專利名稱：一種采用高溫空氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于工業(yè)中大量采用的氣化系統(tǒng)二級除塵器下取得氣化半焦(飛灰)，其
顆粒粒徑與煤粉顆粒相近(40pm 50)im)，顆粒中含碳量較高(Fa^ 30% 40%)， 揮發(fā)份含量極低(Vdaf < 5%)，同時燃料的發(fā)熱值較低(Qnet^= 11 MJ/kg~13 MJ/kg)。由于細粉顆粒己在氣化爐內(nèi)經(jīng)歷了較長時間的高溫?zé)峤饣驓饣磻?yīng)， 其氣化飛灰殘余物中沒有或僅含有少量的揮發(fā)分，可燃質(zhì)燃燒反應(yīng)活性較低， 需要有效的直接燃燒和余熱熱量回收工藝來充分利用氣化系統(tǒng)排出氣化半焦 所含熱量，并提高其整個氣化系統(tǒng)的碳轉(zhuǎn)化率。因此，研究能夠保證如此難燃 粉狀顆粒的穩(wěn)定著火燃燒和最終充分燃盡的工藝裝置，具有較大的研究價值和 應(yīng)用意義。
高溫空氣燃燒是近年來發(fā)展起來的新型燃燒技術(shù)，將溫度很高的空氣與燃 料一起噴射入爐膛，并利用調(diào)節(jié)控制混入高溫?zé)煔獾姆椒▽⑷紵諝庵醒趿?維持在較低水平上，可以提高爐膛內(nèi)燃燒溫度、使?fàn)t膛溫度分布更均勻，實現(xiàn) 高效傳熱，實現(xiàn)焦炭燃燒反應(yīng)范圍的擴展，以及燃燒和傳熱過程改善等，得到 高的碳轉(zhuǎn)化率和低污染物NOx排放。所以利用高溫空氣燃燒方法燃燒超低揮 發(fā)分含量(Vdaf<5%)極難燃固體燃料是很有前景的一項技術(shù)手段。
我國現(xiàn)有大量燃用無煙煤、貧煤大中小型鍋爐機組，國內(nèi)外對低揮發(fā)分含 碳顆粒燃燒過程進行了較多研究。西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和清華大學(xué) 等單位研究了 W型火焰鍋爐燃燒無煙煤的相關(guān)技術(shù)，清華大學(xué)研制了燃燒無 煙煤的大速差射流型雙通道通用煤粉燃燒器，.并成功應(yīng)用于揮發(fā)份含量很低的 福建加福無煙煤的燃燒。哈爾濱工業(yè)大學(xué)一些研究人員采用熱天平對煤粉燃燒 特性進行了較多的實驗研究，得到了難燃煤種的煤粉、煤焦燃燒特性實驗結(jié)果。 同時在河南焦作電廠采用水平濃淡煤粉燃燒技術(shù)對6臺200MW鍋爐機組進行 改造，在燃燒晉東南無煙煤時(Vdaf=7% 14%， Aar-15.86。/。 31.02。/。)，飛灰 含炭量由改造前12.75%降低到7.4%，排煙中NOx降低到800mg/m3 (02=6%)
3以下。在河南安陽電廠采用擺動式水平濃淡煤粉燃燒技術(shù)對2臺300MW鍋爐 機組進行改造，在燃用貧煤時(Vdaf=15.85%， Aa^25.62M)，飛灰含碳量由改 造前4% 6%降低到2% 3%，滿負荷條件下，排煙中NOx降低到600mg/m3 (02=6%)以下。
可見，研究開發(fā)具有高燃燒效率、低污染物排放同時不結(jié)渣不腐蝕的燃用 極低揮發(fā)分含量氣化半焦燃燒裝置已成為亟待解決的問題，燃燒裝置的研究開 發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義和研究價值。 .

