一种低能耗协同处理飞灰及脱硫灰的煤粉锅炉系统的制作方法

本发明涉及煤粉锅炉低能耗固废处理再利用技术领域，特别涉及一种低能耗协同处理飞灰及脱硫灰的煤粉锅炉系统。

背景技术：

熔融固化是处理小粒径灰的有效方法，该方法具有明显的优点：(1)当熔融温度达到1400℃时，灰经高温熔融处理后会得到化学性质稳定、质地坚硬的熔渣，其体积以及重量能够显著降低，同时，熔渣可作为路基、建材以及陶瓷等原材料，不仅实现了减量化、无害化也做到了资源化利用；(2)飞灰中含有的重金属元素会被固化在玻璃态的熔渣中或者经过一定的分离技术将其分离出来，可以有效防止重金属对环境的污染；(3)飞灰中还含有一定量的铁元素，在高温环境下少量的金属锰、铜、铬、砷等氧化物被还原成单质金属与铁混合后，形成铁合金被回收资源化利用。但熔融技术也存在较大的缺陷，灰熔融温度过高导致高温熔融炉在运行过程中需要大量的热量，根据其热源的不同，可将其分为燃料源熔融技术和电热源熔融技术，但无论是何种熔融技术都需要将炉内温度加热至1400℃左右，高温烟气携带的大量热量难以有效的利用，熔融炉能耗过高，故需要考虑设置热能回收装置对排出的高温烟气携带的热量进行回收，高能耗是限制熔融固化技术推广的重要因素。

随着环境保护的重视以及一系列污染物排放标准的实行，控制nox排放浓度低于排放标准一直是煤粉锅炉运行过程中难以避开的问题。同时高温熔融炉由于炉内烟气温度过高导致在熔融过程中会产生大量的热力型nox以及其他污染物，还要设置相应的烟气处理装置对烟气进行处理，成本较高。目前，烟气再循环技术是目前降低nox排放的主要方式之一，利用循环烟气的低氧以及携带热量的特性，将循环烟气喷入炉膛合适的部位，降低炉膛内部氧气含量，降低nox生成，同时烟气携带的热量能够保证煤粉在低氧环境下顺利着火燃烧。

技术实现要素：

为了克服以上技术问题，本发明提供一种低能耗协同处理飞灰及脱硫灰的煤粉锅炉系统，通过熔融固化技术对飞灰以及脱硫灰进行固化资源化利用，解决固废处理问题；利用煤粉作为高温熔融炉热量来源，高温熔融炉内产生的高温烟气作为循环烟气进入炉膛内部，降低炉内煤粉燃烧过程中nox的生成，降低nox控制成本；高温烟气进入炉膛内部，烟气所携带的热量被回收利用，烟气中的污染物也被各级尾气处理装置吸收，实现高温熔融炉的低能耗低污染运行。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低能耗协同处理飞灰及脱硫灰的煤粉锅炉系统，包括炉膛1，沿炉膛1高度方向设有多级循环烟气入口2，多级循环烟气入口2连接高温熔融炉5烟气出口，位于高温熔融炉5上方安装有多级给料燃烧装置4，多级给料燃烧装置4通过物料输送管道连接除尘器6及脱硫塔8出口。

所述脱硫塔8与多级给料燃烧装置4之间设有脱硫灰预处理装置7，用于脱硫灰干燥、制粉。

所述多级给料燃烧装置4设有三个物料进口，所述物料进口分别为燃料进口、飞灰进口、脱硫灰进口。

所述炉膛1壁面设置的循环烟气入口2设有烟气蝶阀3。

本发明的有益效果：

本发明通过熔融固化技术对飞灰以及脱硫灰进行熔融资源化利用，解决固废处理问题，并避免因固废堆积以及长途运输导致的环境二次污染问题。利用煤粉作为高温熔融炉热量来源，将烟气再循环技术与高温烟气热量回收相结合，在降低锅炉nox生成的同时实现高温熔融炉的低能耗运行：高温熔融炉内产生的高温烟气作为循环烟气进入炉膛内部，降低炉内煤粉燃烧过程中nox的生成，降低nox控制成本；高温烟气所携带的热量被锅炉受热面吸收利用，减少高温熔融炉能量损耗，实现高温熔融炉低能耗运行。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种低能耗协同处理飞灰及脱硫灰的煤粉锅炉系统，包括炉膛1、除尘器6、脱硫塔8等，在传统煤粉锅炉系统的基础上并联设置高温熔融炉5，高温熔融炉5上方安装有多级给料燃烧装置4，除尘器6及脱硫塔8出口分别通过物料输送管道与多级给料燃烧装置4相连，将飞灰以及脱硫灰实时处理，解决固废堆积、环境污染等问题。

