技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍋爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙爐膛煤粉氣化低氮燃燒工業(yè)鍋爐。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)以煤為主要能源的發(fā)展中國(guó)家，煤炭資源占我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的75%左右。煤在燃燒過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，其中氮氧化物（NO_X）對(duì)環(huán)境危害極大，氮氧化物除了形成酸雨破壞生態(tài)環(huán)境，還能形成光化學(xué)煙霧危害人類健康。煤炭高溫燃燒是NO_X的主要來(lái)源之一，而我國(guó)鍋爐主要以燃煤為主，因此降低燃煤鍋爐NO_X的排放具有重要的意義。

同時(shí)，為治理霧霾等嚴(yán)重空氣污染，國(guó)家對(duì)鍋爐煙氣排放指標(biāo)提出了更高的要求；同時(shí)對(duì)鍋爐的能效指標(biāo)也需要有較大的提高，現(xiàn)行管理規(guī)程(TSG0002)規(guī)定，Ⅲ類煙煤、20t/h以上層燃爐能效指標(biāo)：鍋爐熱效率目標(biāo)值88﹪，鍋爐熱效率限定值82﹪；而NOx排放煙氣指標(biāo)，全國(guó)各地要求不一，從每立方米幾十毫克到200mg/m³；現(xiàn)有的傳統(tǒng)鍋爐存在著熱效率不足，煙氣排放的存在污染、不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，具有更好的環(huán)保性能的鍋爐將具有更為廣闊的發(fā)展前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的鍋爐設(shè)備NOx排放不達(dá)標(biāo)的不足，本發(fā)明提供一種雙爐膛煤粉氣化低氮燃燒工業(yè)鍋爐，該鍋爐采用雙爐膛結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)分級(jí)配風(fēng)手段，使一部分煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣化生成大量CO，而不是直接生成CO₂，由于燃燒過(guò)程中生成CO較生成CO₂過(guò)程的放熱量小，所以爐膛不至于產(chǎn)生局部溫度太高的現(xiàn)象，這樣可以有效的減少了NOx生成。另一方面生成的CO可以將一部分NOx還原，這又減少了一部分NOx的排放。同時(shí)合理的爐膛尺寸也使?fàn)t內(nèi)溫度分布更加均勻，大大減少了因局部高溫而生成的NOx。另外副爐膛的設(shè)置可以將主爐膛內(nèi)未燃盡的CO和部分煤粉再次燃燒，提高了煤粉的燃盡率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種雙爐膛煤粉氣化低氮燃燒工業(yè)鍋爐，包括豎直安裝的主爐膛，主爐膛設(shè)置有燃燒器，主爐膛后部緊密安裝有副爐膛，副爐膛后部緊密安裝有尾部煙道；主爐膛下端連通副爐膛下端，副爐膛上端連通尾部煙道上端，尾部煙道下端連通省煤器，省煤器上端設(shè)置有空氣預(yù)熱器；所述的主爐膛上部分平行間隔設(shè)置有多組二次風(fēng)道，所述的主爐膛和副爐膛下部分均設(shè)置有燃盡風(fēng)出風(fēng)口，所述的尾部煙道沿?zé)煔膺\(yùn)動(dòng)方向依次設(shè)置有爐內(nèi)對(duì)流區(qū)和SCR脫硝區(qū)；所述的主爐膛和副爐膛四周附著膜式水冷壁；所述的空氣預(yù)熱器的出風(fēng)口分別通過(guò)管道連接燃燒器、二次風(fēng)道和燃盡風(fēng)出風(fēng)口。燃煤首先在燃燒器中點(diǎn)燃，之后進(jìn)入主爐膛，通過(guò)風(fēng)道對(duì)主爐膛供應(yīng)空氣，通過(guò)分級(jí)配風(fēng)手段，使一部分煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣體生成大量CO，這一過(guò)程放出的熱量相對(duì)較小，主爐膛內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部溫度過(guò)高的情況，有效的減少了NOx的排放，并且CO可以將一部分NOx還原又減少了一部分NOx的排放。CO和未燃盡的煤粉由主爐膛的下端進(jìn)入到副爐膛中，與補(bǔ)入的燃盡風(fēng)混合后再次燃燒，提高煤粉的燃盡率。之后煙氣從副爐膛的上端進(jìn)入到尾部煙道，尾部煙道內(nèi)部設(shè)置的爐內(nèi)對(duì)流區(qū)再次對(duì)水進(jìn)行加熱，之后煙氣經(jīng)過(guò)SCR脫硝區(qū)進(jìn)行脫硝，避免含硝的煙氣污染大氣，之后煙氣經(jīng)過(guò)省煤器和空氣預(yù)熱器最后排出。主爐膛、副爐膛和尾部煙道組成S型三回程煙氣通道，S型煙氣通道能夠有效的提高煙氣的流動(dòng)距離，增加煤粉在爐內(nèi)燃燒時(shí)間，提高燃燒效率。并且能合理選取煙氣速度，積灰少，熱量轉(zhuǎn)化效率高。

