CN117588755A - 对低热值气化飞灰资源化利用的循环流化床焚烧炉系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对低热值气化飞灰资源化利用的循环流化床焚烧炉系统及方法。该系统包括焚烧炉和气固分离装置，焚烧炉包括炉墙、布风板、风室、烟气出口、气化飞灰入口和至少一个液冷屏，炉墙围合处有绝热炉膛，布风板位于炉膛底部且设有风帽，风室位于布风板下部并通过风帽与炉膛连通，气化飞灰入口设在炉膛下部，烟气出口设在炉膛上部；液冷屏设在炉膛内，且高于布风板并邻近炉墙设置，液冷屏内部设有冷却介质流道；气固分离装置包括烟气进口、除尘烟气出口和出灰口，烟气进口与焚烧炉的烟气出口相连，出灰口通过返料装置与炉膛下部连通。该系统可实现低热值气化飞灰的规模化处理和资源化利用。

Description

对低热值气化飞灰资源化利用的循环流化床焚烧炉系统及 方法

技术领域

本发明属于固体废物资源化利用技术领域，具体而言，涉及对低热值气化飞灰资源化利用的循环流化床焚烧炉系统及方法。

背景技术

作为煤化工的源头技术，煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。但煤气化过程产生大量气化灰渣，资源化利用难度较大。现有气化项目多以流化床和气流床为主，但由于流化床气化温度偏低，含碳量较高的气化飞灰通常被气相携带出炉成为气化灰渣，导致流化床气化系统碳转化率偏低。流化床煤气化飞灰主要汇聚于尾部旋风分离器及布袋除尘器，具有碳含量高(≥30％)、颗粒粒径超细(几十微米)、挥发分近零、碳石墨化程度高等特征，燃烧利用时需突破挥发分低、反应活性差、着火温度高等难题。

目前，气化灰渣的处理主要以堆存为主，不仅占用大量土地，还易发生自燃和粉尘等问题，引起严重的环境和土壤污染问题，成为制约煤化工行业发展的短板。现有煤气化渣的应用研究主要包括建筑材料、水土修复和高附加值材料，但受限于煤气化灰渣的特性，各应用存在经济性较差或难以大规模利用等问题，无法满足产量逐年增大的煤气化灰渣的处理需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出对低热值气化飞灰资源化利用的循环流化床焚烧炉系统及方法，以实现流化床煤气化飞灰的规模化处理和资源化利用。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种循环流化床焚烧炉系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

焚烧炉，包括炉墙、布风板、风室、烟气出口、气化飞灰入口和至少一个液冷屏，所述炉墙围合处有绝热炉膛，所述布风板位于所述炉膛底部且设有风帽，所述风室位于所述布风板下部并通过所述风帽与所述炉膛连通，所述气化飞灰入口设在所述炉膛下部，所述烟气出口设在所述炉膛上部；所述液冷屏的至少一部分设在所述炉膛内，且高于所述布风板并邻近所述炉墙设置，所述液冷屏内部设有冷却介质流道；

气固分离装置，包括烟气进口、除尘烟气出口和出灰口，所述烟气进口与所述炉膛烟气出口相连，所述出灰口通过返料装置与所述炉膛下部连通。

本发明实施例的循环流化床焚烧炉系统至少具有以下有益效果：1、不仅可以将已收集的气化飞灰供给至焚烧炉内和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，得到高温烟气，而且还可以利用气固分离装置对焚烧炉运行过程中产生的高温烟气进行气固分离，使高温烟气夹带的大部分固体物料被分离下来，经返料装置返回至炉膛中与空气在炉膛内流化状态下继续掺混燃烧，从而不仅有利于实现气化飞灰的充分燃烧和利用，而且重新返回至炉膛部分的固态物料还可以充当高温流化介质，提高待焚烧物料的传热及燃烧效率；2、在炉膛内设置液冷屏，可以用于吸收炉膛内的多余热量(如因气化飞灰引入燃烧等因素导致的炉内热量增加)，使炉体内的温度稳定在预设的工作温度范围内(如880～980℃等)，由此，不仅有利于维持焚烧炉的平稳、安全运行，还有利于降低因高温烟气温度过高影响后续气固分离装置使用寿命的风险，同时，还能实现热能的回收利用。综上，该系统不仅可以实现已收集的气化飞灰和/或焚烧炉在正常运行过程中产生的气化飞灰的充分燃烧，还能进一步提高炉膛热量的回收利用率，进而实现低热值气化飞灰的规模化处理和资源化利用。

