一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于原煤燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法。本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位于爐體下方的風(fēng)室（6），所述的爐體包括：上隔墻（1）、位于上隔墻（1）下方分設(shè)于內(nèi)外兩側(cè)的第一下隔墻（2）和第二下隔墻（3），其中，內(nèi)側(cè)的第一下隔墻（2）的頂端和爐體側(cè)壁間架設(shè)第一爐排（4），第一下隔墻（2）與第二下隔墻（3）底部之間設(shè)置有第二爐排（5）；所述第一爐排（4）的上方與上隔墻（1）之間構(gòu)成氣化熱解區(qū)（7）和半焦區(qū)（8），所述半焦區(qū)（8）位于氣化熱解區(qū)（7）下方；所述的第一下隔墻（2）與第二下隔墻（3）構(gòu)成焦炭區(qū)（9）。本發(fā)明使得有害的漏風(fēng)量減少，過量空氣系數(shù)降低；同時(shí)，可有效降低半焦區(qū)的有害漏風(fēng)，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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原煤燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種燃煤解耦燃燒裝置及燃燒方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前已經(jīng)開發(fā)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(yōu)化，但是由于其半焦層厚度比較薄，當(dāng)解耦裝置燃用灰分高、煤中混有矸石的燃煤時(shí)，或者燃燒過程中發(fā)生結(jié)渣時(shí)，會使半焦區(qū)的有害漏風(fēng)量逐漸增加，解耦燃燒變得不穩(wěn)定，最終出現(xiàn)爐膛溫度下降，過量空氣系數(shù)過高等問題，一方面消煙的效果不佳，燃燒效率降低，同時(shí)還導(dǎo)致鍋爐出力的不足。
[0003]另外，已經(jīng)開發(fā)的中小型燃煤解耦燃燒裝置中，半焦區(qū)前部和后部由一個(gè)爐排支撐，這樣其前后部半焦區(qū)的通風(fēng)比例和燃燒比例就固定不可調(diào)，當(dāng)煤質(zhì)變化或燃燒過程發(fā)生變化時(shí)，往往造成半焦區(qū)和二次燃燒區(qū)的配風(fēng)失調(diào)。例如，對于揮發(fā)份高的煤，固定碳相對較低，應(yīng)當(dāng)增加爐排前部的通風(fēng)量，以確保揮發(fā)份的充分燃燒，同時(shí)減小后部的通風(fēng)以避免半焦區(qū)的漏風(fēng)增大；但對于低揮發(fā)份的煤則情況相反。另外，當(dāng)煤燃燒過程中發(fā)生結(jié)渣，或煤中混入的煤矸石增加后，半焦區(qū)的通風(fēng)量應(yīng)當(dāng)減少，否則也會造成半焦區(qū)漏風(fēng)量過大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置增加了焦炭燃燒區(qū)的空間，保障了半焦層的厚度和穩(wěn)定，從而可以有效降低半焦層的漏風(fēng)，提高解耦燃燒的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位于爐體下方的風(fēng)室6，所述的爐體包括:上隔墻1、位于上隔墻I下方分設(shè)于內(nèi)外兩側(cè)的第一下隔墻2和第二下隔墻3，其中，內(nèi)側(cè)的第一下隔墻2的頂端和爐體側(cè)壁間架設(shè)第一爐排4，第一下隔墻2與第二下隔墻3底部之間設(shè)置有第二爐排5 ；
[0007]所述第一爐排4的上方與上隔墻I之間構(gòu)成氣化熱解區(qū)7和半焦區(qū)8，所述半焦區(qū)8位于氣化熱解區(qū)7下方；所述的第一下隔墻2與第二下隔墻3構(gòu)成焦炭區(qū)9。
[0008]根據(jù)本發(fā)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(yōu)選，第一爐排4為可活動爐排，鑒于第一爐排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(fēng)或落灰間隙比第二爐排5的爐排通風(fēng)和落灰間隙小。根據(jù)燃用的煤不同，間隙也不同，燃用顆粒較大的煤，相應(yīng)的間隙也比較大，反之較小。根據(jù)本發(fā)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(yōu)選，第二爐排5為可活動爐排，鑒于第二爐排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(fēng)和落灰間隙比第一爐排4的爐排通風(fēng)或落灰間隙大，以利于清除其上的灰渣。[0009]根據(jù)本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置，所述風(fēng)室6通過隔板被分隔成若干次級風(fēng)室，每個(gè)次級風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量單獨(dú)調(diào)節(jié)。這樣可使得不同爐排下的供風(fēng)量得到控制，從而使得燃燒的進(jìn)程和各燃燒區(qū)的負(fù)荷得到控制，增強(qiáng)了爐排對煤種和燃燒條件等變化的適應(yīng)性。
[0010]本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置可以對稱布置，爐體兩側(cè)分別設(shè)有上隔墻I及其對應(yīng)設(shè)置的第一下隔墻2、第二下隔墻3、第一爐排4和第二爐排5，氣化熱解區(qū)7位于對稱的兩個(gè)上隔墻之間。其對稱布置的優(yōu)點(diǎn)為:在同樣空間的情況下可增加解耦燃燒的負(fù)荷，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。
