專利名稱：油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油母頁巖的綜合利用工藝，特別是一種通過流化床燃燒實現(xiàn)油母頁巖綜合利用的裝置和工藝。
背景技術(shù)：
油母頁巖是一種低燃燒值的粘土巖或泥灰?guī)r。作為一種煤礦的副產(chǎn)物，曾作為提煉石油的原料，然而由于干餾的成本太高而無實際應(yīng)用意義。由于油母巖頁是一種高灰份、高揮發(fā)組份、低熱值的劣質(zhì)燃料，含有鋁、硅、鐵等物質(zhì)，灰份組成以SiO2與Al2O3為主，適合作建筑材料用?，F(xiàn)有的綜合利用工藝，多著眼于將其礦渣或爐渣作為水泥原料或制成免燒磚，也有將油母頁巖油摻入到稠油中生產(chǎn)燃料油。然而如何燃燒才能獲得最大效益、卻鮮見報導(dǎo)。中國專利公報CN86107925A公開了一種“油母頁巖的綜合利用工藝”是一種礦渣的處理工藝，其特征是，油母頁巖經(jīng)粉碎作為沸騰鍋爐燃料進行焙燒，活化，焙燒后的爐渣進行酸浸處理，浸過酸的爐渣經(jīng)洗滌后作為制造水泥的摻合劑，澄清的母液進行濃縮制得結(jié)晶氯化鋁。該工藝公開了油母頁巖作為燃料，焙燒的最佳溫度為700℃～800℃，最高不超過800℃。燃燒一小時；整個燃燒的設(shè)備和其它工藝，均沒有提及。其實質(zhì)只是礦渣的處理工藝。實際上，使用現(xiàn)有的設(shè)備和工藝進行油母頁巖的燃燒、存在著易結(jié)焦和結(jié)灰的問題，以及難燃燒、燃燒不完全、和灰渣利用價值不高等問題；或需配以很高的煙煤比例來摻燒，難以充分利用油母頁巖的熱值和灰份，達到高效地綜合利用的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種對燃料的適應(yīng)性廣，燃燒效率高，燃燒強度高，易于實現(xiàn)灰渣綜合利用，而設(shè)備投資和運行費用適中的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝。
本發(fā)明的目的可通過以下措施來達到一種油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，由原煤和油母頁巖按比例混合燃燒，經(jīng)一套含有提升、輸送、粗細兩級破碎工序的物料輸送系統(tǒng)后，原煤經(jīng)計量密封給煤機，油母頁巖經(jīng)油頁巖給料機，被輸送進入一個鍋爐燃燒系統(tǒng)裝置進行燃燒，從而在鍋爐的汽包里產(chǎn)生供發(fā)電用的過飽和蒸汽，從爐膛上膛的頂部排出高溫?zé)煔?，在爐底排出灰渣、并加以收集，該鍋爐燃燒系統(tǒng)裝置包括有流化床鍋爐，耐高溫旋風(fēng)分離器，灰粒循環(huán)燃燒系統(tǒng)，和灰渣回收裝置，其中1.在流化床鍋爐的下膛里，設(shè)置有水冷式布風(fēng)板，布風(fēng)板上設(shè)有多個定向風(fēng)帽，經(jīng)其上的小孔鼓入熱風(fēng)，這些進風(fēng)口設(shè)置為分層布置的一次進風(fēng)和二次進風(fēng)，形成有層次的分級進風(fēng)，由一次進風(fēng)吹起而流化燃燒，二次進風(fēng)由爐膛中部分為兩層送入，給予燃料所需的氧量和足夠的擾動。熱風(fēng)經(jīng)定向風(fēng)帽的小孔進風(fēng)速度控制在60米/秒～70米/秒，爐膛內(nèi)的熱態(tài)流化速度控制在3米/秒～5米/秒；風(fēng)帽的合理配置使流化床的布風(fēng)均勻。通過風(fēng)量調(diào)節(jié)，維持流化床的床壓穩(wěn)定和爐膛溫度的均勻；床壓控制在6千帕斯卡～8千帕斯卡，控制爐膛溫度維持在850℃～920℃。
2.在一組旋風(fēng)分離器內(nèi)，煙氣中的粗顆粒被分離下來，經(jīng)灰粒循環(huán)燃燒系統(tǒng)的一個“J”閥回料器，返回爐膛參予循環(huán)燃燒；未被分離的細顆粒隨同煙氣，經(jīng)旋風(fēng)分離器出口，進入煙道，流經(jīng)按順序排列的數(shù)臺換熱器和空氣預(yù)熱器，以實現(xiàn)熱交換和利用余熱。
3.在爐底里的灰渣，通過控制爐內(nèi)風(fēng)量和風(fēng)壓，間歇地被排放到冷渣器里收集，可用作生產(chǎn)水泥的摻合材料；所控制的風(fēng)量在5000標準立方米/小時，風(fēng)壓控制在10千帕斯卡。
