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一种链条炉高效低NOx混燃 煤基固体 燃料的系统及方法

阅读：386发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统及方法。本发明针对链条炉燃烧效率低、NOx 排放量高以及燃用低挥发分煤基固体燃料着火稳燃困难等问题，采用热解气再燃烧、局部富氧燃烧与掺烧耦合技术改进其燃烧过程。本发明将高挥发分煤基固体燃料热解，热解后的焦炭置于炉排上在局部富氧的条件下燃烧，在热解焦炭燃烧形成底火后，将通过给料装置将低挥发分煤基固体燃料置于底火之上，使低挥发分煤基固体燃料双面受热且在富氧条件下着火燃烧，解决了热解焦炭与低挥发分煤基固体燃料着火困难的问题。本发明热解气再燃烧的过程，可实现燃烧优化并且降低NOx排放量，同时在炉膛内部采用空气深度分级技术，进一步减少NOx的排放量。，下面是一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，包括稳压风仓(1)、富氧分离器(2)、炉膛(16)、链条炉排(11)、送风机(19)和尾部烟道；其中，链条炉排(11)下部设有由贫氧一次风风仓(6)、富氧一次风风仓(7)和常规一次风风仓(8)组成的一次风风仓，炉膛(16)中设有前拱(12)和后拱(14)，前拱(12)处开设有前拱混合二次风喷口(13)，后拱(14)处开设有低挥发分煤基固体燃料入口(10)和后拱混合二次风喷口(15)，炉膛(16)的燃尽风区开设有燃尽风喷口(17)，尾部烟道内设有空气预热器(18)；
工作时，烟煤或生物质经破碎后送入链条炉排(11)，低挥发分煤基固体燃料由后拱(14)上的低挥发分煤基固体燃料入口(10)进入炉膛(16)，燃烧后从落渣口(20)排出，空气经送风机(19)进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器(18)加热后送入稳压风仓(1)，稳压风仓(1)的出口分为两路，一路经常规一次风风机(5)送入常规一次风风仓(8)，另一路送入富氧分离器(2)，富氧分离器(2)的出口分为两路，一路经富氧一次风风机(4)分别送入富氧一次风风仓(7)和燃尽风喷口(17)，另一路经贫氧一次风风机(3)分别送入贫氧一次风风仓(6)、前拱混合二次风喷口(13)和后拱混合二次风喷口(15)。
2.根据权利要求1所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，还包括煤斗(9)，烟煤或生物质经破碎后由煤斗(9)送入链条炉排(11)。
3.根据权利要求1所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，还包括除尘器(21)、引风机(22)和烟囱(23)，烟气经除尘器(21)和引风机(22)后由烟囱(23)排放。
4.根据权利要求1所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，根据掺烧燃料的种类与比例不同，通过调节贫氧一次风风机(3)、富氧一次风风机(4)和常规一次风风机(5)之间的流量大小和比例，实现向一次风风仓提供不同氧气浓度与流量的空气。
5.根据权利要求1所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，前拱混合二次风喷口(13)和后拱混合二次风喷口(15)对称布置，均向下倾斜15°；煤基固体燃料入口(10)设置在后拱(14)上。
6.根据权利要求1所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，其特征在于，燃尽风喷口(17)位于炉膛(16)中上部，角度调节范围为-15°～15°。
7.一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，包括：
1)烟煤或生物质高挥发分煤基燃料送至链条炉排(11)，在贫氧一次风的作用下热解燃烧，热解焦炭在富氧一次风的作用下燃烧形成底火；
2)难燃的低挥发分煤基固体燃料经低挥发分煤基固体燃料入口(10)进入炉膛(16)，大颗粒低挥发分煤基固体燃料经炉膛高温烟气加热以后覆盖在热解焦炭形成的底火上，低挥发分煤基固体燃料处于双面受热与富氧条件下，有利于着火与稳燃，小颗粒低挥发分煤基固体燃料悬浮在炉膛(16)中燃烧形成还原性气氛；
3)链条炉排(11)前段产生的热解气向上运动至前拱(12)高度处，在贫氧二次风的作用下，热解气、烟气与悬浮在炉膛(16)中的小颗粒低挥发分煤基固体燃料混合燃烧，在前拱(12)和后拱(14)形成的“喉口”下方区域形成强还原性气氛的再燃区，有助于降低NOx排放与生成；
4)富氧燃尽风由炉膛(16)上方的燃尽风喷口(17)进入炉膛(16)，使未完全燃烧的可燃气体与细颗粒低挥发分煤基固体燃料快速燃尽；通过调节喷口角度进而适应不同燃烧工况或满足不同还原时间的要求。

说明书全文

一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体 燃料的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于链条炉节能改造以及煤基固体燃料利用领域，具体涉及一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统及方法。

