CN1945116A - 循环固定床分相燃烧技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固定床燃煤锅炉的燃烧操作方法及其专用锅炉，即采用直径15～50mm煤粒入炉，煤粒进入预热区，采用高温烟气预热，使煤层温度达300～500℃，然后进入锅炉主燃区，主燃区的鼓风由新风与尾部烟气混合构成，新风与烟气的混合比控制煤层燃烧温度在850～950℃，在锅炉靠近出渣口侧的进风口处通入冷空气，控制出渣温度60～200℃；本发明特别适用于链条锅炉，能燃烧2000卡/kg至6000卡/kg原煤，可燃烧一定的工业废液及城市废弃物等，提高热效率3～10％，实现炉内部分脱硫、脱硝，减少烟气中的二氧化硫、氮氧化合物含量以及飞灰含碳量，同时改变了灰渣状态，可生产新型工业、农业产品。

Description

循环固定床分相燃烧技术

技术领域：

本发明涉及固定床燃煤锅炉，具体地说是一种湿煤粒循环固定床燃煤锅炉的分相燃烧操作方法及其专用层燃锅炉。

背景技术：

固定床燃烧是一项十分古老的燃烧技术，近年来随着科技进步，特别是对自动化操作及规模上做了许多改进，但基本燃烧方式没有大的改变。目前，固定床用的最多的是链条炉。链条炉受固定床燃烧方式的限制，热效率一般在70％～85％之间，燃煤热值要达到4500大卡以上，而且一般在炉内较难实现脱硫。由于受链条制造技术的影响，大于100T/h的链条炉存在着制造困难(有报道目前市场上最大为120T/h)。因此，对固定床锅炉而言，提高热效率，降低燃烧热值，实现炉内脱硫，增大锅炉容量，都是当前富有十分重要现实意义的课题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种固定床燃煤锅炉新的燃烧方法及其专用层燃锅炉。新的燃烧方法是一种分相燃烧技术，先对煤进行干熘，将可燃气体分离出来，送入气体燃烧区进行气相燃烧，其余固态部分在炉排上固定燃烧；整个燃烧过程控制在低温燃烧范围，煤层温度不超过950℃，这个温度区间具有极佳的脱硫、脱硝性能，而烟气进入气体燃烧区进行二次燃烧，也增强了炉内脱硫、脱硝作用，减少了烟气中的二氧化硫、氮氧化合物含量以及飞灰含碳量，这一温度不产生其它危害性产物，所以这一燃烧温度区间被称之为洁净燃烧温度区，这种燃烧技术可以用来处理城市污泥、生活垃圾及部分工业垃圾等废弃物；采用本发明可提高锅炉热效率3～10％；燃料使用范围也很宽，从2000多大卡到6000多大卡都可使用，无需改变锅炉结构。因为是低温燃烧的炉渣，没有灰熔点以上的焦渣，灰渣十分疏松，可作建材、工业材料、农业复合肥等。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

循环固定床分相燃烧技术：采用直径15～50mm湿煤粒或普通煤粒入炉，煤粒进入由往复炉排组成的预热区，在炉排下部设有一个抽风机，将炉膛前部的热烟气经煤层抽出，此时是对煤的干熘，产生水煤气，将水煤气送入气体燃烧区，同时对煤进行预热，使煤层温度达300～500℃(接近引燃值)；经预热后的煤，送入链条炉排的前部主燃区，前部主燃区的鼓风由新风和尾部烟气混合组成，改变烟气与新风的比例，控制燃烧煤层温度在850～950℃；链条中部的燃尽区鼓入新风，将未燃烧完的煤彻底燃尽；在链条后部的冷渣区通入冷空气，控制出渣温度在60～200℃之间。

在上拱出口上端设有一个气体燃烧区，烟气、可燃气体、尾部加热后的热空气在这一区域完成气相燃烧，也是烟气的二次燃烧。二次燃烧后的烟气，经三次、四次燃尽风助燃，将可燃气体彻底燃尽。

