生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉及其污染物控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉及污染物控制方法，属于生物质锅 炉领域。
【背景技术】
[0002] 烟梗等废弃物是烟草工业的副产物，是生产假烟的主要原料，国家政策要求必须 销毁。以前复烤企业多采取填埋或焚烧等方式作弃置处理，容易对周边的大气、水、土壤造 成严重污染，破坏环境，而且形成重大的安全隐患和烟草专卖监管中的漏洞。烟叶复烤加工 需要消耗大量的燃料，导致生产成本增加，如果采用烟梗作为燃料向复烤企业提供生产所 需要的蒸汽，发展循环经济，是广大复烤企业必须面对和急需解决的课题。为此一些复烤企 业采用链条炉燃烧烟梗，结果发现炉排上的烟梗燃烧不完全，呈黑色，炉膛内壁积灰、积盐 异常严重，原因是烟梗吸潮能力极强，在露天放置一段时间后，含水率达到23~25%，在炉排 表面的烟梗着火燃烧，而下面不着火，导致燃烧不尽；此外，烟梗中含有大量的钾和氯(施钾 肥所致)，燃烧过程中生成大量KCl (熔点776°C)，在炉膛及尾部受热面积盐、积灰严重。有 的企业将烟梗在气化炉内气化，然后再燃烧气化气，结果发现烟梗气化产生大量的焦油，堵 塞管道及燃烧器喷嘴，最终导致失败。于是，人们想到了采用循环流化床燃烧烟梗或许是一 种可行的办法，专利号为ZL201420555405. 7的实用新型公开了一种烟梗流化床锅炉，该锅 炉包括炉体，旋风分离器和排烟管，炉体又分为主燃烧室和副燃烧室，主燃烧室出口接副燃 烧室，副燃烧室与旋风分离器相连，主燃烧室内除了布风板下的一次风外，还布置了二次风 管以及水煤浆喷嘴。下述表1、表2是一种烟梗的灰成分及灰熔点分析数据。
[0003] 表1烟梗的灰成分分析
表2烟梗的灰恪点分析
由表1、表2可知，烟梗的灰成分中K2O含量达到45. 8%，Cl含量为15. 03%，灰熔点中软 化温度为738°C，所以，烟梗在燃烧过程中非常容易结渣、结焦和积灰。已运行的链条炉及循 环流化床锅炉的运行结果证明了这一点。所以，可以推断，专利号为ZL201420555405. 7的 实用新型专利公开的烟梗流化床锅炉将存在以下问题：（1)分离器内容易结焦，因为分离 器内温度远超过灰的软化温度；（2)分离器回料阀回灰困难，因为在料腿上布置了第三进 风口，使得回灰温度升高，粘性加大，导致回灰困难；（3)炉膛内容易结焦、结渣。因为，在主 燃烧室内布置了水煤浆喷嘴，水煤浆燃烧器火焰中心温度一般在1200~1300°C，已经远超 过了烟梗灰熔点的流动温度，炉内结渣、结焦不可避免。
[0004] 申请号为201410296765. 4、公布号为CN104033884. A的发明专利申请公开了"一 种生物质特别是烟梗锅炉"。该专利采用3个炉膛、多组管屏及多个返料器装置。按该专利 申请设计的燃烟梗的循环流化床锅炉，以煤为辅助燃料，在实际应用过程中发现存在以下 问题： 1) 因烟梗灰熔点低、返料灰粘性大导致回送不畅，返料通道经常堵塞； 2) 由于返料系统不能正常工作，炉膛下部密相区温度仅靠一次风将密相区热量带出来 控制床温，导致密相区温度升高，很难控制在合理范围内； 3) 当床温超过900°C时，运行时间不超过20小时，炉内密相区就严重结焦，稀相区水冷 壁严重结渣，需要停炉清理； 4) 尾部积灰严重，现场运行数据表明，锅炉只能在低于35%负荷下运行，这时排烟温度 仍然达到140°C，说明尾部积灰异常严重，锅炉热效率大幅降低； 5) 锅炉给料点为正压区，需要靠引风机将给料点拉成负压，否则将向外冒烟，实际运行 时，在35%负荷下，炉膛出口负压为-438Pa，如果满负荷运行，炉膛出口将达到-800Pa~ -lOOOPa，大幅增加引风机电耗。
[0005] 从表2可知，烟梗的灰熔点很低，要想锅炉安全稳定运行，必须采取有效措施提高 烟梗的灰熔点，同时将燃烧温度控制在较低温度范围内，否则，要实现安全稳定运行是不可 能的。因为，流化床运行温度一般比燃料灰熔点的软化温度低200°C，烟梗灰的软化温度只 有738°C，按此原则，锅炉应在538°C下运行，这是不可能实现的。为此，必须选择合适的床 料或添加剂来提高烟梗的灰熔点，除此之外，生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉的设计原则 是如何控制好炉膛下部燃烧区温度、炉膛出口温度及尾部受热面的积灰问题。
