专利名称：油母页岩流化床燃烧的装置和工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油母页岩的综合利用工艺，特别是一种通过流化床燃烧实现油母页岩综合利用的装置和工艺。
背景技术：
油母页岩是一种低燃烧值的粘土岩或泥灰岩。作为一种煤矿的副产物，曾作为提炼石油的原料，然而由于干馏的成本太高而无实际应用意义。由于油母岩页是一种高灰份、高挥发组份、低热值的劣质燃料，含有铝、硅、铁等物质，灰份组成以SiO2与Al2O3为主，适合作建筑材料用。现有的综合利用工艺，多着眼于将其矿渣或炉渣作为水泥原料或制成免烧砖，也有将油母页岩油掺入到稠油中生产燃料油。然而如何燃烧才能获得最大效益、却鲜见报导。中国专利公报CN86107925A公开了一种“油母页岩的综合利用工艺”是一种矿渣的处理工艺，其特征是，油母页岩经粉碎作为沸腾锅炉燃料进行焙烧，活化，焙烧后的炉渣进行酸浸处理，浸过酸的炉渣经洗涤后作为制造水泥的掺合剂，澄清的母液进行浓缩制得结晶氯化铝。该工艺公开了油母页岩作为燃料，焙烧的最佳温度为700℃～800℃，最高不超过800℃。燃烧一小时；整个燃烧的设备和其它工艺，均没有提及。其实质只是矿渣的处理工艺。实际上，使用现有的设备和工艺进行油母页岩的燃烧、存在着易结焦和结灰的问题，以及难燃烧、燃烧不完全、和灰渣利用价值不高等问题；或需配以很高的烟煤比例来掺烧，难以充分利用油母页岩的热值和灰份，达到高效地综合利用的目的。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种对燃料的适应性广，燃烧效率高，燃烧强度高，易于实现灰渣综合利用，而设备投资和运行费用适中的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺。
本发明的目的可通过以下措施来达到一种油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，由原煤和油母页岩按比例混合燃烧，经一套含有提升、输送、粗细两级破碎工序的物料输送系统后，原煤经计量密封给煤机，油母页岩经油页岩给料机，被输送进入一个锅炉燃烧系统装置进行燃烧，从而在锅炉的汽包里产生供发电用的过饱和蒸汽，从炉膛上膛的顶部排出高温烟气，在炉底排出灰渣、并加以收集，该锅炉燃烧系统装置包括有流化床锅炉，耐高温旋风分离器，灰粒循环燃烧系统，和灰渣回收装置，其中1.在流化床锅炉的下膛里，设置有水冷式布风板，布风板上设有多个定向风帽，经其上的小孔鼓入热风，这些进风口设置为分层布置的一次进风和二次进风，形成有层次的分级进风，由一次进风吹起而流化燃烧，二次进风由炉膛中部分为两层送入，给予燃料所需的氧量和足够的扰动。热风经定向风帽的小孔进风速度控制在60米/秒～70米/秒，炉膛内的热态流化速度控制在3米/秒～5米/秒；风帽的合理配置使流化床的布风均匀。通过风量调节，维持流化床的床压稳定和炉膛温度的均匀；床压控制在6千帕斯卡～8千帕斯卡，控制炉膛温度维持在850℃～920℃。
2.在一组旋风分离器内，烟气中的粗颗粒被分离下来，经灰粒循环燃烧系统的一个“J”阀回料器，返回炉膛参予循环燃烧；未被分离的细颗粒随同烟气，经旋风分离器出口，进入烟道，流经按顺序排列的数台换热器和空气预热器，以实现热交换和利用余热。
3.在炉底里的灰渣，通过控制炉内风量和风压，间歇地被排放到冷渣器里收集，可用作生产水泥的掺合材料；所控制的风量在5000标准立方米/小时，风压控制在10千帕斯卡。
上述的烟气经与多台空气预热器进行热交换，其本身的温度已大为降低，再经电除尘器，进一步除去细颗粒灰粒，经引风机引向烟囱，排向大气。另一方面，进入锅炉的空气，经空气预热器预热后，分别作为一次进风和二次进风。当流化床床温达到一定温度后，便可投入油母页岩混合燃料进行燃烧。
本发明的装置和工艺具有如下的优点1.流化床燃烧能燃用各种低热值燃料，对燃料的适应性广，特别是对于CaO含量较高、岩质成片状的油母页岩，本发明采用了高速度、高浓度、高通量的固体物料流态过程，所设计的定向风帽，选用较高的小孔速度和热态流化速度，避免了页岩发生失流和沉积的现象，燃烧效率高达97.5％～99.5％。既利用了劣质燃料，其副产品灰渣又十分适合用于作水泥的掺合料，经济效益显著。
2.燃烧强度高，炉膛截面积小，通过风量控制，易于实现炉膛温度均匀。本发明所控制的床温采用比一般无烟煤较低，比烟煤较高的燃烧控制，既降低不完全燃烧的损失，提高传热系数，又利于脱硫，防止结焦、减少CO、N2O的排放，减少排放污染。
