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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种循环流化床飞灰再利用系统，属于煤气化领域。针对现有技术中飞灰处理难且成本高的问题，本实用新型提供了一种循环流化床飞灰再利用系统，它包括灰仓，与灰仓通过锁斗连接的燃烧炉，燃烧炉上的烟气出口通过旋风分离器与预热器连接，燃烧炉的底部设有排渣池，风机、锁斗和除尘器均分别与预热器连接，除尘器与灰仓连接。本实用新型通过对飞灰进行循环燃烧处理，残渣含碳量极低，粒径、强度等各方面性能相比飞灰也大大改善，并且将燃烧产生的烟气充分利用，极大的节约了成本；操作简便，整个系统能够有效的将飞灰变废为宝，即满足了环保的要求，又达到了节约资源、能源的目的，综合利用率极高，具备极高的使用价值和市场价值。
    公开号:CN214332741U
    申请号:CN202120147422.7U
    申请日:2021-01-19
    公开日:2021-10-01
    发明作者:周海涛；朱晨军；任强；丁明雷
    申请人:Keda Clean Energy Co Ltd；
    IPC主号:F23G7-00
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于煤气化领域，更具体地说，涉及一种循环流化床飞灰再利用系统。
    [n0002] 循环流化床系统是洁净煤气化领域的主流技术，有效提高了煤炭的利用率，减少了对环境的污染，在许多领域有着广泛的应用，但其在运行过程中，不可避免的会产生大量粒径微小的飞灰，随着高温煤气带出，飞灰最后经过除尘系统被收集起来。一套产气量为40000Nm3/h 的循环流化床系统每小时产生飞灰约3吨，此部分飞灰通常含碳量可达60％，甚至70％以上，具有非常可观的燃烧热值。另一方面，由于飞灰粒径微小，松软，体积占比大，对环境有很大的危害，且运输，储存都十分不便，因此循环流化床系统关于飞灰如何处理利用，一直是业界一个比较头疼的问题。目前，行业领域内，关于飞灰的处理主要有以下几种方式：(1) 循环流化床系统自用，将小比例量飞灰进行加湿，并且与煤掺混、造粒再返回气化炉内进行燃烧气化反应，这种方式效果往往不太理想，一方面飞灰造粒技术不太稳定，粒径大小很难控制，设备故障率高，另一方面飞灰掺混颗粒返炉，也会影响气化反应的效率，影响产品煤气的最终热值，达不到客户的要求。(2)第三方消化吸收，与大颗粒砾石或填土掺混之后，作为路基填料，这种处理方式，一方面比较繁琐，费时费力，另一方面铺设的路基强度、稳定性、排水性等各方面性能也很差，因此一般市政单位也不太愿意采用掺混飞灰作为路基填料。还有一种处理方法是直接送往业主自有电厂锅炉与煤掺混一起烧掉，这种处理方式，要求循环流化床界区附近配套有大型电厂锅炉，但效果也往往不太理想，一方面由于飞灰输送断续不连续，会影响锅炉燃烧稳定性，另一面，飞灰加入也会加大电厂锅炉设备的磨损，增加运行维护成本。由上述可知，飞灰作为循环流化床的附属产品，本身含有可观的燃烧热值，但是难以处理。
    [n0003] 针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN201310518978.2，公开日为2014 年1月29日，该专利公开了一种循环流化床锅炉飞灰再循环装置及飞灰再循环方法，锅炉烟气出口与旋风分离器连通，旋风分离器气体出口经换热器与除尘器连通，旋风分离器固体出口与返料器的大颗粒高温灰进口连通，除尘器气体出口与烟囱连通，除尘器固体出口经仓泵与输灰母管连通，输灰母管出口一路与灰库连通，另一路与返料器的循环灰进口连通，返料器出口与锅炉炉膛连通。该专利的不足之处在于：整个系统的能量利用率较差。
    [n0004] 又如中国专利申请号CN201821354065.6，公开日为2019年4月23日，该专利公开了一种耦合式煤气化系统，属于煤炭清洁高效利用技术领域。一种耦合式煤气化系统包括依次相连的气化系统、余热回收系统、除尘系统和飞灰循环系统，气流床气化炉连接在流化床气化炉下游，气化系统还包括旋风混合器，气流床气化炉上端设置有气化烧嘴，飞灰循环系统和气化烧嘴相连。该专利的不足之处在于：结构复杂，飞灰利用率较差。