另外，根据本发明上述实施例的循环流化床焚烧炉系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述液冷屏为水冷屏。

在本发明的一些实施例中，所述液冷屏与所述炉墙之间的间距不小于0.4m。

在本发明的一些实施例中，所述液冷屏与所述布风板之间间距不小于8m。

在本发明的一些实施例中，所述液冷屏悬挂设置于所述炉膛内。

在本发明的一些实施例中，所述焚烧炉包括多个液冷屏，相邻的两个液冷屏之间的间距不小于0.8m。

在本发明的一些实施例中，所述炉膛下部还设有第一放渣管，所述第一放渣管通过所述布风板和所述风室延伸至所述焚烧炉外。

在本发明的一些实施例中，所述炉墙内设有耐火层，所述耐火层的厚度为0.36m～0.42m。

在本发明的一些实施例中，所述炉墙外设有保温层。

在本发明的一些实施例中，所述炉膛为圆筒形，所述风室为方形。

在本发明的一些实施例中，所述布风板为液冷布风板。

在本发明的一些实施例中，所述风室为液冷风室。

在本发明的一些实施例中，所述炉膛下部设有给煤口和点火燃烧器。

在本发明的一些实施例中，所述循环流化床焚烧炉系统还包括出渣单元，所述出渣单元与所述第一放渣管的出口相连，并包括冷渣器和/或输送装置。

在本发明的一些实施例中，所述循环流化床焚烧炉系统还包括：尾气处理单元，所述尾气处理单元包括高温烟气进口、低温烟气出口，且在沿所述高温烟气进口到所述低温烟气出口方向上还包括顺序设置的蒸发器、省煤器和空气预热器，所述高温烟气进口与所述除尘烟气出口相连。

在本发明的一些实施例中，供水装置经所述省煤器与汽包相连，所述汽包与所述液冷屏的冷却介质流道之间、所述汽包与所述蒸发器之间分别形成有水汽循环通路。

在本发明的一些实施例中，所述尾气处理单元在沿所述高温烟气进口到所述低温烟气出口方向上包括顺序设置的过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器；

在本发明的一些实施例中，所述尾气处理单元下部设有第二放渣管。

在本发明的一些实施例中，所述气固分离装置包括旋风分离器，旋风分离器的内壁设有防磨层。

在本发明的一些实施例中，所述返料装置设有送料螺旋。

在本发明的一些实施例中，所述循环流化床焚烧炉系统还包括：尾气净化单元，所述尾气净化单元包括脱硝装置，所述脱硝装置的进气口与尾气处理单元的低温烟气出口相连。

在本发明的第二方面，本发明还提出了一种采用上述循环流化床焚烧炉系统实施气化飞灰资源化利用的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

将包括气化飞灰的待焚烧物供给至焚烧炉内燃烧，通过调控液冷屏的换热能力将所述炉膛内的温度控制在预设温度内，得到高温烟气；

利用气固分离装置对高温烟气进行气固分离，得到除尘烟气和焚烧飞灰；

利用返料装置将所述焚烧飞灰返回至所述炉膛内再次燃烧。

本发明上述实施例的气化飞灰资源化利用的方法至少具有以下优点：1、不仅可以将已收集的气化飞灰供给至焚烧炉内和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，得到高温烟气，而且还可以利用气固分离装置对焚烧炉产生的高温烟气进行气固分离，使高温烟气夹带的大部分固体物料被分离下来，经返料装置返回至炉膛中与空气在炉膛内流化状态下继续掺混燃烧，实现气化飞灰的充分燃烧和利用；2、可以利用液冷屏吸收炉膛内的多余热量(如因气化飞灰引入燃烧等因素导致的炉内热量增加)，使炉体内的温度稳定在预设的工作温度范围内(如880～980℃等)，由此，不仅有利于维持焚烧炉的平稳、安全运行，还有利于降低因高温烟气温度过高影响后续气固分离装置使用寿命的风险，同时，还能实现热能的回收利用。综上，该方法不仅可以实现已收集的气化飞灰和/或焚烧炉在正常运行过程中产生的气化飞灰的充分燃烧，还能进一步提高炉膛热量的回收利用率，进而实现低热值气化飞灰的规模化处理和资源化利用。

在本发明的一些实施例中，所述气化飞灰的热值不高于2000kcal/kg。

在本发明的一些实施例中，所述炉膛内的温度为880～980℃。

在本发明的一些实施例中，通过改变所述液冷屏的片数、面积调控炉膛内的温度。

在本发明的一些实施例中，利用第一放渣管将焚烧炉内的燃烧底渣排出炉膛外，利用液冷布风板和/或液冷风室降低保护布风板和第一放渣管，利用冷渣器和输送装置对所述燃烧底渣进行冷却和输出。

