一种利用液态排渣锅炉生产玻璃纤维制品的方法及系统

技术领域

本发明涉及废气和固体废物处理领域，具体而言，涉及一种利用液态排渣锅炉生产玻璃纤维制品的方法及系统。

背景技术

岩棉等玻璃纤维产品属于高耗能、高污染产品，其主要生产工艺是将原料加热至熔融状态再使用加工设备将熔液加工成岩棉等玻璃纤维产品，因此整个加工工艺中需消耗大量的能源对原料进行高温熔融，且需对生产过程中产生的高温烟气进行除尘、脱硫等环保处置。目前，国内岩棉制造熔炉大量使用焦炭熔炉，该熔炉具有工艺简单、原料便利的优势，但存在能耗较高的缺陷，同时也会产生含大量氮氧化物、二氧化硫、粉尘等污染物的高温烟气严重影响环境保护，因此在部分能源及环保政策较为严格地区，岩棉制造产业受到了极大限制甚至出现部分工厂被关停处理的情况。

鉴于此，特提出本发明，以降低固体废弃物的排放总量，实现固体废弃物的回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用液态排渣锅炉生产玻璃纤维制品的方法及系统以解决上述技术问题。

目前，大型燃煤电站的液态排渣锅炉利用较高的炉膛温度将灰渣熔融至流体形态，融化的渣液经过炉底的流渣口落入粒化水池，在水池内骤冷而粒化形成玻璃体颗粒从而实现液态排渣以及灰渣减容减量的目的。发明人对液态排渣锅炉渣液以及所形成玻璃体废渣的理化特性进行分析，发现二者具有与岩棉等玻璃纤维制品的熔液基本相同的化学元素成分以及黏温特性，具有制造岩棉等玻璃纤维制品的前景。

因此，特提出利用燃煤电站的液态排渣锅炉进行岩棉等玻璃纤维制品联产的方法，通过向大型燃煤电站液态排渣锅炉的渣液中添加调质剂实现炉内调制，待渣液流出渣口后，将锅炉蒸汽或锅炉加压空气通过喷吹枪吹出形成喷吹气流，从而将渣液迅速冷却并使渣液形成玻璃纤维，最终形成岩棉等玻璃纤维制品。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种利用液态排渣锅炉进行玻璃纤维制品生产的系统，其包括熔渣系统和制棉系统，熔渣系统包括液态排渣锅炉，液态排渣锅炉的炉壁上开设有炉内调质剂喷口，液态排渣锅炉的底部设置有流渣口，制棉系统包括溢流漏斗、渣斗、喷吹枪、喷吹管道、集棉室和卷毡机，流渣口位于溢流漏斗上方，溢流漏斗位于渣斗内，喷吹枪具有延伸至渣斗内的喷嘴端且喷吹枪位于溢流漏斗下方，喷吹枪远离喷嘴的一端与喷吹管道相连，在渣斗内，集棉室与喷吹枪相对设置，集棉室与外设的卷毡机相连。

上述系统是利用燃煤电站的液态排渣锅炉液态排渣的特性，通过利用燃煤电站机组本身所产出的蒸汽、加压空气(作为喷吹介质)、循环水、电能等将液态排渣锅炉所产出的高温渣液转化为玻璃纤维制品。

在熔渣系统中设置调质剂喷口从而往渣液中添加调质剂，调质剂的添加一方面可以实现渣液的黏温特性调节，从而保证渣液顺畅流出流渣口，另一方面可以使渣液的理化特性更加趋近于更好高品质玻璃纤维制品的要求。需要说明的是，在其他实施方式中，也可以根据制得产品的需要选自不添加调质剂。如不添加调质剂，根据燃煤灰渣品质不同也可生产出品质不同的粒状棉、矿棉或岩棉等玻璃纤维材料，调质剂的加入可精确调控所需的渣液理化特性，从而得到更高品质的玻璃纤维制品。

