生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及对锅炉燃烧发电过程中产生的废弃灰渣进行回收利用和节能减排的技术，具体地指一种生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰设备。
【背景技术】
[0002]随着现代社会对能源需求的日益增长，燃煤锅炉发电厂的建设也越来越多。虽然我国地域广阔、煤炭资源分布广泛，但煤炭种类众多不一，尤其是在我国的南方和西南地区，许多省份拥有大量的无烟煤、贫煤等低挥发份煤种。燃煤锅炉电厂在燃用这些低等级煤种时，普遍存在所排放的燃煤飞灰含炭量高、燃尽程度不理想等问题，不仅浪费了大量煤炭资源，而且带来了严重的环境污染。为了解决上述问题，本领域技术人员也试尝将未燃尽的燃煤飞灰颗粒重新输送到燃煤锅炉中循环利用，但这些燃煤飞灰颗粒是通过面饲的方式直接送回燃煤锅炉上部稀相燃烧区的，一方面因其外部为不易导热和燃烧的灰壳层，使得其内部的可燃残炭黒芯在燃煤锅炉内无法达到燃烧所需的温度，另一方面因气固两相之间的滑移速度低、传热速率小、升温过程缓慢，在其还没来得及上升到足够的燃烧温度时就飞出了燃煤锅炉的炉膛，即燃煤飞灰颗粒只是在燃煤锅炉中走了个过场，实际上并没有被回收燃烧利用。
[0003]另一方面，随着煤炭等传统化石能源储量的日益减少，生物质燃料作为一种可再生的替代能源得到了迅速的发展。采用生物质燃料直燃发电的电厂总装机容量也越来越多。但受生物质燃料资源收购半径和总量的制约，目前已经有许多生物质锅炉发电厂因收购不到生物质燃料而降低设计的生产负荷，特别是当发电厂采用能适应各种生物质燃料高效充分燃烧、且产生的残渣灰分低、环保性能好的生物质循环流化床锅炉时，维持发电连续进行的生物质燃料需要量极大，在无法确保收购量的情况下甚至只能停产。如何有效扩大生物质锅炉发电厂的原料来源、保证其生产规模和发电效益，这一直是本领域技术人员公认的难题和努力探索的方向，但至今为止尚无令人满意的技术方案问世。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是要提供一种生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰设备，该设备可以确保燃煤锅炉生产的燃煤飞灰在生物质循环流化床锅炉中再次充分燃烧，进行二次发电；同时可有效减少生物质燃料的使用量，降低燃料投入成本，提高发电小时数，且减少污染物排放。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所设计的生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰设备，包括与生物质循环流化床锅炉配套使用的燃煤飞灰储存仓，其特殊之处在于:
[0006]所述燃煤飞灰储存仓的底部出料口通过旋转给料装置与喷射器的粉料输入端相连，所述喷射器的空气输入端通过止回阀与鼓风机相连，所述喷射器的悬浮物喷口与传输管道的一端相连，所述传输管道的另一端从生物质循环流化床锅炉的底部风室进入其中、并穿过均布有风帽的布风板与底饲耐磨喷嘴相连，所述底饲耐磨喷嘴位于布风板上方的密相燃烧区中。
[0007]作为优选方案，所述底饲耐磨喷嘴的喷射口位置高于所述布风板上的风帽的出风口位置500?800mm。这样，从风帽喷出的含氧浓度较高的一次风直接作用在其上方从底饲耐磨喷嘴喷出的燃煤飞灰颗粒上，一方面可以促使燃煤飞灰颗粒在密相燃烧区生产剧烈的翻滚和摩擦，脱除灰壳而露出其中的残炭黑芯；另一方面可以确保该残炭黑芯与氧气充分接触混合，发生剧烈的燃烧反应，从而将绝大部分的残炭黑芯燃尽。
[0008]进一步地，所述底饲耐磨喷嘴的喷射方向与水平面的优选夹角为O?25°。这样，使燃煤飞灰颗粒以近乎水平的角度喷出，可增强其与炽热生物质床料颗粒之间的扰动，加大其与一次风中氧气的接触面积，从而提高燃煤飞灰颗粒中残碳黑芯的燃烧速率。
[0009]进一步地，所述底饲耐磨喷嘴的数量为2?6个，可以是2个、4个或6个，均匀布置在所述布风板上方，各个底饲耐磨喷嘴通过支管与传输管道的另一端相连。这样，可以均匀分配进入生物质循环流化床锅炉内密相燃烧区床层底部的燃煤飞灰颗粒，确保生物质循环流化床锅炉运行平稳、高效、可靠。
