CN203096002U - 一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，将垃圾衍生燃料(RDF)与细沙混合送入循环流化床气化炉，以细砂作为流态化床料，气化介质采用水泥窑烧成系统的高温三次风，经高温鼓风机送入气化炉风室，使燃料流态化，依靠水泥窑烧成系统的三次风提供的热量，以少量RDF燃烧所产生的热量使RDF在循环流化床气化炉气化生成可燃气，经外循环分离器和灰渣分离器净化除尘后送入水泥窑分解炉燃烧。灰渣经由外循环分离器和灰渣分离器进行分离，用作水泥窑替代原料；本实用新型的有益效果是：利用城市垃圾制备的RDF气化产生水泥窑的替代燃料，在水泥窑的高温中实现完全无害化。

Description

一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置

技术领域

本实用新型属于水泥窑替代燃料领域，尤其涉及一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置。特别针对城市生活垃圾制备的二维或三维的垃圾衍生燃料 (RDF)，利用水泥窑系统的高温烟气，将RDF在循环流化床进行气化产生燃气，供水泥窑系统燃烧使用。

背景技术

水泥行业也是我国工业领域能耗大户之一，占全国总能耗的6.5％。水泥行业燃料消耗占水泥行业总能耗的75％，而煤占总燃料消耗的近100％。因此水泥窑使用替代燃料是我国水泥工业发展的战略方向，符合我国优化能源结构的能源战略；利用城市垃圾制备替代燃料用于水泥窑燃烧，可在利用垃圾中可燃组分产生热量的同时，彻底消除了POPs等有毒有害污染物对环境的影响；其产生的灰渣还可以作为熟料矿物的成分，或用于制备其它的建材产品，真正地实现垃圾的“资源化、减量化、无害化”，与其它各种垃圾处置方式相比，具有明显的优势。水泥窑利用替代燃料方式有三种，即固体、液体和气体。固体和液体替代燃料可以通过对城市和工厂等各收集点的废弃物进行收集，进行综合预处理，以及必要的加工工序制备得到，而城市和工厂产生的有热值的气体燃料不能大规模的集中收集和储存，甚至出于安全考虑往往需要就地采取再燃方式使其燃尽。因此水泥厂所用的气体替代燃料是指在固体替代燃料基础上进一步气化而得到的燃气产物。目前，我国的水泥窑利用替代燃料的工作处于起步发展阶段，在利用城市垃圾制备固体替代燃料，并进一步气化制备气体燃料用于水泥窑燃烧方面的生产应用方面，缺少相关的技术研究和装备开发。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置的技术方案。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，包括循环流化床气化炉、垃圾衍生燃料加料装置、助燃器、高温鼓风机、外循环分离器、灰渣分离器；所述循环流化床气化炉的加料口与所述垃圾衍生燃料加料装置连接，在循环流化床气化炉上设有用于点火的所述助燃器，在循环流化床气化炉的炉底和侧壁设有与所述高温鼓风机出风口连接的进气管道，在循环流化床气化炉的下部设有回料口，在循环流化床气化炉的炉底还设有出渣口，在循环流化床气化炉的上部设有燃气出口；

所述外循环分离器设有燃气入口、燃气出口、出灰口，所述外循环分离器的燃气入口通过燃气管道连接循环流化床气化炉的燃气出口，所述外循环分离器的出灰口通过一条回料管道连接循环流化床气化炉下部的回料口；

所述灰渣分离器设有燃气入口、燃气出口、出灰口，所述灰渣分离器的燃气入口通过燃气管道连接外循环分离器的燃气出口，所述灰渣分离器的出灰口下方安装有一个设有两个出口的分料阀，所述分料阀的第一出口通过一条回料管道连接循环流化床气化炉下部的回料口，所述分料阀的第二出口通过一条出料管道连接水泥窑进料口；所述灰渣分离器的燃气出口通过燃气管道连接水泥窑的分解炉；

所述高温鼓风机进风口通过管道连接水泥窑烧成系统的高温三次风。

更进一步，在所述外循环分离器的出灰口处和所述灰渣分离器的出灰口处各设有一只给料阀。

更进一步，在连接所述外循环分离器的出灰口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道；在连接所述分料阀的第一出口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道。

更进一步，所述外循环分离器和所述灰渣分离器是气固分离器。

更进一步，所述垃圾衍生燃料加料装置包括原料仓、添加剂仓、细沙仓、称重给料机、螺旋给料机；所述原料仓和添加剂仓的出料口通过管道连接所述称重给料机的加料口，称重给料机的出料口和所述细沙仓的出料口通过管道连接所述螺旋给料机的加料口，螺旋给料机的出料口连接所述循环流化床气化炉的加料口。