在本发明的一些实施例中，利用尾气处理单元对高温烟气进行余热利用，得到低温烟气。

在本发明的一些实施例中，使外部水经水泵注入液冷风室和液冷布风板后进入省煤器，经过省煤器后供给至汽包；使所述汽包内的水一部分分配置至所述液冷屏，经换热后变为汽水混合物返回至所述汽包，使所述汽包内的水再一部分分配置至蒸发器，经蒸发后变为蒸汽返回至所述汽包，使所述汽包分离出来的蒸汽供给至过热器中过热或直接外供。

在本发明的一些实施例中，利用尾气净化单元对所述低温烟气进行脱硝处理。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的循环流化床焚烧炉系统的结构示意图。

图2是根据本发明再一个实施例的循环流化床焚烧炉系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

目前，热处理技术在实现固废规模化利用方面具有优势，是气化灰渣资源化利用的主要思路。但经流化床煤气化后的气化飞灰含碳量较低，低位热值大约为1000～2000kcal/kg，在常规的燃煤CFB锅炉内燃烧困难，如直接当垃圾废料处理又浪费了宝贵的煤炭资源，破坏了环境。

有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种循环流化床焚烧炉系统。根据本发明的实施例，参考图1理解，该系统包括焚烧炉和气固分离装置20，可对气化飞灰进行焚烧处理，并对其热量进行利用。其中：

焚烧炉10包括炉墙11、布风板12、风室13、烟气出口14、气化飞灰入口(未示出)和至少一个液冷屏15，炉墙11围合出有绝热炉膛16，布风板12位于炉膛16底部且设有风帽(未示出)，风室13位于布风板12下部并通过风帽与炉膛16连通，气化飞灰入口设在炉膛16下部，烟气出口14设在炉膛16上部；液冷屏15的至少一部分设在炉膛16内，且高于布风板12并邻近炉墙11设置，液冷屏15内部设有冷却介质流道；

气固分离装置20包括烟气进口21、除尘烟气出口22和出灰口23，烟气进口21与炉膛16上部的烟气出口14相连，出灰口23通过返料装置30与炉膛16下部连通。

本发明实施例的循环流化床焚烧炉系统至少具有以下有益效果：1、不仅可以将已收集的气化飞灰供给至焚烧炉内和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，得到高温烟气，而且还可以利用气固分离装置对焚烧炉运行过程中产生的高温烟气进行气固分离，使高温烟气夹带的大部分固体物料被分离下来，经返料装置返回至炉膛中与空气在炉膛内流化状态下继续掺混燃烧，从而不仅有利于实现气化飞灰的充分燃烧和利用，而且重新返回至炉膛部分的固态物料还可以充当高温流化介质，提高待焚烧物料的传热及燃烧效率；2、在炉膛内设置液冷屏，可以用于吸收炉膛内的多余热量(如因气化飞灰引入燃烧等因素导致的炉内热量增加)，使炉体内的温度稳定在预设的工作温度范围内(如880～980℃等)，由此，不仅有利于维持焚烧炉的平稳、安全运行，还有利于降低因高温烟气温度过高影响后续气固分离装置使用寿命的风险，同时，还能实现热能的回收利用。综上，该系统不仅可以实现已收集的气化飞灰和/或焚烧炉在正常运行过程中产生的气化飞灰的充分燃烧，还能进一步提高炉膛热量的回收利用率，进而实现低热值气化飞灰规模化处理和资源化利用。

下面参考图1～2对本发明上述实施例的循环流化床焚烧炉系统进行详细描述。

根据本发明的一些具体实施例，所述现低热值气化飞灰指的是气流床煤气化后的灰渣，含碳量较低，其低位热值低于2000kcal/kg。

根据本发明的一些具体实施例，液冷屏15的主体部分位于炉膛16内，液冷屏15的冷却介质流道的进出口位于焚烧炉外，液冷屏上设置冷却介质流道进口和/或出口的区域可选择的延伸至焚烧炉外。

根据本发明的一些具体实施例，液冷屏15可以为水冷屏。采用水冷屏有利于与整个循环流化床焚烧炉系统中的水循环系统耦合，实现炉膛内热量的充分利用。可以理解的是，液冷屏内是设有冷却介质流道的，液冷屏内的冷却介质与炉膛内的高温环境间接换热，另外，液冷屏内的冷却介质的整体流动方向可以与高温烟气的流动方向相反，由此有利于进一步提高炉膛内热量的利用率。

