循環(huán)流化床尾氣灰渣回收利用裝置的探究

陳林賢 王榮定 范飛標(biāo) 任浩川

摘要：隨著環(huán)保和能效要求的不斷提高，熱電廠越來(lái)越多地采用環(huán)保節(jié)能型循環(huán)流化床鍋爐。本文針對(duì)灰渣燃燒不充分的問(wèn)題，介紹了一種循環(huán)流化床尾氣灰渣回收利用裝置，可對(duì)灰渣進(jìn)行二次回爐充分燃燒，提高燃料的熱利用率，并通過(guò)加入氫離子和氧氣，提高爐膛的使用安全與壽命。

關(guān)鍵詞：氫氧離子;結(jié)焦物質(zhì);碳含量;曲率變化

一、循環(huán)流化床尾氣灰渣回收利用現(xiàn)狀

煤渣等燃料在循環(huán)流化床的爐膛中燃燒后，形成的灰渣一部分隨著氣體排出到后面工序的旋風(fēng)分離室中，分離后部分灰渣再次回到爐膛中燃燒，另一部分大質(zhì)量大顆粒狀的灰渣則掉落到爐膛的底部，并由特定的裝置收集。為了提高燃料的利用率，當(dāng)灰渣中碳含量高于某一設(shè)定值時(shí)，會(huì)將灰渣重新導(dǎo)入到爐膛中進(jìn)行燃燒，使得燃料利用最大化。在傳統(tǒng)的燃燒工藝中，灰渣往往是直接導(dǎo)入到爐膛中的，之前的做法存在一些問(wèn)題，例如，由于燃燒剩余的灰渣，其表面多為焦化層或者氧化層，碳含量較高的部分裹挾在內(nèi)部，再次導(dǎo)入爐膛中燃燒也并不能起到很好的燃燒效果，并且容易使得爐膛產(chǎn)生結(jié)焦。如何保證重新導(dǎo)入的灰渣燃燒充分，對(duì)提高燃料的熱利用率有著十分重要的作用。

二、循環(huán)流化床尾氣灰渣回收利用裝置的結(jié)構(gòu)分析

循環(huán)流化床尾氣灰渣回收利用裝置包括爐膛、旋風(fēng)分離室、返料機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)以及與爐膛底部灰渣排出口相連通的灰渣處理裝置。灰渣處理裝置包括研磨粉碎機(jī)構(gòu)、碳含量檢測(cè)機(jī)構(gòu)、灰渣回送機(jī)構(gòu)、氫氧離子生成機(jī)構(gòu)、切換機(jī)構(gòu)。

研磨粉碎機(jī)構(gòu)包括冷卻室以及研磨室。冷卻室通過(guò)管道與爐膛底部相連通，且與爐膛之間設(shè)置有第一電磁閥，用于將灰渣表面的軟化物質(zhì)層硬化，便于研磨。冷卻室包括冷卻殼體，冷卻殼體的側(cè)壁中環(huán)繞設(shè)置有多根通有冷卻水的水冷通道，水冷通道與冷卻室外部的冷水循環(huán)裝置相連通，利用水冷能夠快速實(shí)現(xiàn)灰渣的冷卻，便于后續(xù)的研磨。

研磨室包括與冷卻室冷卻殼體一體成型設(shè)置的研磨殼體，研磨殼體呈圓臺(tái)形且遠(yuǎn)離冷卻殼體的一端直徑逐漸減小，研磨殼體內(nèi)靠近冷卻室的一側(cè)與殼體同軸設(shè)置有螺旋推進(jìn)片，螺旋推進(jìn)片通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)連接，且與研磨室遠(yuǎn)離冷卻室的一端固定連接設(shè)置有研磨棒，研磨棒遠(yuǎn)離螺旋推進(jìn)片的一端的曲率與研磨室內(nèi)壁的曲率變化相等。研磨棒表面與研磨室內(nèi)壁之間的距離可以根據(jù)需要研磨的顆粒物大小調(diào)節(jié)。螺旋推進(jìn)片將灰渣推送到研磨棒處，由研磨棒將大顆粒狀的灰渣研磨成粉末狀，方便后期含碳量分析以及重新回爐燃燒。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括沿研磨殼體內(nèi)壁周向設(shè)置的軸承，軸承活動(dòng)設(shè)置于研磨殼體的內(nèi)部，通過(guò)上下移動(dòng)軸承，可以調(diào)節(jié)研磨棒與研磨殼體內(nèi)壁之間的距離，從而調(diào)節(jié)研磨后的灰渣顆粒大小。連接棒設(shè)置于螺旋推進(jìn)片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線處，與軸承的內(nèi)圈內(nèi)壁固定連接且外壁上繞設(shè)有導(dǎo)電線圈。研磨殼體的外壁上設(shè)置有磁塊，磁塊產(chǎn)生的磁感線垂直于導(dǎo)電線圈的繞設(shè)方向，導(dǎo)電線圈的兩端通過(guò)軸承與外部電源電連接，利用外部電源的通斷直接控制螺旋推進(jìn)片的轉(zhuǎn)動(dòng)。研磨棒表面設(shè)置有方便研磨顆粒物質(zhì)的凸起，研磨室位于研磨棒處的內(nèi)壁上設(shè)置有與凸起相適配的凹槽，能夠使得顆粒狀的灰渣被研磨得更加細(xì)小。

