CN101666490B - 一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统，它涉及一种直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统。本发明解决了现有的低挥发分粉状半焦的燃烧装置存在的低燃烧效率和高污染物排放的问题。本发明的炉膛通过高温烟气流道与高温空气预热装置连通，烟气余热回收装置两端通过低温烟气流道与高温空气预热装置和低温空气预热器的烟气流通部分连通，低温空气预热器出口烟道通过尾部烟气流道与气体混合器连通，气体混合器通过入口空气流道与低温空气预热器的空气流通部分连通，低温空气预热器的空气流通部分通过二次空气流道与高温空气预热装置连通，高温空气预热装置通过一次空气流道与旋流燃烧器连通。本发明具有高燃烧效率和低污染物排放的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统。
背景技术
对于工业中大量采用的气化系统二级除尘器下取得气化半焦(飞灰)，其颗粒粒径与煤粉颗粒相近(40μm～50μm)，颗粒中含碳量较高(Fad＝30％～40％)，挥发份含量极低(Vdaf＜5％)，同时燃料的发热值较低(Qnet，ar＝11MJ/kg～13MJ/kg)。由于细粉颗粒已在气化炉内经历了较长时间的高温热解或气化反应，其气化飞灰残余物中没有或仅含有少量的挥发分，可燃质燃烧反应活性较低，需要有效的直接燃烧和余热热量回收工艺来充分利用气化系统排出气化半焦所含热量，并提高其整个气化系统的碳转化率。因此，研究能够保证如此难燃粉状颗粒的稳定着火燃烧和最终充分燃尽的工艺装置，具有较大的研究价值和应用意义。
高温空气燃烧是近年来发展起来的新型燃烧技术，将温度很高的空气与燃料一起喷射入炉膛，并利用调节控制混入高温烟气的方法将燃烧空气中氧量维持在较低水平上，可以提高炉膛内燃烧温度、使炉膛温度分布更均匀，实现高效传热，实现焦炭燃烧反应范围的扩展，以及燃烧和传热过程改善等，得到高的碳转化率和低污染物NOx排放。所以利用高温空气燃烧方法燃烧超低挥发分含量(Vdaf＜5％)极难燃固体燃料是很有前景的一项技术手段。
我国现有大量燃用无烟煤、贫煤大中小型锅炉机组，国内外对低挥发分含碳颗粒燃烧过程进行了较多研究。西安交通大学、哈尔滨工业大学和清华大学等单位研究了W型火焰锅炉燃烧无烟煤的相关技术，清华大学研制了燃烧无烟煤的大速差射流型双通道通用煤粉燃烧器，并成功应用于挥发份含量很低的福建加福无烟煤的燃烧。哈尔滨工业大学一些研究人员采用热天平对煤粉燃烧特性进行了较多的实验研究，得到了难燃煤种的煤粉、煤焦燃烧特性实验结果。同时在河南焦作电厂采用水平浓淡煤粉燃烧技术对6台200MW锅炉机组进行改造，在燃烧晋东南无烟煤时(Vdaf＝7％～14％，Aar＝15.86％～31.02％)，飞灰含炭量由改造前12.75％降低到7.4％，排烟中NOx降低到800mg/m3(O2＝6％)以下。在河南安阳电厂采用摆动式水平浓淡煤粉燃烧技术对2台300MW锅炉机组进行改造，在燃用贫煤时(Vdaf＝15.85％，Aar＝25.62％)，飞灰含碳量由改造前4％～6％降低到2％～3％，满负荷条件下，排烟中NOx降低到600mg/m3(O2＝6％)以下。
可见，研究开发具有高燃烧效率、低污染物排放同时不结渣不腐蚀的燃用极低挥发分含量气化半焦燃烧装置已成为亟待解决的问题，燃烧装置的研究开发具有重要的现实意义和研究价值。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的低挥发分粉状半焦的燃烧装置存在的低燃烧效率和高污染物排放的问题，进而提供一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统。
