一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法
2023-07-11 08:57:51 2
一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法
【專利摘要】本發明屬於原煤燃燒設備領域，具體地，涉及一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法。本發明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位於爐體下方的風室（6），所述的爐體包括：上隔牆（1）、位於上隔牆（1）下方分設於內外兩側的第一下隔牆（2）和第二下隔牆（3），其中，內側的第一下隔牆（2）的頂端和爐體側壁間架設第一爐排（4），第一下隔牆（2）與第二下隔牆（3）底部之間設置有第二爐排（5）；所述第一爐排（4）的上方與上隔牆（1）之間構成氣化熱解區（7）和半焦區（8），所述半焦區（8）位於氣化熱解區（7）下方；所述的第一下隔牆（2）與第二下隔牆（3）構成焦炭區（9）。本發明使得有害的漏風量減少，過量空氣係數降低；同時，可有效降低半焦區的有害漏風，保障鍋爐的出力和效率。
【專利說明】一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於原煤燃燒設備領域，具體地，涉及一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法。【背景技術】
[0002]目前已經開發的中小型燃煤解耦燃燒裝置，雖然在消煙、降低NOx排放量等方面得到優化，但是由於其半焦層厚度比較薄，當解耦裝置燃用灰分高、煤中混有矸石的燃煤時，或者燃燒過程中發生結渣時，會使半焦區的有害漏風量逐漸增加，解耦燃燒變得不穩定，最終出現爐膛溫度下降，過量空氣係數過高等問題，一方面消煙的效果不佳，燃燒效率降低，同時還導致鍋爐出力的不足。
[0003]另外，已經開發的中小型燃煤解耦燃燒裝置中，半焦區前部和後部由一個爐排支撐，這樣其前後部半焦區的通風比例和燃燒比例就固定不可調，當煤質變化或燃燒過程發生變化時，往往造成半焦區和二次燃燒區的配風失調。例如，對於揮發份高的煤，固定碳相對較低，應當增加爐排前部的通風量，以確保揮發份的充分燃燒，同時減小後部的通風以避免半焦區的漏風增大；但對於低揮發份的煤則情況相反。另外，當煤燃燒過程中發生結渣，或煤中混入的煤矸石增加後，半焦區的通風量應當減少，否則也會造成半焦區漏風量過大的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的缺陷，從而提供一種新型中小型燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法。
[0005]本發明的燃煤解耦燃燒裝置增加了焦炭燃燒區的空間，保障了半焦層的厚度和穩定，從而可以有效降低半焦層的漏風，提高解耦燃燒的穩定性。
[0006]本發明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位於爐體下方的風室6，所述的爐體包括:上隔牆1、位於上隔牆I下方分設於內外兩側的第一下隔牆2和第二下隔牆3，其中，內側的第一下隔牆2的頂端和爐體側壁間架設第一爐排4，第一下隔牆2與第二下隔牆3底部之間設置有第二爐排5 ；
[0007]所述第一爐排4的上方與上隔牆I之間構成氣化熱解區7和半焦區8，所述半焦區8位於氣化熱解區7下方；所述的第一下隔牆2與第二下隔牆3構成焦炭區9。
[0008]根據本發明的燃煤解耦燃燒裝置，第一爐排4可以為固定爐排或活動爐排，作為優選，第一爐排4為可活動爐排，鑑於第一爐排4上燃燒的大部分為剛析出熱解氣的半焦，為避免漏煤損失，減小爐渣含碳量，第一爐排4的爐排通風或落灰間隙比第二爐排5的爐排通風和落灰間隙小。根據燃用的煤不同，間隙也不同，燃用顆粒較大的煤，相應的間隙也比較大，反之較小。根據本發明的燃煤解耦燃燒裝置，第二爐排5可以為固定爐排或活動爐排，作為優選，第二爐排5為可活動爐排，鑑於第二爐排5上燃燒的大部分為即將燃盡的焦炭和灰，第二爐排5的爐排通風和落灰間隙比第一爐排4的爐排通風或落灰間隙大，以利於清除其上的灰渣。[0009]根據本發明的燃煤解耦燃燒裝置，所述風室6通過隔板被分隔成若干次級風室，每個次級風室的進風量單獨調節。這樣可使得不同爐排下的供風量得到控制，從而使得燃燒的進程和各燃燒區的負荷得到控制，增強了爐排對煤種和燃燒條件等變化的適應性。
[0010]本發明的燃煤解耦燃燒裝置可以對稱布置，爐體兩側分別設有上隔牆I及其對應設置的第一下隔牆2、第二下隔牆3、第一爐排4和第二爐排5，氣化熱解區7位於對稱的兩個上隔牆之間。其對稱布置的優點為:在同樣空間的情況下可增加解耦燃燒的負荷，簡化結構，降低成本。