上述调质剂的组成或配方可选自如下的组成或配方：调质剂根据燃煤品质不同可分为酸性调质剂与碱性调质剂。

调质剂为酸性调质剂或碱性调质剂；酸性调质剂选自硅系盐类或铝系盐类；常用调质剂以硅铝的碳酸盐为主。

碱性调质剂选自钙系盐类、镁系盐类、钠系盐类和钾系盐类中的至少一种，常用调质剂以钙镁的碳酸盐为主。

根据燃煤灰渣组分的酸度系数不同添加酸性调质剂或碱性调质剂，燃煤灰渣组分的酸度系数＝酸性化合物总占比/碱性化合物的总占比。

当燃煤灰渣组分的总体酸度系数小于2.4时添加酸性调质剂，当燃煤灰渣组分的总体酸度系数大于2.7时添加碱性调质剂即酸性化合物。当燃煤灰渣组分的总体酸度系数介于2.4-2.7之间时无需添加调质剂。

调质剂可根据燃煤灰渣组分品质不同按比例进行添加，其还应满足的添加后可使燃煤熔渣理化特性满足一下要求：

(1)灰熔点应在1200℃至1350℃之间；

(2)形成渣液1250℃时黏度应在15Pa·s左右；

(3)渣液黏温特性进行测试，其临界温度应小于1250℃。

进一步地，设置溢流漏斗以使从流渣口流下的高温渣液形成满足玻璃纤维制作条件的高温渣液液柱，溢流漏斗也可以将多余的渣液从两侧溢流槽导入渣池。喷吹管道将锅炉蒸汽或锅炉加压空气等喷吹介质接入到喷吹枪，以锅炉蒸汽或锅炉加压空气作为喷吹介质形成喷吹气流对从渣口流下的渣液进行吹制，喷吹气流在将渣液骤冷形成玻璃体的同时使玻璃体迅速形成玻璃纤维丝。玻璃纤维丝落入集棉室进行后续的卷毡等处理。

玻璃纤维在集棉室堆积成棉后转动输送带将玻璃纤维棉送至卷毡机上，由卷毡机将玻璃纤维棉卷制成岩棉或矿棉等玻璃纤维制品。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述玻璃纤维制品选自如下至少一种的制品：无捻粗纱、方格布、玻纤毡、玻纤织物、组合玻纤增强材料、岩棉和矿棉。

无捻粗纱例如可以是喷射用无捻粗纱、SMC(片状模塑料)用无捻粗纱、缠绕用无捻粗纱、拉挤用无捻粗纱、织造用无捻粗纱和预制体用无捻粗纱中的至少一种。

玻纤毡可以是短切原丝毡、连续原丝毡、表面毡、针刺毡或短切原丝。

玻纤织物可以是机织物、针织物、编织物等织物。

组合玻纤增强材料可以是短切原丝毡+无捻粗纱织物、短切原丝毡+无捻粗纱布+短切原丝毡、短切原丝毡+连续原丝毡+短切原丝毡、短切原丝毡+随机无捻粗纱、短切原丝毡+单向碳纤维、短切原丝+表面毡、玻璃布+单向无捻粗纱或玻璃布+玻璃细棒+玻璃布。

在其他实施方式中，其他的玻纤制品也可用本发明中的生产系统进行制备，并不限于上述列举的几种玻纤制品的类型。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述系统还包括废气废渣处理系统，废气废渣处理系统包括废气管、渣池和捞渣机，废气管的一端与渣斗的底部连接，废气管的另一端与液态排渣锅炉外设的除尘设备相连，渣池设置在渣斗的下方。在一种实施方式中，捞渣机可以根据需要设置在渣池内或渣池外。

优选地，废气管的入口处设置有烟温检测点。

在其他实施方式中，上述废气管还可以与外设的除尘器、引风机、脱硫塔等设备相连，对生产过程中的粉尘等污染物进行脱除并利用燃煤电站机组的环保检测设备进行相应环保参数的实时监测。在一种实施方式中，上述除尘器、引风机、脱硫塔为燃煤电站机组的自身设备，也可以根据实际的生产需要选择引入新的除尘器、引风机或脱硫塔。

