粉煤灰二次掺烧的锅炉结构的制作方法

本实用新型涉及粉煤灰再利用领域，尤其涉及一种粉煤灰二次掺烧的锅炉结构。

背景技术：

合成氨工艺系统中从气化炉下部往上部的未反应煤尘，将与从上喷嘴吹入的气化剂进行二次气化反应。出自回流旋风分离器顶部的煤气(850～950℃)，将进入高温旋风分离器，分离器分离下的粉尘通过冷灰器冷却到100℃左右之后进入储灰槽，分离的粉尘通过储灰槽下的仓泵输送到灰库。气化炉产生粉煤灰由于颗粒细、密度轻，后续处理存在很大困难，直接排放，环保要求无法达到，造成二次污染，其次气化炉产生粉煤灰含有定量固定碳、热值，排放后造成能源浪费。行业内同类型机组设备通过自主创新改善后已成功将粉煤灰进行回收，行业内同类型设备、机组将气化炉粉煤灰通过浓相输送泵将粉煤灰输送至锅炉厂房附近中转储罐，储罐与锅炉二次风口处用管路连接，通过浓相输送泵输送至锅炉二次风口后喷入锅炉密相区燃烧。

由二次风口引入后由于粉煤灰密度为1.06g/cm3，且粉尘颗粒较细，二次风口位于锅炉密相区上部，由二次风口喷入后受引风抽动力以及一次风鼓动力的影响，在锅炉烟气流速5.7m/s的带动下，粉煤灰瞬间被带到锅炉稀相区，粉煤灰在气化过程中挥发分已被全部利用，无挥发分的粉煤灰燃烧较一般正常挥发分煤粉燃烧过程延长，部分未燃尽煤粉被带入后部烟道以及吸附在除尘器布袋表面(锅炉现有分离器效率还不能捕捉该密度及粒度的细小粉尘)，积攒到一定量时，造成后部烟道以及除尘器布袋自燃，给相关企业带来了很大安全隐患以及经济损失，同行业系统考察时已经出现过上述问题。

本申请针对同行业厂家系统存在的问题，经过对粉煤灰特性以及系统的研究发现，如果能将粉煤灰投入部位降低，延长粉煤灰燃烧过程，使粉煤灰未到达炉膛出口时即达到燃尽状态，即可避免未燃尽粉煤灰带入后部烟道。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种粉煤灰二次掺烧的锅炉结构，延长了粉煤灰燃烧过程，使粉煤灰未到达炉膛出口时即达到燃尽状态，避免未燃尽粉煤灰带入后部烟道。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种粉煤灰二次掺烧的锅炉结构，包括燃烧炉以及设置于所述燃烧炉底部的风室，所述燃烧炉内设置有床面，所述床面位于所述风室的正上方，所述锅炉结构还包括与所述燃烧炉的出口连通的分离器和与所述分离器的返料灰出口连通的返料器，所述返料器位于所述分离器下方，所述返料器通过返料斜腿与所述燃烧炉连通，所述返料斜腿与所述燃烧炉的连通口开设于靠近床面的燃烧炉侧壁上，所述返料斜腿的入口高于所述连通口。

作为优选，所述燃烧炉侧壁采用膜式水冷壁。

作为优选，所述返料斜腿包括水平段、竖直段和从竖直段到燃烧炉方向向下倾斜的倾斜段，所述水平段通过竖直段与所述倾斜段连通，所述水平段与返料器连通，所述倾斜段与燃烧炉连通。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括后部烟道，所述分离器的烟气出口与所述后部烟道连通。

作为优选，所述后部烟道内从上之下依次设有过热器、省煤器和受热面。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括除尘器，所述后部烟道的出口与所述除尘器连通。

作为优选，所述燃烧炉及分离器内壁均设有防磨内衬。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括粉煤灰输送管道，所述粉煤灰输送管道伸入返料斜腿内，且所述粉煤灰输送管道出口段的延伸方向与返料灰流动方向相同。

