CN114811641A - 一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统及方法，主要包括气化细渣输送系统、高温高压雾化干燥系统和新型输粉系统。气化细渣输送系统包括依次连接的气化细渣储仓、正压给料机、膏体泵和输送管道；高温高压雾化干燥系统包括热一次风旁路和雾化装置，雾化空气由热一次风旁路引出，由增压风机提高压头后引至雾化装置，实现气化细渣的雾化和干燥；雾化装置出口气化细渣携带流输送管道，与煤粉管道通过混合装置相连，构成新型输粉系统，实现气化细渣携带流与煤粉气流的高效混合。本发明规避了气化细渣对输煤系统和磨煤机内部件的腐蚀；同步实现气化细渣的雾化和干燥；掺烧比例易于控制；避免了锅炉本体和磨煤机的改造。

Description

一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统及方法

技术领域

本发明属于火力发电及固体废弃物处置技术领域，具体涉及一种 新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统及方法。

背景技术

随着煤气化技术的大规模推广，煤气化渣的产生、堆存和填埋量 越来越大，造成了严重的环境污染和土地资源浪费，对煤化工企业的 可持续发展造成不利影响，煤气化渣处理迫在眉睫。煤气化灰渣在固 体废弃物中的比例很大，对灰渣进行合理利用，不仅可以消除灰渣的 危害，还可以节约大量物质资源，变废为宝，是关系到煤化工行业绿 色可持续发展的重要方面，也是实现碳达峰、碳中和的重要方面。煤 气化渣综合利用主要包括建工建材、土壤水体修复、基于掺烧的残碳 利用、基于催化剂载体的高值化利用。气化细渣残碳含量较气化粗渣 高，导致建工建材掺量低、品质不稳定，经济和环境效益差。气化细 渣在碳材料开发利用、陶瓷材料制备等方面，虽然经济效益相对显著， 但均处于实验室研究阶段，成本高、流程复杂、杂质难调控、下游市 场小等问题，无法实现规模化利用。

气化细渣含碳量高是其难以利用的原因之一，对高含碳量气化细 渣进行循环掺烧，不仅利用了其中的碳资源，而且使高碳渣转变成低 碳渣，有利于气化渣的建材化利用。气化细渣水分高，粘性大，可借 助膏体泵通过管道输送系统直接引入循环流化床锅炉内进行掺烧，也 可对气化细渣进行预干燥后引入输煤系统。由于气化细渣水分含量高， 通过预干燥处理工艺需消耗大量蒸汽等干燥介质，运行成本较高，同 时易引发粉尘二次污染；同时，气化细渣通过烘干设备干化后掺入原 煤送至锅炉进行燃烧，常会堵塞破碎设备和煤仓，掺烧比例较低。

煤粉锅炉是以煤粉为燃料的锅炉设备，它具有燃烧迅速、完全、 容量大、效率高、适应煤种广，便于控制调节等优点。采用煤粉锅炉 掺烧气化细渣，极大地拓宽了气化细渣处理路径，实现气化细渣更大 范围的资源化综合利用，减少了环境污染。但目前煤粉锅炉直接掺烧 气化细渣的技术尚不成熟。

气化细渣含水率较高，传统输送方式将导致输煤系统和给煤系统 的堵塞，对给煤机皮带造成粘连，引发给煤不畅，造成机组负荷波动。

气化装置合成气中包含大量氯化物，合成气经过各级洗涤和闪蒸 工序时，由于氯离子不易与其他物质发生反应，不易沉淀，也不会被 分解，最终相当一部分氯化物进入气化细渣中，使得气化细渣具有较 强的腐蚀性。若将气化细渣直接引入磨煤机，将加速磨煤机内部件如 磨辊、磨盘、分离器等的腐蚀和磨损；气化细渣含水率高，进入磨煤 机将对制粉系统干燥出力产生较大影响。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供了一种新型输粉方式下煤 粉锅炉掺烧气化细渣的系统及方法，通过采用加压泵送装置、高温 高压雾化干燥装置、新型输粉方式将气化细渣引入煤粉锅炉炉膛， 借助高温、高混合强度的气流，促进气化细渣的高效燃烧转化，实 现气化细渣规模化消纳和高值化利用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，包括气化细 渣输送系统、高温高压雾化干燥系统和新型输粉系统；