背景技术

[0002] 我国工业锅炉的煤炭消耗量占我国煤炭产量的35％左右。其中，链条炉由于结构简单、投资小，且生产运行技术成熟，被广泛运用于各生产领域中，占工业锅炉的比重最大。但链条炉容量小、生产效率低，加之运行与管理水平不高，造成大量的能源浪费以及污染物排放量的升高。因此，提高链条炉的燃烧效率、降低燃烧过程中NOx排放是亟待解决的问题。

[0003] 高挥发分煤在热解气化利用过程中会产生大量低挥发分的固体炭质产品，称为低挥发分煤基固体燃料，如热解半焦、气化残炭等。发展利用煤化副产品技术，能够推动低阶煤基固体燃料规模化发展，从而取得更好的环保与经济效应。此类煤基燃料炭含量与发热量高。但着火温度高，难以燃尽，因此燃烧利用方面存在一定的困难。

[0004] 通过热解气再燃烧、局部富氧燃烧与掺烧技术结合，在炉排前端燃料进入炉排在贫氧一次风与炉膛高温辐射条件下进行热解，产生大量热解气上升在炉膛中发生再燃烧反应，热解气再燃烧产生的强还原性气氛可降低NOx的排放量。热解后半燃烧状态的焦炭与掺烧的低挥发分煤基固体燃料在富氧条件下能够快速稳定着火，解决此类燃料的着火与燃尽困难问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统和方法，针对目前链条炉燃烧效率低，煤基副产品燃烧利用困难，污染物排放量高等问题，拟在链条炉燃烧过程中实现热解气体与热解焦炭燃烧的分离，实现热解气再燃烧，达到提高链条炉的燃烧效率、降低NOx排放的目的，同时提供高挥发分燃料与低挥发分煤基固体燃料混燃的系统与方法，保证充分稳定燃烧。

[0006] 本发明是采用如下技术方案来实现的：

[0007] 一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，包括稳压风仓、富氧分离器、炉膛、链条炉排、送风机和尾部烟道；其中，链条炉排下部设有由贫氧一次风风仓、富氧一次风风仓和常规一次风风仓组成的一次风风仓，炉膛中设有前拱和后拱，前拱处开设有前拱混合二次风喷口，后拱处开设有低挥发分煤基固体燃料入口和后拱混合二次风喷口，炉膛的燃尽风区开设有燃尽风喷口，尾部烟道内设有空气预热器；

[0008] 工作时，烟煤或生物质经破碎后送入链条炉排，低挥发分煤基固体燃料由后拱上的低挥发分煤基固体燃料入口进入炉膛，燃烧后从落渣口排出，空气经送风机进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器加热后送入稳压风仓，稳压风仓的出口分为两路，一路经常规一次风风机送入常规一次风风仓，另一路送入富氧分离器，富氧分离器的出口分为两路，一路经富氧一次风风机分别送入富氧一次风风仓和燃尽风喷口，另一路经贫氧一次风风机分别送入贫氧一次风风仓、前拱混合二次风喷口和后拱混合二次风喷口。

[0009] 本发明进一步的改进在于，还包括煤斗，烟煤或生物质经破碎后由煤斗送入链条炉排。

[0010] 本发明进一步的改进在于，还包括除尘器、引风机和烟囱，烟气经除尘器和引风机后由烟囱排放。

[0011] 本发明进一步的改进在于，根据掺烧燃料的种类与比例不同，通过调节贫氧一次风风机、富氧一次风风机和常规一次风风机之间的流量大小和比例，实现向一次风风仓提供不同氧气浓度与流量的空气。

[0012] 本发明进一步的改进在于，前拱混合二次风喷口和后拱混合二次风喷口对称布置，均向下倾斜15°；煤基固体燃料入口设置在后拱上。

[0013] 本发明进一步的改进在于，燃尽风喷口位于炉膛中上部，角度调节范围为-15°～15°。

[0014] 一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的方法，包括：

[0015] 1)烟煤或生物质高挥发分煤基燃料送至链条炉排，在贫氧一次风的作用下热解燃烧，热解焦炭在富氧一次风的作用下燃烧形成底火；

[0016] 2)难燃的低挥发分煤基固体燃料经低挥发分煤基固体燃料入口进入炉膛，大颗粒低挥发分煤基固体燃料经炉膛高温烟气加热以后覆盖在热解焦炭形成的底火上，低挥发分煤基固体燃料处于双面受热与富氧条件下，有利于着火与稳燃，小颗粒低挥发分煤基固体燃料悬浮在炉膛(16)中燃烧形成还原性气氛；

[0017] 3)链条炉排前段产生的热解气向上运动至前拱高度处，在贫氧二次风的作用下，热解气、烟气与悬浮在炉膛中的小颗粒低挥发分煤基固体燃料混合燃烧，在前拱和后拱形成的“喉口”下方区域形成强还原性气氛的再燃区，有助于降低NOx排放与生成；

