炉的侧壁形成下倾角。

作为优选，所述下倾角的角度范围为35~50度。

作为优选，所述燃料入炉管的出口所对应的所述锅炉的内部位置在炉膛密相区或密稀相交界处。

本发明的技术优点在于所述锅炉燃煤耦合处理工艺及处理线实现容易、效果优良，主要体现在如下几个方面：

1、本技术的适用性：本发明对多品种、多尺寸固废耦合比例可高达50%及以上，对一般可燃固废的品种、尺寸的适用性基本达到了全覆盖水平，无需增加二次燃烧室，大大超过了目前国内同类处理水平，值得在本领域内推广使用；

2、本技术的二噁英排放：多品种、多尺寸固废耦合燃料混烧后的二噁英排放低于国际（欧盟）排放标准，且混烧时相对于不混烧时大幅降低；

3、本技术的热电超低排放：在执行煤电机组超低排放标准的基础上进一步减排，有效减少烟气、烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及化合物的排放量；

4、本技术的节能效益：有效减少燃煤量，高效节能。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的有关独立气力输送系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的有关给料机构的结构示意图；

图4为本发明实施例的有关给料机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的有关给料机构的结构示意图；

图6为本发明实施例的有关稳定燃烧系统的结构示意图；

图7为本发明实施例的有关稳定燃烧系统的结构示意图；

图中编号对应的各部分名称分别为：a1-负压风机组，a2-送风管道，a3-输料管道，a4-料斗，a41-出气口，a5-给料中转室，a51-转轴，a52-转动叶片，a6-气料混合室，a61-卸料口，b1-锅炉，b2-燃料入炉管，b3-一次风管，b4-二次风管，b41-上二次风管，b42-下二次风管，b5-一次风室，α-下倾角。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明：

本实施例主要是对一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺及处理线进行配套说明，固废先从转运站进行收集、分类、初选和打包，然后转运到处置中心，经资源化加工系统进行破碎、分选、和破碎加工获得耦合燃料，再经独立气力输送系统将耦合燃料输送至稳定燃烧系统，最后经由烟气净化系统进行达标排放。耦合燃料由SRF加工、RDF-5加工而来，前者为可燃固废原料经过一级破碎机破碎成600mm及以下尺寸（由于一般将物料认作片状、块状或棒状，故该尺寸一般指长度）的散料，后者为将前者所得的散料再经过二级破碎机破碎成40mm以下尺寸（由于一般将物料认作片状、块状或棒状，故该尺寸一般指长度）的散料，然后经过冲压机加工成密度可调的成形耦合燃料。

现有技术中，资源化加工系统及烟气净化系统均已有成熟应用。资源化加工系统主要包括输送带、一级破碎机和二级破碎机，配以分选机及人工进行分选除杂，烟气净化系统主要包括除尘设施、脱硫设施、脱硝设施，常规经合理排序、多个重复设置等方式连接在锅炉之后，用以完成烟气净化排放过程，在此均不多赘述。

见图1~图5，独立气力输送系统包括负压风机组a1、送风管道a2、输料管道a3和给料机构，负压风机组a1与送风管道a2连接相通，给料机构连接在送风管道a2与输料管道a3之间并与两管道相通。图中，在料斗a4所在框图的左侧还依次示意了除铁器、风选机、均质机、拨料机以及水平布设在其间并通向料斗a4的输送带，除铁器、风选机、均质机，输送带，除铁器、风选机、均质机与负压风机组a1之间连有负压系统，在料斗a4所在框图的右侧还示意了连接料斗a4的出气口a41的除尘器，这样的设置均已被成熟应用，不再多赘述。负压风机组a1由多台高压离心风机组成，每台高压离心风机均对应连接有送风管道a2和给料机构。用于一台炉的风机全压范围在通常在10~80kpa，风量范围在5000~20000m³/h，管道的内径大小可根据实际情况进行调整。具体的，给料机构包括料斗a4、给料中转室a5和气料混合室a6，料斗a4采用微正压料斗，见图2、图3、图、4、图5，输送带将耦合燃料输送入其中。给料中转室a5上部与料斗a4的底部连接相通；给料中转室a5、气料混合室a6为轴线相平行的筒体，给料中转室a5的下部侧面与气料混合室a6的上部侧面相重叠，在该重叠部分上设有公共的相通的过料口；气料混合室a6的前后两头分别与送风管道a2、输料管道a3连接相通。给料中转室a5中设有转轴a51，其外接驱动电机，转轴a51上连接有若干个平直板片状的转动叶片a52，转动叶片a52在转动时，其端部的一部分本体通过过料口伸入到气料混合室a6中。转动叶片a52顺逆时针旋转均可，两叶片之间的槽腔中的耦合燃料被逐份地送入到气料混合室a6中，配合经过气料混合室a6的风流，耦合燃料再被携带吹送至锅炉，即使长距离输送，也能做到迅速且充分。另外，气料混合室a6的底部设有卸料口a61，用于将较重、较大的沉淀物及时清理，料斗a4的的顶部设置出气口a41，用于与除尘器连接而将料斗a4的漏风吸走并进行除尘。

