專利名稱：一種前置煤氣化層燃裝置及其燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤氣化層燃裝置，具體涉及一種前置煤氣化層燃裝置及其燃燒方法。屬于潔凈能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，我國能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主。煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的大氣污染物約占大氣污染物總量的70%，NOx占的總排放量的67%。NOx的危害十分嚴(yán)重，NOx有毒且容易與動物血液中的血色素結(jié)合，使血液缺氧，引起中樞神經(jīng)麻痹；N02在強(qiáng)烈的紫外線輻射下形成光化學(xué)煙霧，光化學(xué)有毒煙霧含量超過0.3ppm時，會強(qiáng)烈刺激人體感官引起不良反應(yīng)；Ν0χ與SO2和粉塵共存，可生成毒性更大的硝酸，形成酸雨。2007年我國氮氧化物排放總量達(dá)到17.977Mt，其中火電機(jī)組NOx排放量占總排放量的37%，工業(yè)鍋爐排放量占NOx總排放量的23.5%。因此解決工業(yè)鍋爐NOx污染的問題有著極其重要的意義。現(xiàn)階段SCR技術(shù)是脫硝效率最高的方法，但是其投資成本和運(yùn)行成本較高，不適用于工業(yè)鍋爐。而鏈條鍋爐在工業(yè)鍋爐中占有重要位置，因此開發(fā)研究工業(yè)鍋爐爐內(nèi)燃燒脫硝技術(shù)具有廣泛的市場前景。專利CN100470126C公開了一種燃煤鍋爐的低污染高效率的燃燒方法。但由于該方法生成的半焦和可燃?xì)馕捶蛛x，使NOx的脫除效果受影響。專利CN10138724B公開了一種層燃鍋爐的低污染高效燃燒方法。但由于該專利的煤的熱解過程位于爐膛內(nèi)，故不適用于現(xiàn)有鍋爐的改造過程。并且，上述兩篇專利的煤氣化過程不易控制，煤的氣化速率、氣化量不易調(diào)節(jié)；煤種的適應(yīng)性差，易結(jié)焦，結(jié)焦后影響煤層的下移；產(chǎn)生的氣化氣與煙氣混合不均勻，還原效果差，還可能導(dǎo)致燃燒效率降低
發(fā)明內(nèi)容
·本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種前置煤氣化層燃裝置及其燃燒方法。本發(fā)明能夠提高工業(yè)層燃鍋爐的燃燒效率，降低NOx和SOx排放，特別適用于工業(yè)層燃鍋爐的改造使用。本發(fā)明能夠有效抑制NOx生成，并實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，解決傳統(tǒng)鏈條層燃爐高NOx、高SOx的排放問題，并通過實現(xiàn)燃料的完全燃燒提高鍋爐的效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種前置煤氣化層燃裝置，包括依次連通的煤斗、煤氣化室和排焦管，所述煤氣化室的頂部設(shè)有煤氣管，所述煤氣管內(nèi)設(shè)有引射噴嘴，引射噴嘴通過引射風(fēng)管道與二次風(fēng)管道連通，并且，引射噴嘴與二次風(fēng)管道平行，引射噴嘴的噴口朝向爐膛，所述二次風(fēng)管道與煤氣管呈上下平行設(shè)置，且兩者均與爐膛連通；所述煤氣化室的底部安裝底部風(fēng)箱，所述底部風(fēng)箱與氣化風(fēng)管道連通，并且，所述底部風(fēng)箱通過爐排I連通至煤氣化室，爐排I向排焦管的入口方向傾斜布置；所述排焦管的入口安裝有破焦機(jī)，出口位于爐膛底部爐排II的上方。所述煤氣管與二次風(fēng)管道之間的距離為300mm 1000mm。
所述爐排I為輥筒爐排或振動爐排，其與水平面之間呈O 80°夾角。 所述爐排II為鏈條爐排，其靠近排焦管的一側(cè)安裝閘板，用于控制煤層厚度。所述弓I射風(fēng)管道和二次風(fēng)管道內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物。所述氣化風(fēng)管道內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，或者還噴入部分水蒸氣，適量的水蒸氣能夠促進(jìn)煤的氣化過程，使CO、H2等還原性氣體的量增加。所述二次風(fēng)管道和氣化風(fēng)管道的入口端均連接至鍋爐尾部煙道或爐膛。