優(yōu)選的，所述的主爐膛上部分環(huán)繞主爐膛間隔設(shè)置有四組相互平行的二次風(fēng)道，每組二次風(fēng)道包括環(huán)繞主爐膛并且在同一平面設(shè)置的兩個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管，每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)風(fēng)口和四個(gè)噴口，噴口噴出的氣流以0~15度的角度形成的切圓形式吹入主爐膛；所述的四組二次風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)量占進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量的20~35%。利用分級(jí)配風(fēng)手段，使得該區(qū)域的煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣體生成大量CO，減小NOx的排放。

優(yōu)選的，每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管的四個(gè)噴口分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的燃燒器的四周，每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管的四個(gè)噴口以切圓形式送入到主爐膛內(nèi)部，使煤粉與空氣充分混合均勻，提高煤粉的燃盡率。

優(yōu)選的，所述的省煤器設(shè)置有兩級(jí)，包括沿?zé)煔膺\(yùn)動(dòng)方向設(shè)置的一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器；一級(jí)省煤器下端設(shè)置有回水進(jìn)口，二級(jí)省煤器上端的出水口通過(guò)管道連通爐內(nèi)對(duì)流區(qū)和膜式水冷壁。設(shè)置兩級(jí)省煤器對(duì)煙氣含有的熱量再次進(jìn)行吸收利用，降低煙氣的溫度，提高熱量的轉(zhuǎn)化率。

優(yōu)選的，所述的燃盡風(fēng)由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入，送入的風(fēng)量占進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量的5~10%，使得CO和未燃盡的煤粉在副爐膛中再次燃燒，提高煤粉的燃盡率。

優(yōu)選的，所述的燃燒器的進(jìn)風(fēng)量占進(jìn)鍋爐總風(fēng)量的60~80%，使煤粉充分的燃燒。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用雙爐膛結(jié)構(gòu)，使煤粉燃燒有充分的氣化空間和燃盡空間，煤粉氣化燃燒技術(shù)使主爐膛溫度分布更加均勻，避免局部高溫區(qū)域產(chǎn)生，并且通過(guò)分級(jí)配風(fēng)手段，使一部分煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣化生成大量CO，爐膛不至于產(chǎn)生局部溫度太高的現(xiàn)象，這樣可以有效的減少了NOx生成，另一方面生成的CO可以將一部分NOx還原這又減少了一部分NOx的排放，能有效的降低NOx生成。同時(shí)爐膛尺寸也經(jīng)過(guò)合理的選擇，副爐膛主要將一部分未燃盡的CO和煤粉再次燃燒，提高了煤粉的燃盡率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為本發(fā)明的主爐膛、副爐膛和尾部煙道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A-A方向的剖視圖；