本实用新型具有以下有益效果：

1、在本实用新型中，粉煤灰由返料斜腿处引入锅炉掺烧，降低了粉煤灰进入密相区的高度，利用返料特点，将返料灰与粉煤灰混合下落，直接参与到床面流化区域燃烧，延长了炉内的燃烧时间，克服了粉煤灰无挥发分的劣势，将粉煤灰充分燃烧，通过工厂近1年的连续投入使用，未发生同行业出现的后部烟道以及除尘器布袋自燃问题，受热面以及除尘器布袋炉灰取样含碳量接近于零，本申请不但安全性高，而且锅炉产蒸汽节省燃煤的综合经济效益大幅提高，具有巨大的社会价值。

2、在本实用新型中，将粉煤灰与返料灰混合后由返料器送入锅炉床面，不但能够降低粉煤灰入炉的高度，将粉煤灰直接送入流化床流化区域内，利用一次风扰动充分燃烧，而且与返料灰混合后，受高速物料的势能影响，物料不易被锅炉负压直接带入锅炉稀相区，燃烧过程的延长，粉煤灰内的固定碳充分燃尽。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的粉煤灰二次掺烧的锅炉结构；

图2为本实用新型实施例提供的返料斜腿处的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2，本实用新型实施例提供一种粉煤灰二次掺烧的锅炉结构，包括燃烧炉1以及设置于所述燃烧炉底部的风室2，所述燃烧炉内设置有床面3，所述床面3位于所述风室2的正上方，所述床面3上方依次为密相区和稀相区，风室2用来向上鼓风，所述锅炉结构还包括与所述燃烧炉的出口连通的分离器4和与所述分离器4的返料灰出口连通的返料器5，所述返料器5位于所述分离器4下方，所述返料器5通过返料斜腿6与所述燃烧炉1连通，所述返料斜腿6与所述燃烧炉1的连通口开设于靠近床面3的燃烧炉1侧壁上，所述返料斜腿的入口高于所述连通口，所述返料斜腿6上开设有喷料方向与返料灰流动方向相同的粉煤灰喷入口7。

在本实用新型中，粉煤灰由返料斜腿处引入锅炉掺烧，降低了粉煤灰进入密相区的高度，利用返料特点，将返料灰与粉煤灰混合下落，直接参与到床面流化区域燃烧，延长了炉内的燃烧时间，克服了粉煤灰无挥发分的劣势，将粉煤灰充分燃烧，通过工厂近1年的连续投入使用，未发生同行业出现的后部烟道以及除尘器布袋自燃问题，受热面以及除尘器布袋炉灰取样含碳量接近于零，本申请提供的锅炉结构不但安全性高，而且锅炉产蒸汽节省燃煤的综合经济效益大幅提高，具有巨大的社会价值。

作为优选，所述燃烧炉1侧壁采用膜式水冷壁，膜式水冷壁能够保证炉膛具有良好的严密性，对负压锅炉可以显著降低炉膛的漏风系数，改善炉内的燃烧工况，它能使有效辐射受热面积增加，从而节约钢耗。

作为优选，所述返料斜腿6包括水平段、竖直段和从竖直段到燃烧炉方向向下倾斜的倾斜段，所述水平段通过竖直段与所述倾斜段连通，所述水平段与返料器连通，所述倾斜段与燃烧炉连通。水平段保证返料灰的输送，倾斜段可方便返料灰和粉煤灰到达燃烧炉内的床面处。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括后部烟道，所述分离器的烟气出口与所述后部烟道连通，分离器4使得较大的固体颗粒落入返料器5，气体部分则进入后部烟道进行其它处理。

作为优选，所述后部烟道内从上之下依次设有过热器、省煤器和受热面，受热面吸收烟气的热量，完成工质由水转变为过热蒸汽，可大幅减少锅炉吨蒸汽煤耗。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括除尘器，所述后部烟道的出口与所述除尘器连通。