[0018] 4)富氧燃尽风由炉膛上方的燃尽风喷口进入炉膛，使未完全燃烧的可燃气体与细颗粒低挥发分煤基固体燃料快速燃尽；通过调节喷口角度进而适应不同燃烧工况或满足不同还原时间的要求。

[0019] 本发明提供的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统及方法，至少具有以下有益的技术效果：

[0020] 1)本发明改进了一次风供风系统，加装了富氧分离器，对经稳压风仓后部分一次风进行富氧分离，得到O2浓度不同的贫氧一次风与富氧一次风。

[0021] 2)贫氧一次风段产生的热解气随一次风流动到炉膛中燃烧，将燃料的燃烧过程分解成热解气再燃烧和热解焦炭燃烧两个过程，能降低NOx的排放量，提高燃料利用率。

[0022] 3)富氧一次风段所采用的局部富氧技术使燃料热解后焦炭与掺烧的低挥发分煤基燃料能够更易着火与稳定燃烧。热解焦炭燃烧产生底火，有助于后续掺烧燃料稳定着火。

[0023] 4)一次风供给系统采用分段布置的方法，当混燃燃料、比例变化时，可通过各一次风机调节各风室的比例，满足不同工况下配风要求。

[0024] 5)在后拱上设了低挥发分煤基固体燃料入口，大颗粒的低挥发分煤基固体燃料在重力的作用下落向链条炉排，与炉膛中的高温烟气逆流换热，低挥发分煤基固体燃料快速升温后落入链条炉排形成的底火上，在富氧空气的作用下快速着火燃烧，小颗粒的低挥发分煤基固体燃料被一次风托起悬浮在炉膛中燃烧，可有助于在炉膛中形成还原性气氛，降低NOx的生成。

[0025] 6)前后拱上对称布置的二次风，采用贫氧空气，在“喉口”处加强热解气、烟气与小颗粒煤基固体燃料三者之间的混合扰动，实现再燃烧产生强还原性气氛，降低NOx的生成。炉膛侧墙上交替布置了燃尽风喷口，燃尽风采用富氧空气，实现未燃尽物质的快速燃烧，缩短燃尽时间。燃尽风喷口的角度为-15°～15°，可根据实际燃烧状况与所需还原时间调节喷入角度，实现烟气中可燃物质高效的燃尽。
附图说明

[0026] 图1是链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统示意图。

[0027] 附图标记说明：

[0028] 1为稳压风仓，2为富氧分离器，3为贫氧一次风风机，4为富氧一次风风机，5为常规一次风风机，6为贫氧一次风风仓，7为富氧一次风风仓，8为常规一次风风仓，9为煤斗，10为低挥发分煤基固体燃料入口，11为链条炉排，12为前拱，13为前拱二次风喷口，14为后拱，15为后拱二次风喷口，16为炉膛，17为燃尽风喷口，18为空气预热器，19为送风机，20为落渣口，21为除尘器，22为引风机，23为烟囱。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明做进一步的阐述：

[0030] 参见图1，本发明提供的一种链条炉高效低NOx混燃煤基固体燃料的系统，包括富氧分离器2、贫氧一次风风仓6、富氧一次风风仓7、常规一次风风仓8、链条炉排11、炉膛16和尾部烟道，烟煤从煤斗9给入炉排11燃烧，链条炉排11下设有一次风风仓，部分空气经稳压风仓1后，经富氧分离器2进行分离，不同O2浓度的一次风分别通过贫氧一次风风仓6、富氧一次风风仓7和常规一次风风仓8经过链条炉排11进入炉膛16。链条炉排11上部所设的前拱12与后拱14处形成“喉口”区域，燃料随着炉排向右移动燃烧，燃尽后落入落渣口20，低挥发分煤基固体燃料通过低挥发分煤基固体燃料入口10喷入链条炉排11上，空气经送风机19进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器18加热，作为一次风与二次风供给燃料燃烧，炉膛16内还设置了前拱混合二次风喷口13、后拱混合二次风喷口15和燃尽风喷口17，烟气经除尘器21和引风机22后由烟囱23排放。

[0031] 空气经稳压风仓1后，部分空气作为常规一次风经常规一次风风机5送入常规一次风风仓8供着火后的焦炭与低挥发分煤基固体燃料燃尽，另外一部分空气经富氧分离器2对空气进行富氧分离处理，得到O2浓度不同的两股一次风，贫氧一次风经过贫氧一次风风机3和贫氧一次风风仓6进入链条炉排11，富氧一次风经富氧一次风风机4和富氧一次风风仓7进入链条炉排11。