3.循环燃烧的工艺和空气预热的装置，可实现高强度的热量、质量和动量的传递过程，减少了未燃尽粗颗粒的排放污染，提高燃烧效果，对烟气余热的回收又得以较充分的利用。
4.油母页岩中较高含量的CaO，在燃烧过程中具有脱硫能力，可减少尾气中SO2的排放，以硅铝为主的成分，使其灰渣更适于作水泥原料。
4.成套装置所用设备不多，投资成本和运行费用适中，相对于所产生的经济效益，不失为一种成本低、效益高的装置和工艺。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步叙述。
图1是本发明装置的设备关系及其工艺流程示意图，图中，1是油母页岩仓，2是油页岩给料机，3是链条运输机，4、4’是给煤机仓，51是1#给煤机，52是2#给煤机，53是3#给煤机，54是4#给煤机，6是流化床锅炉，61是汽包，62表示炉膛的上膛，63表示下膛，64是布风板，65是炉底，66是流化床，67是风帽，68是冷渣器，69是“J”阀回料器。7是炉出口的烟道，71是点火增压风机，72是增压风机，73是“J”阀风机，74是一次风机，75是二次风机，76是引风机，8、8’是旋风分离器，81是细颗粒和烟气的烟道。91是一次风的空气预热器，92是二次风的空气预热器，101是高温过热蒸汽发生器，102是低温过热蒸汽发生器，103是省煤热交换器，11是电除尘器，12是烟囱。M表示各种阀门。
具体实施例方式
以一台流化床锅炉6为中心，设置一套锅炉燃烧系统装置，于该装置的上游。设置一套含有提升、输送、两级破碎的物料输送系统，用以将原煤和油母页岩输送进入锅炉内燃烧，在炉膛上方出口处经烟道7，连接到一组旋风分离器8、8’。上述输送系统包括油母页岩仓1，油页岩给料机2，链条运输机3，给煤机仓4、4’，以及1#给煤机51，2#给煤机52，3#给煤机53，和4#给煤机54；经预热的空气由增压风机72加压后，接到该给煤机系统。在炉底65处亦接有经点火增压风机71加压的预热空气管线，向炉内鼓入热风。该组旋风分离器8和8’的下方接有“J”阀回料器69，再连接炉的下膛63处，而旋风分离器上方出口连到烟道81，在烟道内顺序排列有高温过热蒸汽发生器101，低温过热蒸汽发生器102，省煤热交换器103，以及一次风的空气预热器91，二次风的空气预热器92；该烟道的尾部连接到电除尘器11和引风机76，再连到烟囱12。而进风管线，则设有一次风机74，接到一次风的空气预热器91；设有二次风机75，接到二次风的空气预热器92。锅炉6的炉膛可分为上膛62、下膛63和炉底65，炉膛内设有两层水冷式布风板64，和流化床66，布风板上设置了许多定向风帽67，炉底的排渣口连接到冷渣器68。一台“J”阀风机接上“J”阀后，接到旋风分离器的下方，与“J”阀回料器69相连后，接到炉的下膛63的入口，以便将回收的粗颗粒返回炉内燃烧。
原煤和油母页岩经一次粗破碎和二次细破碎后，分别经皮带运输机送到给煤机仓4、4’，和油页岩仓1，从这里原煤经四台计量密封给煤机，进入炉膛；油母页岩再经油页岩给料机2，送到链条运输机3，由此可送到给煤机与原煤按比例混合。为了使原煤与油母页岩的混合比例可调，在炉前还设有一套专门输送油母页岩的输送系统，将油母页岩直接送入炉内燃烧。在流化床66装料后，先启动点火器，籍点火增压风机71，向炉内鼓入热风，通过布风板64，经其上的定向风帽67，以较高的小孔速度60米/秒～70米/秒，和炉膛热态流化速度4米/秒左右，进入流化床。当床温达到一定温度后，混合燃料由一次风吹起流化燃烧，二次风给予扰动。通过风量调节，控制床压在6千帕斯卡～8千帕斯卡，维持炉温在850℃～920℃，在上升烟气流作用下，对汽包61放热，经炉膛上部出口，进入旋风分离器8、8’，在旋风分离器内，粗颗粒被分离下来。在“J”阀的气流作用下，经“J”阀回料器69，重新返回炉膛参与循环燃烧；未被分离的细颗粒及烟气，经旋风分离器上部出口，进入烟道81，对几台热交换器和空气预热器91、92，进行热交换；再经电除尘器11和引风机76，送入烟囱12排向大气。而炉底的灰渣，用较大的风量、风压控制，在10千帕斯卡的风压，5000标准立方米/小时的风量下，用间歇排渣方式排向冷渣器68，以维持锅炉的连续运行。
权利要求