本发明的技术方案是：一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统由敷有卫燃带的炉膛、旋流燃烧器、气体混合器、高温空气预热装置、烟气余热回收装置、低温空气预热器、给粉装置、烟气再循环风机、入口空气流道、两个低温烟气流道、热空气流道、一二次空气总流道、高温烟气流道、尾部烟气流道、空气进气风道和助燃空气流道组成；所述旋流燃烧器安装在敷有卫燃带的炉膛的进口端外壁上，所述给粉装置与旋流燃烧器连接，所述敷有卫燃带的炉膛的烟气出口端通过高温烟气流道与高温空气预热装置的烟气进口连通，所述烟气余热回收装置的一端通过一个低温烟气流道与高温空气预热装置的烟气出口连通，烟气余热回收装置的另一端通过另一个低温烟气流道与低温空气预热器的烟气进口连通，所述低温空气预热器的烟气出口通过尾部烟气流道与气体混合器的烟气进口连通，所述烟气再循环风机安装在尾部烟气流道上，且与尾部烟气流道连通，所述空气进气风道与气体混合器的空气进口连通，所述气体混合器的空气出口通过入口空气流道与低温空气预热器的空气进口连通，所述低温空气预热器的空气出口通过热空气流道与高温空气预热装置的空气进口连通，所述高温空气预热装置的空气出口通过一二次空气总流道与旋流燃烧器连通，所述助燃空气流道的一端与一二次空气总流道连通，助燃空气流道的另一端与敷有卫燃带的炉膛连通。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明利用高温空气对半焦的加热特性和二次风含氧量可调的特性，使得低挥发分半焦在炉内高温条件下具有优良着火和自稳燃特性，实现难燃半焦的高温、均匀燃烧、具有高燃烧效率，达到高焦炭燃尽度，同时NOx排放量低。
附图说明
图1是本发明的系统原理图(图中的实心箭头为空气流方向，空心箭头为烟气流向)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统由敷有卫燃带的炉膛1、旋流燃烧器2、气体混合器3、高温空气预热装置4、烟气余热回收装置5、低温空气预热器6、给粉装置7、烟气再循环风机8、入口空气流道9、两个低温烟气流道10、热空气流道11、一二次空气总流道12、高温烟气流道13、尾部烟气流道14、空气进气风道15和助燃空气流道16组成；所述旋流燃烧器2安装在敷有卫燃带的炉膛1的进口端1-2外壁上，所述给粉装置4与旋流燃烧器2连接，所述敷有卫燃带的炉膛1的烟气出口端1-1通过高温烟气流道13与高温空气预热装置4的烟气进口4-1连通，所述烟气余热回收装置5的一端通过低温烟气流道10与高温空气预热装置4的烟气出口4-2连通，烟气余热回收装置5的另一端通过低温烟气流道10与低温空气预热器6的烟气进口6-1连通，所述低温空气预热器6的烟气出口6-2通过尾部烟气流道14与气体混合器3的烟气进口3-1连通，所述烟气再循环风机8安装在尾部烟气流道14上，且与尾部烟气流道14连通，所述空气进气风道15与气体混合器3的空气进口3-2连通，所述气体混合器3的空气出口3-3通过入口空气流道9与低温空气预热器6的空气进口6-3连通，所述气体混合器3的空气出口3-3通过热空气流道11与高温空气预热装置4的空气进口4-3连通，所述高温空气预热装置4的空气出口4-4通过一二次空气总流道12与旋流燃烧器2连通，所述助燃空气流道16的一端与一二次空气总流道12连通，助燃空气流道16的另一端与敷有卫燃带的炉膛1连通。锅炉生产厂家：哈尔滨锅炉厂，型号：20t/h气化飞灰焚烧炉；低温空气预热装置为南京加诺能源设备有限公司的HG立式低温空预器；燃烧器为径向浓淡型旋流燃烧器；给粉装置采用河南新乡市中南矿山设备有限公司生产的GF型叶轮给粉机；气体混合器为北京天力源节能高科技有限公司生产的TLY-KH高温烟气空气混合器；烟气余热回收装置为北京中润洁源科技有限公司的ZRJY-YQ翅片管预热冷凝回收装置。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的入口空气流道9、两个低温烟气流道10、热空气流道11、一二次空气总流道12、高温烟气流道13、尾部烟气流道14和助燃空气流道16均采用耐高温内衬流道。如此设置，保证了高温下流道的气密性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