[0011]本發(fā)明的基于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(jìn)入氣化熱解區(qū)燃燒，產(chǎn)生氣化熱解煤氣和半焦；
[0013]2)步驟I)形成的半焦進(jìn)入半焦區(qū)燃燒后進(jìn)入焦炭區(qū)燃盡；
[0014]3)半焦區(qū)的半焦以及氣化熱解區(qū)中產(chǎn)生的氣化熱解煤氣在半焦區(qū)與由風(fēng)室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0015]4)焦炭區(qū)的焦炭與由風(fēng)室從第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0016]5)步驟3)和步驟4)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂瓦^剩空氣，穿過焦炭區(qū)和半焦區(qū)后繼續(xù)混合燃盡。
[0017]具體地，本發(fā)明的基于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(jìn)入氣化熱解區(qū)在缺氧條件下燃燒，產(chǎn)生氣化熱解煤氣和半焦；
[0019]2)形成的半焦在重力作用下進(jìn)入半焦區(qū)燃燒，最后進(jìn)入焦炭區(qū)燃盡，通過第二爐排將灰渣排出；
[0020]3)半焦區(qū)的半焦以及氣化熱解區(qū)中產(chǎn)生的氣化熱解煤氣在半焦區(qū)與由風(fēng)室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0021]4)焦炭區(qū)的焦炭與由風(fēng)室從第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0022]5)上述步驟3)和步驟4)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂胁糠治慈急M的可燃物和過剩空氣，穿過焦炭區(qū)和半焦區(qū)后繼續(xù)混合燃盡，燃盡后的煙氣從上隔墻的另一側(cè)煙道離開燃燒區(qū)。
[0023]本發(fā)明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風(fēng)量和清灰渣量，當(dāng)燃用揮發(fā)份高的煤時(shí)，其焦炭量相對較少，這時(shí)可增大第一爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，減少第二爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，這樣可確保在半焦區(qū)有足夠的助燃空氣使揮發(fā)份充分燃燒，而同時(shí)避免焦炭區(qū)過大的漏風(fēng)。當(dāng)燃用揮發(fā)份低的煤時(shí)，其焦炭量相對較大，這時(shí)可減少第一爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，增大第二爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，這樣可避免在半焦區(qū)過大的漏風(fēng)，而同時(shí)確保焦炭區(qū)有足夠的助燃空氣使焦炭充分燃盡。
[0024]由于原煤經(jīng)過了氣化熱解區(qū)的還原性氣氛下的燃燒過程，可以使部分揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)化為N2 ;部分氣化熱解煤氣在穿過半焦區(qū)時(shí)，受到半焦的還原作用使部分揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為N2。在還原性氣氛燃燒產(chǎn)生的可燃物在經(jīng)過高溫高氧的半焦區(qū)時(shí)大部分燃盡，部分未燃盡可燃物與穿過焦炭區(qū)和半焦區(qū)的被加熱空氣混合而燃盡。
[0025]本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置其優(yōu)點(diǎn)如下:
[0026]本發(fā)明在半焦區(qū)后專設(shè)了厚度較大的焦炭區(qū)，增設(shè)的焦炭區(qū)可以容納煤燃燒后產(chǎn)生的更多的不可燃固體廢物，半焦區(qū)中不可燃物占據(jù)的空間比例降低，使得穿過半焦區(qū)和焦炭區(qū)的空氣大部分被燃燒消耗，有害的漏風(fēng)量減少，過量空氣系數(shù)降低；同時(shí)，較厚的焦炭燃燒區(qū)即可確保焦炭的充分燃盡，也可充分利用焦炭的余熱加熱助燃空氣，使得進(jìn)入和穿過焦炭區(qū)的空氣溫度提高，有利于提高燃燒溫度，增強(qiáng)消煙的穩(wěn)定性；焦炭區(qū)的設(shè)置可以對低灰熔點(diǎn)的煤和含灰量大的煤及其它燃料有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，可有效降低半焦區(qū)的有害漏風(fēng)，保障鍋爐的出力和效率。
[0027]本發(fā)明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風(fēng)量和清灰渣量，有利于控制半焦燃燒和焦炭燃燒的比例，減少漏煤損失，增強(qiáng)煤種的適應(yīng)性；第一爐排和第二爐排均可設(shè)計(jì)為活動爐排，這樣可實(shí)現(xiàn)連續(xù)清渣、清灰，也有利于保證半焦燃燒區(qū)消煙的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置示意圖
[0029]附圖標(biāo)記
[0030]1、上隔墻 2、第一下隔墻 3、第二下隔墻 4、第一爐排
[0031]5、第二爐排 6、風(fēng)室8、半焦區(qū)7、氣化熱解區(qū)