    [n0005] 1、要解决的问题
    [n0006] 针对现有技术中飞灰处理难且成本高的问题，本实用新型提供了一种循环流化床飞灰再利用系统。本实用新型通过对飞灰进行循环燃烧处理，残渣含碳量极低，粒径、强度等各方面性能相比飞灰也大大改善，并且将燃烧产生的烟气充分利用，极大的节约了成本；操作简便，整个系统能够有效的将飞灰变废为宝，即满足了环保的要求，又达到了节约资源、能源的目的，综合利用率极高，具备极高的使用价值和市场价值。
    [n0007] 2、技术方案
    [n0008] 为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
    [n0009] 一种循环流化床飞灰再利用系统，包括灰仓，与灰仓通过锁斗连接的燃烧炉，燃烧炉上的烟气出口通过旋风分离器与预热器连接，燃烧炉的底部设有排渣池，风机、锁斗和除尘器均分别与预热器连接，除尘器与灰仓连接。
    [n0010] 更进一步的，在预热器和除尘器之间还设有余热回收器。
    [n0011] 更进一步的，还包括汽包，燃烧炉和余热回收器均分别与汽包连接，补水装置与汽包连接用于向汽包内补水。
    [n0012] 更进一步的，所述燃烧炉上设置有若干个飞灰烧嘴，锁斗内的飞灰通过飞灰烧嘴进入到燃烧炉内，若干个飞灰烧嘴沿燃烧炉周向均匀设置。
    [n0013] 更进一步的，飞灰烧嘴外侧设有烧嘴罩。
    [n0014] 更进一步的，燃烧炉内壁的上部设有水冷壁，水冷壁与汽包连接；燃烧炉内壁的下部设有耐磨涂层。
    [n0015] 更进一步的，水冷壁表面设有耐火材料。
    [n0016] 更进一步的，所述除尘器为布袋除尘器。
    [n0017] 3、有益效果
    [n0018] 相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
    [n0019] (1)本实用新型通过将飞灰送入燃烧炉进行燃烧处理，飞灰粉尘充分燃烧降低粉尘浓度，减轻对环境的危害，同时将燃烧炉产生的高温烟气经过旋风分离器实现气固分离，利用高温烟气对预热器内的常温空气进行预热，预热后的空气进入到锁斗内对飞灰进行输送同时作为气化剂使得飞灰燃烧充分，提高气化效率；且不需要额外增加飞灰输送装置，节约成本；换热后的烟气进一步经过除尘器除尘，纯净度提升可用作温室气体或保护气；整个系统能够有效的将飞灰变废为宝，即满足了环保的要求，又达到了节约资源、能源的目的，综合利用率极高，具备极高的使用价值和市场价值；
    [n0020] (2)本实用新型在预热器和除尘器之间加设有余热回收器，用于进一步对换热后的烟气进行热量回收使用，同时将汽包分别与余热回收器和燃烧炉连接，补水装置用于向汽包内提供水介质，水介质与燃烧炉内的高温烟气、余热回收器内的换热后烟气进行换热产生水蒸汽，水蒸汽进入到汽包内收集可供暖供热或其它工业用途，加强资源利用率，节省能源消耗；
    [n0021] (3)本实用新型在燃烧炉上设有若干个飞灰烧嘴，提高飞灰进入燃烧炉的效率；同时保证飞灰能够均匀分散的进入到燃烧炉内燃烧，受热均匀，飞灰燃烧更加充分；并且在飞灰烧嘴外侧设有烧嘴罩，进一步保证飞灰烧嘴的使用寿命，避免受到外界环境影响发生损害，减小维修成本；
    [n0022] (4)本实用新型在燃烧炉的上部设有水冷壁，在高温下保护燃烧炉内壁，延长燃烧炉的使用寿命，同时充分回收燃烧炉内部的散热损失；并且在水冷壁表面设有耐火材料，使得水冷壁绝热，降低被覆盖水冷壁管的吸收量，使得燃烧炉内温度显著升高，避免燃烧炉出现易灭火的问题。
    [n0023] 图1为本实用新型的结构示意图。
    [n0024] 图中：1、灰仓；2、锁斗；3、燃烧炉；4、旋风分离器；5、预热器；6、余热回收器；7、除尘器；8、储气装置；9、风机；10、排渣池；11、汽包；12、补水装置。
    [n0025] 下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