作为优选，所述燃烧炉1及分离器4内壁均设有防磨内衬，可保护锅炉设备，延长锅炉使用寿命。

在本实用新型中，分离器4为锅炉旋风分离器，锅炉旋风分离器是利用气固混合物在做高速旋转时所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的干式气固分离设备，由于颗粒所受的离心力远大于重力和惯性力，从而将细小颗粒分离后落入锅炉返料器5内，通过返料风、松动风的二次流化送入锅炉起到未燃尽物料的二次回收以及抑制床温维持燃绕平衡的作用，如果将粉煤灰与返料灰混合后由返料器5送入锅炉床面，不但能够降低粉煤灰入炉的高度，将粉煤灰直接送入流化床流化区域内，利用一次风扰动充分燃烧，而且与返料灰混合后，受高速物料的势能影响，物料不易被锅炉负压直接带入锅炉稀相区，燃烧过程的延长，粉煤灰内的固定碳充分燃尽。

一般，如果将物料直接投入到返料器5内，由于粉煤灰含有20％左右的固定碳，会造成返料器5内高温结焦，其次粉煤灰输送过程中，输送风会对返料器5内部物料分布场造成扰动，而本实用新型将粉煤灰接至返料斜腿6处解决了以上问题。

作为优选，所述粉煤灰二次掺烧的锅炉结构还包括粉煤灰输送管道10，所述粉煤灰输送管道10伸入返料斜腿6内，且所述粉煤灰输送管道10出口段的延伸方向与返料灰流动方向相同。

从返料斜腿6引入后，返料器5物料下落与粉煤灰喷入口形成垂直切角，会对下落物料形成扰动，在本实用新型中，返料斜腿6内粉煤灰喷入口将角度设计为与物料相同方向进入，既避免了对料腿内物料扰动，又能利用物料下落势能将粉煤灰带入床料内循环。

如图2，粉煤灰输送管道10伸入返料斜腿6内，通过x、y、z轴的计算，确保粉煤灰输送管道10出口段的延伸方向与返料斜腿6内返料灰的流动方向相同。

粉煤灰由返料斜腿6处引入锅炉掺烧，降低了粉煤灰进入密相区的高度，利用返料特点，将返料灰与粉煤灰混合下落，直接参与到床面3流化区域燃烧，延长了炉内的燃烧时间，克服了粉煤灰无挥发分的劣势，将粉煤灰充分燃烧，通过工厂近1年的连续投入使用，未发生同行业出现的后部烟道以及除尘器布袋自燃问题，受热面以及除尘器布袋炉灰取样含碳量接近于零。

通过工厂近1年的连续投入使用，锅炉产蒸汽节省燃煤费用为：

18年工厂锅炉吨蒸汽煤耗下降0.92kg/t标煤(改造前锅炉吨蒸汽耗煤：99.5kg/t，改造后：98.58kg/t)，全年降低锅炉燃煤费用为：折合原煤：6012647.1*(98.58*7000/3269.20-99.5*7000/3400)/1000＝6012647.1*(-6.23)/1000＝37458.8吨，节约费用：37458.8*269.98≈1011万元，而投入成本方面：

1、设备投资折旧费：项目总投资300万元，按10年折旧，平均每年折旧费用：30万元。

2、输送成本：

①粉煤灰输送电机为1.1kw，运行方式为3用1备，输送频率最高为：40hz，全年运行按8000小时计算：1.1*0.8*3*8000*0.45≈1万元。

②料风输送泵设计气源为汽拖风，风量为15nm3/min，3台运行，汽拖风价格：0.006729元/nm3，年耗风量费用为：(15*8000*3*60)*0.006729＝15万元。

3、合成氨输送成本：

①压缩氮气费用为：按0.125元/nm3，全年按运行8000小时计算，年氮气压缩耗电费为：17*60*8000*0.125*0.45≈46万元。

因此，综合经济效益为：1011-30-1-15-46≈919万元，本实用新型具有巨大的经济价值，值得全面推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。