專利名稱：一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法
技術領域：
根據國際專利分類表本專利屬于同時燃燒兩種燃料的流化床燃燒工藝技術領域，特別涉及到一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法。
背景技術：
目前的循環流化床鍋爐都是只使用煤、煤矸石或水煤漿中的一種燃料。使用燃料的單一性影響到鍋爐用戶，不能用燃煤鍋爐燃燒可燃垃圾、廢液和污泥中的有機物。而實現了燃用廢液和污泥制成水煤漿的循環流化床鍋爐，又存在著鍋爐在運行時需要向爐膛中加入石英砂做流化介質。由于石英砂本身硬度高，在流態過程中對爐膛壁沖刷磨損，嚴重地影響著鍋爐的壽命，增加了鍋爐運行和維護費用的問題。此外，如果在水煤漿數量不足時，鍋爐不能燒煤就無法再向生產供給蒸汽、熱水。把煤變成水煤漿，用廢液和污泥制造水煤漿的技術也已經解決；但這種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法至今尚沒有。
發明內容
針對上述問題本專利提出一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法。實現這一功能必須對循環流化床鍋爐本體、供給燃料系統進行改造，研究出一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法。本專利由循環流化床鍋爐本體加料裝置、燃料輔助供給系統及相配套的工藝組成。
1、循環流化床鍋爐本體加料裝置循環流化床鍋爐加料裝置如附圖1所示，由循環流化床鍋爐1，水煤漿粒化器2，混合煤粉倉3，煤或煤矸石粉倉4，螺旋給煤機5組成。在鍋爐上部安裝水煤漿粒化器2，通過它低壓向鍋爐內加入水煤漿；同時在鍋爐下部安裝了螺旋給煤機5。在螺旋給煤機上安裝有兩個料倉，在料倉下裝有密封的煤料定量給料裝置，來控制加哪種燃料、加多少燃料。一個料倉裝著要加入的原煤粉或煤矸石粉，另一種料倉裝著由破碎后的可燃垃圾制成的混合煤粉，之外還保留了鍋爐供給石灰石粉的螺旋加料機和料倉。
2、燃料輔助供給系統燃料輔助供給系統其構成如附圖2所示，將外購的水煤漿或自制的水煤漿貯存在煤漿儲罐中，煤漿可以是標準商品水煤漿或是利用造紙廠廢液的廢液水煤漿，或是利用城市污水處理廠的污泥或造紙廠的污泥制造的污泥水煤漿。
如果由污泥或廢液、原煤粉自制水煤漿，就要設置制漿設備，用原煤粉、污泥或廢液和添加劑來制造水煤漿。制造好的或外購的水煤漿貯存在罐中，在貯罐上部安裝有攪拌設備，定時對水煤漿進行攪拌，防止水煤漿沉淀。水煤漿從貯罐下的出口經由供漿泵供漿。該泵可以是螺桿泵、隔膜泵或是離心泵式泥漿泵，與之配套還設置了恒壓定量控制系統，實現恒壓定量供給。從供漿平穩、使用壽命長的角度看以采用螺桿泵為好，水煤漿被送到鍋爐上部，經水煤漿粒化器加入鍋爐。
如果同時加入由可燃垃圾制造混合煤粉，要事先干燥可燃垃圾、篩選、再經細碎后與煤粉混合制成混合煤粉送入鍋爐螺旋加煤機的混合煤粉料倉中，其粒度控制在0～10mm。加入燃料中的可燃垃圾量為加入煤粉總量的5～20％，由此數量折算出需向鍋爐中加入的混合煤粉數量。