更进一步，在所述连接灰渣分离器的燃气出口与水泥窑分解炉的燃气管道中设有引风机。

更进一步，在所述循环流化床气化炉炉底的出渣口下方设有灰渣输送带。

本实用新型的有益效果是：利用城市垃圾制备的RDF气化产生水泥窑的替代燃料； RDF经气化后会产生稳定的具有一定热值可燃气体，可燃气在水泥窑中燃烧比直接燃烧固体RDF的技术难度低，对水泥窑工况影响小，使水泥窑对RDF的处置量大幅度提高；气化底渣经磨细后进入水泥窑成为替代原料，在水泥窑1450度的高温中实现完全无害化；能彻底消除二恶英、呋喃等有害物质，并且这些有害物质不会出现再生成的隐患；可显著降低水泥窑氮氧化物、硫氧化物及二氧化碳等酸性气体排放；废弃物零排放，水泥窑不产生飞灰和炉渣，没有二次污染的问题。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型系统示意图。

具体实施方式

如图1，一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，包括循环流化床气化炉1、垃圾衍生燃料加料装置2、助燃器6、高温鼓风机14、外循环分离器3、灰渣分离器9；所述循环流化床气化炉的加料口1-1与所述垃圾衍生燃料加料装置连接，在循环流化床气化炉上设有用于点火的所述助燃器，在循环流化床气化炉的炉底和侧壁设有与所述高温鼓风机出风口连接的进气管道51、52，在循环流化床气化炉的下部设有回料口1-2，在循环流化床气化炉的炉底还设有出渣口1-3，在循环流化床气化炉的上部设有燃气出口1-4；

所述外循环分离器3设有燃气入口3-1、燃气出口3-2、出灰口3-3，所述外循环分离器的燃气入口3-1通过燃气管道连接循环流化床气化炉的燃气出口1-4，所述外循环分离器的出灰口3-3通过一条回料管道3-4连接循环流化床气化炉下部的回料口1-2；

所述灰渣分离器9设有燃气入口9-1、燃气出口9-2、出灰口9-3，所述灰渣分离器的燃气入口9-1通过燃气管道连接外循环分离器的燃气出口3-2，所述灰渣分离器的出灰口9-3下方安装有一个设有两个出口的分料阀12，所述分料阀的第一出口12-1通过一条回料管道12-3连接循环流化床气化炉下部的回料口1-2，所述分料阀的第二出口12-2通过一条出料管12-4道连接水泥窑13进料口；所述灰渣分离器的燃气出口9-2通过燃气管道连接水泥窑的分解炉10；

所述高温鼓风机14进风口通过管道连接水泥窑烧成系统的高温三次风。

在所述外循环分离器的出灰口处和所述灰渣分离器的出灰口处各设有一只给料阀11；

在连接所述外循环分离器的出灰口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道3-4上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道53；在连接所述分料阀的第一出口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道12-3上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道54。

所述外循环分离器3和所述灰渣分离器9是气固分离器。

所述垃圾衍生燃料加料装置包括原料仓2-1、添加剂仓2-2、细沙仓2-3、称重给料机2-4、螺旋给料机2-5；所述原料仓和添加剂仓的出料口通过管道连接所述称重给料机的加料口，称重给料机的出料口和所述细沙仓的出料口通过管道连接所述螺旋给料机的加料口，螺旋给料机的出料口连接所述循环流化床气化炉的加料口。

在所述连接灰渣分离器的燃气出口与水泥窑分解炉的燃气管道中设有引风机7。

在所述循环流化床气化炉炉底的出渣口1-3下方设有灰渣输送带8。

图1中的带有箭头的实线表示固体流动的管道或通路，包括RDF、细沙、灰渣；带有箭头的虚线表示气体流动的管道或通路，包括高温三次风、可燃气、水泥窑分解炉焚烧后的尾气。

螺旋给料机将二维或三维的垃圾衍生燃料 (RDF)与细沙混合送入循环流化床气化炉，循环流化床气化炉以细砂作为流态化床料（RDF气化载体），气化介质采用水泥窑烧成系统的高温三次风，经高温鼓风机送入气化炉风室，RDF在循环流化床气化炉气化，使燃料流态化，依靠水泥窑烧成系统的三次风提供的热量，以少量RDF燃烧所产生的热量提供能量在循环流化床气化炉生成可燃气，由燃气出口送出。通过控制合理的流态化空气当量比和空气的合理匹配，尽量将能量转化和保留到可燃气体中；可燃气体在引风机作用下，经外循环分离器和灰渣分离器净化除尘后送入水泥窑分解炉10焚烧，焚烧后的尾气10-1由水泥窑分解炉排出。外循环分离器收集的未燃尽RDF和床料被送回气化炉底部再次循环。流化床底部设排渣口，用于事故排灰渣和临时排灰渣。正常运行时的灰渣经由水泥窑分解炉和灰渣分离器进行分离，通过管道10-2和12-4送往水泥窑用作替代原料；当灰渣分离器排除的灰渣未达到水泥窑原料品质要求时，可通过分料阀将灰渣送回循环流化床气化炉再次焚烧。

