含碳飞灰的燃烧系统的制作方法

本实用新型涉及能源技术，尤其涉及一种含碳飞灰的燃烧系统。

背景技术：

煤的挥发分是指在隔绝空气的条件下，将煤在850±20摄氏度下加热7分钟，煤中的有机质和一部分矿物质就会分解成气体和液体溢出，溢出物减去煤中的水分即为挥发分。现有的粉煤气化装置中的除尘系统所分离捕集到的低挥发分含碳飞灰，其在气化过程中已经在气化炉内经历了较长时间的循环热解或气化反应，飞灰中的挥发分含量极低或者几乎没有，它的特点是反应活性低、燃点高、反应性能差、不易燃烧。

但是，上述低挥发分含碳飞灰，其具有较高的发热量，当作固体废物弃置较为可惜，并且会造成资源浪费和环境污染。目前，工业上关于低挥发分含碳飞灰的利用方式主要有两种，一种是将低挥发分含碳飞灰与挥发分含量高的强反应活性原料煤粉掺混，然后一起送入煤粉锅炉内燃烧。但是，该方法中飞灰的掺烧比例不能过高，否则容易引起锅炉灭火或不完全燃烧，进而影响锅炉的热效率和稳定性，即该方法低挥发分含碳飞灰的使用量较小。第二种是首先通过将低挥发分含碳飞灰进行加湿成型固化处理，接着将固化处理后的低挥发分含碳飞灰与原料煤进行混合后二次利用。但是，第二种方法中由于飞灰的亲水性较差，加湿成型需加粘结剂，处理成本较高，并且加湿固化后的飞灰如果不及时利用，容易风干粉碎引起粉尘的二次污染。

因此，如何实现对低挥发分含碳飞灰的高效利用，成为技术人员急切解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种含碳飞灰的燃烧系统，用于解决现有技术无法实现对低挥发分含碳飞灰的高效燃烧利用，进而造成资源浪费和环境污染的问题。

本实用新型提供一种含碳飞灰的燃烧系统，包括：燃烧装置、用于为所述燃烧装置提供可调的持续火源的助燃装置、用于为所述燃烧装置提供助燃空气的空气输送装置、热量回收装置和烟气处理装置；

所述燃烧装置的输入端分别与所述助燃装置和所述空气输送装置连接，所述燃烧装置的输出端与所述热量回收装置的输入端连接，所述热量回收装置的输出端和所述烟气处理装置连接；

所述热量回收装置，用于采集所述含碳飞灰在所述燃烧装置中燃烧时所产生的热量。

进一步的，所述热量回收装置包括换热装置和热量采集器，所述换热装置包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口；

所述第一接口与所述燃烧装置的输出端连接，所述第二接口与所述热量采集器连接，所述第三接口与所述烟气处理装置连接；

所述换热装置通过所述第四接口与所述空气输送装置连接，所述燃烧装置的输入端通过所述第五接口与所述换热装置连接。

进一步的，所述系统还包括用于储存所述含碳飞灰的储存装置、与所述储存装置连接的输送装置，所述输送装置与所述燃烧装置的输入端连接；

所述输送装置用于当所述燃烧装置的炉腔内的温度达到预设温度值时，将所述储存装置中的含碳飞灰输送至所述燃烧装置的炉腔内进行燃烧。

可选的，所述输送装置通过飞灰管道与所述燃烧装置连接。

进一步的，所述烟气处理装置包括脱硝装置和脱硫排烟烟囱，所述脱硝装置的输入端与所述第三接口连接，所述脱硝装置的输出端与所述脱硫排烟烟囱连接。

进一步的，所述脱硫排烟烟囱包括脱硫装置和排烟烟囱，其中，所述排烟烟囱设置在所述脱硫装置的顶部。

进一步的，所述烟气处理装置还包括除尘装置和引风装置，所述除尘装置的输入端与所述脱硝装置的输出端连接，所述引风装置分别与所述除尘装置的输出端和所述脱硫装置连接。

本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统，通过设置燃烧装置、用于为燃烧装置提供可调的持续火源的助燃装置、用于为燃烧装置提供助燃空气的空气输送装置、热量回收装置和烟气处理装置；燃烧装置的输入端分别与助燃装置和空气输送装置连接，燃烧装置的输出端与热量回收装置的输入端连接，热量回收装置的输出端和烟气处理装置连接；热量回收装置，用于采集含碳飞灰在燃烧装置中燃烧时所产生的热量。本实施例的燃烧系统，在低挥发分含碳飞灰的燃烧过程中，助燃装置在燃烧装置的输入口内一直保持稳定的明火燃烧状态，进而避免低挥发分含碳飞灰因其反应活性低而熄火的问题，进而实现了对低挥发分含碳飞灰的均匀、高效燃烧，并且通过热量回收装置将低挥发分含碳飞灰燃烧产生的热量进行采集，进而实现了低挥发分含碳飞灰的有效利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的含碳飞灰燃烧系统实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例三的另一结构示意图。