上述煤氣化層燃裝置的燃燒方法，具體步驟如下:煤斗向煤氣化室供煤，煤部分氣化得到煤氣和半焦，煤氣通過引射噴嘴噴射的引射風(fēng)進(jìn)入爐膛，半焦在爐排I及重力作用下向排焦管的入口移動，在破焦機(jī)的作用下，半焦被破碎，并落到爐排II上，然后隨爐排II進(jìn)入爐膛氧化燃燒。所述弓I射風(fēng)來源于二次風(fēng)，所述二次風(fēng)噴入爐膛內(nèi)部。所述引射風(fēng)的風(fēng)量占總風(fēng)量的5% 10%，引射風(fēng)風(fēng)速為20m/s 40m/s ;所述二次風(fēng)的風(fēng)量占總風(fēng)量的10% 15%，二次風(fēng)風(fēng)速為20m/s 40m/s。本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明將傳統(tǒng)層燃爐排前段的低溫階段前置到氣化爐，加快煤的干燥升溫過程，減少由于爐排前段低溫燃燒緩慢導(dǎo)致的不完全燃燒損失，采用的氣化結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。將煤與脫硫劑同時送入氣化室進(jìn)行部分氣化，一方面可實現(xiàn)脫硫；另一方面，半焦顆粒也能夠吸收揮發(fā)分中的SOx，脫硫效率較傳統(tǒng)層燃爐有大幅提高。排焦管入口安裝的破焦機(jī)一方面起到破焦作用，另一方面起到向下推動半焦移動的作用。煤氣化室產(chǎn)生的煤氣，在引射風(fēng)的作用下進(jìn)入爐排II上部爐膛；在煤氣管出口的上部設(shè)有二次風(fēng)口，在此噴入二次風(fēng)。氣化風(fēng)是空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，由專門的氣化風(fēng)機(jī)和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)提供；引射風(fēng)和二次風(fēng)也是空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，由專設(shè)的二次風(fēng)機(jī)和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)提供，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)的煙氣引自鍋爐尾部煙道的除塵器后。本發(fā)明利用前置煤氣化層燃裝置將煤部分氣化為煤氣和半焦，半焦在爐排II上整體燃燒，即為氧化區(qū)，縮短著火時間，延長了燃燒時間，降低了灰渣的固體不完全燃燒損失，并通過脫硫劑進(jìn)行氣化固硫；煤氣引入爐膛形成還原性氣氛，即為還原區(qū)，有利于氮氧化物的還原，氣化風(fēng)采用空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，降低煤氣化過程氧含量，降低煤氣化過程N(yùn)Ox生成量；引入二次風(fēng)保證了煤的完全燃燒，即為氧化燃盡區(qū)，提高了燃燒效率，鍋爐熱效率提高4%，NOx降低40%。本發(fā)明的有益效果:與專利CN100470126C以及專利CN10138724B相比，本發(fā)明能通過控制煤斗的下煤量以及爐排I的傳動速度來調(diào)節(jié)給煤量，通過控制氣化風(fēng)風(fēng)量控制氣化過程，并通過控制一次風(fēng)風(fēng)量控制燃燒過程；通過爐排I和破焦機(jī)能夠有效的防止大塊結(jié)焦，煤種適應(yīng)性強(qiáng)；通過引射噴嘴的引射可以使氣化氣和煙氣有效的混合，還原效果好。此外，由于本發(fā)明將煤的氣化過程獨立出來，故該發(fā)明十分適用于現(xiàn)有的層燃爐的改造工程，推廣性很強(qiáng)。1.前置氣化爐產(chǎn)生半焦和煤氣，煤氣作為NOx的還原劑，利于實現(xiàn)自我產(chǎn)氣的再燃燃燒脫硝。2.把煤的干燥氣化放在前置煤氣化爐內(nèi)進(jìn)行，延長了半焦在爐排上的停留時間，降低了灰渣含碳量。3.爐排II靠近排焦管的一側(cè)安裝閘板，能夠控制煤層的厚度。4.引入二次風(fēng)，形成氧化性氣氛，減少爐膛出口氣體不完全燃燒損失。5.能夠?qū)崿F(xiàn)爐內(nèi)脫硫。6.氣化爐低溫(500°C 800°C)運(yùn)行，可減少煤氣中NOx含量，降低NOx產(chǎn)率。7.優(yōu)化煤氣噴入爐膛的位置和方式、氣化風(fēng)流量、二次風(fēng)噴入爐膛的位置和方式，實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能最優(yōu)。8.本發(fā)明裝置簡單、投資少，特別適合現(xiàn)有的鏈條鍋爐改造。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的風(fēng)道原理圖；其中1.爐排I，2.底部風(fēng)箱，3.爐膛，4.煤氣化室，5.煤斗，6.氣化風(fēng)管道，7.氣化風(fēng)機(jī)，8.二次風(fēng)管道，9.引射噴嘴，10.省煤器，11.空氣預(yù)熱器，12.爐排II，13.破焦機(jī)，