[0011]本發明的基於上述的燃煤解耦燃燒裝置的燃燒方法，包括以下步驟:
[0012]I)煤進入氣化熱解區燃燒，產生氣化熱解煤氣和半焦；
[0013]2)步驟I)形成的半焦進入半焦區燃燒後進入焦炭區燃盡；
[0014]3)半焦區的半焦以及氣化熱解區中產生的氣化熱解煤氣在半焦區與由風室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0015]4)焦炭區的焦炭與由風室從第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0016]5)步驟3)和步驟4)燃燒後產生的高溫煙氣和過剩空氣，穿過焦炭區和半焦區後繼續混合燃盡。
[0017]具體地，本發明的基於上述的燃煤解耦燃燒裝置的燃燒方法，包括以下步驟:
[0018]I)煤進入氣化熱解區在缺氧條件下燃燒，產生氣化熱解煤氣和半焦；
[0019]2)形成的半焦在重力作用下進入半焦區燃燒，最後進入焦炭區燃盡，通過第二爐排將灰渣排出；
[0020]3)半焦區的半焦以及氣化熱解區中產生的氣化熱解煤氣在半焦區與由風室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0021]4)焦炭區的焦炭與由風室從第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0022]5)上述步驟3)和步驟4)燃燒後產生的高溫煙氣含有部分未燃盡的可燃物和過剩空氣，穿過焦炭區和半焦區後繼續混合燃盡，燃盡後的煙氣從上隔牆的另一側煙道離開燃燒區。
[0023]本發明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風量和清灰渣量，當燃用揮發份高的煤時，其焦炭量相對較少，這時可增大第一爐排的通風量和清灰渣量，減少第二爐排的通風量和清灰渣量，這樣可確保在半焦區有足夠的助燃空氣使揮發份充分燃燒，而同時避免焦炭區過大的漏風。當燃用揮發份低的煤時，其焦炭量相對較大，這時可減少第一爐排的通風量和清灰渣量，增大第二爐排的通風量和清灰渣量，這樣可避免在半焦區過大的漏風，而同時確保焦炭區有足夠的助燃空氣使焦炭充分燃盡。
[0024]由於原煤經過了氣化熱解區的還原性氣氛下的燃燒過程，可以使部分揮發份氮轉化為N2 ;部分氣化熱解煤氣在穿過半焦區時，受到半焦的還原作用使部分揮發份氮轉化為N2，而半焦依靠自身的外層還原性，使得大部分焦炭氮轉化為N2。在還原性氣氛燃燒產生的可燃物在經過高溫高氧的半焦區時大部分燃盡，部分未燃盡可燃物與穿過焦炭區和半焦區的被加熱空氣混合而燃盡。
[0025]本發明的燃煤解耦燃燒裝置其優點如下:
[0026]本發明在半焦區後專設了厚度較大的焦炭區，增設的焦炭區可以容納煤燃燒後產生的更多的不可燃固體廢物，半焦區中不可燃物佔據的空間比例降低，使得穿過半焦區和焦炭區的空氣大部分被燃燒消耗，有害的漏風量減少，過量空氣係數降低；同時，較厚的焦炭燃燒區即可確保焦炭的充分燃盡，也可充分利用焦炭的餘熱加熱助燃空氣，使得進入和穿過焦炭區的空氣溫度提高，有利於提高燃燒溫度，增強消煙的穩定性；焦炭區的設置可以對低灰熔點的煤和含灰量大的煤及其它燃料有更強的適應能力，可有效降低半焦區的有害漏風，保障鍋爐的出力和效率。
[0027]本發明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風量和清灰渣量，有利於控制半焦燃燒和焦炭燃燒的比例，減少漏煤損失，增強煤種的適應性；第一爐排和第二爐排均可設計為活動爐排，這樣可實現連續清渣、清灰，也有利於保證半焦燃燒區消煙的穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1本發明的燃煤解耦燃燒裝置示意圖
[0029]附圖標記
[0030]1、上隔牆 2、第一下隔牆 3、第二下隔牆 4、第一爐排
[0031]5、第二爐排 6、風室8、半焦區7、氣化熱解區
[0032]9、焦炭區
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明做進一步詳細的說明。
[0034]如圖1所示，本發明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位於爐體下方的風室6，所述的爐體包括:上隔牆1、位於上隔牆I下方分設於內外兩側的第一下隔牆2和第二下隔牆3，其中，內側的第一下隔牆2的頂端和爐體側壁間架設第一爐排4，第一下隔牆2與第二下隔牆3底部之間設置有第二爐 排5 ;所述第一爐排4的上方與上隔牆I之間構成氣化熱解區7和半焦區8，所述半焦區8位於氣化熱解區7下方；所述的第一下隔牆2與第二下隔牆3構成焦炭區9。