附图标记说明：

10：燃烧装置；

11：燃烧装置的输入端；

12：燃烧装置的输出端；

20：助燃装置；

21：燃烧通道；

22：燃烧器；

30：空气输送装置；

40：热量回收装置；

50：烟气处理装置；

43：热量回收装置的输入端；

44：热量回收装置的输出端；

41：换热装置；

42：热量采集器；

410：第一接口；

420：第二接口；

430：第三接口；

440：第四接口；

450：第五接口；

60：储存装置；

70：输送装置；

71：飞灰管道；

61：助燃通道；

51：脱硝装置；

511：脱硝装置的输入端；

512：脱硝装置的输出端；

52：脱硫排烟烟囱；

520：脱硫装置；

530：排烟烟囱；

53：除尘装置；

531：除尘装置的输入端；

532：除尘装置的输出端；

54：引风装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先对本实用新型涉及的基本概念进行一下简介：

煤的挥发分是指在隔绝空气的条件下，将煤在850±20摄氏度下加热7分钟，煤中的有机质和一部分矿物质就会分解成气体和液体溢出，溢出物减去煤中的水分即为挥发分。

飞灰是煤在燃烧过程中排出的颗粒直径在1～100μm之间微小灰粒。

低挥发分含碳飞灰是指含碳量在35％～65％，挥发分含量低至5％以下，低位发热量≥3500kcal/kg的飞灰。低挥发分含碳飞灰的反应活性低、燃点高、反应性能差、不易燃烧。

本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统，适用于低挥发分含碳飞灰的燃烧，用于解决现有技术无法实现对低挥发分含碳飞灰的高效燃烧利用，进而造成资源浪费和环境污染的问题。

本实用新型提供的含碳飞灰燃烧系统，通过将助燃装置和燃烧装置连接，使得助燃装置为燃烧装置提供可调的持续火源，进而避免低挥发分含碳飞灰因其反应活性低而熄火，进而实现了对低挥发分含碳飞灰的均匀、高效燃烧，并且通过热量回收装置40将低挥发分含碳飞灰燃烧产生的热量进行采集，进而实现了低挥发分含碳飞灰的有效利用。

需要说明的是，本实施例所述的含碳飞灰指的都是低挥发分含碳飞灰。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型提供的含碳飞灰燃烧系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的含碳飞灰燃烧系统包括：燃烧装置10、用于为所述燃烧装置10提供可调的持续火源的助燃装置20、用于为所述燃烧装置10提供助燃空气的空气输送装置30、热量回收装置40和烟气处理装置50；所述燃烧装置10的输入端11分别与所述助燃装置20和所述空气输送装置30连接，所述燃烧装置10的输出端12与所述热量回收装置40的输入端43连接，所述热量回收装置40的输出端44和所述烟气处理装置50连接；所述热量回收装置40，用于采集所述含碳飞灰在所述燃烧装置10中燃烧时所产生的热量。

具体的，如图1所示，本实施例的燃烧系统，助燃装置20和空气输送装置30分别与燃烧装置10的输入端11连接，燃烧装置10的输出端12与热量回收装置40的输入端43连接，热量回收装置40的输出端44与烟气处理装置50连接。其中，助燃装置20用于为燃烧装置10提供持续的可调的明火，空气输送装置30用于为燃烧装置10提供助燃空气，燃烧装置10用于在助燃装置20和空气输送装置30的作用下燃烧低挥发分含碳飞灰，热量回收装置40用于采集低挥发分含碳会发在燃烧装置10中燃烧产生的热量，烟气处理装置50用于处理低挥发分含碳飞灰经过燃烧后所产生的烟气。

本实施例的含碳飞灰的燃烧系统，在低挥发分含碳飞灰的燃烧过程中，助燃装置在燃烧装置的输入端处一直保持稳定的明火燃烧状态，进而最大可能地消除了低挥发分含碳飞灰因其反应活性低而熄火的隐患，从而实现了对低挥发分含碳飞灰的有效燃烧。

