一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法及系统与流程

本发明属于循环流化床底渣处理领域，具体涉及一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法及系统。

背景技术：

随着大型循环流化床锅炉(cfb)锅炉广泛的推广应用。其实际应用过程中，存在的问题也日渐突出，严重阻碍了其发展和应用。据不完全统计，目前我国每年脱硫灰渣总的排放量在3000万吨以上，且cfb锅炉电厂产生的脱硫灰渣排放量逐年上升。但cfb锅炉多燃用劣质煤和高硫煤，煤中灰分和硫分含量较高。因此在燃烧的过程中需加入大量石灰石进行脱硫，也导致了cfb锅炉产生的灰渣比普通煤粉炉的灰渣多30％-50％。与煤粉炉和旋风炉产生的灰渣相比，绝大多数cfb脱硫灰渣被当成固体废弃物予以处理，不仅占用土地而且造成大气粉尘污染、恶化大气环境。cfb灰渣中含有较多的重金属元素、碱性物质和放射性物质，采用填埋处理的方式，易导致地下水ph、放射性等升高，水垢增加，恶化水质，对人体的身体健康产生较大危害。我国人均土地资源稀缺，灰渣的堆放和填埋，占用大量土地资源的同时，其有害物质污染了土壤。因此电厂每年需花费大量资金来处理cfb锅炉灰渣。

cfb锅炉机组底渣量很大，排渣颗粒大，且灰渣温度高，很容易造成冷渣器堵塞、结焦、排渣困难、排渣温度过高等问题，影响锅炉正常运行，甚至被迫停炉。当燃烧煤种灰分较大时，床压不易控制，导致难以控制底渣的流动速度和排渣量，冷渣器不易稳定连续运行，从而导致结焦和堵塞。据统计，由于冷渣器运行故障导致的停炉事故占总停炉事故的60％以上。针对目前我国cfb锅炉机组运行中出现的脱硫灰渣利用率低、石灰石使用量大、锅炉超温和冷渣器故障率高等问题，提出一种cfb锅炉机组灰渣综合利用新方法，以期解决cfb脱硫灰渣利用率低的问题。

对cfb锅炉底渣进行急冷处理，有利于提高底渣的综合利用价值。底渣急冷条件下，灰渣急冷有诸多的优点：(1)灰渣骤冷时，玻璃体含量增多，钙矾石提前生成，减少砂浆材料后期的膨胀现象，也提高砂浆材料的强度；(2)急冷有助于灰渣表面caso4外壳的破裂，有利于作为脱硫剂使用，如果作为水泥混合材使用，可减少后期的膨胀现象发生；(3)一定含水量的脱硫灰渣进入炉膛作为脱硫剂使用时，有助于减少炉膛超温事件的发生；(4)直接水冷冷渣器机械部件少，故障率低、投资少；(5)对cfb灰渣成分进行分析，避免对脱硫灰渣的盲目使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法及系统。本发明不仅有效利用锅炉底渣，还充分利用余热，降低底渣对环境的污染，减少燃料消耗，提高锅炉系统热效率。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用系统，包括炉膛、煤仓、急冷冷渣器、过滤除渣装置、换热器、底渣成分分析处理装置、底渣储存仓、烘干装置、水槽、凝结换热装置、过滤除渣装置、烟囱、除尘器和省煤器；其中，

炉膛上设有原煤入口和炉渣出口，炉膛炉渣出口与急冷冷渣器炉渣入口相连，急冷冷渣器渣水出口与过滤除渣装置入口相连，过滤除渣装置出口与换热器热水入口相连，换热器冷水出口与水槽回水入口相连；急冷冷渣器的灰渣出口与烘干装置灰渣入口相连，烘干装置灰渣出口与底渣储存仓进口相连，烘干装置烟气出口与凝结换热装置烟气入口相连，烘干装置烟气入口与省煤器烟气出口相连，底渣储存仓出口与底渣成分分析处理装置进口相连；急冷冷渣器冷水入口与水槽冷水出口相连，急冷冷渣器蒸汽出口与过滤除渣装置入口相连，过滤除渣装置出口与凝结换热装置蒸汽入口相连，凝结换热装置烟气出口与除尘器烟气入口相连，除尘器出口与烟囱相连。