根据本发明的一些具体实施例，液冷屏15与炉墙11之间的间距可以不小于0.4m，例如可以为0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m或0.9m等。其中，炉膛内烟气颗粒的浓度分布体现为中间稀两边浓，通过将液冷屏与炉墙间隔设置并保持上述水平间距，有利于防止或缓解颗粒浓度过高的烟气对液冷屏造成磨损。优选地，液冷屏表面还可以设置防磨层，或者，可以选用具有耐磨材质的液冷屏。由此有利于进一步防止或缓解颗粒浓度过高的烟气对液冷屏造成磨损。

根据本发明的一些具体实施例，液冷屏15与布风板12之间间距可以不小于8m，即液冷屏与布风板之间的竖直间距可以为8m、10m、12m、15m、18m等。焚烧炉炉膛底部位置颗粒浓度相对更高，通过将液冷屏高于布风板设置并满足上述间距范围，不仅有利于进一步防止或缓解颗粒浓度过高对液冷屏造成磨损，同时，还可以避免液冷屏降低炉膛底部的焚烧温度，进而降低炉膛上部的高温烟气温度或炉膛整体的工作温度。

根据本发明的一些具体实施例，液冷屏15可以悬挂设置于炉膛16内，例如，液冷屏15可以悬吊于焚烧炉的炉顶上。采用上述设置不仅有利于实现液冷屏与炉墙和布风板之间的间隔设置，还有利于实现液冷屏在换热过程中膨胀应力沿重力方向的释放。在一些具体示例中，液冷屏上部可以采用恒力弹簧悬挂固定于炉膛内，采用该方式有利于防止液冷屏向上膨胀。

根据本发明的一些具体实施例，焚烧炉10可以包括多个液冷屏15，如可以包括两个、三个或四个等，相邻的两个液冷屏15之间的间距可以不小于0.8m，例如相邻的两个液冷屏15之间的间距可以为0.8m、1m、1.2m、1.5m等。在实际中，可以根据预期要控制的焚烧炉内的工作温度(如880～980℃等)，通过调整实际采用的液冷屏的片数、设置面积、体积、可容纳的冷却介质体积与所述焚烧炉体积的比值中的至少之一来调控炉膛内的温度，任选地，可以通过改变液冷屏的片数、设置面积来调控炉膛内的温度。当焚烧炉内设有多个液冷屏时，使相邻的两个液冷屏间隔设置并满足所给范围关系，更有利于液冷屏的安装、拆卸和检修。

根据本发明的一些具体实施例，炉膛16下部还可以设有第一放渣管17，第一放渣管17可以通过布风板12和风室13延伸至焚烧炉外。由此可以将炉膛下部的底渣及时排出，避免影响炉膛内的燃烧效率。

根据本发明的一些具体实施例，循环流化床焚烧炉系统还可以包括出渣单元(未示出)，出渣单元可以与第一放渣管17的出口相连，并包括冷渣器(未示出)和/或输送装置(未示出)。可以利用冷渣器将高温底渣冷却至许可温度，并利用输送装置实现连续排渣。在一些具体示例中，冷渣器和输送装置可以耦合设置，在利用输送装置排渣的同时利用冷渣器对高温底渣进行冷却。

根据本发明的一些具体实施例，布风板12可以为液冷布风板，如可以采用水冷布风板等；和/或，风室13可以为液冷风室，如可以采用水冷风室等。采用液冷布风板和液冷风室均有利于保护布风板，不仅能降低布风板的温度，避免焚烧炉启动阶段过高的温度烧坏布风板，还有利于实现一次风流速的均匀分布，促进流化床层的稳定运行，此外还可以避免第一放渣管被烧坏。进一步地，可以将液冷布风板和/或液冷风室与整个循环流化床焚烧炉系统中的水循环系统耦合。需要说明的是，液冷布风板和液冷风室的具体液冷结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如，二者可以分布独立地设置液冷管和/或液冷壁，以液冷风室为例，可以在液冷风室内部和/或外部设置液冷管，如可以沿风室的至少一部分表面设置液冷管。作为一些具体示例，所述风室的形状可以为方形，方形风室的外侧可以采用液冷管包围。