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒裝置存在的低 燃燒效率和高污染物排放的問題，進而提供一種采用高溫空氣直接燃用低揮發(fā) 分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種采用高溫空氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃 燒系統(tǒng)由敷有衛(wèi)燃帶的爐膛、旋流燃燒器、氣體混合器、高溫空氣預(yù)熱裝置、 煙氣余熱回收裝置、低溫空氣預(yù)熱器、給粉裝置、煙氣再循環(huán)風(fēng)機、入口空氣 流道、兩個低溫?zé)煔饬鞯?、熱空氣流道、一二次空氣總流道、高溫?zé)煔饬鞯馈?尾部煙氣流道、空氣進氣風(fēng)道和助燃空氣流寧組成；所述旋流燃燒器安裝在敷 有衛(wèi)燃帶的爐膛的進口端外壁上，所述給粉裝置與旋流燃燒器連接，所述敷有 衛(wèi)燃帶的爐膛的煙氣出口端通過高溫?zé)煔饬鞯琅c高溫空氣預(yù)熱裝置的煙氣進 口連通，所述煙氣余熱回收裝置的一端通過低溫?zé)煔饬鞯琅c高溫空氣預(yù)熱裝置 的煙氣出口連通，煙氣余熱回收裝置的另一端通過低溫?zé)煔饬鞯琅c低溫空氣預(yù) 熱器的煙氣進口連通，所述低溫空氣預(yù)熱器的煙氣出口通過尾部煙氣流道與氣 體混合器的煙氣進口連通，所述煙氣再循環(huán)風(fēng)機安裝在尾部煙氣流道上，且與 尾部煙氣流道連通，所述空氣進氣風(fēng)道與氣體混合器的空氣進口連通，所述氣 體混合器的空氣出口通過入口空氣流道與低溫空氣預(yù)熱器的空氣進口連通，所 述氣體混合器的空氣出口通過熱空氣流道與.高溫空氣預(yù)熱裝置的空氣進口連 通，所述高溫空氣預(yù)熱裝置的空氣出口通過一二次空氣總流道與旋流燃燒器連 通，所述助燃空氣流道的一端與一二次空氣總流道連通，助燃空氣流道的另一 端與敷有衛(wèi)燃帶的爐膛連通。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果本發(fā)明利用高溫空氣對半焦的加熱特性和二次風(fēng)含氧量可調(diào)的特性，使得低揮發(fā)分半焦在爐內(nèi)高溫條件下具有優(yōu) 良著火和自穩(wěn)燃特性，實現(xiàn)難燃半焦的高溫、均勻燃燒、具有高燃燒效率，達
到高焦炭燃盡度，同時NOx排放量低。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖(圖中的實心箭頭為空氣流方向，空心箭頭為 煙氣流向)。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1說明本實施^式，本實施方式的一種采用高溫 空氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)由敷有衛(wèi)燃帶的爐膛1、旋流燃燒 器2、氣體混合器3、高溫空氣預(yù)熱裝置4、煙氣余熱回收裝置5、低溫空氣預(yù) 熱器6、給粉裝置7、煙氣再循環(huán)風(fēng)機8、入口空氣流道9、兩個低溫?zé)煔饬鞯?10、熱空氣流道ll、 一二次空氣總流道12、高溫?zé)煔饬鞯?3、尾部煙氣流道 14、空氣進氣風(fēng)道15和助燃空氣流道16組成；所述旋流燃燒器2安裝在敷有 衛(wèi)燃帶的爐膛1的進口端1-2外壁上，所述給粉裝置4與旋流燃燒器2連接， 所述敷有衛(wèi)燃帶的爐膛1的煙氣出口端1-1通過高溫?zé)煔饬鞯?3與高溫空氣 預(yù)熱裝置4的煙氣進口 4-1連通，所述煙氣余熱回收裝置5的一端通過低溫?zé)?