上述的煙氣經(jīng)與多臺空氣預(yù)熱器進行熱交換，其本身的溫度已大為降低，再經(jīng)電除塵器，進一步除去細顆粒灰粒，經(jīng)引風(fēng)機引向煙囪，排向大氣。另一方面，進入鍋爐的空氣，經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后，分別作為一次進風(fēng)和二次進風(fēng)。當流化床床溫達到一定溫度后，便可投入油母頁巖混合燃料進行燃燒。
本發(fā)明的裝置和工藝具有如下的優(yōu)點1.流化床燃燒能燃用各種低熱值燃料，對燃料的適應(yīng)性廣，特別是對于CaO含量較高、巖質(zhì)成片狀的油母頁巖，本發(fā)明采用了高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)過程，所設(shè)計的定向風(fēng)帽，選用較高的小孔速度和熱態(tài)流化速度，避免了頁巖發(fā)生失流和沉積的現(xiàn)象，燃燒效率高達97.5％～99.5％。既利用了劣質(zhì)燃料，其副產(chǎn)品灰渣又十分適合用于作水泥的摻合料，經(jīng)濟效益顯著。
2.燃燒強度高，爐膛截面積小，通過風(fēng)量控制，易于實現(xiàn)爐膛溫度均勻。本發(fā)明所控制的床溫采用比一般無煙煤較低，比煙煤較高的燃燒控制，既降低不完全燃燒的損失，提高傳熱系數(shù)，又利于脫硫，防止結(jié)焦、減少CO、N2O的排放，減少排放污染。
3.循環(huán)燃燒的工藝和空氣預(yù)熱的裝置，可實現(xiàn)高強度的熱量、質(zhì)量和動量的傳遞過程，減少了未燃盡粗顆粒的排放污染，提高燃燒效果，對煙氣余熱的回收又得以較充分的利用。
4.油母頁巖中較高含量的CaO，在燃燒過程中具有脫硫能力，可減少尾氣中SO2的排放，以硅鋁為主的成分，使其灰渣更適于作水泥原料。
4.成套裝置所用設(shè)備不多，投資成本和運行費用適中，相對于所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，不失為一種成本低、效益高的裝置和工藝。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步敘述。


圖1是本發(fā)明裝置的設(shè)備關(guān)系及其工藝流程示意圖，圖中，1是油母頁巖倉，2是油頁巖給料機，3是鏈條運輸機，4、4’是給煤機倉，51是1#給煤機，52是2#給煤機，53是3#給煤機，54是4#給煤機，6是流化床鍋爐，61是汽包，62表示爐膛的上膛，63表示下膛，64是布風(fēng)板，65是爐底，66是流化床，67是風(fēng)帽，68是冷渣器，69是“J”閥回料器。7是爐出口的煙道，71是點火增壓風(fēng)機，72是增壓風(fēng)機，73是“J”閥風(fēng)機，74是一次風(fēng)機，75是二次風(fēng)機，76是引風(fēng)機，8、8’是旋風(fēng)分離器，81是細顆粒和煙氣的煙道。91是一次風(fēng)的空氣預(yù)熱器，92是二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器，101是高溫過熱蒸汽發(fā)生器，102是低溫過熱蒸汽發(fā)生器，103是省煤熱交換器，11是電除塵器，12是煙囪。M表示各種閥門。
具體實施例方式
以一臺流化床鍋爐6為中心，設(shè)置一套鍋爐燃燒系統(tǒng)裝置，于該裝置的上游。設(shè)置一套含有提升、輸送、兩級破碎的物料輸送系統(tǒng)，用以將原煤和油母頁巖輸送進入鍋爐內(nèi)燃燒，在爐膛上方出口處經(jīng)煙道7，連接到一組旋風(fēng)分離器8、8’。上述輸送系統(tǒng)包括油母頁巖倉1，油頁巖給料機2，鏈條運輸機3，給煤機倉4、4’，以及1#給煤機51，2#給煤機52，3#給煤機53，和4#給煤機54；經(jīng)預(yù)熱的空氣由增壓風(fēng)機72加壓后，接到該給煤機系統(tǒng)。在爐底65處亦接有經(jīng)點火增壓風(fēng)機71加壓的預(yù)熱空氣管線，向爐內(nèi)鼓入熱風(fēng)。