根据本发明的一些具体实施例，炉墙11内可以设有耐火层(未示出)，耐火层的厚度可以为0.36m～0.42m，如可以为0.38m、0.4m，等等。本发明中炉膛内部不设置水冷壁，通过内部设置耐火层来形成绝热炉膛。其中，耐火层可以通过铺设耐火砖实现，优选可以在炉膛内部铺满耐火砖。通过控制耐火层的温度满足所给条件，有利于进一步实现绝热效果，维持炉内温度，进而有利于快速提高炉内温度，为低热值燃料燃烧提供所需要的热量。进一步，炉膛16可以为圆筒形，由此更有利于内部耐火砖的布置。另外，炉墙11外还可以设有保温层，其中保温层也可以通过铺设保温砖形成，设置保温层有利于进一步提高绝热效果，维持炉内温度，进而有利于快速提高炉内温度，为低热值燃料燃烧提供所需要的热量。

根据本发明的一些具体实施例，气固分离装置20的出灰口23可以通过返料装置30与炉膛16下部连通，如可以使气固分离装置20的出灰口23通过返料装置30焚烧炉10的气化飞灰入口相连。其中，返料装置30可以包括但不限于返料器。

根据本发明的一些具体实施例，气固分离装置20可以包括旋风分离器，采用旋风分离器使烟气与固体颗粒物料的分离不仅分离效率高，还有利于强化燃烧；进一步地，旋风分离器的内壁可以设有防磨层，具体地，可以在烟气进口通道的内壁和旋风分离器筒体的内壁上设置防磨层，如可以敷设防磨浇注料等，由此可以进一步降低高温烟气携带的固体颗粒对旋风分离器造成的磨损。任选地，所述防磨层可以兼具耐高温、耐磨和表面光滑的特点，由此可以使旋风分离器既有较高的分离性能，又有较长的使用寿命。

根据本发明的一些具体实施例，所述焚烧炉10可以采用平衡通风。具体地，所述焚烧炉10可以包括一次风口和二次风口，至少一个一次风口可以设在风室上，使一次风经由布风板进入炉膛，至少一个二次风口可以设在炉膛下部，使二次风经由位于炉膛下部进入炉膛。

根据本发明的一些具体实施例，炉膛16下部还可以设有给煤口(未示出)和点火燃烧器(未示出)。例如，作为一些具体示例，可以使焚烧炉炉体在与风室相连的一次风管道上布置1台点火燃烧器，在炉膛下部设置有2个给煤口，另外，炉膛16下部可以设置有2个气化飞灰入口。设置点火燃烧器和给煤口可以用于锅炉启动阶段。

根据本发明的一些具体实施例，参考图2，循环流化床焚烧炉系统还可以包括：尾气处理单元40，尾气处理单元40包括高温烟气进口41、低温烟气出口42，且在沿高温烟气进口41到低温烟气出口42方向上还包括顺序设置的蒸发器44、省煤器45和空气预热器46，高温烟气进口41与除尘烟气出口22相连。进一步地，尾气处理单元在沿高温烟气进口到低温烟气出口方向上可以包括顺序布置的过热器43、蒸发器44、省煤器45和空气预热器46。另外，需要说明的是，过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器的设置个数可以分布独立地包括一个或多个。采用尾气处理单元对除尘烟气进行换热，可以实现烟气热量的充分利用，其中，换热产生的水蒸汽可以外运使用。作为一些具体示例，空气预热器的空气出口与焚烧炉的一次风口和/或二次口相连，即经空气预热器换热后的空气可以作为焚烧炉的一次风和/或二次风使用。

根据本发明的一些具体实施例，尾气处理单元40下部可以设有第二放渣管47。采用第二放渣管可以将尾气处理单元沉降下来的冷灰排出。任选地，尾气处理单元可以为U型设置，第二放渣管可以设在尾气处理单元的底部。

根据本发明的一些具体实施例，循环流化床焚烧炉系统可以使外部水经水泵注入液冷风室和液冷布风板(的冷却介质流道)后进入省煤器，经省煤器45与汽包相连，汽包与液冷屏15的冷却介质流道之间、汽包与蒸发器44之间可以分别形成有水汽循环通路。即，外部水可以经过省煤器进入汽包，汽包内的水可以分为两路，一路进入炉内液冷屏，经换热后变为汽水混合物返回汽包；再一路进入到蒸发器，经蒸发器后变回蒸汽返回汽包，汽包分离出来的蒸汽可以供给至过热器中过热后输送给后端用户(当设有过热器时)或直接外供。

根据本发明的一些具体实施例，循环流化床焚烧炉系统还可以包括：尾气净化单元(未示出)，尾气净化单元可以包括脱硝装置，脱硝装置的进气口可以与尾气处理单元的低温烟气出口相连。由此可以进一步去除低温烟气中可能存在的氮氧有害气体，降低环境污染。