所述固定床燃煤锅炉为双炉排锅炉，前部是往复炉排(或链条炉排)后部是链条炉排，其后部链轮为驱动轮；如锅炉较大，也可改成前后双驱动链轮，即前链轮也为驱动轮。

所述直径15～50mm的型煤粒是湿煤粒或普通煤粒；而湿煤粒中水的含量通常为20～40％。

所述层燃锅炉由落煤斗、双炉排、拱墙、炉膛、汽包、水冷壁、烟道、鼓风机等组成，在烟道上设置有烟气回流风道，分别经混配器连接至链条炉排前部下方，所述混配器的进气口分别与新风及烟气相连；在链条炉排中、后部的下方设置有通入空气或富氧空气的送风管路。

本发明具有如下优点：

1、将原煤筛分，颗粒大于15mm的直接送入锅炉，小于15mm的加水拌匀后造粒，制成15～50mm型煤后入炉，大大地改善了燃料层的通风性能，使得燃料层可大幅的加高，提高了单位炉排的燃料量。

2、燃煤经过预热区，在进入炉排主燃区前，煤层温度已接近引燃值，大大提前了引燃位置；建立炉内循环风，将尾部烟气回送，炉内循环风量加大，配以合适的受热面，控制燃烧煤层温度在850～950℃；由于燃烧温度≤950℃，可实现炉内脱硫，不仅简化了脱硫技术，降低了脱硫成本，而且极大地提高了脱硫效果。

3、配方的调整，可产生不同量的粒内孔隙，生成蜂窝状炉渣，进一步改善煤粒内通风性，保证了粒内碳的彻底燃烧，得到残碳极少的蜂窝状炉渣，炉渣含碳量可小于3％。

4、采用分相燃烧，在预热区生成可燃气，可燃气送入气体燃烧区做气相燃烧，在炉排上完成固相燃烧。

5、炉渣经冷风冷却降温变成低温炉渣，由于控制燃烧不超过950℃，未超过灰熔点温度，不会形成焦渣，无需打渣设备；出渣温度低于200℃，后部链轮可改成主动轮，上炉排变成拉力，改善了炉排运行状态，并且前后链轮都可加驱动，减少阻力，为增加链条长度创造了条件。

6.将煤层分为预热区、还原燃烧区、富氧燃烧区、空气预热区、冷渣区；由于通风改善、起燃区提前，因此燃料厚度可大大增加，这样就为燃烧低热值煤创造了条件。同时，可增加锅炉容量；因煤粒中含有20％~40％左右的水分，水分受热汽化与煤中挥发份混合形成水煤气，进入气体燃烧区燃烧，将炉膛高温区上移，同时降低炉床温度；冷空气从后部风室经炉渣预热进入炉膛与水煤气相遇形成高温燃烧区。

7.本发明适用于固定床燃煤锅炉，特别适用于链条锅炉，热源生产企业、热电联产企业皆可采用此技术。此技术可扩大煤种使用范围，能燃烧3000卡/kg的低热值煤及一定的工业废液及城市废弃物等。可提高锅炉热效率3～10％；并可实现炉内部分脱硫，脱硝，减少烟气中的二氧化硫、氮氧化合物含量以及飞灰含碳量，同时改变了灰渣成分，使其可生产新型工业、农业产品。本技术用全新的层燃炉燃烧方式，不仅提高了热效率、改善了环境，而且实现了资源综合利用，对建设循环经济社会有十分重要的意义。

据调查了解，国内、国外尚无此技术应用。此技术可在全国及世界范围内推广应用，适用于各种型号的链条锅炉，它既能扩大煤种的使用范围，还可燃烧一定的工业废液及城市废弃物等，具有很高的经济效益和社会效益，而且还具有十分重要的环保功能，其开发及应用前景十分广阔。