[0035]使用本發明的燃煤解耦燃燒裝置燃燒燃煤，包括以下步驟:
[0036]I)將煤加入氣化熱解區在缺氧條件下燃燒，產生氣化熱解煤氣和半焦；
[0037]2)形成的半焦在重力作用下進入半焦區燃燒，最後進入焦炭區燃盡，通過第二爐排將灰渣排出；
[0038]3)半焦區的半焦以及氣化熱解區中產生的氣化熱解煤氣在半焦區與由風室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0039]4)焦炭區的焦炭與由風室從第二爐排穿過的空氣混合後燃燒；
[0040]5)上述步驟3)和步驟4)燃燒後產生的高溫煙氣含有部分未燃盡的可燃物和過剩空氣，穿過焦炭區和半焦區後繼續混合燃盡，燃盡後的煙氣從上隔牆的另一側煙道離開燃燒區。
[0041]本發明的第一爐排4與第二爐排5均可以為固定爐排或活動爐排，作為優選的技術方案，本發明的第一爐排4與第二爐排5均設置為可活動爐排，第一爐排4的通風或落灰間隙較第二爐排5的通風或落灰間隙大。
[0042]所述風室6通過隔板被分隔成若干次級風室，每個次級風室的進風量單獨調節。
[0043]本發明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風量和清灰渣量，當燃用揮發份高的煤時，其焦炭量相對較少，這時可增大第一爐排的通風量和清灰渣量，減少第二爐排的通風量和清灰渣量。當燃用揮發份低的煤時，其焦炭量相對較大，這時可減少第一爐排的通風量和清灰渣量，增大第二爐排的通風量和清灰渣量。
[0044]對於增加第一下隔牆2的爐子，由於其增加了焦炭層的厚度，增強了對煤種的適應性；沒有增設第一下隔牆2的爐子，只能適應揮發分較高、結渣性能較好、通風性較強的煤種。
[0045]最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，包括爐體和位於爐體下方的風室(6)，所述的爐體包括:上隔牆(I)、位於上隔牆(I)下方分設於內外兩側的第一下隔牆(2)和第二下隔牆(3)，其中，內側的第一下隔牆(2)的頂端和爐體側壁間架設第一爐排(4)，第一下隔牆(2)與第二下隔牆(3)底部之間設置有第二爐排(5)； 所述第一爐排(4)的上方與上隔牆(I)之間構成氣化熱解區(7)和半焦區(8)，所述半焦區(8)位於氣化熱解區(7)下方；所述的第一下隔牆(2)與第二下隔牆(3)構成焦炭區(9)。
2.根據權利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，所述第一爐排(4)為活動爐排。
3.根據權利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，所述第二爐排(5)為活動爐排。
4.根據權利要求1、2或3所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，所述第一爐排(4)的爐排通風或落灰間隙比第二爐排(5)的爐排通風或落灰間隙小。
5.根據權利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，所述風室(6)通過隔板被分隔成若干次級風室，每個次級風室的進風量單獨調節。
6.根據權利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特徵在於，所述的燃煤解耦燃燒裝置對稱布置，爐體兩側分別設有上隔牆(I)及其對應設置的第一下隔牆(2)、第二下隔牆(3)、第一爐排(4)和第二爐排(5)，氣化熱解區(7)位於對稱的兩個上隔牆之間。
7.一種基於權利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置的燃燒方法，包括以下步驟: 1)煤進入氣化熱解區燃燒，產生氣化熱解煤氣和半焦； 2)步驟I)形成的半焦進入半焦區燃燒後進入焦炭區燃盡； 3)半焦區的半焦以及氣化熱解區中產生的氣化熱解煤氣在半焦區與由風室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合後燃燒； 4)焦炭區的焦炭與由風室從第二爐排穿過的空氣混合後燃燒； 5)步驟3)和步驟4)燃燒後產生的高溫煙氣和過剩空氣，穿過焦炭區和半焦區後繼續混合燃盡。
【文檔編號】F23L15/00GK103471089SQ201310381626
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】郝江平, 孫廣藩, 李靜海, 劉新華, 何寧, 趙康 申請人:中國科學院過程工程研究所