一种焚烧煤矸石耦合CFB锅炉机组发电的装置及方法与流程

一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置及方法
技术领域
1.本发明属于固废资源化处理技术领域，尤其涉及一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电 的装置及方法。


背景技术：

2.煤矸石固废是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生 的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
3.目前市场上对煤矸石固废的利用主要有掺烧、制砖、生产轻骨料、生产水泥等，这些都 对煤矸石固废的发热量有较为严苛的要求，通常要求煤矸石固废热值在1200kcal/kg以上，导 致非常多热值在1200kcal/kg以下的煤矸石固废无法被利用，除掺烧外，其余利用方法没有充 分利用煤矸石固废产生的热量，对一次能源来说是一种浪费。
4.cfb锅炉机组掺烧煤矸石固废，是近几年兴起的一种煤矸石固废综合利用新措施，能够 长时间较大量的处理煤矸石固废，并能高效的回收焚烧热量，是目前煤矸石固废处置的一种 高效技术手段，但由于煤矸石固废热值低，灰分很高，直接掺烧对cfb锅炉的排渣系统和防 磨提出了非常高的要求，导致cfb锅炉掺烧煤矸石固废比例很难进一步提高，不能进一步扩 大掺烧煤矸石固废带来的收益。
5.而采用煤矸石固废独立焚烧的方式，由于煤矸石固废的特性，要想大规模焚烧并利用煤 矸石固废，需要对焚烧装置的防磨和排渣进行特殊设计，同时必须上一整套烟气处理设施， 投资巨大，可靠性难以保证，投资回报率低。另一方面，虽然国家鼓励扩大大宗固废的处理 能力，但在“碳达峰、碳中和”的双碳目标下，采用煤矸石独立焚烧的方式，将新增大量碳 排放。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的问题是：煤矸石固废利用率低，固废处理成本高、能高耗、掺烧比例 低，新增碳排放。本发明的目的在于提供一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置及方 法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置，包括焚烧 室、分离器和混合风箱，所述焚烧室的上部通过连接烟道与所述分离器连接，所述分离器通 过出口烟道与所述混合风箱连接，所述混合风箱上设置烟气进口、二次风进口和混合风出口， 所述二次风进口与cfb锅炉的二次风风道连接，所述混合风出口与混合风道连接，所述混合 风道与cfb锅炉机组连接。
8.混合风箱的一端设有烟气进口、二次风进口，另一端设有混合风出口，经分离后的高温 烟气与二次风混合后的混合风通过混合风道与cfb锅炉机组直接耦合，共用原cfb锅炉机 组的烟气处理设施，无需新增烟气处理系统，大大降低了煤矸石固废处理的投资成本。
9.进一步地，所述焚烧室的下部设有布风板和排渣口，所述布风板与一次风室连接。
10.进一步地，所述分离器为旋风分离器，所述分离器的下部与回料器连接，所述回料器与 所述焚烧室通过回料腿连接，所述分离器的上部与带有中心筒的出口烟道连接，所述出口烟 道与所述混合风箱上的烟气进口连接。
11.其中，回料器的作用是把返料流化起来，回料腿的作用是负责返料。
12.中心筒的作用是提高分离效率。
13.进一步地，所述一次风室的一侧设有进风口，所述进风口与一次风道连接。
14.进一步地，所述cfb锅炉的二次风风道和所述混合风道上设置烟气挡板门。
15.在cfb锅炉的二次风风道和混合风道上设置有烟气挡板门，可随时与原cfb锅炉机组进 行耦合与解列。
16.进一步地，所述焚烧室、分离器和混合风箱均为绝热结构。
17.由于本发明所提供的的耦合发电装置采用全绝热形式，可减少或不用其它水源，节约电 厂用水。
18.进一步地，所述焚烧室的形状呈圆柱形，所述焚烧室的顶部为穹顶型结构。
19.利用上述焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置进行发电的方法为：煤矸石固废在焚 烧室内燃烧放热，将热量传给烟气，烟气经分离器分离出携带的颗粒后，进入混合风箱加热 cfb锅炉机组的二次风，被加热后的二次风将煤矸石固废放出的热量耦合再进入cfb锅炉机 组进行发电。
20.有益效果：
21.(1)本发明提供的一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置，包括焚烧室、分离器 和混合风箱，煤矸石固废在焚烧室内流化床燃烧，煤矸石的热值可低至700kcal/kg，同时减 轻了原cfb锅炉机组排渣和防磨负担，使煤矸石固废处理量大大提高；
22.(2)本发明提供的一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置，采用本发明提供的 耦合发电装置，煤矸石固废焚烧热量通过加热cfb锅炉机组二次风，然后再送入cfb锅炉 机组烟气处理系统，无需新增烟气处理系统，大大降低了煤矸石固废处理的投资成本；同时 利用本发明能够节约一次能源，不新增碳排放。