附图说明：

图1为本循环固定床分相燃烧技术原理示意图；

图中1、汽包；                       11、链条炉排；

    2、炉膛；                       12、主燃区；

    3、四次风；                     13、主进风机；

    4、三次风；                     14、燃尽区；

    5、二次风；                     15、冷渣区；

    6、煤斗；                       16、冷风机；

    7、气体燃烧区；                17、烟气抽风机；

    8、往复炉排；                  18、后链轮；

    9、可燃气抽风机；              19、烟囱；

    10、前链轮；                   20、上拱。

具体实施方式：本发明技术的燃料是采用湿煤粒，将原煤制成直径15～50mm湿煤粒入炉，煤粒进入由往复炉排组成的预热区。

本发明设计为双炉排锅炉，前部是往复炉排8，后部是链条炉排11；前部往复炉排采用底部抽风，将抽风送入上部气体燃烧区，后部链条炉排采用底部鼓风，鼓风混有回送的尾部烟气，控制煤层温度；燃尽的炉渣经冷风冷却至200℃排出。

通过上拱20上端的气体燃烧区7，将烟气、可燃气体、尾部加热后的热空气进行气相燃烧，也是烟气的二次燃烧，二次燃烧后的烟气，经三次、四次燃尽风助燃，可燃气体彻底燃尽。

Claims (12)

1.循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：采用直径15～50mm湿煤粒或普通煤粒入炉，煤粒首先进入预热区，预热区采用往复炉排(或链条等其他形式炉排)，在炉排下部装有抽风机，将炉膛前部的高温烟气(900℃以上)自上而下穿过煤层从下部抽出，送入上部的气体燃烧区；预热区使煤层温度达300～500℃，煤层进入链条炉排的前部主燃区，前部主燃区的鼓风采用尾部烟气和新风的混合风，控制煤层燃烧温度在850～950℃；在链条炉排的中部燃尽区，鼓风采用预热后的新风(或未预热的新风)保证煤层燃尽；在链条炉排的后部冷渣区，通入冷空气，为炉渣散热，控制出渣温度在60～200℃左右；后部冷空气经过冷渣区后变为热空气，热空气经上拱送入前部炉膛气体燃烧区，与预热区抽出的可燃气体混合燃烧；燃烧后的烟气经二次风、三次风、四次风助燃，使烟气中的可燃物彻底燃尽。

2.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：所述直径15～50mm的型煤粒是湿煤粒或普通煤粒；如是湿煤粒，煤粒中水的含量为20～40％。

3.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：所述固定床燃煤锅炉预热区为往复炉排(或其他炉排)，燃烧区为链条炉排。

4.按照权利要求3所述固定床燃煤锅炉的炉排形式，其特征在于：所述往复炉排独立驱动，链条炉排的后链轮为驱动轮。

5.按照权利要求3所述炉排形式中的链条炉排，其特征在于：所述链条炉排的前链轮也为驱动轮，链条炉排为双驱动。

6.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在锅炉预热区采用抽风方式，所抽的可燃气体送入气体燃烧区燃烧，同时煤被预热至300～500℃。

7.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在锅炉主燃区的下部通入由空气和尾部烟气组成的混合风，改变混合风的比例控制主燃区的燃烧温度在850～950℃之间。

8.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在锅炉燃尽区的下部通入空气或富氧空气，保证煤层燃尽。

9.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在锅炉冷渣区的下部通入冷空气，将炉渣降温至60～200℃左右。同时将冷空气加热，送入气体燃烧区。

10.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在上拱出口上端设有一个气体燃烧区，由预热区抽出的可燃气体与上拱送来的热空气混合燃烧形成一个高温燃烧区，将未完全燃烧物在此区域燃尽。

11.按照权利要求1所述循环固定床分相燃烧技术，其特征在于：在炉膛纵向错列相对排布二次风、三次风、四次风，将烟气横向旋转起来，增加了烟气在炉膛的停留时间，同时将未燃尽的可燃物彻底燃尽。

12.一种应用权利要求1所述燃烧技术的层燃锅炉，包括落煤斗、炉排、炉膛、气体燃烧区、水冷壁、烟道、鼓风机、抽风机、引风机，其特征在于：在预热区抽风形成对煤的干熘，产生水煤气，送入气体燃烧区；在烟道上设有烟气回送风道，回送至主燃区，控制主燃区的燃烧温度。

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