3、使用循環流化床鍋爐燃燒固、液兩種煤質燃料的工藝水煤漿供漿泵的供漿的壓力為0.2～0.4MPa。加入流化床鍋爐的煤或煤矸石粉粒度為0～10mm，與旋風分離器返回的物料一起組成了流化介質。可同時向循環流化床鍋爐中供給水煤漿和煤粉或煤矸石粉二種燃料，或是單一向循環流化床鍋爐中供給煤粉或煤矸石粉。省去了石英砂做流化介質，由煤粉或煤矸石粉、返回物料、加入的石灰石粉粒組成了流化介質；其硬度不大，對鍋爐流化床爐壁磨損大為減輕。鍋爐流化床床料靜止高度為500～800mm，流態化高度750～2400mm，床膨脹比為1.5～2.0。流化床燃燒溫度控制在800℃～950℃之間，流化床層壓差ΔP4500～6000Pa，循環倍率為6～8，為低倍率循環；可由壓差計算出流化床濃相區的高度，保持這樣一個較平穩的流化床濃相區高度是十分重要；它是保證鍋爐平穩運行，燃料正常燃燒，鍋爐正常產生蒸汽和熱水的必要條件。
水煤漿由供漿泵輸送到鍋爐上部，不需過濾、高壓霧化，在按由水煤漿粒化器在0.2～0.4MPa下噴灑到鍋爐內的稀相區與流化床上升的煙氣及飛灰結合，水份揮發，煤焦化成為了細微顆粒團的鍋爐中懸浮燃燒；而變大的粒度進入流化床濃相區流態化燃燒。上部水煤漿及下部的煤粉兩種燃料同時燃燒產生的熱量，由鍋爐水冷壁管和頂部的再熱器爐管轉換成熱量。由于控制了鍋爐爐膛的燃燒溫度800～～950℃，抑制了熱力型NOx的生成排放，加入的石灰石粉粒又在燃燒過程中直接脫硫。根據為一燃燒原理，在工藝制定了三種燃料的使用狀態，其工藝原理框圖如附圖3所示。根據這一工藝框圖，由計算機編制控制程序自動控制各種燃料的供給和供應量，并且相互合理地配合。
(1)在有水煤漿、混合煤粉的情況下先將水煤漿加入量恒定，再把加入的混合煤粉的供給量恒定，然后根據鍋爐供熱的對燃料量的需求調整加入原煤粉或煤矸石粉的數量，使水煤漿與煤粉或煤矸石粉的分配比例為3∶7到4∶6，原煤粉或煤矸石粉和混合煤粉同時加入時，隨著混合煤粉加入的可燃垃圾量為煤粉總量的5～20％。之外還要根據此時鍋爐中供熱的需求，將原煤粉的加入量加以調整，其調整的條件是a、流化床濃相區的所需流化料層高度；b、加入水煤漿的量混合煤粉量；c、鍋爐爐膛燃燒溫度800°～950℃的要求。
(2)在有水煤漿而無混合煤粉的情況下，也是先將水煤漿加入量恒定后依據水煤漿與煤粉或煤矸石粉的分配比例為3∶7到4∶6值以及和以下三個條件來調整a、流化床濃相區的所需流化料層高度；b、加入水煤漿的量；c、鍋爐爐膛燃燒溫度800°～950℃的要求；來調整加入原煤粉或煤矸石粉的數量。
(3)在無水煤漿只加入原煤粉或煤矸石粉時，燃料粉加入量調整的依據是a、流化床濃相區的所需流化料層高度；b、鍋爐爐膛燃燒溫度800°～950℃的要求；來調整加入原煤粉或煤矸石粉的數量。
如有混合煤粉而無水煤漿的情況與無水煤漿只加入原煤粉或煤矸石粉的情況基本相同，與(3)程序一樣處理。
在鍋爐正常運行時，要經常作有無水煤漿的判定。如有水煤漿進入(1)、(2)兩種程序，如無水煤漿則進入(3)程序。在鍋爐一天24小時的運行中這種調整基本固定在一個大的時間段里，如確定為10-14小時燃燒水煤漿；同時也可能要作局部的調整，使燃燒水煤漿的時間延長或縮短。這樣處理，既保證鍋爐24小時平穩供熱，又能即時處理可燃垃圾、污泥水煤漿或廢液水煤漿。作到了環保生產兩不誤，實現高效潔凈燃燒。如果鍋爐的負荷需要調整可以調整燃料的數量；使鍋爐在30～110％的額定負荷范圍內穩定運行。