[0010]更进一步地，所述传输管道包括水平管段和垂直管段，所述水平管段和垂直管段之间通过耐磨弯头过渡相连。这样，可以确保传输管道受冲击最严重的弯曲部位的抗磨损性能，延长整个传输管道的使用寿命，保证燃煤飞灰颗粒能够快捷顺利地转向生物质循环流化床锅炉的底部。
[0011]再进一步地，所述鼓风机为罗茨风机，并列设置有两套，其中一套罗茨风机上设置有放空阀。罗茨风机为容积式风机，其利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体，十分适于燃煤飞灰颗粒的低压空气输送。可以根据实际需要开启一套或两套罗茨风机，并通过放空阀调节其送风量的大小，从而满足各种不同性能的燃煤飞灰颗粒气力输送的需要。
[0012]还进一步地，所述旋转给料装置为变频器远程控制的旋转给料阀。旋转给料阀可广泛应用于粉沫、颗粒物料、粉粒混合物的输送，其通过变频器可以远程调节和控制转速，特别适于燃煤飞灰颗粒的定量输送，从而满足对生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰颗粒百分比含量的精准控制。
[0013]本实用新型的工作原理如下:
[0014]I)从燃煤飞灰储存仓输出的燃煤飞灰颗粒，在旋转给料装置、鼓风机和喷射器的协同配合作用下处于悬浮流动状态，并通过传输管道从生物质循环流化床锅炉的底部风室进入、并穿过均布有风帽的布风板从底饲耐磨喷嘴喷出，进入生物质循环流化床锅炉内的密相燃烧区床层底部；
[0015]2)燃煤飞灰颗粒与密相燃烧区中处于鼓泡流化状态或湍动流化状态的大量炽热生物质床料颗粒混合，生产强烈的传热传质和升温，并一起发生剧烈的翻滚和摩擦，将燃煤飞灰颗粒外层的灰壳磨掉，露出其中未燃尽的残炭黑芯；
[0016]3)从布风板上的风帽中输出的一次风含有高浓度的氧气，密相燃烧区中的残炭黑芯与氧气发生迅速和充分的燃烧反应，其中绝大部分残炭黑芯被燃尽；
[0017]4)剩余的残炭黑芯在生物质循环流化床锅炉内流化风的作用下进入密相燃烧区上方温度相对较低的稀相燃烧区，在高温高热的惯性作用下继续保持燃烧反应，最终将剩余的残炭黑芯全部燃尽，从而实现燃煤飞灰颗粒的二次燃烧发电。
[0018]本实用新型在仔细研宄和分析生物质燃料燃烧发电灰分量低、排放污染物小，以及燃煤锅炉所排放燃煤飞灰颗粒含残炭量高、环境污染严重等特性的基础上，结合生物质循环流化床锅炉的运行特点，通过喷射器等装置的巧妙组合，将燃煤飞灰颗粒喷射到生物质循环流化床锅炉内的密相燃烧区床层底部，其优点主要体现在如下几方面:
[0019]其一，燃煤飞灰颗粒进入密相燃烧区床层底部，可与大量炽热的生物质床料颗粒发生充分的挤压接触，进行强烈的传热传质，迅速升温而开始燃烧，有效克服了通过面饲方式将燃煤飞灰颗粒送入炉内而无法达到燃烧温度的问题。同时，密相燃烧区未燃尽的少量残炭黑芯进入温度相对较低的稀相燃烧区后，仍能在惯性作用下保持高温高热状态，从而有利于继续燃尽。
[0020]其二，生物质循环流化床锅炉的密相燃烧区通常处于鼓泡流化床或湍动流化床状态，大量炽热的生物质床料颗粒可与喷入其中的燃煤飞灰颗粒一起产生剧烈的翻滚和摩擦，瞬间即可将燃煤飞灰颗粒外层的灰壳磨掉，从而使暴露出的内部残炭黑芯与一次风中的氧气充分接触，大幅提高燃烧反应的效率。
[0021]其三，燃煤飞灰颗粒喷入密相燃烧区床层底部后，在大量炽热生物质床料颗粒的阻碍和包围作用下，可有效增加其在密相燃烧区床层的滞留时间，从而延长其在生物质循环流化床锅炉内的总停留时间，进而确保燃煤飞灰颗粒完全燃尽。
[0022]其四，燃煤飞灰颗粒喷入密相燃烧区床层底部的区域，正好位于布风板上风帽喷射一次风的上方，此时一次风中的氧气浓度相对较高，便于燃煤飞灰颗粒发生充分剧烈的燃烧反应，对提高残炭黑芯的燃烧速率十分有利。
[0023]其五，燃煤飞灰颗粒在生物质循环流化床锅炉中的充分回燃利用，有效解决了燃煤锅炉发电厂飞灰高含碳量低燃尽度的致命缺陷，既充分利用了燃煤飞灰颗粒进行二次发电，又相应减少了生物质燃料的用量，还实现了节能减排，提高了单位原料的发电小时数，产生了一举多得的有益效果。
[0024]其六，采用生物质循环流化床锅炉掺烧燃煤飞灰颗粒，不需要对原有的生物质循环流化床锅炉进行重大改造，仅仅增加储存仓、喷射器、鼓风机和相应的管路系统即可，改造工程量小，施工方便，易于推广应用。
【附图说