高温熔融炉5顶部设有多级给料燃烧装置4，利用锅炉所用燃料煤粉作为高温熔融炉5热量来源，不需要额外准备所需燃料。煤粉、飞灰以及脱硫灰经不同物料进口进入高温熔融炉5内，能够随时调整煤粉量与飞灰、脱硫灰的比例，以便于对炉内熔融状态的调整。飞灰及脱硫灰进入高温熔融炉5内熔融固化，通过一定的技术手段将有价金属回收，所得熔渣可作为路基、建材以及陶瓷等原材料进行回收再利用。

烟气再循环技术是控制nox生成的重要技术手段之一，本发明将高温熔融炉5高温烟气作为再循环烟气进入炉膛1内部，同时还能对高温烟气的能量回收，降低高温熔融炉能耗。沿炉膛1高度方向设有多级循环烟气入口2，高温熔融炉5烟气出口与多级循环烟气入口2相连，多级循环烟气入口2设有烟气蝶阀3以对不同循环烟气入口的高温烟气量进行调节。

(1)高温烟气作为再循环烟气进入炉膛1内部能够降低炉膛内煤粉燃烧时nox的生成量。高温熔融炉5内煤粉燃烧后烟气中氧气含量较低，当高温烟气进入炉膛1内部后，炉膛1煤粉燃烧过量空气系数下降，煤粉在缺氧环境下热解气化增强，释放大量的还原性气体(co、ch4、h2、hcn、nh3)，nox生成量降低。同时，煤粉气化过程需要大量热量，而所需热量大部分来自于部分煤粉燃烧释放的热量。但煤粉在低氧环境下燃烧不充分，不足以为煤粉着火、气化提供足够的热量，着火稳定性下降，严重时炉膛1熄火。高温烟气携带大量热量能够为煤粉着火提供热量，保证部分煤粉顺利着火燃烧，燃烧放出的热量进一步促进剩余煤粉的热解气化。(2)高温熔融炉5内温度达到1400℃左右，高温熔融炉5内高温烟气的热量难以有效的利用，若直接排放会导致高温熔融炉5能耗过高，熔融成本过高。同时，高温熔融炉5内高温烟气中也含有大量的污染物，烟气不经处理难以达到排放标准。因此，将高温熔融炉5内高温烟气作为再循环烟气进入炉膛1内部，高温烟气进入炉膛1后所携带的热量被锅炉系统的各级换热装置逐级吸收，高温熔融炉5内的能量被有效回收，实现高温熔融炉5低能耗运行，降低运行成本。高温熔融炉5与煤粉锅炉共用热量回收及烟气处理装置，在不增加额外成本的基础上实现对高温熔融炉内烟气热量回收以及尾气处理。

本发明的工作原理：

高温熔融炉5用于处理除尘器收集的飞灰以及脱硫塔产生的脱硫灰。锅炉系统运行过程中，除尘器6以及脱硫塔8对烟气中的飞灰以及so2进行脱除，除尘器6以及脱硫塔8产生的飞灰以及脱硫灰不需要露天堆积而是直接进入高温熔融炉5内熔融再利用，实现煤粉锅炉固废实时处理，避免因固废堆积以及长途运输导致的环境二次污染问题；

为解决高温熔融炉5热量来源以及多种物料给料问题，在高温熔融炉5上方安装多级给料燃烧装置4，多级给料燃烧装置4设有三个物料进口，所述物料进口分别为燃料进口、飞灰进口、脱硫灰进口。本发明高温熔融炉5选用煤粉锅炉所用煤粉作为燃料，就地取材，不需要准备额外的燃料。同时燃料与物料通过不同的物料进口进入高温熔融炉5内，运行过程中可以根据高温熔融炉5内熔融状况对煤粉给料情况进行调节，当温度过低时增加煤粉量，提高熔融温度，当温度过高时减少煤粉量，降低熔融温度，降低高温熔融炉能耗。除尘器6及脱硫塔8出口分别通过物料输送管道与多级给料燃烧装置4相连，脱硫塔8与多级给料燃烧装置4之间设有脱硫灰预处理装置7，用于脱硫灰干燥、制粉；

沿炉膛1高度方向设有多级循环烟气入口，高温熔融炉5烟气出口与循环烟气入口相连，循环烟气入口设有烟气蝶阀3以控制不同部位高温烟气进入量。烟气再循环技术与高温烟气热量回收相结合，在降低锅炉nox生成的同时实现高温熔融炉的低能耗运行。

本发明所述锅炉系统不仅限于煤粉锅炉，高温熔融炉燃料不仅限于煤粉，燃气、重油以及兰炭颗粒等燃料也在本发明保护范围内。