独立气力输送系统可以通过控制风速、风量来调节燃料的输送供给量，例如调控风机的源动力、在管道上设置调节阀等方式；给料机构也可以通过控制转轴a51转速来调节燃料的输送供给量。因此，准备运往燃烧室进行燃烧的耦合燃料的输送供给量可以较自由、较方便地进行调节，再加上气力输送在输送速度和输送充分度上均较为优秀，无较大的调节迟滞和输送量误差，故可以通过较为准确地增加燃料给料量、减少用煤量的方式，建立起新的锅炉燃烧循环平衡状态，这样可以在保证能量产出的同时，有效减少燃煤量，达到节能环保的目的。这也是本技术方案所能有效实现的高耦合燃烧比例技术。另外当床料层厚度等于或小于最小标定值时，通过在锅炉内添加渣料和/或污泥以补充床料，维持床料平衡状态，这也是在本技术方案中可实现高耦合燃烧比例技术的手段。

见图6、图7，稳定燃烧系统包括锅炉b1、燃料入炉管b2、一次风管b3、二次风管b4和一次风室b5，燃料入炉管b2一头与输料管道a3连接相通而另一头连接在锅炉b1的侧壁上，关于燃料入炉管b2、一次风管b3、二次风管b4的图示稍作说明下，在图中以“指向箭头”的形式在图中作为指代示意，更为直观。燃料入炉管b2的出口所对应的锅炉b1的内部位置在炉膛密相区或密稀相交界处，确保物料进入炉膛密相区燃烧，并且能够配合到二次风管b4尤其是上二次风管b41，确保上二次风流能够将出来的物料压制、扰动在炉膛密相区富氧燃烧。燃料入炉管b2可以在锅炉b1的侧壁布置多个，也就是从炉墙的前后左右方向进入。燃料入炉管b2倾斜接入锅炉b1的侧壁而与水平面形成下倾角α，下倾角α的角度范围以35~50度为宜，图7中有示意。一次风室b5设置在锅炉b1的底部并通过出风部与锅炉b1的炉膛相通，出风部常用为风帽，是常规且较适宜的设置形式，也可以为水平侧开出风口，一次风管b3与一次风室b5连接相通，一次风流自下往上吹送。

参考图6，二次风管b4包括连接在锅炉b1的侧壁上且分处于燃料入炉管b2所在水平面上、下方的上二次风管b41和下二次风管b42。下二次风管b42常规即为水平或向下偏向炉膛中间地倾斜设置方式，在左右侧壁上至少设置一路，实施例中以左右各一路示例；上二次风管b41向下并偏向炉膛中部地倾斜设置而使得自其所出的风流吹过燃料入炉管b2的管口，管口可选择扩散型喷口，上二次风管b41向下并偏向炉膛中间地吹送风流，在左侧壁或右侧壁上至少设置一路，实施例中仅在左侧壁上设置了一路以作示意，实际可以在右侧壁上再设置一路，并进一步地使相对的两路上二次风管b41在水平方向上相错开，加大对物料的压制、扰动的区域并加强其效果。二次风管b4的出风量占总出风量的50%（允许误差为±5%），也就是一次风量和二次风量约各占一半，这是实际测算中效果较好也较易控制的风量配比。这也就是对以往锅炉的改造，加大二次风量，减少一次风量，并调整一、二次风管的布置位置及角度，实现充分完全的稳定燃烧，因以往的锅炉一、二次风量分别为60%和40%，且目前为止，仅有下二次风路，无法提高循环流化床锅炉分级燃烧的强度，一直未能找到症结并“对症下药”地来解决以往固废处理领域中二噁英浓度较高的问题。

前述设置可以达到如下的燃烧工况：燃料经管道气力输送直接进入炉膛密相区，燃料在炉膛密相区形成新的射流区空气混合动力场。固废耦合燃料通过均匀给料进入炉膛，通过风量配比调节，实现定量氧气助燃，产生正压垂直下倾角射流破核流层进行充分扰动，达到增加燃料空间滞留的目的；同时因燃料入炉处的上方的风向下倾略偏中的二次风吹送，对物料进行压制、扰动，使燃料燃烧最集中区进行富氧燃烧，不仅延长了耦合燃烧时间，更使燃料在密相区和炉膛内充分燃尽，烟气停留时间完全满足要大于2S的要求，实际远远超过2S，并在800℃或850℃以上温度中二噁英浓度分解效率达到99.99%以上，同时消除了在排放烟道中产生二次燃烧的条件，通过烟道时实现温度急冷以完全抑制住二噁英从烟气中复原现象。