在本发明的第二方面，本发明还提出了一种采用上述循环流化床焚烧炉系统实施气化飞灰资源化利用的方法。根据本发明的实施例，该方法可以包括：

S100：将包括气化飞灰的待焚烧物供给至焚烧炉内燃烧，通过调控液冷屏的换热能力将炉膛内的温度控制在预设温度内，得到高温烟气。

S200：利用气固分离装置对高温烟气进行气固分离，得到除尘烟气和焚烧飞灰。

S300：利用返料装置将焚烧飞灰返回至炉膛内再次燃烧。

本发明上述实施例的气化飞灰资源化利用的方法至少具有以下优点：1、不仅可以将已收集的气化飞灰供给至焚烧炉内和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，得到高温烟气，而且还可以利用气固分离装置对焚烧炉产生的高温烟气进行气固分离，使高温烟气夹带的大部分固体物料被分离下来，经返料装置返回至炉膛中与空气在炉膛内流化状态下继续掺混燃烧，实现气化飞灰的充分燃烧和利用；2、可以利用液冷屏吸收炉膛内的多余热量(如因气化飞灰引入燃烧等因素导致的炉内热量增加)，使炉体内的温度稳定在预设的工作温度范围内(如880～980℃等)，由此，不仅有利于维持焚烧炉的平稳、安全运行，还有利于降低因高温烟气温度过高影响后续气固分离装置使用寿命的风险，同时，还能实现热能的回收利用。综上，该方法不仅可以实现已收集的气化飞灰和/或焚烧炉在正常运行过程中产生的气化飞灰的充分燃烧，还能进一步提高炉膛热量的回收利用率，进而实现低热值气化飞灰规模化处理和资源化利用。

根据本发明的一些具体实施例，气化飞灰的热值可以低于2000kcal/kg，例如可以不高于1800kcal/kg、1500kcal/kg、1200kcal/kg，等等，或可以为850～1100kcal/kg、800kcal/kg、900kcal/kg、1000kcal/kg、1150kcal/kg，等等。由此，可以实现低热值气化飞灰的资源化利用。

根据本发明的一些具体实施例，炉膛内的温度为880～980℃。将炉膛温度控制在所给温度范围内有利于实现焚烧炉系统的稳定、安全运行。

根据本发明的实施例，所述气化飞灰既可以包括已收集的气化飞灰，也可以包括焚烧炉运行过程中产生的焚烧飞灰。

根据本发明的一些具体实施例，可以通过改变液冷屏的个数、设置面积中的至少之一调控炉膛内的温度。由此，可以根据待焚烧物的具体种类、热值等实际情况灵活选择，从而更有利于实现低热值气化飞灰的资源化利用。

根据本发明的一些具体实施例，可以利用第一放渣管将焚烧炉内的燃烧底渣排出炉膛外，并利用液冷布风板和/或液冷风室保护布风板和第一放渣管，利用冷渣器和输送装置对燃烧底渣进行冷却和输出。

根据本发明的一些具体实施例，对气化飞灰资源化利用的方法还可以包括：S400：利用尾气处理单元对高温烟气进行余热利用，得到低温烟气。

根据本发明的一些具体实施例，对气化飞灰资源化利用的方法还可以包括：S500：利用尾气净化单元对低温烟气进行脱硝处理。

根据本发明的一些具体实施例，循环流化床焚烧炉系统的循环水流程可以包括：使外部水经水泵注入液冷风室和液冷布风板后进入省煤器，经过省煤器供给至汽包；使汽包内的水一部分分配置至所述液冷屏，经换热后变为汽水混合物返回至汽包，使汽包内的水再一部分分配置至蒸发器，经蒸发后变为蒸汽返回至汽包，使汽包分离出来的蒸汽供给至过热器中过热后输送给后端用户(当存在有过热器时)或直接外供。