圖1雙燃料循環流化床鍋爐加料裝置圖；圖2一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法的流程圖；
圖3使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料工藝控制框圖。
具體實施例方式
某造紙廠需要2臺35噸/小時蒸汽鍋爐，該造紙廠生產每天產生污泥45噸，可燃垃圾(主要是塑料)50噸。該造紙廠的2臺35噸/小時循環流休床鍋爐安裝了本專利的固、液又燃料供給裝置。該造紙廠安裝1個制漿罐和1個儲漿罐，將造紙污泥同煤粉、造紙廢液和添加劑按比例加入制漿罐中，制成熱值為17000～19000KJ/kg的污泥水煤漿，將污泥水煤漿輸送到儲漿罐中儲存。
將造紙生產中產生的可燃垃圾由烘干設備利用鍋爐煙氣余熱烘干、篩選，再經粉碎后與煤粉混合制成混合煤粉，其粒度為0～10mm。將煤粉、混合煤粉通過輸送設備送到鍋爐上的煤倉和混合煤粉倉中，通過螺旋給煤機送入爐膛內燃燒。在兩個料倉下部裝有密封的粉料定量給料器，配備控制螺旋加煤機的定量控制系統，構成了固態煤粉燃料的加料控制系統，實現總計加入的各種煤粉量和每一種燃料加料量的定量給料。水煤漿由螺桿泵以0.3Mpa的壓力從儲漿罐送到鍋爐上部的水煤漿粒化器上，由它向鍋爐中加入所要求量的污泥水煤漿。在螺桿泵前后設有恒壓定量供給控制系統和計量系統，這兩種燃料的計量控制系統由計算機來調控，按附圖3所述的工藝控制程序加入水煤漿和各種煤粉。流化床鍋爐的工藝條件是流化床料層靜止高度500-700mm，流化床濃相區高度為1000-1300mm，床膨脹比為1.7～1.85，流化床層壓差為4500-5500Pa，采用循環倍率為6-7，爐膛內燃燒溫度850°～900℃。污泥水煤漿和總煤粉量的供給比例為4∶6。原煤粉粒度為0-10mm，供給量為總燃料量重量比的53％，混合煤粉粒度也為0-10mm，供給量為總燃料量重量比的47％，在混合煤粉中可燃垃圾重量比為24％。這樣鍋爐每天24小時工作為造紙廠供汽。每天有14小時的時間是向鍋爐中同時加入污泥水煤漿和煤粉，其余10小時為加入原煤粉一種燃料。每天燃燒污泥水煤漿25噸，燃燒混合煤粉60噸，燃燒原煤粉52噸，燃燒可燃垃圾15噸，之外再燃燒原煤粉63噸。鍋爐運行平穩可靠、生產正常，而且可以在一段時間內將鍋爐的出力提高到原額定功率的110％。
該造紙廠在循環流化床鍋爐上采用了固、液煤質雙燃料的燃燒方法，在保證生產用熱的條件同時解決了該廠造紙污泥和可燃垃圾的處理難題，而且節約了處理污泥和垃圾的費用和單獨燃燒污泥水煤漿時需要添加的石英砂費用，減少了鍋爐內部了的磨損，延長了鍋爐的使用壽命。
權利要求
1.一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法，由循環流化床鍋爐的加料裝置和輔助供料系統及相配套的工藝組成，其特征在于(1)循環流化床鍋爐的加料裝置是在其上部安裝了水煤漿粒化器供給水煤漿；同時在其下部安裝了加入原煤粉、煤矸石粉或由可燃燒垃圾制造的混合煤粉的螺旋給煤機，構成了可以同時向鍋爐中加入煤粉、煤矸石粉和水煤漿固、液兩種燃料或是只加入煤粉或煤矸石一種固體燃料循環流化床鍋爐的燃燒工藝；(2)輔助供料系統由貯罐、供漿泵、水煤漿粒化器組成的水煤漿供料機構和由垃圾烘干機、篩子、破碎機、混合器、混合煤粉料倉、原煤或煤矸石粉料倉、螺旋給煤機組成的煤粉或煤矸石粉供料機構；(3)相配套的燃燒工藝為水煤漿供漿泵供漿壓力為0.2～0.4MPa，在水煤漿和煤粉或煤矸石粉兩種燃料加入鍋爐時，水煤漿與煤粉或煤矸石粉分配比例為3∶7至4∶6；在原煤粉或煤矸石粉和混合煤粉同時加入時，燃料中可燃垃圾的量為加入煤粉總量的5～20％。