在一种实施方式中，通过液态排渣锅炉的引风机在除尘器前形成的负压将渣斗中的废气抽吸至除尘器前使渣斗维持在负压状态。一方面将渣斗内的通过流渣口进入渣斗中的高温烟气、残余喷吹介质、溢流渣液在渣池中冷却产生的水蒸汽、烟气粉尘颗粒以及喷吹过程中漂浮在空气中的细小玻璃纤维等废气混合物与锅炉烟气混和，然后一同送入除尘器，通过除尘器、脱硫塔等燃煤电站常规环保设备将废气中的污染物消除干净，剩余净烟气在通过环保监测设备的测量后排入大气；另一方面维持渣斗负压可抽吸部分高温烟气进入渣斗以维持渣斗的内部温度，有利于高温渣液从流渣口流出，同时也可将溢流渣液在渣池中冷却产生的水蒸汽抽吸干净，以防止水蒸汽降低渣斗内的环境温度。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述渣斗的周壁设置有复合保温层；优选地，复合保温层为内衬刚玉浇注料和耐热保温浇注料复合而成的复合保温层。

渣斗的复合保温层有利于尽可能避免渣斗内的热量的散失，保证渣液在流出渣口时始终具有良好的流动性。在其他实施方式中，上述保温层的材料也可根据需要选自其他的保温材料，例如岩棉板、岩棉毡、岩棉复合板等。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述系统还包括应急设备退出系统，应急设备退出系统包括喷吹系统导轨、集棉室卷毡机移动导轨、密封法兰和人孔门，喷吹系统导轨设置在喷吹管道的下方，集棉室卷毡机移动导轨设置在集棉室和卷毡机的下方，密封法兰和人孔门设置于渣斗的侧墙处。

应急设备退出系统可以当紧急情况发生时立即终止玻璃纤维制品的生产，有利于保证燃煤发电机组的安全稳定运行以及电网的安全。利用移动导轨将喷吹系统、集棉室、卷毡机等生产设备迅速移出锅炉渣斗，并使用密封法兰、人孔门对渣斗进行封堵以保证机组的安全运行。

需要说明的是，在一种实施方式中，在上述喷吹管道以及集棉室、卷毡机的下方均设置有与移动导轨(即为喷吹系统导轨或集棉室卷毡机移动导轨)配合的导轮，也可根据需要在移动导轨的两端分别设置限位装置。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述喷吹管道上还设置有流量检测点和温度检测点。通过流量和温度的检测以控制喷吹介质的流量和温度，用以确保喷吹气流满足成棉要求。

利用液态排渣锅炉进行玻璃纤维制品生产的系统进行玻璃纤维制品生产的方法，该方法包括将煤粉气流通入液态排渣锅炉内，同时将调质剂由调质剂喷口加入液态排渣锅炉内，经过炉内的燃烧形成渣液，渣液从流渣口流出进入渣斗内，通过溢流漏斗对渣液流速和液柱尺寸调控，由喷吹枪的喷吹介质将渣液吹制成玻璃纤维丝，玻璃纤维丝落入集棉室后被卷毡机制成玻璃纤维制品。

需要说明的是，为了确保渣液的流动性，确保渣液可以顺畅从流渣口流出，对燃煤的灰成分以及黏温特性进行了限定，或添加调质剂后可达到以下要求：

(1)灰熔点应在1200℃至1350℃之间；

(2)形成渣液1250℃时黏度应在15Pa·s左右；

(3)渣液黏温特性进行测试，其临界温度应小于1250℃。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述方法还包括通过溢流漏斗将多余的渣液从溢流漏斗两侧设置的导流槽流入渣池，然后通过捞渣机进行收集处理。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述所述喷吹介质来源于锅炉自身蒸汽或加压空气；

优选地，喷吹介质来源于液态排渣锅炉的蒸汽或加压空气。

在液态排渣锅炉中，调质剂被煤粉气流卷吸充分混和并剧烈燃烧形成高温渣液，高温渣液在炉底流渣口附近聚集并流出流渣口。而由于渣斗的废气管的抽吸作用，渣斗内处于负压状态，部分高温烟气随着渣液进入渣斗。随后渣液流入溢流漏斗，通过溢流渣斗使高温渣液的流速和液柱尺寸保持在最佳的取值范围，溢出的渣液顺溢流槽落入渣池，在渣池中迅速冷却粒化为渣粒，进而被后续的捞渣机输送至转运站。