可选的，本实施例的助燃装置20可以包括燃烧通道21和燃烧器，其中，燃烧器位于燃烧装置10的输入端11处，燃烧通道21用于向燃烧器输送助燃原料。

可选的，本实施例的燃烧器可以采用电子打火的方式点火，可选的，本实施例的燃烧器还可以采用其他的方式点火，本实施例对燃烧器的具体结构不做限制。

可选的，本实施例中，燃烧通道21向燃烧器输送的助燃原料可以是气体燃料(例如，发生炉煤气(煤气热值900～2500kcal/Nm³)、天然气、液化气或者焦炉煤气等)，也可以是固体燃料(例如，挥发分≥20％的煤粉或者生物质粉末)。

需要说明的是，本实施例的助燃原料不仅可以在正常运行过程中保证燃烧装置10内始终处于明火状态，使得低挥发分含碳飞灰在燃烧装置10的炉腔内稳定燃烧，而且还可以作为燃烧装置10开工阶段的点火燃料。

可选的，本实施例的空气输送装置30可以是鼓风机或者其他的送风装置，本实施例对空气输送装置30的具体结构不做限制。

可选的，本实施例中，空气输送装置30为燃烧装置10输送的助燃空气可以是空气、富氧、纯氧等。

在实际的使用过程中，本实施例的燃烧系统，在运行前，首先检查燃烧系统中的各装置是否可以正常运行。待检查完各装置完好后，通过燃烧通道21向燃烧装置10内的燃烧器输送助燃原料(例如空气)。接着，启动燃烧器，使得燃烧器在燃烧装置10内燃烧，与此同时，启动空气输送装置30(例如鼓风机)和烟气处理装置50，使得空气输送装置30向燃烧装置10内输送助燃空气，此时，含碳飞灰的燃烧系统正常运行。待助燃装置20燃烧一定时间后，使得燃烧装置10中的温度达到了低挥发分含碳飞灰燃烧温度。然后，向燃烧装置10中输送低挥发分含碳飞灰，由于此时燃烧装置10炉腔内的温度已经达到了低挥发分含碳飞灰的燃烧温度，这样使得进入燃烧装置10炉腔内的低挥发分含碳飞灰在助燃空气的作用下，在燃烧装置10的炉腔内立即燃烧，产生大量的高温烟气。该高温烟气通过燃烧装置10的输出端12输出到热量回收装置40中，热量回收装置40对该高温烟气中的热量进行采集，并将采集到的热量进行转化存储。经过热量回收装置40处理后的高温烟气变成了低温烟气，该低温烟气再经过烟气处理装置50的处理后形成满足排放标准的烟气而排出。

由此可知，本实施例的含碳飞灰的燃烧系统，其中助燃装置20为低挥发分含碳飞灰的燃烧提供持续的可调的明火，进而避免低挥发分含碳飞灰因其反应活性低而熄火的问题，进而实现了对低挥发分含碳飞灰的均匀、高效燃烧，并且通过热量回收装置40将低挥发分含碳飞灰燃烧产生的热量进行采集，进而实现了低挥发分含碳飞灰的有效利用。

需要说明的是，在上述的燃烧过程中，当燃烧装置10中的温度达到低挥发分含碳飞灰的燃烧温度时，向燃烧装置10中输入低挥发分含碳飞灰的流量逐渐增大，对应的助燃装置20中的助燃原料的流量逐渐减小，其中，助燃原料的流量只要保证燃烧装置10内始终处于明火状态，不会熄火即可。

可选的，本实施例的含碳飞灰的燃烧系统可以包括分布式控制系统(Distributed Control System，简称DCS)，用于实时的对含碳飞灰的燃烧系统进行远程的调节和监视。同时，本实施例中各装置之间连锁设置，可以实现相互之间的反馈调节。

本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统，通过设置燃烧装置、用于为燃烧装置提供可调的持续火源的助燃装置、用于为燃烧装置提供助燃空气的空气输送装置、热量回收装置和烟气处理装置；燃烧装置的输入端分别与助燃装置和空气输送装置连接，燃烧装置的输出端与热量回收装置的输入端连接，热量回收装置的输出端和烟气处理装置连接；热量回收装置，用于采集含碳飞灰在燃烧装置中燃烧时所产生的热量。本实施例的燃烧系统，在低挥发分含碳飞灰的燃烧过程中，助燃装置在燃烧装置的输入口内一直保持稳定的明火燃烧状态，进而避免低挥发分含碳飞灰因其反应活性低而熄火的问题，进而实现了对低挥发分含碳飞灰的均匀、高效燃烧，并且通过热量回收装置将低挥发分含碳飞灰燃烧产生的热量进行采集，进而实现了低挥发分含碳飞灰的有效利用。