鍋爐流化床的床料靜高度為500～800mm，流化床膨脹比為1.5～2.1，循環倍率為6～8，流化床操作氣流速度3～7m/s，流化床層壓差為ΔP4500～6000Pa，爐膛的燃燒溫度控制在800℃～950℃之間；
2.根據權利要求1所述的使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法，可以同時向鍋爐中加入煤粉或煤矸石粉和水煤漿兩種煤質燃料，其特征在于所說的水煤漿可以是標準商品水煤漿，或是利用造紙廠廢液制造的廢液水煤漿或利用城市污水處理廠污泥或造紙廠產生的污泥制造的污泥水煤漿。
3.根據權利要求1所述的使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法，其特征在于所說按工藝條件向鍋爐中供給雙燃料的工藝過程是由執行編制的計算機控制程序來完成的；這個程序依據所用燃料不同將工藝分成了三種過程；a、同時燃燒水煤漿、混合煤粉和原煤粉或煤矸石粉三種燃料；b、燃燒水煤漿、原煤粉或煤矸石粉二種燃料；c、只燃燒原煤粉或煤矸石粉一種燃料；在程序中加入了有、無那一種或二種燃料的判斷、并由此來自動選擇鍋爐的燃燒工藝，該程序對鍋爐燃燒工藝的控制主要以流化床層高度、爐膛溫度為主導條件，將水煤漿、混合煤粉加入量恒壓后調整原煤粉或煤矸石粉來實現。
4.根據權利要求1所述使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法，使用供漿泵從鍋爐上部高位低壓供給水煤漿，其特征在于供給水煤漿的供漿泵可以是隔膜泵、螺桿泵或離心式泥漿泵，從供漿平穩、使用壽命長角度上看以采用螺桿泵為好。
全文摘要
一種使用循環流化床鍋爐燃燒固、液煤質雙燃料的方法屬于同時燃燒兩種燃料的流化床工藝領域，是在鍋爐上安裝了加入水煤漿的粒化器和加入煤粉、煤矸石粉或由可燃垃圾制造的混合煤粉的螺旋加煤機，之外還設有雙燃料輔助供料裝置；水煤漿供漿泵壓力為0.2～0.4MPa；在雙燃料同時加入時水煤漿和煤粉或煤矸石粉總量分配比例為3∶7至4∶6；在混合煤粉加入時，燃料中可燃垃圾量為加入煤粉總量的5～20％；流化床膨脹比1.5～2.1，操作氣速3～7m/s，循環倍率6～8；沸騰壓差4500～6000Pa，燃燒溫度800℃～950℃；燃燒工藝的程序分為有、無水煤漿及混合煤粉三種情況，以床層高和爐溫度為主調整原煤粉加入量；可燃燒標準水煤漿，或由污泥和廢液制備的水煤漿；供漿泵是隔膜泵、螺桿泵或離心泵，以螺桿泵為佳。
文檔編號F23C10/28GK1563792SQ200410021229
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月6日 優先權日2004年4月6日
發明者張大偉 申請人:沈陽戴維國際機電設備有限公司