圖4為省煤器和空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中符號(hào)說(shuō)明：1、主爐膛；2、燃燒器；3、副爐膛；4、尾部煙道；5、空氣預(yù)熱器；6、燃盡風(fēng)出風(fēng)口；7、爐內(nèi)對(duì)流區(qū)；8、SCR脫硝區(qū)；9、膜式水冷壁；10、二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管；11、進(jìn)風(fēng)口；12、噴口；13、一級(jí)省煤器；14、二級(jí)省煤器；15、回水進(jìn)口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)多爐膛結(jié)構(gòu)，包括豎直安裝的主爐膛1，主爐膛1設(shè)置有燃燒器2，主爐膛1后部緊密安裝有副爐膛3，副爐膛3后部緊密安裝有尾部煙道4。

本發(fā)明為了使主爐膛1、副爐膛3和尾部煙道4組成S型三回程煙氣通道，主爐膛1下端連通副爐膛3下端，副爐膛3上端連通尾部煙道4上端，尾部煙道4下端連通省煤器，省煤器上端設(shè)置有空氣預(yù)熱器5，S型煙氣通道能夠有效的提高煙氣的流動(dòng)距離，增加煤粉在爐內(nèi)燃燒時(shí)間，提高燃燒效率。

本發(fā)明為了運(yùn)用分級(jí)配風(fēng)技術(shù)，所述的主爐膛1上部分平行間隔設(shè)置有多組二次風(fēng)道，所述的主爐膛1和副爐膛3下部分均設(shè)置有燃盡風(fēng)出風(fēng)口6，在主爐膛1內(nèi)部，使一部分煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣體生成大量CO，避免主爐膛1局部溫度過(guò)高的情況，有效的減少了NOx的排放，并且CO可以將一部分NOx還原這又減少了一部分NOx的排放。在副爐膛3內(nèi)部，CO和未燃盡的煤粉與補(bǔ)入的燃盡風(fēng)混合后再次燃燒，提高煤粉的燃盡率。所述的尾部煙道4沿?zé)煔膺\(yùn)動(dòng)方向依次設(shè)置有爐內(nèi)對(duì)流區(qū)7，進(jìn)一步提高熱量的使用效率，設(shè)置SCR脫硝區(qū)8，對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝處理，避免污染環(huán)境。

所述的主爐膛1和副爐膛3四周附著膜式水冷壁9，所述的空氣預(yù)熱器5的出風(fēng)口分別通過(guò)管道連接燃燒器2、二次風(fēng)道和燃盡風(fēng)出風(fēng)口6。

如圖3所示，為了利用分級(jí)配風(fēng)技術(shù)手段，使得該區(qū)域的煤粉在高溫欠氧環(huán)境下氣體生成大量CO，減小NOx的排放，所述的主爐膛1上部分環(huán)繞主爐膛1間隔設(shè)置有四組相互平行的二次風(fēng)道，每組二次風(fēng)道包括環(huán)繞主爐膛1并且在同一平面設(shè)置的兩個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管10，每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管10上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)風(fēng)口11和四個(gè)噴口12，噴口12噴出的氣流以0~15度的角度形成的切圓形式吹入主爐膛1；所述的四組二次風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)量占進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量的20%。

如圖3所示，為了達(dá)到每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管10的四個(gè)噴口12以切圓形式送入到主爐膛1內(nèi)部，使煤粉與空氣充分混合均勻，提高煤粉的燃盡率，每個(gè)二次風(fēng)道進(jìn)風(fēng)管10的四個(gè)噴口12分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的燃燒器2的四周。

如圖4所示，為了對(duì)煙氣含有的熱量再次進(jìn)行吸收利用，降低煙氣的溫度，提高熱量的轉(zhuǎn)化率，所述的省煤器設(shè)置有兩級(jí)，包括沿?zé)煔膺\(yùn)動(dòng)方向設(shè)置的一級(jí)省煤器13和二級(jí)省煤器14；一級(jí)省煤器13下端設(shè)置有回水進(jìn)口15，二級(jí)省煤器14上端的出水口通過(guò)管道連通爐內(nèi)對(duì)流區(qū)7和膜式水冷壁9。

所述的燃盡風(fēng)由循環(huán)風(fēng)機(jī)送入，送入的風(fēng)量占進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量的10%，所述的燃燒器2的進(jìn)風(fēng)量占進(jìn)鍋爐總風(fēng)量的70%。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。