高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于燃燒鍋爐技術領域，涉及一種大型燃煤鍋爐制造技術的改進。
【背景技術】
[0002]目前，國內外的大容量機燒層燃鍋爐普遍采用傳統(tǒng)的前后拱結構模式。鍋爐煤種適應能力較差，著火延遲現(xiàn)象時有發(fā)生，燃燒狀況不夠理想，爐渣含碳量較高，鍋爐燃燒效率較低，爐內消煙除塵效果差，對流受熱面常積粘結灰且很難清除，氮氧化物的生成和排放無法得到有效控制，爐內噴鈣固硫也因傳統(tǒng)層燃鍋爐沒有適合噴鈣固硫的空間和溫度條件而未能取得成功，致使我國燃煤工業(yè)鍋爐能耗高，成了大氣環(huán)境的主要污染源之一。
[0003]為了控制層燃鍋爐大氣污染物排放，曾有“燃燒中控制大氣污染物排放的高效燃燒層燃爐”(ZL2010 2 0194452.5)實用新型專利，其基本構思具有開創(chuàng)性，適用于中小容量(<40t/h)層燃鍋爐的技術開發(fā)，但其涉及的爐拱結構特征的工藝性和配風技術的有效性，與大容量機燒層燃鍋爐不能匹配，且沒有涉及爐內噴鈣固硫的原理和方法。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是:提供一種高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，它從根本上克服了傳統(tǒng)的前后拱結構模式層燃爐的諸多弊端和爐拱結構特征和配風技術的局限性，實現(xiàn)燃煤的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒、低過?？諝庀禂?shù)運行，有效降低爐渣含碳量，強化爐內消煙降塵效果，消除對流受熱面粘結灰的可能性，并在爐內噴鈣固硫，并且實現(xiàn)高效燃燒、全面改善層燃鍋爐的綜合技術性能，達到煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節(jié)能清潔燃燒的綜合技術效果。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]本實用新型的結構是:在大容量型層燃鍋爐(鏈條爐或往復爐)移動火床頭部構筑回焰式高溫旋風燃燒區(qū)A，高溫旋風燃燒區(qū)A的直立爐拱，將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區(qū)A，后部的主燃區(qū)B、燃盡區(qū)C，旋風燃燒區(qū)A的雙側爐墻上有圓形出口通往雙側燃盡室，主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C則經(jīng)直立爐拱的上沿與導流拱之間、導流拱與鍋爐前墻之間分別形成的兩個切向通道通往旋風燃燒區(qū)A，在旋風燃燒區(qū)A、主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C范圍的移動火床內設有數(shù)個爐排送風室，在旋風燃燒區(qū)A的圓形出口中心線的燃盡室外側墻上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口，在鍋爐后拱水平段的后端緊靠后墻處設有數(shù)個煙氣短路調節(jié)閥門。
[0007]本實用新型的燃燒方法是:燃料煤(原煤、固硫工業(yè)型煤)從爐前煤斗經(jīng)煤斗閘門進入爐內后，在高溫旋風燃燒區(qū)A內1000?1300 °C的溫度條件下被快速加熱升溫，移動火床上的煤層在高溫旋風燃燒區(qū)(即A區(qū))移動火床內的風室不供風或供微風的高溫、低氧、富燃料的還原氣氛中快速氣化和干熘、煤層內和煤層表面附近形成強還原氣氛，燃料在該區(qū)段可停留8-12分鐘，燃料中氮氧化物有足夠的時間完成熱解過程，在還原性氣氛中熱解產(chǎn)生的揮發(fā)份氮直接還原成分子氮，還原氣氛有效地抑制了燃料型NOx的生成，氣化產(chǎn)物(自制二級氣體燃料)一旦離開煤層就被卷入旋轉氣流中，并將來自主燃燒區(qū)B的已生成的NOx部分還原成分子氮，已著火的焦化煤層進入主燃燒區(qū)B后，繼續(xù)氣化和燃燒，氣化產(chǎn)生的可燃氣體和高溫燃燒產(chǎn)物，切向進入旋風燃燒區(qū)后完全燃燒，為燃料的加熱升溫、氣化和干熘及氮氧化物熱解提供熱源，高溫旋轉氣流從旋風燃燒區(qū)進入雙側燃盡室，高溫旋風燃燒區(qū)(S卩A區(qū))移動火床內的風室不供風，極大的降低了煙氣中飛灰濃度，在雙側燃盡室的1000?800°C最適合爐內固硫的的部位和溫度條件下噴鈣固硫，覆蓋燃盡區(qū)C的后拱水平段(或水冷爐墻后拱后水平段)末端的煙氣短路調節(jié)閘門適度開啟。