本发明进一步的改进在于，还包括煤仓，其通过运输管道与炉膛原煤入口相连。

本发明进一步的改进在于，热渣水在过滤除渣装置中经过滤处理后，在换热器充分换热，且换热器把热渣水的热量用于热用户。

本发明进一步的改进在于，过滤除渣装置出口与凝结换热装置蒸汽入口连接的管道上还设置有抽汽泵。

本发明进一步的改进在于，还包括旋风分离器、尾部受热面和流化床热换热器，炉膛高温烟气出口与旋风分离器烟气入口相连，旋风分离器烟气出口与尾部受热面烟气入口相连，旋风分离器煤灰入口与流化床热换热器煤灰入口相连，流化床热换热器煤灰出口与炉膛煤灰入口相连。

本发明进一步的改进在于，省煤器设置在尾部受热面内，凝结换热装置上设置有给水管道，工作时，在凝结换热器中，高温蒸汽和从烘干装置输送过来的烟气，还有和给水管道中的水发生热交换；换热后的烟气排放到除尘器烟气再通过烟筒被排放到外界；在凝结换热器中，经过热交换的给水和高温蒸汽的凝水通过省煤器给水管道进入省煤器中。

本发明进一步的改进在于，在急冷冷渣器中，采用30℃的冷水急冷高温炉渣，炉渣温度为850-900℃，高温炉渣与低温冷却水直接接触，实现灰渣急冷处理，急冷后，热渣水从急冷冷渣器排出，用于余热利用，高温蒸汽进入凝结换热系统，急冷底渣由捞渣器捞出，进入底渣回收处理系统。

本发明进一步的改进在于，急冷底渣经排渣系统被输送到烘干装置在烘干装置中用烟气逆流接触式烘干，烟气来自于省煤器尾部烟道；然后在底渣成分分析处理装置对底渣进行组分分析，把游离cao含量高的底渣作为脱硫剂，重新送回炉膛；游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料；caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂，实现急冷底渣的功能化利用。

一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法，该方法基于上述一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用系统，包括：

煤进入炉膛进行高温燃烧，产生高温炉渣，然后使炉渣落入急冷冷渣器，炉渣与水在急冷冷渣器中发生激烈的热交换；产生的急冷底渣，由捞渣器捞出，进入排渣系统；急冷底渣先过滤处理后进入烘干装置，在烘干装置中，用烟气对急冷底渣进行逆流接触式烘干；底渣成分分析处理装置中对底渣进行组分分析，其中游离cao含量高的底渣作为脱硫剂，重新遣回炉膛进行回收利用，游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料、caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂；热渣水经过滤除渣后，在换热器中，交换后的热量用于热用户供暖，而经过换热后的热渣水重新回到水槽；高温蒸汽先在过滤除渣装置进行过滤除渣处理；在凝结换热器中，高温蒸汽和烘干后的烟气，与给水发生热交换；然后烟气排放到除尘器中进行除尘，再由烟筒排放到外界，经过热交换的给水作为“省煤器给水”进入省煤器中。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用系统，包括急冷冷渣器、换热器、底渣处理装置以及凝结换热器等；整个系统工作运行时，煤进入炉膛进行高温燃烧，产生高温炉渣。炉渣落入急冷冷渣器中，变成急冷底渣。急冷底渣通过管道从急冷冷渣器来到烘干装置。在烘干装置中，用烟气对急冷底渣进行烘干。经过烘干的底渣再被送到底渣成分分析处理装置中，然后对底渣进行组分分析，把其中游离cao含量高的灰渣作为脱硫剂重新送回到炉膛。热渣水从急冷冷渣器通过管道运输到过滤除渣装置中，热渣水经过滤除渣后，被输送到换热器中，换热后的热渣水重新回到水槽。高温蒸汽从急冷冷渣器中被输送到过滤除渣装置。然后在过滤除渣装置中进行过滤除渣处理，再被输送到在凝结换热器中。在凝结换热器中，高温蒸汽和从烘干装置输送过来的烟气，还有和给水管道中的水发生热交换。换热后的烟气排放到除尘器，烟气再通过烟筒被排放到外界；在凝结换热器中，经过热交换的给水和高温蒸汽的凝水通过省煤器给水管道进入省煤器中。

进一步，在急冷冷渣器中，采用30℃的冷水急冷高温炉渣，炉渣温度为850-900℃，高温炉渣与低温冷却水直接接触，实现灰渣急冷处理，急冷后，热渣水从急冷冷渣器右侧排出，用于余热利用，高温蒸汽进入凝结换热系统，急冷底渣由捞渣器捞出，进入底渣回收处理系统。