14.二次風(fēng)機(jī)，15.煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)；A為氧化區(qū)，B為還原區(qū)，C為氧化燃盡區(qū)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限定。如圖1 2所示，本發(fā)明包括依次連通的煤斗5、煤氣化室4和排焦管，所述煤氣化室4的頂部設(shè)有煤氣管，煤氣管內(nèi)設(shè)有引射噴嘴9，引射噴嘴9通過引射風(fēng)管道與二次風(fēng)管道8連通，并且，引射噴嘴9與二次風(fēng)管道8平行，引射噴嘴9的噴口朝向爐膛16，二次風(fēng)管道8與煤氣管呈上下平行設(shè)置，且兩者均與爐膛16連通；煤氣化室4的底部安裝底部風(fēng)箱2，底部風(fēng)箱2與氣化風(fēng)管道6連通，并且，底部風(fēng)箱2通過爐排Il連通至煤氣化室4，爐排
Il向排焦管的入口方向傾斜布置；排焦管的入口安裝有破焦機(jī)13，出口位于爐膛3底部的爐排II12的上方。

煤氣管與二次風(fēng)管道8之間的距離為300mm 1000mm。爐排Il為輥筒爐排或振動爐排，其與水平面之間呈O 80°夾角。爐排1112為鏈條爐排，其靠近排焦管的一側(cè)安裝閘板，用于控制煤層厚度。引射風(fēng)管道和二次風(fēng)管道8內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物。氣化風(fēng)管道6內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，或者還噴入部分水蒸氣，適量的水蒸氣能夠促進(jìn)煤的氣化過程，使CO、H2等還原性氣體的量增加。二次風(fēng)管道和氣化風(fēng)管道6的入口端均連接至鍋爐尾部煙道或爐膛3。本發(fā)明的工作流程是:煤斗5向煤氣化室4供煤，煤部分氣化得到煤氣和半焦，煤氣通過引射噴嘴9噴射的引射風(fēng)進(jìn)入爐膛3，半焦在爐排Il及重力作用下向排焦管的入口移動，在破焦機(jī)13的作用下，半焦被破碎，并落到爐排1112上，然后隨爐排1112進(jìn)入爐膛3氧化燃燒，爐膛3的另一側(cè)依次設(shè)有省煤器10和空氣預(yù)熱器11。排焦管入口安裝的破焦機(jī)13—方面起到破焦作用，另一方面起到向下推動半焦移動的作用。煤氣化室4產(chǎn)生的煤氣，在引射風(fēng)的作用下進(jìn)入爐排1112上部爐膛；在煤氣管出口的上部設(shè)有二次風(fēng)口，在此噴入二次風(fēng)。氣化風(fēng)是空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，由專門的氣化風(fēng)機(jī)7和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)15提供；引射風(fēng)和二次風(fēng)也是空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，由專設(shè)的二次風(fēng)機(jī)14和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)15提供，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)15的煙氣引自鍋爐尾部煙道的除塵器后。本發(fā)明利用前置煤氣化層燃裝置將煤部分氣化為煤氣和半焦，半焦在爐排1112上整體燃燒，即為氧化區(qū)A，縮短著火時間，延長了燃燒時間，降低了灰渣的固體不完全燃燒損失，并通過脫硫劑進(jìn)行氣化固硫；煤氣引入爐膛3形成還原性氣氛，即為還原區(qū)B，有利于氮氧化物的還原，氣化風(fēng)采用空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，降低煤氣化過程氧含量，降低煤氣化過程N(yùn)Ox生成量；引入二次風(fēng)保證了煤的完全燃燒，即為氧化燃盡區(qū)C，提高了燃燒效率，鍋爐熱效率提高4%，NOx降低40%。