入炉煤配煤方法及配煤系统

1.本发明涉及配煤输煤及煤燃烧技术领域，具体涉及一种流化床锅炉大比例掺烧煤泥和矸石的入炉煤配煤方法及配煤系统。


背景技术：

2.煤炭是我国基础能源。煤炭生产和洗选过程中产生了大量的煤矸石、煤泥、洗中煤等低热值煤。低热值煤利用一直是中国的紧迫问题。长期的工业实践表明，循环流化床锅炉是燃用煤矸石等低热值煤的首选设备。但是，矸石的热值不够，需要掺混其它燃料以保障入炉煤的热值；而煤泥的水分较大，影响锅炉燃烧性能，并且煤泥平均粒度范围不在循环灰粒度范围之内，大比例掺烧煤泥时循环灰难以维持，因此，流化床锅炉入炉煤中煤泥的掺混比例受限。目前，直接掺混比例不足20%，这样能够确保入炉煤水分控制在8%以下，更大比例的煤泥掺混技术匮乏，使煤泥的大比例掺烧难以实现。
3.申请号为201510045286.x的发明专利公开了一种配煤掺烧防堵装置及配煤掺烧方法，将破碎的煤种或经除杂、烘干前处理的煤泥送到输送带和原煤形成混合煤一起进入煤仓，经落料管送入锅炉，在落料管上安装有锤头撞击落料管的管壁，以清除落料管内部粘结的煤料，主要解决由于煤泥导致的落料管下料不畅的问题。申请号为201910388753.7的发明专利公开了一种配煤控制系统及方法，采用混煤带及混煤驱动器对各个煤仓的煤进行混合，根据目标煤质实时计算得到各煤仓的配煤流量参数。申请号为201910398758.x的发明公开了一种智能仓储与配煤控制方法及系统，根据接收煤的煤质信息匹配相应的目标接收煤仓，利用plc控制子系统启动目标接收煤仓相对应的皮带机和翻板，将接收煤输入至目标接收煤仓中，利用plc控制子系统根据配比方案控制各个煤仓的煤仓闸门的开度、皮带机、皮带称进行配煤。申请号为201910666068.6的发明公开了一种适应于燃煤锅炉燃料灵活掺配的原煤仓系统及运行方法，用耐磨中间隔板将原煤仓分为两个煤仓，通过两条输煤皮带将不同的燃料分别送入两个不同的煤仓，两个煤仓分别配置单独的插板门，通过远程控制液压站驱动液压插板阀的开、关，可以灵活实现两种燃料向给煤机的输送，实现锅炉燃料的灵活切换。
4.综上所述，现有的配煤方法及系统中均未涉及如何解决流化床锅炉大比例掺混煤泥的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种流化床锅炉入炉煤配煤方法和配煤系统，保障循环流化床锅炉入炉煤水分和热值要求的条件下，实现大比例掺烧煤泥和矸石，实现大宗低热值煤的规模化利用。
6.为解决以上技术问题，本发明的一个方面，提供一种循环流化床锅炉入炉煤大比例掺混煤泥的配煤方法，通过调节灰渣的掺混量控制含大比例煤泥的入炉煤的水分，通过调节矸石和煤泥的掺混量控制入炉煤的热值。已知来源矸石的热值q1、煤泥的热值q2及水分
x2，入炉煤的目标热值q和水分x及配煤系统的额定出力g；通过调节灰渣的掺混量g3控制入炉煤的水分，通过调节矸石掺混量g1和煤泥掺混量g2控制入炉煤的热值，矸石、煤泥和灰渣的掺混量g1、g2和g3的计算方法如下：根据水分质量平衡方程g2·
x2=g ·
x，计算得到煤泥的掺混量g2；根据热量平衡方程g1·
q1 g2·
q2=g ·
q，计算得到矸石的掺混量g1；根据质量平衡方程g1 g2 g3=g，计算得到灰渣的掺混量g3。
7.本发明的另一方面，提供一种循环流化床锅炉大比例掺混煤泥的入炉煤配煤系统，包括搅拌装置，以及和搅拌装置分别相连接的矸石调配给料设备、煤泥调配给料设备和灰渣调配给料设备；所述矸石调配给料设备，用于向搅拌装置输入掺混量g1的矸石；所述煤泥调配给料设备，用于向搅拌装置输入掺混量g2的煤泥；所述灰渣调配给料设备，用于向搅拌装置输入掺混量g3的灰渣；所述搅拌装置，用于搅拌矸石、煤泥和灰渣。