需要说明的是，针对上述循环流化床焚烧炉系统所描述的特征及效果同样适用于该气化飞灰资源化利用的方法，此处不再一一赘述。

综上所述，本发明上述实施例的循环流化床焚烧炉系统和利用该循环流化床焚烧炉系统实施气化飞灰资源化利用的方法可以具有以下有益效果：

1、采用循环流化床进行焚烧，燃烧效率高，可对低热值的气化飞灰进行焚烧；

2、绝热炉膛内部不布置水冷壁，内部可以铺满耐火砖，有利于提高炉内温度，保证低热值燃料所需要的热量；另外，可以选用圆形炉膛，有利于内部耐火砖的布置；

3、炉膛内部设置水冷屏，可对炉膛内多余热量进行利用；

4、风室外侧可以设置水冷管包围风室，保证风室内温度降低，避免启动时高温烟气的影响，避免排渣管被烧坏；

5、布置返料装置可以提高物料的燃烧效率；

6、可以设置过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器，对产生热量进行能量利用；

7、还可以设置脱硝装置对换热后的低温烟气进行进一步脱硝净化处理。

下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

本实施例采用循环流化床燃烧方式。原料低位热值大约为1200kcal/kg左右，原料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与水冷屏受热面进行热交换，燃烧后离开炉膛并夹带大量物料的烟气经过高温旋风分离器之后，大部分固体物料被分离器分离下来，经返料器返回炉膛，烟气则进入尾部的烟道。其中，循环流化床焚烧炉系统采用的是如下设置：

焚烧炉设计了绝热炉膛，工作温度1000℃，炉膛中布置有3片水冷屏，炉膛下部为水冷布风板，布风板上布置有风帽。

采用旋风分离器作为烟气与物料的分离器。

原料燃烧后的灰渣以底渣形式从炉膛底部排出和以飞灰形式从尾部排出。底渣从布风板上的1根放渣管经过风室排出炉膛，风室形状为方形，外侧有水冷管包围；放渣管接冷渣器。底渣通过冷却输送装置实现连续排渣。省煤器下部布置1根放渣管排出冷灰。

整个系统采用平衡通风。空气采用一次风和二次风两级送风。一次风分为二路，第一路引至炉前螺旋给煤机，做为播煤风，随给煤一起进入炉膛，第二路进入经由风道引入炉膛下部的水冷风室，经过布风板上的风帽进入炉膛。二次风由二次风风道引到炉前的二次风箱，再从二次风箱引出支管，经炉膛下部一层二次风喷口进入炉膛。残炭在炉膛内燃烧后产生的高温烟气和飞灰离开旋风分离器，流经尾部的过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器，然后经除尘系统、引风机，FGD脱硫塔，进入烟囱，排向大气。高压流化风机供给返料器所需的高压流化风。

水循环为：给水首先进入炉膛下部的水冷布风板，然后进入省煤器进口集箱，由引出管接入汽包，汽包内的循环水由下降管分配到炉膛内的3片水冷屏、尾部烟道水冷包墙下集箱和蒸发器，经加热后成为汽水混合物，随后经上集箱、汽水引出管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的水进入汽包水空间，进行再循环。

本实施例中产生的饱和蒸汽精处理后外运。

实施例2

本实施例采用循环流化床燃烧方式。原料低位热值大约为1000kcal/kg左右，原料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧，并与水冷屏受热面进行热交换，燃烧后离开炉膛并夹带大量物料的烟气经过高温旋风分离器之后，大部分固体物料被分离器分离下来，经返料器返回炉膛，烟气则进入尾部的烟道。其中，循环流化床焚烧炉系统采用的是如下设置：

焚烧炉设计了绝热炉膛，工作温度950℃，炉膛中布置有2片水冷屏，炉膛下部为水冷布风板，布风板上布置有风帽。

采用旋风分离器作为烟气与物料的分离器。

原料燃烧后的灰渣以底渣形式从炉膛底部排出和以飞灰形式从尾部排出。底渣从布风板上的1根放渣管经过风室排出炉膛，风室形状为方形，外侧有水冷管包围；放渣管接冷渣器。底渣通过冷却输送装置实现连续排渣。省煤器下部布置1根放渣管排出冷灰。

整个系统采用平衡通风。空气采用一次风和二次风两级送风。一次风分为二路，第一路引至炉前螺旋给煤机，做为播煤风，随给煤一起进入炉膛，第二路进入经由风道引入炉膛下部的水冷风室，经过布风板上的风帽进入炉膛。二次风由二次风风道引到炉前的二次风箱，再从二次风箱引出支管，经炉膛下部一层二次风喷口进入炉膛。残炭在炉膛内燃烧后产生的高温烟气和飞灰离开旋风分离器，流经尾部的过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器，然后经除尘系统、引风机，FGD脱硫塔，进入烟囱，排向大气。高压流化风机供给返料器所需的高压流化风。

水循环为：给水首先进入炉膛下部的水冷布风板，然后进入省煤器进口集箱，由引出管接入汽包，汽包内的循环水由下降管分配到炉膛内的2片水冷屏、尾部烟道水冷包墙下集箱和蒸发器，经加热后成为汽水混合物，随后经上集箱、汽水引出管引入汽包进行汽水分离。被分离出来的水进入汽包水空间，进行再循环。