所述气化细渣输送系统包括储存成品气化细渣的气化细渣储仓2， 气化细渣储仓2通过正压给料机3、膏体泵4经输送管道5与高温高 压雾化干燥系统相连；

所述高温高压雾化干燥系统主要包括雾化装置6和热一次风旁 路8，热一次风旁路8从热一次风母管7合适位置引出，旁路上布置 增压风机10，下游与雾化装置6相连；

所述新型输粉系统包括与雾化装置6出口相连的气化细渣携带 流输送管道11，气化细渣携带流输送管道11与煤粉管道14通过混 合装置15相连。

所述气化细渣输送系统和原煤输送系统独立布置。

所述煤粉管道14通过磨煤机13与原煤经输给煤系统12相连。

所述混合装置15为Y型混合结构，两支路管道夹角较小；混合 装置15出口管道通过燃烧器16与煤粉锅炉1炉膛相连。

所述热一次风旁路8与增压风机10之间设置雾化风量调节阀9。

一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统的使用方法， 包括以下步骤；

(a)成品气化细渣储存于气化细渣储仓2，通过正压给料机3、 膏体泵4经输送管道5引至雾化装置6；原煤经输给煤系统12引至 磨煤机13，经研磨、干燥后引出至煤粉管道14；

(b)用于气化细渣雾化和干燥的热风经热一次风旁路8引出， 通过增压风机10加压后引至雾化装置6，高温高压热风实现气化细 渣的雾化和干燥；通过雾化风量调节阀9调节雾化风流量，改善雾化 装置6性能；

(c)通过雾化装置6实现气化细渣的充分雾化和干燥，形成的 气化细渣携带流，通过混合装置15引入煤粉管道14；

(d)气化细渣携带流与煤粉气流混合后，由燃烧器16引入煤粉 锅炉1的炉膛内，借助高温、高混合强度的气流，实现气化细渣的高 效燃烧转化。

本发明的有益效果：

本发明采用膏体泵实现气化细渣的输送，充分利用了气化细渣含 水率高的特点。采用该输送方案，气化细渣不经过输煤系统、给煤系 统和磨煤机，避免了原煤仓堵塞，减轻了给煤机皮带对原煤的粘连， 避免了强腐蚀性气化细渣对原煤仓和磨煤机内部件的腐蚀；规避了气 化细渣对制粉系统干燥出力产生的直接影响。

本发明借助高温高压干燥雾化装置和新型输粉系统，实现气化细 渣的雾化和干燥，促进气化细渣携带流与煤粉气流的充分混合。

本发明中气化细渣掺烧，仅对炉前煤粉管道进行局部改造，优化 混合方式即可，不涉及锅炉本体及磨煤机本体。

本发明中气化细渣粒径很小，可不经过磨煤机研磨而直接借助煤 粉管道引入炉膛，其燃尽特性基本不受影响；

本发明中气化细渣不需经过额外的预干燥，减少了干燥装置的投 资成本和蒸汽成本。

本发明中气化细渣掺烧比例易于控制。

附图说明

图1为本发明在实现煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统布置图。

附图标记说明：

1为煤粉锅炉；2为气化细渣储仓；3为正压给料机；4膏体泵； 5输送管道；6为雾化装置；7为热一次风母管；8为热一次风旁路； 9为雾化风量调节阀；10为增压风机；11为气化细渣携带流输送管 道；12为原煤输给煤系统；13为磨煤机；14煤粉管道；15为混合装 置；16为燃烧器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明提供的一种适用于煤粉锅炉掺烧气化细渣的系 统，主要包括煤粉锅炉1；气化细渣储仓2；正压给料机3；膏体泵 4；输送管道5；雾化装置6；热一次风旁路8；增压风机10；煤粉管 道14；混合装置15。雾化空气由热一次风旁路8引至雾化装置6； 气化细渣携带流输送管道11与煤粉管道14通过混合装置15相连。

在进行煤粉锅炉掺烧气化细渣时，气化细渣输送系统和原煤输送 系统独立布置。气化细渣储存于气化细渣储仓2，通过正压给料机3、 膏体泵4经输送管道5引至雾化装置6；原煤经输给煤系统12引至 磨煤机13，经研磨、干燥后引出至煤粉管道14。

通过雾化装置6实现气化细渣的雾化和干燥，形成气化细渣携带 流。气化细渣携带流输送管道11与煤粉管道14通过Y型混合装置 15相连，两支路管道夹角较小。

气化细渣携带流与煤粉气流混合后，由燃烧器16引入煤粉锅炉 1的炉膛内。

用于气化细渣雾化和干燥的热风经热一次风旁路8引出，通过增 压风机10加压后引至雾化装置6。通过雾化风量调节阀9调节雾化 空气流量，改善雾化装置性能。

雾化装置6的出力和数量确定了煤粉锅炉掺烧气化细渣的比例。

本发明的具体实施过程为：

气化细渣储仓2用于储存经除杂(固体大块物体、金属等)后的 成品气化细渣；通过正压给料机3实现气化细渣的定量给料和计量； 通过膏体泵4实现气化细渣的加压，然后经输送管道5引至雾化装置 6。采用上述系统和方法完成气化细渣的一级输送。