1.一种油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，由原煤和油母页岩按比例混合燃烧，经一套含有提升、输送、粗细两级破碎工序的物料输送系统后，原煤经计量密封给煤机(51、52、53、54)，油母页岩经油页岩给料机(2)，被输送进入一个锅炉燃烧系统装置进行燃烧，从而在锅炉的汽包(61)里产生供发电用的过饱和蒸汽，从炉膛上膛(62)的顶部排出高温烟气，在炉底(65)排出灰渣，并加以收集，其特征在于，所述的锅炉燃烧系统装置包括有流化床锅炉(6)，耐高温旋风分离器(8、8’)，灰粒循环燃烧系统，和灰渣回收装置，其中(1)在流化床锅炉(6)的下膛(63)里，设置有水冷式布风板(64)，布风板上设有多个定向风帽(67)，经其上方的小孔鼓入热风，这些进风口设置为分层布置的一次进风和二次进风，形成有层次的分级进风，通过风量调节，维持流化床的床压稳定和炉膛温度的均匀；(2)在一组旋风分离器(8、8’)内，烟气中的粗颗粒被分离下来，经灰粒循环燃烧系统的一个“J”阀回料器(69)，返回炉膛参予循环燃烧；未被分离的细颗粒随同烟气经旋风分离器出口，进入烟道(81)，流经按顺序排列的换热器(101、102、103)和空气预热器(91、92)，与其进行热交换；(3)在炉底(65)里的灰渣，通过控制风量和风压，间歇地被排放到冷渣器(68)里收集。
2.根据权利要求1所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的流化床床压控制在6千帕斯卡～8千帕斯卡。
3.根据权利要求1或2所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的通过风量调节所控制的炉膛温度维持在850℃～920℃。
4.根据权利要求1或2所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的经定向风帽(67)的小孔进风速度控制在60米/秒～70米/秒；炉膛内的热态流化速度在3米/秒～5米/秒。
5.根据权利要求3所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的经定向风帽(67)的小孔进风速度控制在60米/秒～70米/秒；炉膛内的热态流化速度在3米/秒～5米/秒。
6.根据权利要求1或2所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的间歇排放灰渣所控制的风量在5000标准立方米/小时，风压控制在10千帕斯卡。
7.根据权利要求3所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的间歇排放灰渣所控制的风量在5000标准立方米/小时，风压控制在10千帕斯卡。
8.根据权利要求5所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的间歇排放灰渣所控制的风量在5000标准立方米/小时，风压控制在10千帕斯卡。
9.根据权利要求1或2所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的流经空气预热器后的烟气，再经电除尘器(11)和引风机(76)，然后经烟囱(12)排出。
10.根据权利要求8所述的油母页岩流化床燃烧的装置和工艺，其特征在于，所述的流经空气预热器后的烟气，再经电除尘器(11)和引风机(76)，然后经烟囱(12)排出。
全文摘要
本发明涉及流化床燃烧油母页岩的装置和工艺。原煤和油母页岩经物料输送系统送入到锅炉燃烧装置。该装置包括有流化床锅炉、旋风分离器、灰粒循环燃烧系统和灰渣回收装置。在锅炉里，热风经定向风帽，以较高的小孔进风速度和热态流化速度进入，分层为一次进风和二次进风；调节风量，维持床压稳定和炉温均匀，保持在850℃－920℃。烟气经旋风分离器分离，粗颗粒返回炉内循环燃烧，尾气再经数台热交换设备回收余热后，经电除尘器到烟囱，炉内灰渣则以较高的风量和风压排出至冷渣器，作水泥掺合料。本发明对燃料的适应性广，燃烧强度和燃烧效率高，有效脱硫，排放污染小，热利用好，投资和运行成本适中，适用于综合利用低热值高灰分的油母页岩。
文档编号F23C10/00GK1587803SQ20041005104
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月12日 优先权日2004年8月12日
发明者李新江, 罗国铭, 李红兵 申请人:广东亨达利水泥厂有限公司