    [n0026] 实施例1
    [n0027] 如图1所示，一种循环流化床飞灰再利用系统，包括灰仓1，与灰仓1通过锁斗2连接的燃烧炉3，锁斗2用于将灰仓1内的飞灰进行粉粹处理，使得飞灰粒径较小，保证飞灰进入到燃烧炉3内充分燃烧，进一步提高燃烧效率。燃烧炉3上的烟气出口通过旋风分离器4 与预热器5连接，燃烧炉3的底部设有排渣池10，具体的，燃烧炉3进行飞灰的燃烧反应，期间产生高温烟气，高温烟气从烟气出口进入到旋风分离器4内实现气固分离，旋风分离器 4内分离的固体返回到燃烧炉3内进行重复燃烧。燃烧炉3内燃烧反应生成的残渣则进入到燃烧炉3底部的排渣池10内，排渣池10进行残渣的冷却、静置和收集，残渣含碳量极低，且粒径、强度等各方面性能相比飞灰也有大大改善，可定期进行处理，直接作为路基填料或者其他用途。风机9、锁斗2和除尘器7均分别与预热器5连接，除尘器7与灰仓1连接，除尘器7能够将预热器5内的烟气中微小颗粒进行充分收集并且返回至灰仓1中进行循环燃烧，降低除尘器7烟气出口处烟气的粉尘浓度。具体的，预热器5上设有空气进口，烟气进口，烟气出口，空气出口；空气进口与风机9连接，通过风机9向预热器5内输送常温空气；烟气进口与旋风分离器4上的气体出口连接，烟气出口与除尘器7连接，空气出口与锁斗2 连接。从旋风分离器4出来的高温烟气进入到预热器5内，高温烟气与常温空气进行混合换热，高温烟气将常温空气加热成高温空气，同时高温烟气自身温度下降，高温空气进入到锁斗2内，高温空气对锁斗2内的飞灰进行预热，更有利于飞灰的燃烧，同时高温空气还作为飞灰的输送风，不需配置专门的输送装置，节约成本的同时，也使燃烧反应更加充分，提高了气化效率。除尘器7对预热器5换热后的烟气进行进一步的除尘，烟气中的小颗粒灰尘通过管道输送至灰仓1内进行重复燃烧流程。在本实施中，除尘器7为布袋除尘器，结构简单，工作平稳。同时除尘器7与储气装置8连接进行收集除尘后的气体，便于集中处理，储气装置8为储存气体容器即可。该系统结构简单，一方面可以将循环流化床系统中产生的大量高炭飞灰进行进一步燃烧，充分利用飞灰残余热值，产生蒸汽，避免了资源浪费，具有很好的经济效益，另一方面也减轻了飞灰对环境的危害。
    [n0028] 本实用新型通过燃烧炉3对飞灰进行燃烧处理，同时将燃烧产生的高温烟气与常温空气进行换热，升温后的常温空气返回到锁斗2内与飞灰一同进入燃烧炉3内，且对换热后的烟气进行进一步除尘，除尘后烟气粉尘含量极低，可达到排放要求，可直接排放或者收集用作保护气和温室气体，提高整体系统的经济价值。整个系统能够有效的将飞灰变废为宝，即满足了环保的要求，又达到了节约资源、能源的目的，综合利用率极高，具备极高的使用价值和市场价值。
    [n0029] 实施例2
    [n0030] 基本同实施例1，为了进一步使得系统内的热量得以有效使用，本实施在预热器5和除尘器7之间还设有余热回收器6，余热回收器6的烟气进口与预热器5上的烟气出口连接，余热回收器6的烟气出口与除尘器7烟气进口连接，用于进一步对换热后的烟气进行热量回收使用。更进一步的，在本实施中还包括汽包11，燃烧炉3和余热回收器6均分别与汽包11 连接，补水装置12与汽包11连接用于向汽包11内补水，补水装置12可为水箱或其它承载水的容器。具体的，汽包11通过下降管与燃烧炉3的上部连接，汽包11通过下降管与余热回收器6连接，因汽包11与补水装置12连接，所以汽包11向燃烧炉3和余热回收器6中提供水介质作为换热介质，水介质在燃烧炉3和余热回收器6内与烟气接触换热产生蒸汽，蒸汽通过上升管进入到汽包11中进行收集，可用作供暖供热或者其他工业用途。因燃烧炉3和余热回收器6内的烟气温度不一样，汽包11分别与二者连接一方面对烟气进行降温，另一方面能够产生不同温度压力等级的蒸汽，从而分别供应不同的下游设备，充分利用余热，提高整个系统的能量利用率。本系统包括以下步骤：
    [n0031] S1：飞灰在燃烧炉3中进行燃烧反应生成高温烟气，高温烟气第一步在燃烧炉3上部进行换热，第二歩经过预热器5与冷空气进行换热，第三歩经过余热回收器6与水换热，最后进入除尘器7中进行除尘，经过上述步骤，飞灰中所含的大量热值已充分利用，且高温烟气也被冷却至常温，且能达到可排放标准，可直接排放或者储存起来用作温室气体或者保护气，除尘器7中收集到灰尘返回到灰仓1中，进行下一次循环燃烧；
