實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐的製作方法
2023-10-22 15:33:02 1
專利名稱：實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐的製作方法
技術領域：
本發明屬於原煤的燃燒方法及燃燒設備領域，特別涉及一種可降低鍋爐煙黑、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)排放，並能提高鍋爐燃燒效率和燃燒負荷，實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐。
背景技術：
中國大氣汙染主要來源於煤炭的燃燒。目前我國大量的小型燃煤鍋爐及民用爐都採用傳統的燃燒方法，燃燒效率低，汙染嚴重。發展中小型清潔燃燒技術設備已成為我國當前減少汙染，對於保護環境工作十分種要點。
傳統鍋爐結構筒單，燃煤直接進入爐膛燃燒，供風和煤燃燒產物同向流動，直接排出高溫的爐膛。由於煙氣在高溫區停留時間少且煤燃燒產物和過量空氣混合不均，一方面CO和煙黑未能燃燼，另一方面燃燒產生的NOx未能還原，造成環境汙染，同時效率較低。若提高過量空氣係數或爐膛溫度，雖使CO、煙黑的排放降低，但NOx的排放卻隨之增加，且排煙損失增大；反之，若降低過量空氣係數或爐膛溫度，雖使NOx的排放降低，但CO、煙黑的排放卻隨之增加。
中國專利95102081.1描述了一種低NOx無煙燃煤方法和燃燒爐，煤首先在氣化室中利用自身燃燒熱量低氧熱解氣化，煤氣化後剩下的半焦在燃燒室進行燃燒，由於其氣化室主要進行煤的低氧乾餾、熱解，熱解速度較慢，其抑制NOx排放主要在半焦區中進行，因此通風、燃燒速度不能太快，加之對於較大負荷的氣化室，存在結焦下煤困難等問題，以上問題都限制了其在較大負荷鍋爐上的應用。中國專利98202954.3提出了「一種雙側加煤抑制氮氧化物無煙燃煤爐」，該燃煤爐可增加鍋爐容量，提高鍋爐原煤燃燒的穩定性，但由於雙側加煤乾餾區散熱損失高，燃燒過程煤炭易結焦，設備複雜。中國專利98207373.9提出了中間加煤兩側燃燒抑制氮氧化物排放的無煙燃煤鍋爐，該燃煤鍋爐可克服中國專利98202954.3的一些不足，但同時又存在鍋爐燃燒不穩定，容易冒黑煙等問題。以上三個專利提供的鍋爐燃燒技術都不能利用灰渣餘熱，使得灰渣中含炭量較高，鍋爐燃燒效率低，氣化室熱解速度慢。另外，以上三個專利提供的鍋爐燃燒技術在負荷較大時，都不能平穩地輸送半焦，燃燒穩定性差。
發明內容
本發明的目的是提供一種通過旋轉爐排與爐膛上方多個氣化室的相互配合作用，充分利用循環灰渣中的餘熱，使煤炭先氣化熱解然後形成多面立體燃燒，實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐；本發明的技術方案如下本發明提供的實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，包括一圓柱筒型爐體，其上蓋上設有煙道出口，其特徵在於，還包括設置在圓柱筒型爐體底部的旋轉式爐排；一將所述圓柱筒型爐體內腔垂向間隔成至少2個氣化室和2個燃燒室的立式對稱交叉的隔板組件，所述隔板組件下端至旋轉式爐排之間的空間為燃燒口，所述氣化室和燃燒室從下端部相連通；所述每一氣化室的上部爐壁上設有各自的加煤口；每一燃燒室的上部與設置在上蓋上的煙道出口相連通，每一燃燒室的下部爐壁上設有出渣口，所述出渣口同時也是二次風進口。
所述圓柱筒型爐體下端底座上安裝有滾輪，所述旋轉爐排支撐在滾輪之上自由旋轉。所述的氣化室和燃燒室為2個、3個、4個、或者5個。