本实施例中产生的饱和蒸汽精处理后外运。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，包括：

焚烧炉，包括炉墙、布风板、风室、烟气出口、气化飞灰入口和至少一个液冷屏，所述炉墙围合处有绝热炉膛，所述布风板位于所述炉膛底部且设有风帽，所述风室位于所述布风板下部并通过所述风帽与所述炉膛连通，所述气化飞灰入口设在所述炉膛下部，所述烟气出口设在所述炉膛上部；所述液冷屏设在所述炉膛内，且高于所述布风板并邻近所述炉墙设置，所述液冷屏内部设有冷却介质流道；

气固分离装置，包括烟气进口、除尘烟气出口和出灰口，所述烟气进口与所述炉膛烟气出口相连，所述出灰口通过返料装置与所述炉膛下部连通。

2.根据权利要求1所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述液冷屏为水冷屏；

所述液冷屏与所述炉墙之间的间距不小于0.4m；

所述液冷屏与所述布风板之间间距不小于8m；

所述液冷屏悬挂设置于所述炉膛内；

所述焚烧炉包括多个液冷屏，相邻的两个液冷屏之间的间距不小于0.8m。

3.根据权利要求1或2所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述炉膛下部还设有第一放渣管，所述第一放渣管通过所述布风板和所述风室延伸至所述焚烧炉外；

所述炉墙内设有耐火层，所述耐火层的厚度为0.36m～0.42m；

所述炉墙外设有保温层；

所述炉膛为圆筒形，所述风室为方形；

所述布风板为液冷布风板；

所述风室为液冷风室；

所述炉膛下部设有给煤口和点火燃烧器。

4.根据权利要求3所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，还包括出渣单元，所述出渣单元与所述第一放渣管的出口相连，并包括冷渣器和/或输送装置。

5.根据权利要求1或4所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，还包括：

尾气处理单元，所述尾气处理单元包括高温烟气进口、低温烟气出口，且在沿所述高温烟气进口到所述低温烟气出口方向上还包括顺序设置的蒸发器、省煤器和空气预热器，所述高温烟气进口与所述除尘烟气出口相连。

6.根据权利要求5所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

供水装置经所述省煤器与汽包相连，所述汽包与所述液冷屏的冷却介质流道之间、所述汽包与所述蒸发器之间分别形成有水汽循环通路；

所述尾气处理单元在沿所述高温烟气进口到所述低温烟气出口方向上包括顺序设置的过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器；

所述尾气处理单元下部设有第二放渣管。

7.根据权利要求1或6所述的循环流化床焚烧炉系统，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：

所述气固分离装置包括旋风分离器，旋风分离器的内壁设有防磨层；

还包括：尾气净化单元，所述尾气净化单元包括脱硝装置，所述脱硝装置的进气口与尾气处理单元的低温烟气出口相连。

8.一种采用权利要求1～7中任一项所述的循环流化床焚烧炉系统实施气化飞灰资源化利用的方法，其特征在于，包括：

将包括气化飞灰的待焚烧物供给至焚烧炉内燃烧，通过调控液冷屏的换热能力将所述炉膛内的温度控制在预设温度内，得到高温烟气；

利用气固分离装置对所述高温烟气进行气固分离，得到除尘烟气和焚烧飞灰；

利用返料装置将所述焚烧飞灰返回至所述炉膛内再次燃烧。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下条件中的至少之一：

所述气化飞灰的热值不高于2000kcal/kg；

所述炉膛内的温度为880℃～980℃；

通过改变所述液冷屏的片数、面积调控炉膛内的温度；

利用第一放渣管将焚烧炉内的燃烧底渣排出炉膛外，利用液冷布风板和/或液冷风室保护布风板和第一放渣管，利用冷渣器和输送装置对所述燃烧底渣进行冷却和输出；

利用尾气处理单元对高温烟气进行余热利用，得到低温烟气；

使外部水经水泵注入液冷风室和液冷布风板后进入省煤器，经过省煤器供给至汽包；使所述汽包内的水一部分分配置至所述液冷屏，经换热后变为汽水混合物返回至所述汽包，使所述汽包内的水再一部分分配置至蒸发器，经蒸发后变为蒸汽返回至所述汽包，使所述汽包分离出来的蒸汽供给至过热器中过热或直接外供。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，利用尾气净化单元对所述低温烟气进行脱硝处理。