    [n0032] S2：冷空气通过风机9进入到预热器5中与高温烟气换热，冷空气被预热到一定的温度，热空气通过管道进入到锁斗2中与飞灰进行掺混进入燃烧炉3中充分燃烧，热空气一方面作为飞灰的输送风，另一方面也作为助燃风，将飞灰预热，更有助于飞灰充分燃烧；
    [n0033] S3：燃烧炉3、汽包11和余热回收器6中所需要的水通过补水装置12提供，补水装置12根据运行情况持续向汽包11中补水，汽包11通过下降管与燃烧炉3和余热回收器6相连，为燃烧炉3和余热回收器6提供冷水，作为换热介质，燃烧炉3及余热回收器6产生的蒸汽通过上升管进入到汽包11中收集，可供暖供热或者其他工业用途。
    [n0034] 实施例3
    [n0035] 基本同实施例1，为了进一步提高气化效率以及提高系统内设备的使用寿命，本实施在燃烧炉3上设置有若干个飞灰烧嘴，锁斗2内的飞灰通过飞灰烧嘴进入到燃烧炉3内，提高飞灰进入燃烧炉3的效率。若干个飞灰烧嘴沿燃烧炉3周向均匀设置，保证飞灰能够均匀分散的进入到燃烧炉3内燃烧，受热均匀，飞灰燃烧更加充分。并且在飞灰烧嘴外侧设有烧嘴罩，进一步保证飞灰烧嘴的使用寿命，避免受到外界环境影响发生损害，减小维修成本。
    [n0036] 具体的，在本实施中燃烧炉3内壁的上部设有水冷壁，水冷壁与汽包11连接，燃烧炉3 产生的高温烟气在上升过程中与水冷壁换热产生蒸汽进入到汽包11中，并且在水冷壁表面设有耐火材料，使得水冷壁绝热，降低被覆盖水冷壁管的吸收量，使得燃烧炉3内温度显著升高，避免燃烧炉3出现易灭火的问题。燃烧炉3内壁的下部设有耐磨涂层，进一步加强燃烧炉3的使用寿命，减小设备的维修成本。
    [n0037] 本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
    权利要求:
    Claims (8)
    [0001] 1.一种循环流化床飞灰再利用系统，包括灰仓(1)，与灰仓(1)通过锁斗(2)连接的燃烧炉(3)，其特征在于：燃烧炉(3)上的烟气出口通过旋风分离器(4)与预热器(5)连接，燃烧炉(3)的底部设有排渣池(10)，风机(9)、锁斗(2)和除尘器(7)均分别与预热器(5)连接，除尘器(7)与灰仓(1)连接。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：在预热器(5)和除尘器(7)之间还设有余热回收器(6)。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：还包括汽包(11)，燃烧炉(3)和余热回收器(6)均分别与汽包(11)连接，补水装置(12)与汽包(11)连接用于向汽包(11)内补水。
    [0004] 4.根据权利要求1或3所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：所述燃烧炉(3)上设置有若干个飞灰烧嘴，锁斗(2)内的飞灰通过飞灰烧嘴进入到燃烧炉(3)内，若干个飞灰烧嘴沿燃烧炉(3)周向均匀设置。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：飞灰烧嘴外侧设有烧嘴罩。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：燃烧炉(3)内壁的上部设有水冷壁，水冷壁与汽包(11)连接；燃烧炉(3)内壁的下部设有耐磨涂层。
    [0007] 7.根据权利要求6所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：水冷壁表面设有耐火材料。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的一种循环流化床飞灰再利用系统，其特征在于：所述除尘器(7)为布袋除尘器。
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