其燃燒步驟如下1)首先將原煤送入圓柱筒型爐體的各氣化室內，在各氣化室內利用燃燒室灰渣餘熱及氣化室底部的煤炭燃燒產生的熱量將原煤進行乾餾氣化，產生乾餾氣體和半焦；2)在重力及旋轉爐排的旋轉帶動下，氣化室內生成的半焦被帶到在氣化室下部兩側的燃燒口和旋轉爐上，半焦在燃燒口和旋轉爐排上形成立體燃燒面，其中每個氣化室都有兩個燃燒口，氣化室上部原煤乾餾產生的CO、CHi、NH3和NO氣體相互反應，其中一部分NO還原成N2；3)氣化室產生的氣體在負壓的作用下通過氣化室底部兩側燃燒口的半焦燃燒層進入燃燒室進行燃燒，在這些氣體通過燃燒口的半焦層時，含氮氣體在半焦及半焦中的金屬氧化物的催化下進一步被還原成N2；在氣化室由於不完全燃燒產生的煙黑在經過燃燒口處的半焦層時，部分煙黑被吸附到半焦的表面，隨著半焦的燃燒而被燒掉；4)爐內煤的燃燒情況，通過二次進風口調節的二次風的進風量，燃燒室內剩餘部分煙黑和在氣化室生成的CO在燃燒室內高溫和二次風充足的氧氣作用下被燃燼；燃燒口處的立體半焦層處的半焦燃燒一定時間後，在旋轉爐排的帶動下進入燃燒室進行充分燃燒；5)熾熱灰渣在旋轉爐排的帶動下進入下一個氣化室，為該氣化室原煤的乾餾熱解提供熱量，同時灰渣中的未燃燼炭進一步燃燒放出熱量，灰渣中的含炭量進一步降低，最後由爐排底部排出。
圖1為實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐一實施例的縱向剖視圖；圖2為圖1的A-A剖視示意圖；具體實施方式
圖1為實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐一實施例的縱向剖視圖；圖2為圖1的A-A剖視示意圖；由圖可知，本發明提供的實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，包括一圓柱筒型爐體10，其上蓋1上設有煙道出口7，其特徵在於，還包括設置在圓柱筒型爐體10底部的旋轉式爐排5；一將所述圓柱筒型爐體10內腔垂向間隔成至少2個對稱的氣化室和燃燒室的立式對稱交叉的隔板組件，所述隔板組件下端至旋轉式爐排5之間的空間為燃燒口3，所述氣化室4和燃燒室9下端相通；所述每一氣化室4的上部爐壁上設有加煤口2；每一燃燒室9的上部與設置在上蓋1上的煙道出口7相連通，每一燃燒室9的下部爐壁上設有出渣口11，所述出渣口11同時也是二次風進口。
所述圓柱筒型爐體10下端底座6上安裝有滾輪12，所述旋轉爐排5支撐在滾輪12之上自由旋轉。所述的氣化室4和燃燒室9為2個、3個、3個或5個。
圖1為一實施例，在該實施例中，爐體10為圓柱筒形，立式對稱交叉的隔板組件為安裝爐體上蓋1下端面上的呈十字交叉的兩塊隔板8和13，將爐體10內腔隔成4各空間腔體，即氣化室4和15，燃燒室9、17；氣化室4的上部爐壁上有加煤口2，氣化室15的上部爐壁上有加煤口16；燃燒室的上蓋上有煙道7，燃燒室9下部爐壁上有二次風口11，燃燒室17下部爐壁上有二次風口16；二次風口11和16兼有出渣作用，當灰渣太大不能由爐排排出時，灰渣可由該口排出；爐體下方是一鑄鐵旋轉爐排5，在爐內底部外圈有旋轉爐排滾輪12，用於支撐旋轉爐排；燃燒室和氣化室通過隔牆下部的燃燒口相互連通；另外如果要增加燃燒爐功率，可以加大爐體直徑，在其內部可以多設隔牆，使爐內形成2個、3個、4個或者5氣化室和2個、3個、4個或者5個燃燒室結構，這樣可以增加鍋爐負荷，有效降低汙染物的排放。