該組旋風(fēng)分離器8和8’的下方接有“J”閥回料器69，再連接爐的下膛63處，而旋風(fēng)分離器上方出口連到煙道81，在煙道內(nèi)順序排列有高溫過熱蒸汽發(fā)生器101，低溫過熱蒸汽發(fā)生器102，省煤熱交換器103，以及一次風(fēng)的空氣預(yù)熱器91，二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器92；該煙道的尾部連接到電除塵器11和引風(fēng)機76，再連到煙囪12。而進風(fēng)管線，則設(shè)有一次風(fēng)機74，接到一次風(fēng)的空氣預(yù)熱器91；設(shè)有二次風(fēng)機75，接到二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器92。鍋爐6的爐膛可分為上膛62、下膛63和爐底65，爐膛內(nèi)設(shè)有兩層水冷式布風(fēng)板64，和流化床66，布風(fēng)板上設(shè)置了許多定向風(fēng)帽67，爐底的排渣口連接到冷渣器68。一臺“J”閥風(fēng)機接上“J”閥后，接到旋風(fēng)分離器的下方，與“J”閥回料器69相連后，接到爐的下膛63的入口，以便將回收的粗顆粒返回爐內(nèi)燃燒。
原煤和油母頁巖經(jīng)一次粗破碎和二次細破碎后，分別經(jīng)皮帶運輸機送到給煤機倉4、4’，和油頁巖倉1，從這里原煤經(jīng)四臺計量密封給煤機，進入爐膛；油母頁巖再經(jīng)油頁巖給料機2，送到鏈條運輸機3，由此可送到給煤機與原煤按比例混合。為了使原煤與油母頁巖的混合比例可調(diào)，在爐前還設(shè)有一套專門輸送油母頁巖的輸送系統(tǒng)，將油母頁巖直接送入爐內(nèi)燃燒。在流化床66裝料后，先啟動點火器，籍點火增壓風(fēng)機71，向爐內(nèi)鼓入熱風(fēng)，通過布風(fēng)板64，經(jīng)其上的定向風(fēng)帽67，以較高的小孔速度60米/秒～70米/秒，和爐膛熱態(tài)流化速度4米/秒左右，進入流化床。當床溫達到一定溫度后，混合燃料由一次風(fēng)吹起流化燃燒，二次風(fēng)給予擾動。通過風(fēng)量調(diào)節(jié)，控制床壓在6千帕斯卡～8千帕斯卡，維持爐溫在850℃～920℃，在上升煙氣流作用下，對汽包61放熱，經(jīng)爐膛上部出口，進入旋風(fēng)分離器8、8’，在旋風(fēng)分離器內(nèi)，粗顆粒被分離下來。在“J”閥的氣流作用下，經(jīng)“J”閥回料器69，重新返回爐膛參與循環(huán)燃燒；未被分離的細顆粒及煙氣，經(jīng)旋風(fēng)分離器上部出口，進入煙道81，對幾臺熱交換器和空氣預(yù)熱器91、92，進行熱交換；再經(jīng)電除塵器11和引風(fēng)機76，送入煙囪12排向大氣。而爐底的灰渣，用較大的風(fēng)量、風(fēng)壓控制，在10千帕斯卡的風(fēng)壓，5000標準立方米/小時的風(fēng)量下，用間歇排渣方式排向冷渣器68，以維持鍋爐的連續(xù)運行。
權(quán)利要求
1.一種油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，由原煤和油母頁巖按比例混合燃燒，經(jīng)一套含有提升、輸送、粗細兩級破碎工序的物料輸送系統(tǒng)后，原煤經(jīng)計量密封給煤機(51、52、53、54)，油母頁巖經(jīng)油頁巖給料機(2)，被輸送進入一個鍋爐燃燒系統(tǒng)裝置進行燃燒，從而在鍋爐的汽包(61)里產(chǎn)生供發(fā)電用的過飽和蒸汽，從爐膛上膛(62)的頂部排出高溫?zé)煔?，在爐底(65)排出灰渣，并加以收集，其特征在于，所述的鍋爐燃燒系統(tǒng)裝置包括有流化床鍋爐(6)，耐高溫旋風(fēng)分離器(8、8’)，灰粒循環(huán)燃燒系統(tǒng)，和灰渣回收裝置，其中(1)在流化床鍋爐(6)的下膛(63)里，設(shè)置有水冷式布風(fēng)板(64)，布風(fēng)板上設(shè)有多個定向風(fēng)帽(67)，經(jīng)其上方的小孔鼓入熱風(fēng)，這些進風(fēng)口設(shè)置為分層布置的一次進風(fēng)和二次進風(fēng)，形成有層次的分級進風(fēng)，通過風(fēng)量調(diào)節(jié)，維持流化床的床壓穩(wěn)定和爐膛溫度的均勻；(2)在一組旋風(fēng)分離器(8、8’)內(nèi)，煙氣中的粗顆粒被分離下來，經(jīng)灰粒循環(