本技术方案实施后，CFB锅炉的多品种、多尺寸固废耦合比例可高达50%及以上，对一般可燃固废的品种、尺寸的适用性基本做到了全覆盖，部分物料的含水率可以不限，不需要增加二次燃烧室（M型锅炉烟道），大大超过了国内目前同类处置水平，对开辟国内CFB锅炉燃煤耦合、消纳工业固废具有重要的指导意义；在多品种、多尺寸固废耦合比例为35%时，实测烟气有组织排放口的二噁英浓度为0.0027ngTEQ/m³，也即混烧工业固废后二噁英排放反而比不混烧时（0.012ngTEQ/m³）减少约77.5%，并且仅仅只有国际（欧盟）排放标准（0.1ngTEQ/m³）的2.7%左右，因此对国内工业固废无害化处置技术和工艺的研究方面产生了重大、积极的影响；在年处理13.2万吨一般固废治理项目的情况下，投产后可减少烟气排放量26400万Nm3/a、烟尘排放量1.32t/a、二氧化硫排放量9.24t/a、氮氧化物13.2t/a、汞及其化合物0.008t/a，同时燃煤量可减少30%左右。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理工艺，其特征在于：包括

①资源化加工：将可燃固废原料一级破碎而获得SRF散料，再将SRF散料二级破碎并冲压加工成密度可调的RDF-5散料，以此作为耦合燃料；

②气力输送：以负压风机作为动力源，以管道作为输送路径，在管道上连通给料室，将耦合燃料送入管道并通过风力吹送至锅炉中；

③锅炉燃烧：燃料从锅炉的炉墙的若干处通过下倾通道进入炉膛密相区进行燃烧，在锅炉的炉墙上设置有分处于该下倾通道所在水平面的上、下方的上二次风路和下二次风路，在锅炉的底部设置一次风路；

④烟气排放：通过脱硝系统、除尘系统及脱硫系统对烟气进行净化处理；

步骤③中，上二次风路的风流向下倾斜吹送而至少吹过由下倾通道出口处，一次风量或二次风量占两者总风量的45~55%。

2.一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，包括资源化加工系统和烟气净化系统，其特征在于：还包括独立气力输送系统和稳定燃烧系统，所述独立气力输送系统用于将处理加工后的固废输送至所述稳定燃烧系统；

所述独立气力输送系统包括负压风机组（a1）、送风管道（a2）、输料管道（a3）和给料机构，所述负压风机组（a1）与所述送风管道（a2）连接相通，所述给料机构连接在所述送风管道（a2）与所述输料管道（a3）之间并与两管道相通；

所述稳定燃烧系统包括锅炉（b1）、燃料入炉管（b2）、一次风管（b3）、二次风管（b4）和一次风室（b5），所述燃料入炉管（b2）一头与所述输料管道（a3）连接相通而另一头连接在所述锅炉（b1）的侧壁上，所述一次风室（b5）设置在所述锅炉（b1）的底部并通过出风部与所述锅炉（b1）的炉膛相通，所述一次风管（b3）与所述一次风室（b5）连接相通，所述二次风管（b4）包括连接在所述锅炉（b1）的侧壁上且分处于所述燃料入炉管（b2）所在水平面上、下方的上二次风管（b41）和下二次风管（b42），所述上二次风管（b41）向下倾斜设置而使得自其所出的风流至少吹过所述燃料入炉管（b2）的管口。

3.根据权利要求2所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述一次风管（b3）的出风量或所述二次风管（b4）的出风量占两者总出风量的45~55%。

4.根据权利要求2所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述给料机构包括料斗（a4）、给料中转室（a5）和气料混合室（a6），所述给料中转室（a5）上部与所述料斗（a4）连接相通，所述给料中转室（a5）下部与所述气料混合室（a6）连接相通，所述气料混合室（a6）的两头分别与所述送风管道（a2）、所述输料管道（a3）连接相通。

5.根据权利要求4所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述给料中转室（a5）中设有转轴（a51），所述转轴（a51）上连接有若干个转动叶片（a52），所述转动叶片（a52）伸入所述气料混合室（a6）中。

6.根据权利要求5所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述给料中转室（a5）、所述气料混合室（a6）为轴线相平行的筒体，所述给料中转室（a5）的侧面与所述气料混合室（a6）的侧面相重叠并在该重叠部分上设有相通的过料口，所述转动叶片（a52）通过所述过料口伸入到所述气料混合室（a6）中。

7.根据权利要求5所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述转动叶片（a52）为平直板片。

8.根据权利要求2所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述燃料入炉管（b2）倾斜接入所述锅炉（b1）的侧壁而与水平面之间形成下倾角。

9.根据权利要求8所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述下倾角的角度范围为35~50度。

10.根据权利要求2所述的一种针对可燃固废的CFB锅炉燃煤耦合处理线，其特征在于：所述燃料入炉管（b2）的出口所对应的所述锅炉（b1）的内部位置在炉膛密相区或密稀相交界处。