碳含量檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括碳含量檢測(cè)儀，其采樣輸入端與研磨粉碎機(jī)構(gòu)的出料口相連通，用于檢測(cè)經(jīng)研磨后的灰渣中的碳含量。外部灰渣回收管道連通收納盒，可以對(duì)含碳量低的灰渣實(shí)現(xiàn)回收利用。切換機(jī)構(gòu)包括電磁三通閥及其控制器，電磁三通閥的進(jìn)料端與研磨粉碎機(jī)構(gòu)的出料口相連通，其中一個(gè)出料端與回送管相連通，另一出料端與外部灰渣回收管道相連通。

灰渣回送機(jī)構(gòu)與研磨粉碎機(jī)構(gòu)的出料口以及爐膛相連通，包括回送管以及輸料裝置。輸料裝置包括鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口均與爐膛相連通，用于將回送管中研磨后的灰渣回送至爐膛內(nèi)部。

氫氧離子生成機(jī)構(gòu)設(shè)置于輸料裝置與爐膛之間或研磨室中，生成的氫離子和氧氣混入研磨前或研磨后的灰渣中，中和灰渣表層的焦層，避免爐膛內(nèi)結(jié)焦，并且輸入的氧氣有助于新進(jìn)到爐膛中的灰渣燃燒。

三、工作原理

在爐膛內(nèi)部未燃燒充分的大顆粒物質(zhì)落入到研磨粉碎機(jī)構(gòu)的冷卻室中，顆粒物質(zhì)表面經(jīng)冷卻后硬化，而后經(jīng)研磨室研磨成細(xì)小的粉末，碳含量檢測(cè)儀自動(dòng)檢測(cè)研磨后的灰渣碳含量，若其超過(guò)預(yù)設(shè)值，則電磁三通閥導(dǎo)通研磨粉碎機(jī)構(gòu)與灰渣回送機(jī)構(gòu)，將研磨后的灰渣混合氧氣重新送回到爐膛中燃燒，若研磨后的灰渣碳含量小于預(yù)設(shè)值，則將灰渣排除到外部的灰渣收集裝置中。

四、有益效果

（1）通過(guò)將爐膛中排出的灰渣進(jìn)行研磨，使得二次回爐重?zé)幕以紵鼮閺氐祝欣谔岣哒麄€(gè)循環(huán)流化床的熱效率;

（2）通過(guò)將大顆粒灰渣冷卻研磨后再回到爐膛重?zé)⒃诖诉^(guò)程中加入氫離子和氧氣，可以有效地避免灰渣中的結(jié)焦物質(zhì)在爐膛中聚集，保證爐膛的使用安全與壽命。

五、結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來(lái)迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域己得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向幾十萬(wàn)千瓦級(jí)規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展，對(duì)煤渣等燃料燃燒后形成的灰渣進(jìn)行回收利用，可以促進(jìn)燃料的充分燃燒，提高整個(gè)循環(huán)流化床的熱效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴文.35T循環(huán)流化床燃煤鍋爐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，000（012）.

[2]蘇銀皎.300MW循環(huán)流化床鍋爐底渣熱量回收研究[D].中北大學(xué)，2016.

[3]趙文龍·循環(huán)流化床鍋爐脫硫固體廢棄物特性及應(yīng)用研究[D].中北大學(xué)，2016.