一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统及应用的制作方法

本发明涉及一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统，属于能源动力应用。

背景技术：

1、近年来，煤泥产量一般占洗煤量的10％，每年的煤泥产量将达到3亿吨以上。由于其粒度细、含水量高、发热量较低、黏性较大等特性，其贮存占用土地且对环境污染严重。通常煤泥具有比劣质煤更高的热值，燃煤电厂可以以较为低廉的价格购入煤泥以替代部分燃煤进行掺烧利用，从而大大降低发电成本。随着煤化工行业的快速发展，行业耗煤逐年增加，同时煤气化渣排放量逐年增加，在2019年已达3300万吨/年，气化渣的应用研究主要有以下几个方向：浮选分离、燃烧设备掺烧、土壤改良、制备材料、水处理等。而作为洁净煤燃烧技术之一，循环流化床(cfb)锅炉燃料适应性广。由于炉内存有大量固体床料，炉温分布较均匀，稳燃性能好，燃烧效率高，cfb锅炉从原理上特别适合于煤泥、气化残渣等低热值特殊燃料的燃烧处理。但是目前其存在如下技术问题：

2、1.气化废渣为高温燃烧后形成的熔融态固体，硬度大且难以燃尽，掺烧过程中渣粒易对锅炉内外的各类接触设备造成磨损，其含水率高，主要还是内在水分，外在水分很少，既难以干燥，输送方式也与输送煤泥方式不同，同时由于气化渣硬度高，磨损性强，还有腐蚀性，两者混合后容易对管线造成侵蚀导致物料泄漏。

3、2.气化废渣为牛顿型流体，煤泥为典型的非牛顿型流体，杂质多，粘度高，含水率不好精准调控，两种物料的均匀混料实际难以实现，两者在混合过程中极易出现分层，沉淀现象，造成掺烧系统管线堵塞和设备泄漏。

4、3.物料的堵管问题：一方面煤泥和气化废渣混合不均匀，导致气化废渣部分积聚而产生堵管；另一方面因混合煤泥流速不稳定，特别是正向流动和反向流动的剧烈变化，导致的堵管；而一旦产生堵管，不仅疏通非常困难，甚至很难确定堵点。

5、4.气化废渣和煤泥混合掺烧送入循环流化床锅炉后，会导致锅炉循环灰量变大，炉膛磨损加剧，目前常见的使用耐火浇注料减缓防磨的措施，一方面耐火浇注料遮挡了炉膛受热面，另一方面破坏贴壁流动，延缓炉膛磨损的同时，也降低了传热系数，导致炉膛温度升高明显。

6、5.未避免掺烧系统在停运检修期间物料堆积堵塞，需设置反冲洗装置，但北方冬季管线中存留的反冲洗水易在管内冻结影响后续物料输送。

7、6.工业中常见的干式掺烧工艺，即对掺烧物料进行干燥处理后，挤压形成干物料块后进行锅炉掺烧的工艺，干化装置一次性投资高，常见规模的干化装置投资额度即达千万元；干化装置在日常运行过程中热力消耗大，故障率高，需要新增热源的干燥设施使用受到了限制；同时煤泥与废渣干燥装置建成后遇风易起尘，遇雨易流污，存在一定的环保治理问题。

8、7.目前工业上常用的s管阀泵属于间歇式泵送，由两个泵送缸交替吸料和泵送，两个泵送缸需要频繁地进行换向，在换向过程中，不可避免地产生煤泥返流，而且输送距离越长、输送压力越大返流越严重。当煤泥的速度在正和负之间快速转换时、产生剧烈冲击和脉动。使管道中的煤泥产生较大的扰动，导致煤泥中的颗粒产生积聚和碰撞，使堵管的几率大大增加。