[0032]9、焦炭區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的燃煤解耦燃燒裝置，包括爐體和位于爐體下方的風(fēng)室6，所述的爐體包括:上隔墻1、位于上隔墻I下方分設(shè)于內(nèi)外兩側(cè)的第一下隔墻2和第二下隔墻3，其中，內(nèi)側(cè)的第一下隔墻2的頂端和爐體側(cè)壁間架設(shè)第一爐排4，第一下隔墻2與第二下隔墻3底部之間設(shè)置有第二爐 排5 ;所述第一爐排4的上方與上隔墻I之間構(gòu)成氣化熱解區(qū)7和半焦區(qū)8，所述半焦區(qū)8位于氣化熱解區(qū)7下方；所述的第一下隔墻2與第二下隔墻3構(gòu)成焦炭區(qū)9。
[0035]使用本發(fā)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(qū)在缺氧條件下燃燒，產(chǎn)生氣化熱解煤氣和半焦；
[0037]2)形成的半焦在重力作用下進(jìn)入半焦區(qū)燃燒，最后進(jìn)入焦炭區(qū)燃盡，通過第二爐排將灰渣排出；
[0038]3)半焦區(qū)的半焦以及氣化熱解區(qū)中產(chǎn)生的氣化熱解煤氣在半焦區(qū)與由風(fēng)室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0039]4)焦炭區(qū)的焦炭與由風(fēng)室從第二爐排穿過的空氣混合后燃燒；
[0040]5)上述步驟3)和步驟4)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂胁糠治慈急M的可燃物和過?？諝?，穿過焦炭區(qū)和半焦區(qū)后繼續(xù)混合燃盡，燃盡后的煙氣從上隔墻的另一側(cè)煙道離開燃燒區(qū)。
[0041]本發(fā)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(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明的第一爐排4與第二爐排5均設(shè)置為可活動爐排，第一爐排4的通風(fēng)或落灰間隙較第二爐排5的通風(fēng)或落灰間隙大。
[0042]所述風(fēng)室6通過隔板被分隔成若干次級風(fēng)室，每個(gè)次級風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量單獨(dú)調(diào)節(jié)。
[0043]本發(fā)明的第一爐排和第二爐排可分別控制通風(fēng)量和清灰渣量，當(dāng)燃用揮發(fā)份高的煤時(shí)，其焦炭量相對較少，這時(shí)可增大第一爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，減少第二爐排的通風(fēng)量和清灰渣量。當(dāng)燃用揮發(fā)份低的煤時(shí)，其焦炭量相對較大，這時(shí)可減少第一爐排的通風(fēng)量和清灰渣量，增大第二爐排的通風(fēng)量和清灰渣量。
[0044]對于增加第一下隔墻2的爐子，由于其增加了焦炭層的厚度，增強(qiáng)了對煤種的適應(yīng)性；沒有增設(shè)第一下隔墻2的爐子，只能適應(yīng)揮發(fā)分較高、結(jié)渣性能較好、通風(fēng)性較強(qiáng)的煤種。
[0045]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，包括爐體和位于爐體下方的風(fēng)室(6)，所述的爐體包括:上隔墻(I)、位于上隔墻(I)下方分設(shè)于內(nèi)外兩側(cè)的第一下隔墻(2)和第二下隔墻(3)，其中，內(nèi)側(cè)的第一下隔墻(2)的頂端和爐體側(cè)壁間架設(shè)第一爐排(4)，第一下隔墻(2)與第二下隔墻(3)底部之間設(shè)置有第二爐排(5)； 所述第一爐排(4)的上方與上隔墻(I)之間構(gòu)成氣化熱解區(qū)(7)和半焦區(qū)(8)，所述半焦區(qū)(8)位于氣化熱解區(qū)(7)下方；所述的第一下隔墻(2)與第二下隔墻(3)構(gòu)成焦炭區(qū)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，所述第一爐排(4)為活動爐排。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，所述第二爐排(5)為活動爐排。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，所述第一爐排(4)的爐排通風(fēng)或落灰間隙比第二爐排(5)的爐排通風(fēng)或落灰間隙小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，所述風(fēng)室(6)通過隔板被分隔成若干次級風(fēng)室，每個(gè)次級風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)量單獨(dú)調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤解耦燃燒裝置，其特征在于，所述的燃煤解耦燃燒裝置對稱布置，爐體兩側(cè)分別設(shè)有上隔墻(I)及其對應(yīng)設(shè)置的第一下隔墻(2)、第二下隔墻(3)、第一爐排(4)和第二爐排(5)，氣化熱解區(qū)(7)位于對稱的兩個(gè)上隔墻之間。
7.一種基于權(quán)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(jìn)入氣化熱解區(qū)燃燒，產(chǎn)生氣化熱解煤氣和半焦； 2)步驟I)形成的半焦進(jìn)入半焦區(qū)燃燒后進(jìn)入焦炭區(qū)燃盡； 3)半焦區(qū)的半焦以及氣化熱解區(qū)中產(chǎn)生的氣化熱解煤氣在半焦區(qū)與由風(fēng)室從第一爐排和第二爐排穿過的空氣混合后燃燒； 4)焦炭區(qū)的焦炭與由風(fēng)室從第二爐排穿過的空氣混合后燃燒； 5)步驟3)和步驟4)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂瓦^?？諝猓┻^焦炭區(qū)和半焦區(qū)后繼續(xù)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(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)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(xué)院過程工程研究所