本实用新型的主要技术特点是：

循环流化床气化炉运行稳定，处理能力大，在提高气化效率的同时，通过调整控制参数，有效改善气体组分，使其产出的燃气热值相对较高；

能耗低，流程简单，出口燃气温度较高，利用水泥窑三次高温热风做气化介质，有效降低燃耗，且燃气中含有的焦油处于气体状态，不会冷凝而对设备和管道造成影响，解决气化过程中二次污染的问题，同时能减少热损失，提高系统效率；

生成的可燃气主要成分为：一氧化碳、氢气、甲烷、氮气。

本实用新型的主要技术参数是：

水泥窑三次风温为700℃～900℃，作为循环流化床流态化用风和维持RDF不完全裂解气化的热源；

适用于RDF3，RDF4，RDF5的气化，RDF的热值为1800～4500kcal/kg、水分为10%～30%，灰份在30%以下；

气化后的可燃气温度550℃±50℃，热值5000±1000kJ/N·立方米；

流化床操作温度：700℃±100℃；

流化床空气消耗当量比：0.24～0.36；

流化床操作风速：4.5 m/s；～8m/s；

床料（细砂）直径：0.3mm～0.8mm；

流化床分布板开孔率：2%～3%；

气化炉主体停留时间：4s～8s；

气化炉主体风速：4 m/s；～7m/s；

燃气温度：550℃±50℃；

外循环分离器进风口设计风速：18 m/s～26m/s；

外循环分离器内筒出口风速：20 m/s～28m/s；

外循环分离器柱体截面风速：3 m/s～6 m/s；

外循环分离器锥体角度：70°～78°。

Claims (7)

1.一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，包括循环流化床气化炉、垃圾衍生燃料加料装置、助燃器、高温鼓风机、外循环分离器、灰渣分离器；其特征在于，所述循环流化床气化炉的加料口与所述垃圾衍生燃料加料装置连接，在循环流化床气化炉上设有用于点火的所述助燃器，在循环流化床气化炉的炉底和侧壁设有与所述高温鼓风机出风口连接的进气管道，在循环流化床气化炉的下部设有回料口，在循环流化床气化炉的炉底还设有出渣口，在循环流化床气化炉的上部设有燃气出口；

所述外循环分离器设有燃气入口、燃气出口、出灰口，所述外循环分离器的燃气入口通过燃气管道连接循环流化床气化炉的燃气出口，所述外循环分离器的出灰口通过一条回料管道连接循环流化床气化炉下部的回料口；

所述灰渣分离器设有燃气入口、燃气出口、出灰口，所述灰渣分离器的燃气入口通过燃气管道连接外循环分离器的燃气出口，所述灰渣分离器的出灰口下方安装有一个设有两个出口的分料阀，所述分料阀的第一出口通过一条回料管道连接循环流化床气化炉下部的回料口，所述分料阀的第二出口通过一条出料管道连接水泥窑进料口；所述灰渣分离器的燃气出口通过燃气管道连接水泥窑的分解炉；

所述高温鼓风机进风口通过管道连接水泥窑。

2.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，在所述外循环分离器的出灰口处和所述灰渣分离器的出灰口处各设有一只给料阀。

3.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，在连接所述外循环分离器的出灰口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道；在连接所述分料阀的第一出口与循环流化床气化炉下部的回料口的回料管道上设有用于增加灰渣流动的与所述高温鼓风机出口连接的进气管道。

4.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，所述外循环分离器和所述灰渣分离器是气固分离器。

5.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，所述垃圾衍生燃料加料装置包括原料仓、添加剂仓、细沙仓、称重给料机、螺旋给料机；所述原料仓和添加剂仓的出料口通过管道连接所述称重给料机的加料口，称重给料机的出料口和所述细沙仓的出料口通过管道连接所述螺旋给料机的加料口，螺旋给料机的出料口连接所述循环流化床气化炉的加料口。

6.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，在所述连接灰渣分离器的燃气出口与水泥窑分解炉的燃气管道中设有引风机。

7.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的循环流化床气化替代燃料装置，其特征在于，在所述循环流化床气化炉炉底的出渣口下方设有灰渣输送带。

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