9、8.由于煤泥具有较大的内聚力，极易结块，特别是外运煤泥成分更是复杂、不仅由于存放时间长结块严重，而且还会含有矸石、铁块、木块等杂质，要使气化废渣散布于煤泥中，首先必须对煤泥进行破碎并去除其中的杂质。但由于煤泥具有较大的内聚力，撞击而不碎挤压则成饼，在一般的搅拌机械中，搅拌叶片破到煤泥结块时，甚至只能被拨动而不能被破碎。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统，其包括废渣储料池、煤泥储料池、桥式上料抓斗、废渣缓冲给料器、煤泥缓冲给料器、膏泥破碎筛分机、搅拌储料仓、螺带预压给料机、高压无脉动膏泥输送泵和锅炉，其中，桥式上料抓斗分别将废渣储料池和煤泥储料池中的废渣和煤泥运输至废渣缓冲给料器和煤泥缓冲给料器的进料口，废渣缓冲给料器的出料口连通搅拌储料仓的进料口；煤泥缓冲给料器的出料口连通膏泥破碎筛分机的进料口，膏泥破碎筛分机的出料口连通搅拌储料仓的进料口；搅拌储料仓的出料口通过管线将物料输送至螺带预压给料机的进料口，通螺带预压给料机的出料口连通高压无脉动膏泥输送泵，高压无脉动膏泥输送泵通过管道连通锅炉的给料口。

6、如上所述的系统，优选地，所述桥式上料抓斗为抓斗桥式起重机，煤泥缓冲给料器由仓体与卸料螺旋组成，锅炉为循环流化床锅炉。

7、如上所述的系统，优选地，所述锅炉的给料口设于锅炉的顶部、中部或底部。

8、如上所述的系统，优选地，还包括有双螺旋煤泥输送机，膏泥破碎筛分机的出料口对准双螺旋煤泥输送机的输送带，双螺旋煤泥输送机的输送带终端进入搅拌储料仓的进料口。

9、如上所述的系统，优选地，还包括有高压反冲洗泵，高压反冲洗泵设于高压无脉动膏泥输送泵与锅炉顶部给料口之间的管道上。

10、如上所述的系统，优选地，连通搅拌储料仓的出料口与螺带预压给料机的进料口的管线设有内置液压闸阀；高压无脉动膏泥输送泵动力由泵送液压站通过液压油管提供，膏泥输送泵至给料口管线前段设置有管线减阻器，可自减阻器向管线注水提高浆液膜厚度，降低输送阻力。

11、如上所述的系统，优选地，所述螺带预压给料机、高压无脉动膏泥输送泵均设有两套。

12、如上所述的系统，优选地，所述废渣缓冲给料器、煤泥缓冲给料器、膏泥破碎筛分机均设有两套，螺带预压给料机、高压无脉动膏泥输送泵均设有四套。

13、如上所述的系统，优选地，桥式上料抓斗的上料抓斗、废渣缓冲给料器和煤泥缓冲给料器的给料器、膏泥破碎筛分机和搅拌储料仓的搅拌器均选用不锈钢材质设备或在外部物料接触部位进行镀铬处理以提高设备耐磨性能。

14、一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统的使用方法，进入搅拌储料仓的煤泥与气化废渣的掺烧比例控制在2.5-3.5之间，搅拌储料仓采用立式多轴行星搅拌方式进行搅拌；高压无脉动膏泥输送泵至锅炉顶部给料口处管廊管线设置有0.005°倾角。

15、如上的使用方法，优选地，锅炉的炉膛采用多阶防磨梁技术通过耐磨耐火浇注料形成凸台，并用销钉将凸台固定在水冷壁上，凸台沿水冷壁高度方向，视不同锅炉水冷壁面积以15-30cm间距水平或倾斜多阶布置。

16、(三)有益效果

17、本发明的有益效果是：

18、本发明提供的一种煤气化废渣与煤泥的锅炉耦合掺烧系统，可实现化工企业气化废渣与煤泥的综合利用协同处置，在火电行业整体下行，煤价高涨的大背景下，本系统利用发电厂锅炉燃烧工况，将现有园区的气化渣、煤泥送入发电厂锅炉焚烧发电，既有效降低电厂燃料的成本，也可减缓了固废堆放对园区环境和土地的压力，最终实现对工业固废无害化处理和资源化利用的目的，会产生良好的环境效益和社会效益。

19、本发明提供的煤气化废渣与煤泥的循环流化床锅炉耦合掺烧技术，一方面可以解决化工企业“三废”产生、处理频繁苦难的痛点、另一方面可以充分发挥先进锅炉技术优势，废弃物综合回收利用形成新的效益增长点。