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本·發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，包括依次連通的煤斗、煤氣化室和排焦管，所述煤氣化室的頂部設(shè)有煤氣管，所述煤氣管內(nèi)設(shè)有引射噴嘴，引射噴嘴通過引射風(fēng)管道與二次風(fēng)管道連通，并且，引射噴嘴與二次風(fēng)管道平行，引射噴嘴的噴口朝向爐膛，所述二次風(fēng)管道與煤氣管呈上下平行設(shè)置，且兩者均與爐膛連通；所述煤氣化室的底部安裝底部風(fēng)箱，所述底部風(fēng)箱與氣化風(fēng)管道連通，并且，所述底部風(fēng)箱通過爐排I連通至煤氣化室，爐排I向排焦管的入口方向傾斜布置；所述排焦管的入口安裝有破焦機(jī)，出口位于爐膛底部爐排II的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述煤氣管與二次風(fēng)管道之間的距離為300mm 1000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述爐排I為輥筒爐排或振動爐排，其與水平面之間呈O 80°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述爐排II為鏈條爐排，其靠近排焦管的一側(cè)安裝閘板，用于控制煤層厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述引射風(fēng)管道和二次風(fēng)管道內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述氣化風(fēng)管道內(nèi)為空氣、煙氣或空氣和煙氣的混合物，或者還噴入部分水蒸氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種前置煤氣化層燃裝置，其特征在于，所述二次風(fēng)管道和氣化風(fēng)管道的入口端均連接至鍋爐尾部煙道或爐膛。
8.上述任一項權(quán)利要求所述的一種前置煤氣化層燃裝置的燃燒方法，其特征在于，具體步驟如下: 煤斗向煤氣化室供煤，煤部分氣化得到煤氣和半焦，煤氣通過引射噴嘴噴射的引射風(fēng)進(jìn)入爐膛，半焦在爐排I及重力作用下向排焦管的入口移動，在破焦機(jī)的作用下，半焦被破碎，并落到爐排II上，然后隨爐排II進(jìn)入爐膛氧化燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒方法，其特征在于，所述引射風(fēng)來源于二次風(fēng)，所述二次風(fēng)噴入爐膛內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒方法，其特征在于，所述引射風(fēng)的風(fēng)量占總風(fēng)量的5% 10%，引射風(fēng)風(fēng)速為20m/s 40m/s ;所述二次風(fēng)的風(fēng)量占總風(fēng)量的10% 15%，二次風(fēng)風(fēng)速為 20m/s 40m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種前置煤氣化層燃裝置及其燃燒方法。本發(fā)明解決傳統(tǒng)鏈條層燃爐高NOx、高SOx的排放問題，提高鍋爐效率。它包括依次連通的煤斗、煤氣化室和排焦管，煤氣化室的頂部設(shè)有煤氣管，煤氣管內(nèi)設(shè)有引射噴嘴，引射噴嘴通過引射風(fēng)管道與二次風(fēng)管道連通，并且，引射噴嘴與二次風(fēng)管道平行，引射噴嘴的噴口朝向爐膛，二次風(fēng)管道與煤氣管呈上下平行設(shè)置，且兩者均與爐膛連通；煤氣化室的底部安裝底部風(fēng)箱，底部風(fēng)箱與氣化風(fēng)管道連通，并且，底部風(fēng)箱通過爐排I連通至煤氣化室，爐排I向排焦管的入口方向傾斜布置；排焦管的入口安裝有破焦機(jī)，出口位于爐膛底部爐排II的上方。
文檔編號F23B90/06GK103234196SQ20131017961
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者徐夕仁, 劉良良, 郇慶超, 馮太, 陳蓮芳, 董勇, 崔琳, 張立強(qiáng), 王鵬, 王志強(qiáng), 馬春元 申請人:山東大學(xué)