图2为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例二的结构示意图，在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例的热量回收装置40包括换热装置41和热量采集器42，所述换热装置41包括第一接口410、第二接口420、第三接口430、第四接口440和第五接口450；所述第一接口410与所述燃烧装置10的输出端12连接，所述第二接口420与所述热量采集器42连接，所述第三接口430与所述烟气处理装置50连接；所述换热装置41通过所述第四接口440与所述空气输送装置30连接，所述燃烧装置10的输入端11通过所述第五接口450与所述换热装置41连接。

具体的，如图2所示，本实施例的热量回收装置40包括换热装置41和热量采集器42，其中换热装置41又包括第一接口410、第二接口420、第三接口430、第四接口440和第五接口450。上述第一接口410与燃烧装置10的输出端12连接，第二接口420与热量采集器42连接，第四接口440与空气输送装置30连接，第五接口450与燃烧装置10的输入端11连接。

在实际的生产过程中，低挥发分含碳飞灰在燃烧装置10中燃烧产生高温烟气，该高温烟气通过第一接口410进入到换热装置41中。此时，空气输送装置30通过第四接口440向换热装置41输出常温的助燃空气，此时，常温的助燃空气与高温烟气接触(该接触为间接接触)产生热量交互，使得常温的助燃空气变成高温的助燃空气，并通过第五接口450输送到燃烧装置10中，为低挥发分含碳飞灰的燃烧提供助燃空气。此时，由于进入燃烧装置10的助燃空气的温度较高，不会吸收或者较少吸收燃烧装置10中的热量，进而使得燃烧装置10内的温度更容易满足低挥发分含碳飞灰的燃烧，从而提高了低挥发分含碳飞灰的燃烧效率，并且实现了热量的循环利用。同时，本实施例的热量采集器42通过第二接口420与换热装置41连接，可以采集高温烟气产生的热量，并将该热量转换保存。本实施例中，经过换热装置41后，高温烟气变成了低温烟气，该低温烟气再经过烟气处理装置50后排出。

需要说明的是，在换热装置41中高温烟气和助燃空气的不直接接触，只是热量之间的交换。例如，本实施例的换热装置41可以包括腔体A和腔体B，其中，腔体A和腔体B互不相通但接触，之间可以进行热量的交换。假设腔体A用于通助燃空气，腔体B用于通高温烟气，这样通过腔体A和腔体B使得助燃空气和高温烟气实现热量的交换，进而升高助燃空气的温度，降低高温烟气的温度。

本实施的技术方案，通过对助燃空气进行预热，进而减少了燃烧装置10内因加热助燃空气而造成的热量损失和反应延迟的问题，从而提高了整个燃烧系统的能量利用效率和运行稳定性。

本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统，通过在热量回收装置中设置换热装置和热量采集器，该换热装置包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口；其中第一接口与燃烧装置的输出端连接，第二接口与热量采集器连接，第三接口与烟气处理装置连接；换热装置通过第四接口与空气输送装置连接，燃烧装置的输入端通过第五接口与换热装置连接。本实施例的含碳飞灰的燃烧系统，在实现热量采集的同时，实现了热量的循环利用，进而提高了整个系统的反应效率。

图3为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例三的结构示意图。在上述实施例的基础上，本实施例的燃烧系统还可以包括用于储存所述含碳飞灰的储存装置60、与所述储存装置60连接的输送装置70，所述输送装置70与所述燃烧装置10的输入端11连接；所述输送装置70用于当所述燃烧装置10的炉腔内的温度达到预设温度值时，将所述储存装置60中的含碳飞灰输送至所述燃烧装置10的炉腔内进行燃烧。

具体的，如图3所示，本实施例的燃烧系统，储存装置60与输送装置70连接，输送装置70与燃烧装置10的输入端11连接。其中，储存装置60用于储存低挥发分含碳飞灰，输送装置70用于输送低挥发分含碳飞灰。在实际生产过程中，首先空气输送装置30为燃烧装置10输送助燃空气，同时助燃装置20在燃烧装置10的输入端11点火，加热燃烧装置10，当燃烧装置10的炉腔内的温度达到了低挥发分含碳飞灰的燃烧温度后，输送装置70则向燃烧装置10输送低挥发分含碳飞灰，进而实现了对低挥发分含碳飞灰的有效输送和燃烧，防止在燃烧装置10内的温度不足时，向燃烧装置10输送低挥发分含碳飞灰，造成低挥发分含碳飞灰无法发生燃烧反应的问题。