8.根据以上所述的入炉煤配煤方法调配矸石、煤泥和灰渣的掺混量g1、g2和g3。
9.进一步地，所述的矸石调配给料设备包括矸石仓和与矸石仓相连接的第一称重给料机。
10.进一步地，所述的煤泥调配给料设备包括煤泥仓和与煤泥仓相连接的第二称重给料机。
11.进一步地，所述的灰渣调配给料设备包括灰渣仓和与灰渣仓相连接的第三称重给料机。
12.进一步地，所述第一称重给料机的输出端连接第一落煤通道顶部，第一落煤通道的底部设置于输煤皮带输入端；所述第二称重给料机和第三称重给料机的输出端均连接至第二落煤通道；输煤皮带输出端连接至第二落煤通道；第二落煤通道的输出端连接至搅拌装置。
13.进一步地，所述搅拌装置内设置由搅拌轴，搅拌轴上的叶片排数为3-4排，每排上的叶片间距为300-500mm，叶片沿搅拌轴圆周方向螺旋安装，叶片安装角度为45
°
～60
°
，相邻两排上的相近叶片间隔50-100mm。
14.进一步地，搅拌装置内设置2根搅拌轴。
15.与现有技术相比，本发明获得的技术效果，包括：（1）在矸石和煤泥中掺入来源于流化床（cfb）锅炉底渣中的渣灰，利用灰渣吸水性强的特点，调节灰渣掺混量来控制入炉煤的水分，解决了煤泥水分高、难以大比例掺烧的技术难题。
16.（2）煤泥粒度很小，燃烧后的灰渣不在循环灰和床料的粒径分布范围之内，多以飞灰的形式逃逸出炉膛，当大比例掺烧煤泥时，流化床锅炉内的循环灰和密相区的床料保持不住，影响流化床锅炉的正常运行，本发明将排出的底渣掺混到入炉煤中，解决了大比例掺烧煤泥时的床料和循环灰保持问题。
17.（3）目前，流化床锅炉常处于低负荷运行，底渣中的含碳量较高，本发明中将一部分灰渣配煤后再次送入锅炉燃烧，解决了锅炉底渣中未燃尽炭的循环再利用问题。
附图说明
18.此处的附图用来提供对本发明的进一步说明，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
19.图1是本发明所述的入炉煤配煤系统的结构示意图。
20.图中：1-矸石仓；2-第一称重给料机；3-第一落煤通道；4-输煤皮带；5-煤泥仓；6-第二称重给料机；7-第二落煤通道；8-灰渣仓；9-第三称重给料机；10-搅拌装置。
具体实施方式
21.为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。
22.本发明典型的实施方式提供一种cfb锅炉入炉煤配煤方法。已知来源矸石的热值q1、煤泥的热值q2及水分x2，入炉煤的目标热值q和水分x，以及配煤系统的额定出力g；通过调节灰渣掺混量g3控制入炉煤的水分；通过调节矸石掺混量g1和煤泥掺混量g2控制入炉煤的热值，矸石、煤泥和灰渣的掺混量g1、g2和g3的计算方法如下：根据水分质量平衡方程g2·
x2=g ·
x，计算得到煤泥的掺混量g2；根据热量平衡方程g1·
q1 g2·
q2=g ·
q，计算得到矸石的掺混量g1；根据质量平衡方程g1 g2 g3=g，计算得到灰渣的掺混量g3。
23.本发明另一种典型的实施方式提供一种入炉煤配煤系统，包括搅拌装置10，以及和搅拌装置10分别相连接的矸石调配给料设备、煤泥调配给料设备和灰渣调配给料设备；所述矸石调配给料设备，用于向搅拌装置10输入掺混量g1的矸石；所述煤泥调配给料设备，用于向搅拌装置10输入掺混量g2的煤泥；所述灰渣调配给料设备，用于向搅拌装置10输入掺混量g3的灰渣；所述搅拌装置10，用于搅拌矸石、煤泥和灰渣。煤泥、矸石和灰渣在搅拌装置10内搅拌混合后输出作为锅炉入炉煤。
