高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐的製作方法

2023-09-12 09:14:00

高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐的製作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於燃燒鍋爐技術領域，涉及一種大型燃煤鍋爐製造技術的改進。
【背景技術】
[0002]目前，國內外的大容量機燒層燃鍋爐普遍採用傳統的前後拱結構模式。鍋爐煤種適應能力較差，著火延遲現象時有發生，燃燒狀況不夠理想，爐渣含碳量較高，鍋爐燃燒效率較低，爐內消煙除塵效果差，對流受熱面常積粘結灰且很難清除，氮氧化物的生成和排放無法得到有效控制，爐內噴鈣固硫也因傳統層燃鍋爐沒有適合噴鈣固硫的空間和溫度條件而未能取得成功，致使我國燃煤工業鍋爐能耗高，成了大氣環境的主要汙染源之一。
[0003]為了控制層燃鍋爐大氣汙染物排放，曾有「燃燒中控制大氣汙染物排放的高效燃燒層燃爐」(ZL2010 2 0194452.5)實用新型專利，其基本構思具有開創性，適用於中小容量(<40t/h)層燃鍋爐的技術開發，但其涉及的爐拱結構特徵的工藝性和配風技術的有效性，與大容量機燒層燃鍋爐不能匹配，且沒有涉及爐內噴鈣固硫的原理和方法。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是:提供一種高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，它從根本上克服了傳統的前後拱結構模式層燃爐的諸多弊端和爐拱結構特徵和配風技術的局限性，實現燃煤的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒、低過剩空氣係數運行，有效降低爐渣含碳量，強化爐內消煙降塵效果，消除對流受熱面粘結灰的可能性，並在爐內噴鈣固硫，並且實現高效燃燒、全面改善層燃鍋爐的綜合技術性能，達到煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節能清潔燃燒的綜合技術效果。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]本實用新型的結構是:在大容量型層燃鍋爐(鏈條爐或往復爐)移動火床頭部構築回焰式高溫旋風燃燒區A，高溫旋風燃燒區A的直立爐拱，將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區A，後部的主燃區B、燃盡區C，旋風燃燒區A的雙側爐牆上有圓形出口通往雙側燃盡室，主燃區B和燃盡區C則經直立爐拱的上沿與導流拱之間、導流拱與鍋爐前牆之間分別形成的兩個切向通道通往旋風燃燒區A，在旋風燃燒區A、主燃區B和燃盡區C範圍的移動火床內設有數個爐排送風室，在旋風燃燒區A的圓形出口中心線的燃盡室外側牆上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口，在鍋爐後拱水平段的後端緊靠後牆處設有數個煙氣短路調節閥門。
[0007]本實用新型的燃燒方法是:燃料煤(原煤、固硫工業型煤)從爐前煤鬥經煤鬥閘門進入爐內後，在高溫旋風燃燒區A內1000?1300 °C的溫度條件下被快速加熱升溫，移動火床上的煤層在高溫旋風燃燒區(即A區)移動火床內的風室不供風或供微風的高溫、低氧、富燃料的還原氣氛中快速氣化和幹熘、煤層內和煤層表面附近形成強還原氣氛，燃料在該區段可停留8-12分鐘，燃料中氮氧化物有足夠的時間完成熱解過程，在還原性氣氛中熱解產生的揮發份氮直接還原成分子氮，還原氣氛有效地抑制了燃料型NOx的生成，氣化產物(自製二級氣體燃料)一旦離開煤層就被捲入旋轉氣流中，並將來自主燃燒區B的已生成的NOx部分還原成分子氮，已著火的焦化煤層進入主燃燒區B後，繼續氣化和燃燒，氣化產生的可燃氣體和高溫燃燒產物，切向進入旋風燃燒區後完全燃燒，為燃料的加熱升溫、氣化和幹熘及氮氧化物熱解提供熱源，高溫旋轉氣流從旋風燃燒區進入雙側燃盡室，高溫旋風燃燒區(S卩A區)移動火床內的風室不供風，極大的降低了煙氣中飛灰濃度，在雙側燃盡室的1000?800°C最適合爐內固硫的的部位和溫度條件下噴鈣固硫，覆蓋燃盡區C的後拱水平段(或水冷爐牆後拱後水平段)末端的煙氣短路調節閘門適度開啟。
[0008]本實用新型的有益效果是:以獨特的鍋爐燃燒室爐拱結構和科學的配風技術相結合，超越傳統模式重新組織鍋爐燃燒過程，實現了燃料的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒，低過剩空氣係數運行，有效地控制了氮氧化物的生成和排放，實現了燃料的對流與輻射引燃的疊加效果，鍋爐煤種適應能力強，爐渣含碳量低，強化了爐內煙氣混合作用、爐內消煙除塵效果好，消除了對流受熱面粘結灰的可能，並在最適合爐內固硫的最佳溫度條件下噴I丐固硫，達到了煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節能清潔燃燒的綜合技術效果。
[0009]【附圖說明】
:
[0010]圖1是本實用新型用於大容量層燃鍋爐爐膛結構剖視圖；
[0011 ]圖2是本實用新型用於大容量層燃鍋爐A-A側剖視圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型做進一步描述:
[0013]實施例1
