循环流化床尾气灰渣回收利用装置的探究

陈林贤 王荣定 范飞标 任浩川

摘要：随着环保和能效要求的不断提高，热电厂越来越多地采用环保节能型循环流化床锅炉。本文针对灰渣燃烧不充分的问题，介绍了一种循环流化床尾气灰渣回收利用装置，可对灰渣进行二次回炉充分燃烧，提高燃料的热利用率，并通过加入氢离子和氧气，提高炉膛的使用安全与寿命。

关键词：氢氧离子;结焦物质;碳含量;曲率变化

一、循环流化床尾气灰渣回收利用现状

煤渣等燃料在循环流化床的炉膛中燃烧后，形成的灰渣一部分随着气体排出到后面工序的旋风分离室中，分离后部分灰渣再次回到炉膛中燃烧，另一部分大质量大颗粒状的灰渣则掉落到炉膛的底部，并由特定的装置收集。为了提高燃料的利用率，当灰渣中碳含量高于某一设定值时，会将灰渣重新导入到炉膛中进行燃烧，使得燃料利用最大化。在传统的燃烧工艺中，灰渣往往是直接导入到炉膛中的，之前的做法存在一些问题，例如，由于燃烧剩余的灰渣，其表面多为焦化层或者氧化层，碳含量较高的部分裹挟在内部，再次导入炉膛中燃烧也并不能起到很好的燃烧效果，并且容易使得炉膛产生结焦。如何保证重新导入的灰渣燃烧充分，对提高燃料的热利用率有着十分重要的作用。

二、循环流化床尾气灰渣回收利用装置的结构分析

循环流化床尾气灰渣回收利用装置包括炉膛、旋风分离室、返料机、一次风机、二次风机以及与炉膛底部灰渣排出口相连通的灰渣处理装置。灰渣处理装置包括研磨粉碎机构、碳含量检测机构、灰渣回送机构、氢氧离子生成机构、切换机构。

研磨粉碎机构包括冷却室以及研磨室。冷却室通过管道与炉膛底部相连通，且与炉膛之间设置有第一电磁阀，用于将灰渣表面的软化物质层硬化，便于研磨。冷却室包括冷却壳体，冷却壳体的侧壁中环绕设置有多根通有冷却水的水冷通道，水冷通道与冷却室外部的冷水循环装置相连通，利用水冷能够快速实现灰渣的冷却，便于后续的研磨。

研磨室包括与冷却室冷却壳体一体成型设置的研磨壳体，研磨壳体呈圆台形且远离冷却壳体的一端直径逐渐减小，研磨壳体内靠近冷却室的一侧与壳体同轴设置有螺旋推进片，螺旋推进片通过传动机构与驱动装置传动连接，且与研磨室远离冷却室的一端固定连接设置有研磨棒，研磨棒远离螺旋推进片的一端的曲率与研磨室内壁的曲率变化相等。研磨棒表面与研磨室内壁之间的距离可以根据需要研磨的颗粒物大小调节。螺旋推进片将灰渣推送到研磨棒处，由研磨棒将大颗粒状的灰渣研磨成粉末状，方便后期含碳量分析以及重新回炉燃烧。

传动机构包括沿研磨壳体内壁周向设置的轴承，轴承活动设置于研磨壳体的内部，通过上下移动轴承，可以调节研磨棒与研磨壳体内壁之间的距离，从而调节研磨后的灰渣颗粒大小。连接棒设置于螺旋推进片的转动轴线处，与轴承的内圈内壁固定连接且外壁上绕设有导电线圈。研磨壳体的外壁上设置有磁块，磁块产生的磁感线垂直于导电线圈的绕设方向，导电线圈的两端通过轴承与外部电源电连接，利用外部电源的通断直接控制螺旋推进片的转动。研磨棒表面设置有方便研磨颗粒物质的凸起，研磨室位于研磨棒处的内壁上设置有与凸起相适配的凹槽，能够使得颗粒状的灰渣被研磨得更加细小。

碳含量检测机构包括碳含量检测仪，其采样输入端与研磨粉碎机构的出料口相连通，用于检测经研磨后的灰渣中的碳含量。外部灰渣回收管道连通收纳盒，可以对含碳量低的灰渣实现回收利用。切换机构包括电磁三通阀及其控制器，电磁三通阀的进料端与研磨粉碎机构的出料口相连通，其中一个出料端与回送管相连通，另一出料端与外部灰渣回收管道相连通。

灰渣回送机构与研磨粉碎机构的出料口以及炉膛相连通，包括回送管以及输料装置。输料装置包括鼓风机，鼓风机的进风口及出风口均与炉膛相连通，用于将回送管中研磨后的灰渣回送至炉膛内部。

氢氧离子生成机构设置于输料装置与炉膛之间或研磨室中，生成的氢离子和氧气混入研磨前或研磨后的灰渣中，中和灰渣表层的焦层，避免炉膛内结焦，并且输入的氧气有助于新进到炉膛中的灰渣燃烧。

三、工作原理

在炉膛内部未燃烧充分的大颗粒物质落入到研磨粉碎机构的冷却室中，颗粒物质表面经冷却后硬化，而后经研磨室研磨成细小的粉末，碳含量检测仪自动检测研磨后的灰渣碳含量，若其超过预设值，则电磁三通阀导通研磨粉碎机构与灰渣回送机构，将研磨后的灰渣混合氧气重新送回到炉膛中燃烧，若研磨后的灰渣碳含量小于预设值，则将灰渣排除到外部的灰渣收集装置中。

四、有益效果

（1）通過将炉膛中排出的灰渣进行研磨，使得二次回炉重烧的灰渣燃烧更为彻底，有利于提高整个循环流化床的热效率;

（2）通过将大颗粒灰渣冷却研磨后再回到炉膛重烧，并在此过程中加入氢离子和氧气，可以有效地避免灰渣中的结焦物质在炉膛中聚集，保证炉膛的使用安全与寿命。

五、结束语

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术，这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域己得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展，对煤渣等燃料燃烧后形成的灰渣进行回收利用，可以促进燃料的充分燃烧，提高整个循环流化床的热效率。

参考文献：

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