24.根据以上所述的热量平衡方程、水分质量平衡方程和质量平衡方程计算调配矸石、煤泥和灰渣的掺混量g1、g2和g3。
25.本实施方式中的灰渣来源于循环流化床锅炉燃烧后的底渣，利用灰渣吸水性强的特点，调节灰渣掺混量来控制大比例掺烧高水分煤泥时的入炉煤的水分，同时，将底渣掺混到入炉煤中，解决了大比例掺烧煤泥时的床料和循环灰保持问题，而且，底渣再次进入炉膛能够将其中的未燃尽炭燃烧利用。
26.在优选的实施例中，搅拌装置10内设搅拌轴，搅拌轴的数量优选为2根。各搅拌轴上的叶片排数为3-4排，每排上的叶片节距为300-500mm，叶片沿圆周方向螺旋安装，叶片安装角度为45
°
～60
°
，相邻两排上的相近叶片间隔50-100mm，试验证明，按照上述方式设置搅拌装置，能够在较短时间内将矸石、煤泥和灰渣充分搅拌均匀。
27.在相对具体的实施例中，所述的矸石调配给料设备包括矸石仓1和与矸石仓1相连接的第一称重给料机2。所述的煤泥调配给料设备包括煤泥仓5和与煤泥仓5相连接的第二称重给料机6。所述的灰渣调配给料设备包括灰渣仓8和与灰渣仓8相连接的第三称重给料机9。
28.其中，所述第一称重给料机2的输出端连接第一落煤通道3顶部，第一落煤通道3的底部设置于输煤皮带4输入端；所述第二称重给料机6和第三称重给料机9的输出端均连接至第二落煤通道7；输煤皮带4输出端连接至第二落煤通道7；第二落煤通道7的输出端连接至搅拌装置10。
29.矸石仓1下方设第一称重给料机2，以实时测量矸石仓1的下料量；煤泥仓5下方设第二称重给料机6，实时测量煤泥仓5的下料量；灰渣仓8下方设第三称重给料机9，实时测量灰渣仓8的下料量。首先，铲煤车将矸石、煤泥和灰渣分别送入矸石仓1、煤泥仓5和灰渣仓8；第一称重给料机2输出的矸石进入第一落煤通道3，经第一落煤通道3落至输煤皮带4底端，被输煤皮带4由底端送至顶端，输煤皮带4顶端布置在第二落煤通道7的入口，经第二落煤通道7进入搅拌装置10的入口；第二称重给料机6输出的煤泥进入第二落煤通道7，经第二落煤通道7进入搅拌装置10的入口；第三称重给料机9输出的灰渣进入第二落煤通道7，经第二落煤通道7进入搅拌装置10的入口。
30.下面通过一个相对具体的实施例对本发明要求保护的技术方案做进一步清楚、完整的说明。
31.实施例：为了控制入炉煤的热值q为2800 kcal/kg、水分x为8%，在已知来源矸石的热值q1为2300 kcal/kg、煤泥的热值q2为4100kcal/kg和水分x2为15%下，需要实时调配搅拌装置10入口的矸石量g1、煤泥量g2和灰渣量g3。具体如下实施：（1）设配煤系统的额定出力g为200t/h，由水分质量平衡方程g2·
x2=g ·
x，计算得到煤泥的掺混量g2为106.67 t/h；再根据热量平衡方程g1·
q1 g2·
q2=g ·
q，计算得到矸石的掺混量g1为53.33 t/h；最后根据质量平衡方程g1 g2 g3=g，计算得到灰渣的掺混量g3为40 t/h。
32.（2）通过调节称重给料机1的转速实现矸石量g1，通过调节称重给煤机2的转速实现煤泥量g2，通过调节称重给煤机3的转速实现灰渣量g3。
33.以上实施案例显示，200 t/h的入炉煤中，含水分15%的煤泥的掺混量为106.67 t/h，掺混比例达到53%以上，灰渣的掺混量为40 t/h，其中约每1 t/h煤泥要掺混0.375 t/h 灰渣来吸附煤泥中的水分。
34.本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。