在一种实施方式中，喷吹管道将锅炉蒸汽或锅炉加压空气等喷吹介质接入到喷吹枪，使锅炉蒸汽或锅炉加压空气作为喷吹介质形成喷吹气流对从渣口流下的高温渣液进行吹制，喷吹气流在将高温渣液骤冷形成玻璃体的同时使其迅速形成玻璃纤维丝落入集棉室，玻璃纤维丝在集棉室堆积成棉后转动输送带将玻璃纤维棉送至卷毡机上，由卷毡机将玻璃纤维棉卷制成岩棉或矿棉等玻璃纤维制品。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述方法还包括：当作业停止时，利用喷吹系统导轨将喷吹枪及喷吹管道移出渣斗，使用法兰封闭渣斗，利用集棉室卷毡机移动导轨将集棉室以及卷毡机移出渣斗，使用人孔门封闭渣斗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的利用液态排渣锅炉进行玻璃纤维制品生产的系统及生产方法，可以降低电厂固体废弃物排放总量，可以有效利用渣液余热，同时高效利用电厂锅炉自身产出的蒸汽、加压空气、电能、循环水等过程产品，利用锅炉自身的设备将电厂自身的固体废弃物转化为工业产品。与传统方法相比，提高能源利用效率、降低了电厂的固废排放、减少了污染物排放、增加了电厂的经济收益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为利用液态排渣锅炉进行玻璃纤维制品生产的系统图；

图2为溢流漏斗结构示意图；

图3为溢流渣液经由溢流漏斗溢流的示意图。

图标：1-液态排渣锅炉；2-炉内调质剂喷口；3-燃烧器；4-流渣口；5-溢流漏斗；6-喷吹介质；7-喷吹管道；8-喷吹枪；9-渣斗；复合保温层-91；92-密封法兰；93-人孔门；10-集棉室；11-卷毡机；12-废气管；13-渣池；14-捞渣机；15-喷吹系统导轨；16-集棉室卷毡机移动导轨。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1所示，本实施例提供了一种利用液态排渣锅炉进行玻璃纤维制品生产的系统。该系统包括熔渣系统、制棉系统、废气废渣处理系统和应急设备退出系统。利用四个分支系统实现了固体废弃物的再生利用，实现了玻璃纤维制品的生产。

具体的，熔渣系统包括液态排渣锅炉1，液态排渣锅炉1的炉壁上开设有炉内调质剂喷口2，液态排渣锅炉1的底部设置有流渣口4，制棉系统包括溢流漏斗5、渣斗9、喷吹枪8、喷吹管道7、集棉室10和卷毡机11，流渣口4位于溢流漏斗5上方，溢流漏斗5位于渣斗9内，喷吹枪8具有延伸至渣斗9的内的喷嘴端且喷吹枪位于溢流漏斗5下方，喷吹枪8远离喷嘴的一端与喷吹管道7相连，在渣斗9内，集棉室10与喷吹枪8的相对设置，集棉室10的一端与外设的卷毡机11相连。

溢流漏斗结构示意图以及溢流渣液经由溢流漏斗溢流的示意图参照图2及图3所示。

在液态排渣锅炉1的顶部还设置有高温烟气出口，该出口可以与外设的除尘设备或除硫设备连接，实现环保排放。

参照图1所示，在液态排渣锅炉1的顶部还设置有燃烧器3，通过燃烧器3以实现煤粉气流的剧烈燃烧。

进一步地，在喷吹管道7上还安装有流量、温度测量装置，用以确保喷吹气流满足成棉要求。

需要说明的是，本实施例中在集棉室10中设置有输送皮带以实现玻璃纤维的及时运走，再通过电动转轴带动皮带转动，将玻璃纤维棉送至卷毡机11上。

废气废渣处理系统包括废气管12、渣池13和捞渣机14，废气管12的一端与渣斗9的底部连接，废气管12的另一端与液态排渣锅炉1外设的除尘设备相连，渣池13设置在渣斗9的下方，捞渣机14设置在渣池13内或渣池13外。