进一步，热渣水在过滤除渣装置中经过滤处理后，在换热器充分换热。换热器把热渣水的热量用于热用户，例如作为供暖等利用，实现了高温炉渣的余热利用。

本发明提供的一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法，该方法中，(1)温底渣与水发生接触式换热，换热更彻底，减少热污染，提高的锅炉利用效率；(2)游离cao含量高的底渣作为脱硫剂，重新导入炉膛。既减少脱硫剂的使用、又能二次利用底渣，提高底渣的利用率；(3)游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料，能减少水泥的标准稠度需水量，提升水泥密实程度，对水泥的力学性能和抗侵蚀性有着积极作用；(4)caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂，充分利用锅炉底渣，提高底渣的利用率；(5)利用换热器把热渣水的热量用于热用户，作为供暖利用，实现了高温炉渣的余热利用；(6)在凝结换热器中，高温蒸汽和烘干后的烟气，与给水进行热交换，然后才作为‘省煤器给水’进入省煤器中。

综上所述，本发明既能充分利用高温炉渣余热，又能节省锅炉燃料，进而提高系统热效率。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

附图标记说明：

1为旋风分离器，2为炉膛，3为煤仓，4为急冷冷渣器，5为过滤除渣装置，6为换热器，7为热用户，8为底渣成分分析处理装置，9为底渣储存仓，10为烘干装置，11为水槽，12为给水管道，13为省煤器给水管道，14为凝结换热装置，15为抽汽泵，16为过滤除渣装置，17为烟囱，18为除尘器，19为省煤器出水管道，20为尾部受热面，21为省煤器，22为流化床热交换器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用系统，主要由急冷系统、底渣回收处理系统、热渣水余热利用系统和凝结换热系统组成。具体包括旋风分离器1、炉膛2、煤仓3、急冷冷渣器4、过滤除渣装置5、换热器6、底渣成分分析处理装置8、底渣储存仓9、烘干装置10、水槽11、凝结换热装置14、抽汽泵15、过滤除渣装置16、烟囱17、除尘器18、省煤器21和流化床热交换器22。

其中，煤仓3通过运输管道与炉膛原煤入口2相连，炉膛2炉渣出口与急冷冷渣器4炉渣入口相连，急冷冷渣器4的渣水出口与过滤除渣装置5入口相连，过滤除渣装置5出口与换热器6热水入口相连，换热器6冷水出口与水槽11回水入口相连；急冷冷渣器4的灰渣出口与烘干装置10灰渣入口相连，烘干装置10灰渣出口与底渣储存仓9进口相连，烘干装置10烟气出口与凝结换热装置14烟气入口相连，烘干装置10烟气入口与省煤器烟气出口相连，底渣储存仓9出口与底渣成分分析处理装置8进口相连；急冷冷渣器4的冷水入口与水槽11冷水出口相连，急冷冷渣器4的蒸汽出口与过滤除渣装置16入口相连，过滤除渣装置16出口与抽汽泵15进口相连，抽汽泵15出口与凝结换热装置14蒸汽入口相连，凝结换热装置14烟气出口与除尘器18烟气入口相连，除尘器18出口与烟囱17相连。旋风分离器烟气入口1与炉膛2高温烟气出口相连，旋风分离器1烟气出口与尾部受热面20烟气入口相连，流化床热换热器22煤灰入口与旋风分离器1煤灰入口相连，流化床热换热器22煤灰出口与炉膛2煤灰入口相连。

整个系统工作运行时，煤由煤仓3进入炉膛2进行高温燃烧，产生高温炉渣。炉渣落入急冷冷渣器4中，变成急冷底渣。急冷底渣通过管道从急冷冷渣器4来到烘干装置10。在烘干装置10中，用烟气对急冷底渣进行烘干。经过烘干的底渣再被送到底渣成分分析处理装置8中，然后对底渣进行组分分析，把其中游离cao含量高的灰渣作为脱硫剂重新送回到炉膛。热渣水从急冷冷渣器4通过管道运输到过滤除渣装置5中，热渣水经过滤除渣后，被输送到换热器6中，换热后的热渣水重新回到水槽12。高温蒸汽在抽汽泵15在作用下，从急冷冷渣器4中被输送到过滤除渣装置16。然后在过滤除渣装置16中进行过滤除渣处理，再被输送到在凝结换热器14中。在凝结换热器14中，高温蒸汽和从烘干装置10输送过来的烟气，还有和给水管道12中的水发生热交换。换热后的烟气排放到除尘器19，烟气再通过烟筒17被排放到外界。在凝结换热器14中，经过热交换的给水和高温蒸汽的凝水通过省煤器给水管道13进入省煤器21中。