氣流道10與高溫空氣預(yù)熱裝置4的煙氣出口 4-2連通，煙氣余熱回收裝置5 的另一端通過低溫?zé)煔饬鞯?0與低溫空氣預(yù)熱器6的煙氣進口 6-1連通，所 述低溫空氣預(yù)熱器6的煙氣出口 6-2通過尾部煙氣流道14與氣體混合器3的 煙氣進口 3-1連通，所述煙氣再循環(huán)風(fēng)機8安裝在尾部煙氣流道14上，且與 尾部煙氣流道14連通，所述空氣進氣風(fēng)道15與氣體混合器3的空氣進口 3-2 連通，所述氣體混合器3的空氣出口 3-3通過入口空氣流道9與低溫空氣預(yù)熱 器6的空氣進口 6-3連通，所述氣體混合器3的空氣出口 3-3通過熱空氣流道 11與高溫空氣預(yù)熱裝置4的空氣進口 4-3連通，所述高溫空氣預(yù)熱裝置4的空 氣出口 4-4通過一二次空氣總流道12與旋流燃燒器2連通，所述助燃空氣流 道16的一端與一二次空氣總流道12連通，種燃空氣流道16的另一端與敷有 衛(wèi)燃帶的爐膛l連通。鍋爐生產(chǎn)廠家哈爾濱鍋爐廠，型號20t/h氣化飛灰 焚燒爐；低溫空氣預(yù)熱裝置為南京加諾能源設(shè)備有限公司的HG立式低溫空預(yù) 器；燃燒器為徑向濃淡型旋流燃燒器；給粉裝置采用河南新鄉(xiāng)市中南礦山設(shè)備有限公司生產(chǎn)的GF型葉輪給粉機；氣體混合器為北京天力源節(jié)能高科技有 瑯公司生產(chǎn)的TLY-KH高溫?zé)煔饪諝饣旌掀?；煙氣余熱回收裝置為北京中潤潔 源科技有限公司的ZRJY-YQ翅片管預(yù)熱冷凝回收裝置。
具體實施方式
二結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的入口空氣流道 9、兩個低溫?zé)煔饬鞯?0、熱空氣流道11、 一二次空氣總流道12、高溫?zé)煔?流道13、尾部煙氣流道14禾卩助燃空氣流道16均采用耐高溫內(nèi)襯流道。如此 設(shè)置，保證了高溫下流道的氣密性。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相 同。
本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)的工作過程如下(參界圖1):敷有衛(wèi)燃帶的爐膛1的 煙氣出口端1-1的高溫?zé)煔馔ㄟ^高溫?zé)煔饬鞯?3直接進入高溫空氣預(yù)熱裝置4 內(nèi)與被加熱空氣和煙氣混合物換熱，將混合氣體加熱到600°C 800°C， 一部 分高溫混合氣體作為一次風(fēng)與粉狀半焦混合進入爐膛內(nèi)燃燒，另一部分高溫混 合氣體在爐膛壁面上以二次風(fēng)或燃盡風(fēng)形式采用旋流或直流噴入方式供入爐 內(nèi)參與燃燒反應(yīng)，燃燒所用空氣中含氧量通過混合有空氣和煙氣的氣體混合器 進行比例調(diào)整控制。利用高溫空氣對半焦的快速加熱特性和二次風(fēng)含氧量可調(diào) 的特性，使得低揮發(fā)分半焦在爐內(nèi)高溫條件下具有優(yōu)良著火和自穩(wěn)燃特性，實 現(xiàn)難燃半焦的高溫、均勻燃燒，達到高焦炭燃盡度，同時NOx排放量低。
權(quán)利要求