[0008]本實用新型的有益效果是:以獨特的鍋爐燃燒室爐拱結構和科學的配風技術相結合，超越傳統(tǒng)模式重新組織鍋爐燃燒過程，實現(xiàn)了燃料的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒，低過?？諝庀禂?shù)運行，有效地控制了氮氧化物的生成和排放，實現(xiàn)了燃料的對流與輻射引燃的疊加效果，鍋爐煤種適應能力強，爐渣含碳量低，強化了爐內煙氣混合作用、爐內消煙除塵效果好，消除了對流受熱面粘結灰的可能，并在最適合爐內固硫的最佳溫度條件下噴I丐固硫，達到了煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節(jié)能清潔燃燒的綜合技術效果。
[0009]【附圖說明】
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[0010]圖1是本實用新型用于大容量層燃鍋爐爐膛結構剖視圖；
[0011 ]圖2是本實用新型用于大容量層燃鍋爐A-A側剖視圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型做進一步描述:
[0013]實施例1
[0014]如圖1、2所示，I是移動火床(爐排)；2是旋風燃燒區(qū)側墻;3是直立爐拱;4是爐排送風室;5是爐前煤斗;6是燃料煤;7是煤斗閘門；8是鍋爐前墻;9是旋風燃燒區(qū)圓形出口； 10是B區(qū)至A區(qū)的第一切向通道；11是B區(qū)至A區(qū)的第二切向通道；12是導流拱；13是雙面曝光水冷壁；14是后拱；15是鍋爐后墻；16是煙氣短路調節(jié)門；17是雙側燃盡室；18是二次風旋流器；19是碳酸鈣粉噴口。
[0015]國內外大量的實驗研究和我們在已試制成功的層燃鍋爐(8t/h和70MW)上進行的實驗均表明:層燃鍋爐煤燃燒過程中生成的氮氧化物主要是燃料型而非熱力型或快速型，生成的燃料型氮氧化物中，煤的揮發(fā)份氮的貢獻率為70?80%，本實用新型將改變層燃鍋爐燃燒室的結構特征，在移動火床頭部構筑回焰式高溫旋風燃燒區(qū)，從而改變煤層內的火焰?zhèn)鞑シ较蚝蛡鞑ニ俣?，改變爐內燃燒產(chǎn)物的流動方向和流動狀態(tài)，并采用燃料分級、空氣分級燃燒等措施，重新組織鍋爐燃燒過程，在移動火床頭部燃料揮發(fā)份析出、燃料中氮化物熱解區(qū)段，創(chuàng)造高溫低氧富燃料的還原性燃燒條件，只要有足夠的停留時間，就能促成燃料中氮化物在該區(qū)段盡可能多的熱解為揮發(fā)份氮，在還原性氣氛中促使揮發(fā)份氮直接還原成分子氮，并使回流高溫火焰中已經(jīng)生成的氮氧化合物部分還原成分子氮，從而有效控制氮氧化合物的生成和排放，并在最適合爐內固硫的部位和溫度條件下噴鈣固硫，以提高固硫效率，與此同時，實現(xiàn)高效燃燒、全面改善層燃鍋爐的綜合技術性能。
[0016]燃料煤(原煤、固硫工業(yè)型煤)從爐前煤斗經(jīng)煤斗閘門進入爐內后，在高溫旋風燃燒區(qū)A內1000?1300°C的溫度條件下被快速加熱升溫，移動火床上的煤層在高溫旋風燃燒區(qū)(S卩A區(qū))移動火床內的風室不供風或供微風的高溫、低氧、富燃料的還原氣氛中快速氣化和干熘、煤層內和煤層表面附近形成強還原氣氛，燃料在該區(qū)段可停留8-12分鐘，燃料中氮氧化物有足夠的時間完成熱解過程，在還原性氣氛中熱解產(chǎn)生的揮發(fā)份氮直接還原成分子氮，還原氣氛有效地抑制了燃料型NOx的生成，氣化產(chǎn)物(自制二級氣體燃料)