[0006] 因为单烧烟梗不能满足复烤厂的用汽需求，所以，可以将生物质成型燃料与烟梗 混烧提供全部的生产用汽。采用生物质成型燃料为辅助燃料，优点是⑴运行成本比以天然 气为辅助燃料为低，但比以煤为辅助燃料要高，⑵生物质成型燃料含硫量很低，与烟梗混烧 后S02g然达标，不需要设置脱硫塔，降低初投资及运行成本，但是需要解决床料结焦、尾部 积灰问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉及其污染物控制方法， 以解决生物质成型燃料与烟梗混烧存在结渣、结焦、积灰以及环保问题。
[0008] 实现上述目的，本发明的技术方案是： 本发明的生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉，包括流化床燃烧室、多根埋管、高速床布风 板、两个低速床布风板，排渣口、数个二次风口、左右墙膜式水冷壁、前后墙膜式水冷壁、第 一冷却室、U型槽分离器、中间膜式水冷壁隔墙、第二冷却室、上汽包、下汽包、第一对流排 管、对流排管分隔墙、第二对流排管、尾部烟气通道、多个脉冲吹灰器、省煤器、一次风空气 预热器、二次风空气预热器、回料喷嘴、回灰管、给料口、布袋除尘器、再循环风机、引风机、 烟囱、下集箱； 所述流化床燃烧室内由上至下分为流化床稀相区和流化床密相区，所述流化床密相区 的中部为高速床，流化床密相区中位于高速床的左右两侧各为一个低速床，所述高速床布 风板布设在高速床底部，所述两个低速床布风板布设在两个低速床底部，高速床布风板下 部封闭空腔为高速床风室，两个低速床布风板下部封闭空腔为两个低速床风室，所述多根 埋管布设在低速床内，排渣口的上端穿过高速床布风板与高速床相通，所述数个二次风口 设置在流化床稀相区下部，流化床稀相区设有左右墙膜式水冷壁和前后墙膜式水冷壁，流 化床燃烧室的上部设有燃烧室出口，燃烧室出口之后依次设有第一冷却室和第二冷却室， 所述燃烧室出口与第一冷却室相通，所述第一冷却室和第二冷却室通过中间膜式水冷壁隔 墙隔开，所述中间膜式水冷壁隔墙的上端与上汽包连通，中间膜式水冷壁隔墙的下端与下 集箱连通，所述下集箱与下汽包相通，同时下集箱与U型槽分离器连接，所述第二冷却室上 部设有烟气出口，左右墙膜式水冷壁及前后墙膜式水冷壁的顶部均与上汽包连通，左右墙 膜式水冷壁及前后墙膜式水冷壁的底部均与下汽包连通，构成自然循环；所述烟气出口与 第一对流排管进口端相通，所述第一对流排管的出口端与第二对流排管的进口端相通，所 述第一对流排管和第二对流排管通过对流排管分隔墙隔开，所述第二对流排管的出口端与 尾部烟气通道的入口端相通，所述尾部烟气通道内由上至下依次设置有省煤器、一次风空 气预热器和二次风空气预热器，在第一对流排管和第二对流排管的上部及下部、省煤器、一 次风空气预热器及二次风空气预热器的入口处分别布置多个脉冲吹灰器，第一冷却室和第 二冷却室下端相通，第一冷却室和第二冷却室下端的共同出口与回灰管相通，所述回灰管 的进口端设有回料喷嘴，回料风来自再循环风机，回灰管的出口端与流化床密相区相通，所 述给料口与高速床相通设置，尾部烟气通道的出口端经烟道与布袋除尘器入口端连通，所 述布袋除尘器的出口端分别通过烟道与引风机和再循环风机入口端连通，所述引风机的出 口端与烟肉连通，所述再循环风机出口端通过烟道与高速床风室及回料喷嘴连通。
[0009] 本发明的利用生物质成型燃料与烟梗混烧锅炉实现污染物控制的方法，所述方法 包括如下步骤： 步骤一：生物质成型燃料、烟梗及直径为〇~3mm的的Al2O3颗粒作为床料经给料口靠 重力进入流化床密相区的高速床内燃烧，燃烧产生的热量通过布设在流化床燃烧室低速床 内的多根埋管换热后控制流化床密相区的高速床及低速床温度在750~850°C之间；与此同 时，一次风经过一次风空气预热器预热后进入高速床风室内，经高速床布风板进入高速床 燃烧；二次风经二次风空气预热器预热后，一部分送入低速床风室经低速床布风板进入低 速床参与燃烧，二次风的其余部分通过数个二次风口进入流化床稀相区参与燃烧； 步骤二：燃烧产生的烟气经设置在流化床稀相区内的左右墙膜式水冷壁和前后墙膜式 水冷壁辐射换热后，在燃烧室出口处烟气温度降至650°C以下，之后烟气进入第一冷却室， 经U型槽分离器将未完全燃烧的烟梗及Al2O3床料分离下来，并通过回料喷嘴经回灰管送入 流化床密相区内继续燃烧； 步骤三：经U型槽分离器分离后的烟气进入第二冷却室，烟温降至500°C以下，并通过 设置在第二冷却室上部的烟气出口进入第一对流排管及第二对流排管，第一对流排管与第 二对流排管之间由对流排管分隔墙隔开；之后烟气进入尾部烟道，并依次经省煤器、一次风 空气预热器和二次风空气预热器换热后，额定工况下烟气温度降至130~150°C后进入布袋 除尘器内，经除尘后的烟气一部分通过再循环风机送入高速床风室及回料喷嘴，实现烟气 再循环，控制流化床密相区温度在750~850°C之间，同时控制燃烧室出口的氧浓度在3~4% 之间