huán)燃燒系統(tǒng)的一個“J”閥回料器(69)，返回爐膛參予循環(huán)燃燒；未被分離的細顆粒隨同煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器出口，進入煙道(81)，流經(jīng)按順序排列的換熱器(101、102、103)和空氣預(yù)熱器(91、92)，與其進行熱交換；(3)在爐底(65)里的灰渣，通過控制風(fēng)量和風(fēng)壓，間歇地被排放到冷渣器(68)里收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的流化床床壓控制在6千帕斯卡～8千帕斯卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的通過風(fēng)量調(diào)節(jié)所控制的爐膛溫度維持在850℃～920℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的經(jīng)定向風(fēng)帽(67)的小孔進風(fēng)速度控制在60米/秒～70米/秒；爐膛內(nèi)的熱態(tài)流化速度在3米/秒～5米/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的經(jīng)定向風(fēng)帽(67)的小孔進風(fēng)速度控制在60米/秒～70米/秒；爐膛內(nèi)的熱態(tài)流化速度在3米/秒～5米/秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的間歇排放灰渣所控制的風(fēng)量在5000標準立方米/小時，風(fēng)壓控制在10千帕斯卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的間歇排放灰渣所控制的風(fēng)量在5000標準立方米/小時，風(fēng)壓控制在10千帕斯卡。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的間歇排放灰渣所控制的風(fēng)量在5000標準立方米/小時，風(fēng)壓控制在10千帕斯卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的流經(jīng)空氣預(yù)熱器后的煙氣，再經(jīng)電除塵器(11)和引風(fēng)機(76)，然后經(jīng)煙囪(12)排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油母頁巖流化床燃燒的裝置和工藝，其特征在于，所述的流經(jīng)空氣預(yù)熱器后的煙氣，再經(jīng)電除塵器(11)和引風(fēng)機(76)，然后經(jīng)煙囪(12)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及流化床燃燒油母頁巖的裝置和工藝。原煤和油母頁巖經(jīng)物料輸送系統(tǒng)送入到鍋爐燃燒裝置。該裝置包括有流化床鍋爐、旋風(fēng)分離器、灰粒循環(huán)燃燒系統(tǒng)和灰渣回收裝置。在鍋爐里，熱風(fēng)經(jīng)定向風(fēng)帽，以較高的小孔進風(fēng)速度和熱態(tài)流化速度進入，分層為一次進風(fēng)和二次進風(fēng)；調(diào)節(jié)風(fēng)量，維持床壓穩(wěn)定和爐溫均勻，保持在850℃－920℃。煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，粗顆粒返回爐內(nèi)循環(huán)燃燒，尾氣再經(jīng)數(shù)臺熱交換設(shè)備回收余熱后，經(jīng)電除塵器到煙囪，爐內(nèi)灰渣則以較高的風(fēng)量和風(fēng)壓排出至冷渣器，作水泥摻合料。本發(fā)明對燃料的適應(yīng)性廣，燃燒強度和燃燒效率高，有效脫硫，排放污染小，熱利用好，投資和運行成本適中，適用于綜合利用低熱值高灰分的油母頁巖。
文檔編號F23C10/00GK1587803SQ20041005104
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者李新江, 羅國銘, 李紅兵 申請人:廣東亨達利水泥廠有限公司