23.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地 了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
24.图1为一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置的结构示意图；
25.图2为焚烧室与分离器的连接关系示意图；
26.图3为分离器与混合风箱的连接关系示意图；
27.附图说明：
28.1、焚烧室；2、分离器；3、混合风箱；4、连接烟道；5、出口烟道；6、烟气进口；7、 二次风进口；8、混合风出口；9、布风板；10、排渣口；11、一次风室；12、一次风道；13、 回料器；14、回料腿；15、中心筒。
具体实施方式
29.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发
明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范 围。
30.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数 字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件 的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
31.实施例：
32.如图1～3所示，在一个较佳的实施例中，本发明提供一种焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组 发电的装置，包括焚烧室1、分离器2和混合风箱3，所述焚烧室1的上部通过连接烟道4与 所述分离器2连接，所述分离器2通过出口烟道5与所述混合风箱3连接，所述混合风箱3 上设置烟气进口6、二次风进口7和混合风出口8，所述二次风进口7与cfb锅炉的二次风 风道连接，所述混合风出口8与混合风道连接，所述混合风道与cfb锅炉机组连接。
33.焚烧室1，将助燃一次风通入焚烧室1，煤矸石固废在焚烧室1内流化床燃烧放热，并加 热烟气，将热量通过烟气送入cfb锅炉机组；
34.分离器2，分离器2将从焚烧室1排出的高温烟气进行分离，分离出的灰通过分离器2再 送入焚烧室1，分离后的烟气进入混合风箱3；
35.混合风箱3，混合风箱3将从分离器2分离出来的高温烟气与cfb锅炉的二次风进行混 合，从而加热二次风，通过二次风将热量代入cfb锅炉机组。
36.所述焚烧室1的下部设有布风板9和排渣口10，所述布风板9与一次风室11连接。
37.焚烧室1的下部设有圆形的布风板9和排渣口10，布风板9的下面为为完全绝热的一次 风室11，一次风室11的作用是进行整流。
38.所述分离器2为旋风分离器，所述分离器2的下部与回料器13连接，所述回料器13与 所述焚烧室1通过回料腿14连接，所述分离器2的上部与带有中心筒15的出口烟道5连接， 所述出口烟道5与所述混合风箱3上的烟气进口6连接。
39.其中，回料器13的作用是把返料流化起来，回料腿14的作用是负责返料。
40.中心筒15的作用是提高分离效率。
41.所述一次风室11的一侧设有进风口，所述进风口与一次风道12连接。
42.所述cfb锅炉的二次风风道和所述混合风道上设置烟气挡板门。
43.在cfb锅炉的二次风风道和混合风道上设置有烟气挡板门，可随时与原cfb锅炉机组 进行耦合与解列。
44.所述焚烧室1、分离器2和混合风箱3均为钢板和内衬耐火浇注料制成的绝热结构。
45.由于本发明所提供的的耦合发电装置采用全绝热形式，可减少或不用其它水源，节约电 厂用水。
46.所述焚烧室1的形状呈圆柱形，所述焚烧室1的顶部为穹顶型结构。
47.利用上述焚烧煤矸石耦合cfb锅炉机组发电的装置进行发电的方法为：煤矸石固废在焚 烧室1内燃烧放热，将热量传给烟气，烟气经分离器2分离出携带的颗粒后，进入混合风箱 3加热cfb锅炉机组的二次风，被加热后的二次风将煤矸石固废放出的热量耦合再进入cfb 锅炉机组进行发电。
48.经过破碎筛分后的低热值煤矸石固废和助燃一次风在焚烧室1内通过布风板9进
行流化 燃烧放热，所需要的一部分空气通过进风口送入进入一次风室11，再通过布风板9使得煤矸 石固废流化燃烧，煤矸石固废和空气燃烧产生的高温烟气夹带大量的颗粒进入分离器2，利 用绝热旋风分离出粗颗粒通过回流器、回流腿返回到焚烧室1进行循环燃烧，没有被分离的 细颗粒则形成飞灰虽然其由旋风分离器2的上部排出进入混合风箱3，将cfb锅炉机组的二 次风加热后通过混合风道再送入cfb锅炉机组进行耦合发电，利用原cfb锅炉机组烟气处 理设备进行烟气处理，不新上烟气处理设备。
49.采用本发明后，以每小时焚烧50t煤矸石为例，可以减少原cfb锅炉机组动力煤8～12t/h， 按年运行6000h、动力煤价格800元/吨计算，减去其它运营成本，一年可为原cfb锅炉机组 节约燃料费用2400万元～3600万元。
50.因此，本发明能大大提高煤矸石固废的处理量，降低煤矸石固废处理的投资成本，且能 大大节约原cfb锅炉机组的燃料费用，具有非常好的经济效益。