所述急冷系统，在急冷冷渣器4中，用30℃左右的冷水急冷高温炉渣，渣温大约850-900℃，高温炉渣与低温冷却水直接接触，实现灰渣急冷处理。急冷后，热渣水从急冷冷渣器4右侧排出，用于余热利用，高温蒸汽进入凝结换热系统。急冷底渣由捞渣器捞出，进入底渣回收处理系统。

所述底渣回收处理系统，急冷底渣经排渣系统被输送到烘干装置10，在烘干装置10中用烟气逆流接触式烘干，烟气来自于省煤器20尾部烟道。然后在底渣成分分析处理装置8对底渣进行组分分析，把游离cao含量高的底渣作为脱硫剂，重新送回炉膛2；游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料；caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂，实现急冷底渣的功能化利用。

所述热渣水余热利用系统，热渣水在过滤除渣装置5中经过滤处理后，在换热器6充分换热。换热器把热渣水的热量用于热用户7，例如作为供暖等利用，实现了高温炉渣的余热利用。

所述凝结换热系统组成，在急冷冷渣器4产生的高温蒸汽由抽汽泵15抽出，温蒸汽在过滤除渣装置16经过滤除渣后，进入凝结换热器14，而烘干湿渣后的烟气也被输送到凝结换热器14。高温蒸汽和烟气与给水进行充分换热，然后换热后的水作为“省煤器给水”通过省煤器给水管道13被输送到省煤器21，换热后的烟气在除尘器18除尘后，再通过烟筒17被排放到外界。这过程充分利用炉渣余热和烟气余热，减少热污染，提高整个锅炉系统的热效率。

本发明提供的一种循环流化床锅炉底渣急冷处理的综合利用方法，包括：

煤由煤仓3进入炉膛2进行高温燃烧，产生高温炉渣，渣温大约850-900℃。然后使炉渣通过排渣通道落入急冷冷渣器4中，炉渣与水在冷渣器4中发生激烈的热交换。产生的急冷底渣，由捞渣器捞出，进入排渣系统。然后急冷底渣通过排渣系统进入烘干装置10中。在烘干装置10中，从尾部受热面20中引用一股烟气对急冷底渣进行逆流接触式烘干处理。底渣先进入底渣储存仓9，然后在底渣处理装置8中对底渣进行组分分析。游离cao含量高的底渣作为脱硫剂，重新遣回炉膛2进行回收利用；游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料、caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂。充分利用底渣，减少环境污染，提高锅炉底渣利用效率。冷渣器的冷水从水槽11引入，与高温炉渣发生热交换后，产生的热渣水从冷渣器左侧排出，进入过滤除渣装置5。经过滤除渣后的热渣水进入换热器6，交换后的热量用于热用户供暖，而经过换热后的热渣水重新回到水槽12。在冷渣器11中，高温炉渣与冷水发生热交换时，所产生的高温蒸汽由抽汽泵15抽出。高温蒸汽先在过滤除渣装置16进行过滤除渣处理。在凝结换热器14中，高温蒸汽和烘干后的烟气，与给水发生热交换。然后烟气排放到除尘器18中进行除尘，再由烟筒17排放到外界。而经过热交换的给水作为“省煤器给水”进入省煤器21中。在整个过程中充分利用炉渣余热，提高整个锅炉系统的热效率。

本发明所诉的实施方案，其核心思想是在急冷冷渣器4中，对高温炉渣用水进行接触式急冷处理，使热渣换热更彻底、更充分，并且得到急冷底渣。然后用烟气烘干底渣，并对急冷底渣进行组分分析。游离cao含量高的底渣作为脱硫剂重新回到炉膛，而游离cao、caso4含量低的底渣用作水泥掺料、caso4含量高的底渣用作水泥调凝剂，提高锅炉炉渣的利用效率。热渣水在换热器中进行换热，然后热量用于用供热。在凝结换热器中，高温蒸汽和烟气，与给水进行热交换，从而提高省煤器给水温度，充分利用炉渣余热提高整个锅炉系统的热效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。