同时，在反应开始阶段，输送装置70向燃烧装置10输入的低挥发分含碳飞灰的量较少，使得含碳飞灰可以很好的燃烧，当含碳飞灰燃烧后产生了高温烟气，使得燃烧装置10中的温度进一步提高后，输送装置70可以逐步增大含碳飞灰的输送量。同时，由于燃烧装置10内的温度已近达到了含碳飞灰的燃点，则此时可以减小助燃装置20中助燃原料的流量，使得助燃原料的流量保证在燃烧装置10内处于明火状态即可。这样不仅可以防止低挥发分含碳飞灰由于反应活性低而熄火的问题，同时节约助燃原料，防止助燃原料的过度浪费燃烧。

继续参照图3，在本实施例中，输送装置70通过飞灰管道71与燃烧装置10的输入端11连接，第五接口450通过助燃通道61与燃烧装置10的输入端11连接。

可选的，本实施例中，助燃通道61与飞灰管道71连通，这样，当经过换热装置41后的高温助燃空气进入助燃通道61后，其中一部分通过燃烧装置10的输入端11进入到燃烧装置10中参加高温燃烧反应。另一部分进入飞灰管道71，对飞灰管道71中的低挥发分含碳飞灰起到预热的作用，使得进入燃烧装置10内的低挥发分含碳飞灰的温度升高，进而减少对燃烧装置10内热量的吸收，减小燃烧装置10的热损耗，从而提高了低挥发分含碳飞灰的反应速度。同时，高流速的助燃空气进入飞灰管道71内，对飞灰管道71中的低挥发分含碳飞灰有一定的推动作用，提高了低挥发分含碳飞灰进入燃烧装置10的速度，进而进一步提高了燃烧装置10内的燃烧反应速率。

继续参照图3，本实施例的烟气处理装置50可以包括脱硝装置51和脱硫排烟烟囱52，脱硝装置51的输入端511与换热装置41中的第三接口430连接，脱硝装置51的输出端512与脱硫排烟烟囱52连接。本实施例中，燃烧装置10中经过燃烧的低挥发分含碳飞灰形成高温烟气，该高温烟气经过换热装置41后形成满足脱硝温度的低温烟气，该低温烟气经过脱硝装置51和脱硫排烟烟囱52的脱硝和脱硫处理后形成满足排放标准的烟气。

可选的，本实施例的脱硫排烟烟囱52可以包括脱硫装置520和排烟烟囱530，其中，所述排烟烟囱530设置在所述脱硫装置520的顶部。这样与传统的排烟烟囱530建设在地面相比，将排烟烟囱530直接建在脱硫装置520顶部不仅能够减小排烟阻力，节约引风动力消耗，而且在装置建设阶段可节约费用和时间。

图4为本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统实施例三的另一结构示意图，在图3所示的含碳飞灰的燃烧系统上，如图4所示，本实施例的烟气处理装置50还可以包括除尘装置53和引风装置54，所述除尘装置53的输入端531与所述脱硝装置51的输出端512连接，所述引风装置54分别与所述除尘装置53的输出端532和所述脱硫装置520连接。这样，使得经过换热装置41的低温烟气再经过脱硝装置51、除尘装置53和脱硫装置520处理后，使得烟气中的氮氧化物、粉尘和二氧化硫达到排放标准。

本实用新型提供的含碳飞灰的燃烧系统，通过设置储存所述含碳飞灰的储存装置、与所述储存装置连接的输送装置，所述输送装置与所述燃烧装置的输入端连接；所述输送装置用于当所述燃烧装置的炉腔内的温度达到预设温度值时，将所述储存装置中的含碳飞灰输送至所述燃烧装置的炉腔内进行燃烧，进而实现对低挥发分含碳飞灰的有效输送和燃烧。同时，本实施例将飞灰管道与助燃通道连通，使得助燃通道内的高温助燃空气对飞灰管道中的低挥发分含碳飞灰起到预热的作用，进而减少低挥发分含碳飞灰对燃烧装置内热量的吸收，从而提高了低挥发分含碳飞灰的反应速度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。