其燃燒步驟如下1)首先將原煤送入圓柱筒型爐體的各氣化室內，在各氣化室內利用燃燒室灰渣餘熱及氣化室底部的煤炭燃燒產生的熱量將原煤進行乾餾氣化，產生乾餾氣體和半焦；2)在重力及旋轉爐排的旋轉帶動下，氣化室內生成的半焦被帶到在氣化室下部兩側的燃燒口和旋轉爐排上，半焦在燃燒口和旋轉爐排上形成立體燃燒面，其中每個氣化室都有兩個燃燒口，氣化室上部原煤乾餾產生的CO、CHi、NH3和NO氣體相互反應，其中一部分NO還原成N2；3)氣化室產生的氣體在負壓的作用下通過氣化室底部兩側燃燒口的半焦燃燒層進入燃燒室進行燃燒，在這些氣體通過燃燒口的半焦層時，含氮氣體在半焦及半焦中的金屬氧化物的催化下進一步被還原成N2；在氣化室由於不完全燃燒產生的煙黑在經過燃燒口處的半焦層時，部分煙黑被吸附到半焦的表面，隨著半焦的燃燒而被燒掉；4)根據爐內煤的燃燒情況，通過二次進風口調節的二次風的進風量，燃燒室內剩餘部分煙黑和在氣化室生成的CO在燃燒室內高溫和二次風充足的氧氣作用下被燃燼；燃燒口處的立體半焦層處的半焦燃燒一定時間後，在旋轉爐排的帶動下進入燃燒室進行充分燃燒；5)熾熱灰渣在旋轉爐排的帶動下進入下一個氣化室，為該氣化室原煤的乾餾熱解提供熱量，同時灰渣中的未燃燼炭進一步燃燒放出熱量，灰渣中的含炭量進一步降低，最後由爐排底部排出。
另外如果要增加燃燒爐功率，可以加大爐體直徑，在其內部多設隔牆，使爐內形成2個、3個、4個、或者5個氣化室和2個、3個、4個或者5個燃燒室結構，這樣可以增加鍋爐負荷，有效降低汙染物的排放。
權利要求1.一種實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，包括一圓柱筒型爐體，其上蓋上設有煙道出口，其特徵在於，還包括設置在圓柱筒型爐體底部的旋轉式爐排；一將所述圓柱筒型爐體內腔垂向間隔成至少2個氣化室和2個燃燒室的立式對稱交叉的隔板組件，所述隔板組件下端至旋轉式爐排之間的空間為燃燒口，所述氣化室和燃燒室從下端部相連通；所述每一氣化室的上部爐壁上設有各自的加煤口；每一燃燒室的上部有煙氣出口，每一燃燒室的下部爐壁上設有出渣口，所述出渣口同時也是二次風進口。
2.按權利要求1所述的實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，其特徵在於，所述圓柱筒型爐體下端底座上安裝有滾輪，所述旋轉爐排支撐在滾輪之上自由旋轉。
3.按權利要求1所述的實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，其特徵在於，所述的氣化室和燃燒室為一對、二對、三對、四對或五對。
4.按權利要求4所述的實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，其特徵在於，所述的氣化室和燃燒室為一對、二對、三對、四對或五對。
專利摘要本實用新型涉及一種實現煤炭清潔燃燒的多面立體燃燒爐，其燃燒爐包括圓柱筒型爐體，其上蓋上設煙道出口，設在爐體底部的旋轉式爐排；將圓柱筒型爐體內腔垂向間隔成至少一對氣化室和一對燃燒室的立式對稱交叉的隔板組件，隔板組件下端至旋轉式爐排之間的空間為燃燒口，氣化室和燃燒室從下端部相連通；每一氣化室的上部爐壁上設有各自的加煤口；每一燃燒室的上部有煙氣出口，下部爐壁上設有出渣口，出渣口同時也是二次風進口，通過旋轉爐排與爐膛上方多個氣化室的相互配合作用，充分利用循環灰渣中的餘熱，使煤炭先氣化熱解然後形成多面立體燃燒；其結構簡單、故障率低、能耗小，可降低鍋爐的氮氧化物、煙黑和一氧化碳排放。
文檔編號F23B10/02GK2788022SQ200520000558
公開日2006年6月14日 申請日期2005年1月12日 優先權日2005年1月12日
發明者何京東, 郝江平, 宋文立, 高士秋, 董利, 李靜海 申請人:中國科學院過程工程研究所