一旦離開煤層就被卷入旋轉氣流中，并將來自主燃燒區(qū)B的已生成的NOx部分還原成分子氮，已著火的焦化煤層進入主燃燒區(qū)B后，繼續(xù)氣化和燃燒，氣化產(chǎn)生的可燃氣體和高溫燃燒產(chǎn)物，切向進入旋風燃燒區(qū)后完全燃燒，為燃料的加熱升溫、氣化和干熘及氮氧化物熱解提供熱源，高溫旋轉氣流從旋風燃燒區(qū)進入雙側燃盡室，高溫旋風燃燒區(qū)(即A區(qū))移動火床內的風室不供風，極大的降低了煙氣中飛灰濃度，回焰式高溫旋風燃燒區(qū)A的存在，不僅實現(xiàn)了飛灰的循環(huán)燃燒，強化了爐內煙氣混合作用、爐內消煙除塵效果好，而且極大的提高了燃料層的移動氣化強度、為燃料分級燃燒、空氣分級燃燒創(chuàng)造了條件，有效地抑制了氮氧化物的生成，消除了對流受熱面粘結灰的可能性，在雙側燃盡室的1000?800 0C最適合爐內固硫的的部位和溫度條件下噴鈣固硫，以提高固硫效率，覆蓋燃盡區(qū)C的后拱水平段(或水冷爐墻后拱后水平段)末端的煙氣短路調節(jié)閘門適度開啟，不僅可將除渣機漏入的冷空氣和產(chǎn)生的水蒸氣直接排入后部煙道，還可將主燃燒區(qū)的高溫煙氣(火焰)適量后引，為爐渣的燃盡創(chuàng)造高溫環(huán)境，以利于提高鍋爐燃燒效率。
【主權項】
1.高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，其特征是:在大容量型層燃鍋爐移動火床頭部構筑回焰式高溫旋風燃燒區(qū)A，高溫旋風燃燒區(qū)A的直立爐拱，將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區(qū)A，后部的主燃區(qū)B、燃盡區(qū)C;旋風燃燒區(qū)A的雙側爐墻上有圓形出口通往雙側燃盡室，主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C則經(jīng)直立爐拱的上沿與導流拱之間、導流拱與鍋爐前墻之間分別形成的兩個切向通道通往旋風燃燒區(qū)A;在旋風燃燒區(qū)A、主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C范圍的移動火床內設有數(shù)個爐排送風室，在旋風燃燒區(qū)A的圓形出口中心線的燃盡室外側墻上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口；在鍋爐后拱水平段的后端緊靠后墻處設有數(shù)個煙氣短路調節(jié)閥門。
【專利摘要】一種高效低氮低硫低塵大容量層燃鍋爐，屬于燃燒鍋爐技術領域，其特征是：在大容量型層燃鍋爐移動火床頭部構筑回焰式高溫旋風燃燒區(qū)A，高溫旋風燃燒區(qū)A的直立爐拱,將移動火床和鍋爐燃燒室分隔為移動火床頭部的旋風燃燒區(qū)A,后部的主燃區(qū)B、燃盡區(qū)C；旋風燃燒區(qū)A的雙側爐墻上有出口通往雙側燃盡室，主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C則經(jīng)直立爐拱的上沿與導流拱之間、在旋風燃燒區(qū)A、主燃區(qū)B和燃盡區(qū)C范圍的移動火床內設有數(shù)個爐排送風室，在旋風燃燒區(qū)A的圓形出口中心線的燃盡室外側墻上設置二次風旋流器及碳酸鈣粉噴口；在鍋爐后拱水平段的后端設有數(shù)個煙氣短路調節(jié)閥門，有益效果是：實現(xiàn)了燃料的移動床氣化和燃料分級、空氣分級燃燒，有效地控制了氮氧化物的生成和排放,鍋爐煤種適應能力強，爐渣含碳量低，達到了煙塵、二氧化硫、氮氧化物超低濃度排放、高效節(jié)能清潔燃燒的綜合技術效果。
【IPC分類】F23L9/00, F23L1/00, F23M5/06, F23J15/02, F23B90/06
【公開號】CN205383594
【申請?zhí)枴緾N201620128498
【發(fā)明人】盧長柱, 宋永福, 盧金鳳, 王繼鑫, 趙凱鋒
【申請人】盧長柱, 吳儉
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月19日