[0014]如圖1、2所示，I是移動火床(爐排)；2是旋風燃燒區側牆;3是直立爐拱;4是爐排送風室;5是爐前煤鬥;6是燃料煤;7是煤鬥閘門；8是鍋爐前牆;9是旋風燃燒區圓形出口； 10是B區至A區的第一切向通道；11是B區至A區的第二切向通道；12是導流拱；13是雙面曝光水冷壁；14是後拱；15是鍋爐後牆；16是煙氣短路調節門；17是雙側燃盡室；18是二次風旋流器；19是碳酸鈣粉噴口。
[0015]國內外大量的實驗研究和我們在已試製成功的層燃鍋爐(8t/h和70MW)上進行的實驗均表明:層燃鍋爐煤燃燒過程中生成的氮氧化物主要是燃料型而非熱力型或快速型，生成的燃料型氮氧化物中，煤的揮發份氮的貢獻率為70?80%，本實用新型將改變層燃鍋爐燃燒室的結構特徵，在移動火床頭部構築回焰式高溫旋風燃燒區，從而改變煤層內的火焰傳播方向和傳播速度，改變爐內燃燒產物的流動方向和流動狀態，並採用燃料分級、空氣分級燃燒等措施，重新組織鍋爐燃燒過程，在移動火床頭部燃料揮發份析出、燃料中氮化物熱解區段，創造高溫低氧富燃料的還原性燃燒條件，只要有足夠的停留時間，就能促成燃料中氮化物在該區段儘可能多的熱解為揮發份氮，在還原性氣氛中促使揮發份氮直接還原成分子氮，並使回流高溫火焰中已經生成的氮氧化合物部分還原成分子氮，從而有效控制氮氧化合物的生成和排放，並在最適合爐內固硫的部位和溫度條件下噴鈣固硫，以提高固硫效率，與此同時，實現高效燃燒、全面改善層燃鍋爐的綜合技術性能。
[0016]燃料煤(原煤、固硫工業型煤)從爐前煤鬥經煤鬥閘門進入爐內後，在高溫旋風燃燒區A內1000?1300°C的溫度條件下被快速加熱升溫，移動火床上的煤層在高溫旋風燃燒區(S卩A區)移動火床內的風室不供風或供微風的高溫、低氧、富燃料的還原氣氛中快速氣化和幹熘、煤層內和煤層表面附近形成強還原氣氛，燃料在該區段可停留8-12分鐘，燃料中氮氧化物有足夠的時間完成熱解過程，在還原性氣氛中熱解產生的揮發份氮直接還原成分子氮，還原氣氛有效地抑制了燃料型NOx的生成，氣化產物(自製二級氣體燃料)一旦離開煤層就被捲入旋轉氣流中，並將來自主燃燒區B的已生成的NOx部分還原成分子氮，已著火的焦化煤層進入主燃燒區B後，繼續氣化和燃燒，氣化產生的可燃氣體和高溫燃燒產物，切向進入旋風燃燒區後完全燃燒，為燃料的加熱升溫、氣化和幹熘及氮氧化物熱解提供熱源，高溫旋轉氣流從旋風燃燒區進入雙側燃盡室，高溫旋風燃燒區(即A區)移動火床內的風室不供風，極大的降低了煙氣中飛灰濃度，回焰式高溫旋風燃燒區A的存在，不僅實現了飛灰的循環燃燒，強化了爐內煙氣混合作用、爐內消煙除塵效果好，而且極大的提高了燃料層的移動氣化強度、為燃料分級燃燒、空氣分級燃燒創造了條件，有效地抑制了氮氧化物的生成，消除了對流受熱面粘結灰的可能性，在雙側燃盡室的1000?800 0C最適合爐內固硫的的部位和溫度條件下噴鈣固硫，以提高固硫效率，覆蓋燃盡區C的後拱水平段(或水冷爐牆後拱後水平段)末端的煙氣短路調節閘門適度開啟，不僅可將除渣機漏入的冷空氣和產生的水蒸氣直接排入後部煙道，還可將主燃燒區的高溫煙氣(火焰)適量後引，為爐渣的燃盡創造高溫環境，以利於提高鍋爐燃燒效率。
【主權項】
1.高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，其特徵是:在大容量型層燃鍋爐移動火床頭部構築回焰式高溫旋風燃燒區A，高溫旋風燃燒區A的直立爐拱，將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區A，後部的主燃區B、燃盡區C;旋風燃燒區A的雙側爐牆上有圓形出口通往雙側燃盡室，主燃區B和燃盡區C則經直立爐拱的上沿與導流拱之間、導流拱與鍋爐前牆之間分別形成的兩個切向通道通往旋風燃燒區A;在旋風燃燒區A、主燃區B和燃盡區C範圍的移動火床內設有數個爐排送風室，在旋風燃燒區A的圓形出口中心線的燃盡室外側牆上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口；在鍋爐後拱水平段的後端緊靠後牆處設有數個煙氣短路調節閥門。
【專利摘要】一種高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，屬於燃燒鍋爐技術領域，其特徵是：在大容量型層燃鍋爐移動火床頭部構築回焰式高溫旋風燃燒區A，高溫旋風燃燒區A的直立爐拱,將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區A,後部的主燃區B、燃盡區C；旋風燃燒區A的雙側爐牆上有出口通往雙側燃盡室，主燃區B和燃盡區C則經直立爐拱的上沿與導流拱之間、在旋風燃燒區A、主燃區B和燃盡區C範圍的移動火床內設有數個爐排送風室，在旋風燃燒區A的圓形出口中心線的燃盡室外側牆上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口；在鍋爐後拱水平段的後端設有數個煙氣短路調節閥門，有益效果是：實現了燃料的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒，有效地控制了氮氧化物的生成和排放,鍋爐煤種適應能力強，爐渣含碳量低，達到了煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節能清潔燃燒的綜合技術效果。
【IPC分類】F23L9/00, F23L1/00, F23M5/06, F23J15/02, F23B90/06
【公開號】CN205383594
【申請號】CN201620128498
【發明人】盧長柱, 宋永福, 盧金鳳, 王繼鑫, 趙凱鋒
【申請人】盧長柱, 吳儉
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月19日