高温热一次风通过旁路引出，采用增压风机10提高压头，引入 雾化装置6内，通过雾化装置6完成气化细渣的雾化和干燥，形成气 化细渣携带流，通过气化细渣携带流输送管道11和混合装置15引入 煤粉管道14。采用上述系统和方法完成气化细渣的二级输送。在气化 细渣携带流输送管道11上可布置热电偶，监测混合后气化细渣携带 流温度。

热一次风旁路8上布置有调节风量的雾化风量调节阀9，该阀门 采用电动阀门，可根据气化细渣携带流温度进行反馈控制。

原煤经输给煤系统12引至磨煤机13，经研磨、干燥后引出至煤 粉管道14。采用上述系统和方法完成原煤的输送。

混合装置15采用Y型结构，气化细渣携带流管道和煤粉气流管 道呈小夹角布置，具体实施时，可采用不大于30°夹角布置，也可以 将气化细渣携带流输送管道末端内置于煤粉管道14内，使气化细渣 携带流引出方向与煤粉气流方向一致，改善混合效果。

气化细渣携带流和煤粉气流混合后，通过燃烧器16引入煤粉锅 炉1的炉膛内。

本发明在具体实施过程中，气化细渣输送系统、雾化装置、混合 结构以及其下游煤粉管道均需采用耐腐蚀材料制成，雾化装置可采用 多级雾化结构。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详 细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可 以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权 利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，其特征在于，包括气化细渣输送系统、高温高压雾化干燥系统、原煤输送系统和新型输粉系统；

所述气化细渣输送系统包括储存成品气化细渣的气化细渣储仓(2)，气化细渣储仓(2)通过正压给料机(3)、膏体泵(4)和输送管道(5)与高温高压雾化干燥系统相连；

所述高温高压雾化干燥系统包括热一次风旁路(8)和雾化装置(6)，热一次风旁路(8)从热一次风母管(7)合适位置引出，旁路上布置增压风机(10)，下游与雾化装置(6)相连；

所述原煤输送系统包括输给煤系统(12)、磨煤机(13)和煤粉管道(14)；

所述新型输粉系统包括与雾化装置(6)出口相连的气化细渣携带流输送管道(11)，气化细渣携带流输送管道(11)与煤粉管道(14)通过混合装置(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，其特征在于，所述气化细渣输送系统和原煤输送系统独立布置。

3.根据权利要求1所述的一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，其特征在于，所述混合装置(15)采用Y型结构，气化细渣携带流输送管道(11)和煤粉管道(14)呈小夹角布置；混合装置(15)出口管道通过燃烧器(16)与煤粉锅炉(1)炉膛相连。

4.根据权利要求1所述的一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，其特征在于，所述热一次风旁路(8)与增压风机(10)之间设置雾化风量调节阀(9)。

5.根据权利要求1所述的一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统，其特征在于，气化细渣输送系统、雾化装置(6)、混合装置(15)以及其下游煤粉管道均需采用耐腐蚀材料制成。

6.基于权利要求1-5任一项所述的一种新型输粉方式下煤粉锅炉掺烧气化细渣的系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；

(a)成品气化细渣储存于气化细渣储仓(2)内，通过正压给料机(3)进行定量给料，通过膏体泵(4)实现加压，经输送管道(5)引至雾化装置(6)，完成气化细渣的一级输送。原煤经输给煤系统(12)引至磨煤机(13)，经研磨、干燥后引出至煤粉管道(14)。

(b)用于气化细渣雾化和干燥的高温热风经热一次风旁路(8)引出，采用增压风机(10)提高压头后引入雾化装置(6)内；通过雾化装置(6)完成气化细渣的雾化和干燥，形成气化细渣携带流；通过气化细渣携带流输送管道(11)和混合装置(15)引入煤粉管道(14)，或将气化细渣携带流输送管道(11)末端内置于煤粉管道(14)内，使气化细渣携带流引出方向与煤粉气流方向一致，完成气化细渣的二级输送。通过布置于热一次风旁路(8)上的雾化风量调节阀(9)调节雾化空气流量，改善雾化装置(6)性能。

(c)气化细渣携带流和煤粉气流混合后，通过燃烧器(16)引入煤粉锅炉(1)炉膛内。借助高温、高混合强度的气流，实现气化细渣的高效燃烧转化。

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