[0032] 烟煤或可燃生物质经煤斗9给入链条炉排11上，随着链条炉排11的向右移动，燃料首先在贫氧一次风的作用下，加剧燃料热解过程，产生的热解气体随着一次风流动到炉膛16当中，实现热解气再燃烧。热解后半燃烧状态的焦炭进入到富氧燃烧区，在富氧条件下热解焦炭快速着火燃烧形成底火。

[0033] 低挥发分煤基固体燃料经低挥发分煤基固体燃料入口10进入炉膛16，较大颗粒的低挥发分煤基固体燃料被高温烟气加热后落在热解焦炭形成的底火上，形成上来自炉膛16、下来自热解焦炭层的双面受热着火条件，在富氧一次风风仓7供给富氧一次风的混合作用下，给入的低挥发分煤基固体燃料快速稳定着火燃烧。另外，给入较小的燃料颗粒在一次风的作用下，被托起至炉膛16中燃烧，可形成还原性气氛，降低NOx的生成量。

[0034] 位于前拱12与后拱14上的前拱混合二次风喷口13、后拱混合二次风喷口15对称布置，角度为向下倾斜15°，二次风将链条炉排11前段产生的热解气、燃烧烟气与细小的低挥发分煤基固体燃料颗粒进行充分的混合，采用贫氧风机出口的贫氧空气作为混合二次风，在炉排上方的再燃烧区形成还原性气氛，降低NOx的生成。

[0035] 燃尽风喷口17对称布置，燃尽风采用富氧空气，上下方向角度的调节范围在-15°～15°，采用富氧空气作为燃尽风，使得未燃烧的热解气和固体燃料能够快速充分的燃尽。调节燃尽风喷口的角度可满足不同还原时间与不同燃烧工况下燃尽的要求。

[0036] 参见图1，本发明提供的一种链条炉高效低NOx混燃低挥发分煤基固体燃料的方法，包括：

[0037] 1)部分空气经稳压风仓1后进入富氧分离器，获取O2浓度不同的两股一次风，将传统一次风风仓改变为由三个风室组成，实现不同燃烧区域一次风O2浓度不同的供给要求；

[0038] 2)挥发分含量高的烟煤或生物质类燃料经煤斗9进入链条炉排11在贫氧条件下热解燃烧，将燃烧过程拆分为热解气再燃烧过程与热解焦炭燃烧过程，能够提高燃烧效率、降低NOx的排放。

[0039] 3)热解燃烧后的焦炭在富氧一次风的作用下快速稳定着火燃烧，在链条炉排11上形成引燃底火。

[0040] 4)由低挥发分煤基固体燃料入口10进入炉膛的大颗粒低挥发分煤基固体燃料落经高温烟气预热后落在由热解焦炭燃烧形成的底火上，形成双面受热的着火燃烧条件；另外，在富氧空气的条件下，掺入燃料能够快速着火燃烧。小颗粒的低挥发分煤基固体燃料悬浮在炉膛中燃烧形成还原性气氛。

[0041] 5)二次风采用贫氧空气，由“喉口”处进入炉膛，加强热解气、烟气与细颗粒煤基固体燃料之间的混合扰动，在“喉口”下方区域形成再燃区，该区域的强还原性气氛能大大降低NOx的生成量。

[0042] 6)富氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口17进入炉膛16，燃尽风采用富氧空气，以使未燃烧物质快速燃尽。燃尽风喷口17调节角度的范围为上下方向的-15°～15°，调节上下角度能适应不同燃烧工况及还原时间的要求。

[0043] 运行时烟煤或生物质等高挥发分燃料由煤斗9给入链条炉排11，O2浓度不同的一次风从炉排下方的贫氧一次风风仓6、富氧一次风风仓7和常规一次风风仓8经链条炉排11进入炉膛16中，在贫氧一次风风仓6上方的链条炉排11上热解燃烧，热解气随一次风上升到炉膛16中，热解焦炭随炉排向右移动，在与富氧一次风的混合条件下，焦炭快速着火燃烧并形成底火，混燃燃料经低挥发分煤基固体燃料入口10进入燃烧的焦炭层上，与高温烟气逆流换热后落炉排上，在底火与炉膛的双面加热的条件下，混燃燃料混合富氧一次风快速着火燃烧。细小颗粒的低挥发分煤基固体燃料被托起进入炉膛，在前后拱上前拱混合二次风喷口13和后拱混合二次风喷口的贫氧二次风的扰动下与热解气体、烟气混合形成还原性气氛，降低NOx的生成。富氧燃尽风经燃尽风喷口17进入炉膛，通过喷口上下角度的变化实现不同工况下、不同还原时间的燃尽要求，混合稳定燃烧的焦炭与煤基固体燃料在常规一次风的混合下燃尽排出，由送风机19供给的空气经锅炉尾部烟道设置的空气预热器18预热后送入稳压风仓。尾部烟道的烟气经除尘器21、引风机22与烟囱23后排放。

[0044] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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