1、一種采用高溫空氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)，它由敷有衛(wèi)燃帶的爐膛(1)、旋流燃燒器(2)、氣體混合器(3)、高溫空氣預(yù)熱裝置(4)、煙氣余熱回收裝置(5)、低溫空氣預(yù)熱器(6)、給粉裝置(7)、煙氣再循環(huán)風(fēng)機(8)、入口空氣流道(9)、兩個低溫?zé)煔饬鞯?10)、熱空氣流道(11)、一二次空氣總流道(12)、高溫?zé)煔饬鞯?13)、尾部煙氣流道(14)、空氣進氣風(fēng)道(15)和助燃空氣流道(16)組成；其特征在于所述旋流燃燒器(2)安裝在敷有衛(wèi)燃帶的爐膛(1)的進口端(1-2)外壁上，所述給粉裝置(7)與旋流燃燒器(2)連接，所述敷有衛(wèi)燃帶的爐膛(1)的煙氣出口端(1-1)通過高溫?zé)煔饬鞯?13)與高溫空氣預(yù)熱裝置(4)的煙氣進口(4-1)連通，所述煙氣余熱回收裝置(5)的一端通過低溫?zé)煔饬鞯?10)與高溫空氣預(yù)熱裝置(4)的煙氣出口(4-2)連通，煙氣余熱回收裝置(5)的另一端通過低溫?zé)煔饬鞯?10)與低溫空氣預(yù)熱器(6)的煙氣進口(6-1)連通，所述低溫空氣預(yù)熱器(6)的煙氣出口(6-2)通過尾部煙氣流道(14)與氣體混合器(3)的煙氣進口(3-1)連通，所述煙氣再循環(huán)風(fēng)機(8)安裝在尾部煙氣流道(14)上，且與尾部煙氣流道(14)連通，所述空氣進氣風(fēng)道(15)與氣體混合器(3)的空氣進口(3-2)連通，所述氣體混合器(3)的空氣出口(3-3)通過入口空氣流道(9)與低溫空氣預(yù)熱器(6)的空氣進口(6-3)連通，所述氣體混合器(3)的空氣出口(3-3)通過熱空氣流道(11)與高溫空氣預(yù)熱裝置(4)的空氣進口(4-3)連通，所述高溫空氣預(yù)熱裝置(4)的空氣出口(4-4)通過一二次空氣總流道(12)與旋流燃燒器(2)連通，所述助燃空氣流道(16)的一端與一二次空氣總流道(12)連通，助燃空氣流道(16)的另一端與敷有衛(wèi)燃帶的爐膛(1)連通。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種采用高溫S氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的 燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述氣體混合器(3)、高溫空氣預(yù)熱裝置(4)、入口 空氣流道(9)、兩個低溫?zé)煔饬鞯?10)、熱空氣流道(11)、 一二次空氣總流 道(12)、高溫?zé)煔饬鞯?13)、尾部煙氣流道(14)和助燃空氣流道(16)均 采用耐高溫內(nèi)襯流道。
全文摘要
一種采用高溫空氣直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)，它涉及一種直接燃用低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的低揮發(fā)分粉狀半焦的燃燒裝置存在的低燃燒效率和高污染物排放的問題。本發(fā)明的爐膛通過高溫?zé)煔饬鞯琅c高溫空氣預(yù)熱裝置連通，煙氣余熱回收裝置兩端通過低溫?zé)煔饬鞯琅c高溫空氣預(yù)熱裝置和低溫空氣預(yù)熱器的煙氣流通部分連通，低溫空氣預(yù)熱器出口煙道通過尾部煙氣流道與氣體混合器連通，氣體混合器通過入口空氣流道與低溫空氣預(yù)熱器的空氣流通部分連通，低溫空氣預(yù)熱器的空氣流通部分通過二次空氣流道與高溫空氣預(yù)熱裝置連通，高溫空氣預(yù)熱裝置通過一次空氣流道與旋流燃燒器連通。本發(fā)明具有高燃燒效率和低污染物排放的優(yōu)點。
文檔編號F23C5/00GK101666490SQ20091007301
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者吳少華, 銳 孫, 堅 廖, 朱群益, 毅 王, 蘇春生, 趙霄鵬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)