本发明的燃烧系统的工作过程如下(参见图1)：敷有卫燃带的炉膛1的烟气出口端1-1的高温烟气通过高温烟气流道13直接进入高温空气预热装置4内与被加热空气和烟气混合物换热，将混合气体加热到600℃～800℃，一部分高温混合气体作为一次风与粉状半焦混合进入炉膛内燃烧，另一部分高温混合气体在炉膛壁面上以二次风或燃尽风形式采用旋流或直流喷入方式供入炉内参与燃烧反应，燃烧所用空气中含氧量通过混合有空气和烟气的气体混合器进行比例调整控制。利用高温空气对半焦的快速加热特性和二次风含氧量可调的特性，使得低挥发分半焦在炉内高温条件下具有优良着火和自稳燃特性，实现难燃半焦的高温、均匀燃烧，达到高焦炭燃尽度，同时NOx排放量低。
Claims (2)
1.一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统，它由敷有卫燃带的炉膛(1)、旋流燃烧器(2)、气体混合器(3)、高温空气预热装置(4)、烟气余热回收装置(5)、低温空气预热器(6)、给粉装置(7)、烟气再循环风机(8)、入口空气流道(9)、两个低温烟气流道(10)、热空气流道(11)、一二次空气总流道(12)、高温烟气流道(13)、尾部烟气流道(14)、空气进气风道(15)和助燃空气流道(16)组成；其特征在于：所述旋流燃烧器(2)安装在敷有卫燃带的炉膛(1)的进口端(1-2)外壁上，所述给粉装置(7)与旋流燃烧器(2)连接，所述敷有卫燃带的炉膛(1)的烟气出口端(1-1)通过高温烟气流道(13)与高温空气预热装置(4)的烟气进口(4-1)连通，所述烟气余热回收装置(5)的一端通过一个低温烟气流道(10)与高温空气预热装置(4)的烟气出口(4-2)连通，烟气余热回收装置(5)的另一端通过另一个低温烟气流道(10)与低温空气预热器(6)的烟气进口(6-1)连通，所述低温空气预热器(6)的烟气出口(6-2)通过尾部烟气流道(14)与气体混合器(3)的烟气进口(3-1)连通，所述烟气再循环风机(8)安装在尾部烟气流道(14)上，且与尾部烟气流道(14)连通，所述空气进气风道(15)与气体混合器(3)的空气进口(3-2)连通，所述气体混合器(3)的空气出口(3-3)通过入口空气流道(9)与低温空气预热器(6)的空气进口(6-3)连通，所述低温空气预热器(6)的空气出口(6-4)通过热空气流道(11)与高温空气预热装置(4)的空气进口(4-3)连通，所述高温空气预热装置(4)的空气出口(4-4)通过一二次空气总流道(12)与旋流燃烧器(2)连通，所述助燃空气流道(16)的一端与一二次空气总流道(12)连通，助燃空气流道(16)的另一端与敷有卫燃带的炉膛(1)连通。
2.根据权利要求1所述一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统，其特征在于：所述气体混合器(3)、高温空气预热装置(4)、入口空气流道(9)、两个低温烟气流道(10)、热空气流道(11)、一二次空气总流道(12)、高温烟气流道(13)、尾部烟气流道(14)和助燃空气流道(16)均采用耐高温内衬流道。
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