渣斗9的周壁设置有复合保温层91；本实施例中复合保温层为内衬刚玉浇注料和耐热保温浇注料复合而成的复合保温层。在其他实施例中，上述保温的材料也可选自岩棉等材料。

图1中，废气管12的入口处设置有烟温检测点；除尘除硫设备包括外设的除尘器、引风机和脱硫塔(图中未示出)。用以监测渣斗9的环境温度是否满足成棉要求。

本实施例中，在流渣口4处设有取样装置和温度测量装置(图中未示出)，可对渣液进行取样以确定渣液的理化特性，以及监测渣液温度是否满足成棉要求。

应急设备退出系统包括喷吹系统导轨15、集棉室卷毡机移动导轨16、密封法兰92和人孔门93，喷吹系统导轨15设置在喷吹管道7的下方，集棉室10卷毡机移动导轨设置在集棉室10和卷毡机的下方，密封法兰92和人孔门93设置于渣斗的侧墙处。

利用上述的系统生产玻璃纤维制品的方法包括如下步骤：

燃煤通过燃烧器3形成煤粉气流进入液态排渣锅炉1，同时从炉内调质剂喷口2添加调质剂进入液态排渣锅炉1，与煤粉气流充分混和并剧烈燃烧形成高温渣液，在底部流渣口4附近聚集并流出流渣口4。

当高温渣液流出流渣口4后落入溢流漏斗5，通过溢流漏斗使高温渣液的流速和液柱尺寸保持在最佳的取值范围，溢出的渣液顺溢流槽落入渣池13迅速冷却粒化为渣粒并被捞渣机14输送至转运站。

高温渣液流经喷吹枪8附近时，喷吹管道7将锅炉蒸汽或锅炉高压空气作为喷吹介质6输送入喷吹枪8形成喷吹气流，对高温渣液进行吹制，喷吹气流在将高温渣液骤冷形成玻璃体的同时使其迅速形成玻璃纤维丝。

玻璃纤维丝落入集棉室10，玻璃纤维丝在集棉室10堆积成棉后转动输送带将玻璃纤维棉送至卷毡机11上，由卷毡机11将玻璃纤维棉卷制成岩棉或矿棉等玻璃纤维制品。未形成玻璃纤维的部分渣液流入底部渣池13中迅速冷却形成渣粒，通过捞渣机14运出。

废气管12的一端与渣斗9相连，另一端与锅炉本体除尘器连接，通过锅炉引风机在除尘器前形成的负压将渣斗9中的废气抽吸至除尘器前使渣斗9维持在负压状态，一方面将渣斗9内的通过流渣口进入渣斗9中的高温烟气、残余喷吹介质(喷吹介质来源于锅炉蒸汽或锅炉加压空气)、溢流渣液在渣池13中冷却产生的水蒸汽、烟气粉尘颗粒以及喷吹过程中漂浮在空气中的细小玻璃纤维等废气混合物与锅炉烟气混和，然后一同送入除尘器，通过除尘器、脱硫塔等燃煤电站常规环保设备将废气中的污染物消除干净，剩余净烟气在通过环保监测设备的测量后排入大气；另一方面维持渣斗9负压可抽吸部分高温烟气进入渣斗9以维持渣斗9的内部温度，有利于高温渣液从流渣口流出，同时也可将溢流渣液在渣池13中冷却产生的水蒸汽抽吸干净，以防止水蒸汽降低渣斗9内的环境温度。

喷吹系统导轨15可以在作业停止时，将喷吹枪8及喷吹管道7移出渣斗9，并使用法兰封闭渣斗9。

集棉室卷毡机移动导轨16可以作业停止时，将集棉室10以及卷毡机11等设备移出渣斗9，并使用人孔门封闭渣斗9。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。