CN102563614B - 一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉及其燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉，包括：炉体、主炉排(1)和预燃炉排；炉体的内部设有燃烧室分隔墙(17)，将炉体的内部空间大体上分隔为上游的预燃室(15)和下游的主燃烧室(18)，主炉排(1)设于所述炉体下部，预燃室(15)位于所述主炉排(1)前段的上方，主燃烧室(18)位于所述主炉排(1)后段的上方；预燃室(15)与主燃烧室(18)通过所述分隔墙(17)上方的烟气通道以及分隔墙(17)下方的煤层通道相连通；预燃炉排位于预燃室(15)内，且以一定倾角设置于主炉排(1)上方，以使煤层沿着该预燃炉排运行至主炉排(1)上。本发明能使预燃的负荷与主燃烧负荷很好地匹配；能够在提高解耦燃烧炉运行负荷的同时，避免出现燃烧中断问题。

Description

一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉及其燃烧方法

技术领域

本发明涉及煤炭燃烧设备领域，具体地说，本发明涉及一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉及其燃烧方法。

背景技术

我国燃煤工业锅炉总数约55万台，年耗煤量近5亿t，主要采用层燃方式且多为链条炉，普遍存在燃烧效率低、污染物排放量高等问题。其中，工业锅炉排放的氮氧化物(NO_x)占我国NO_x总排放量的15％～20％。因此，必须研发相关的减排技术，来降低工业锅炉NO_x排放量。

适用于燃煤工业锅炉的低NO_x燃烧技术主要有低氧燃烧技术、烟气再循环燃烧技术、空气分级燃烧技术、燃料再燃烧技术等。这些技术主要对现有中小型燃煤锅炉进行燃烧方式的改进来降低氮氧化物的排放，但是受到锅炉燃烧效率低、耗电量大、运行成本高等各种问题的限制，上述技术都没有得到广泛应用。因此研究开发效率高、低污染物排放的新型中小型燃煤锅炉作为替代产品，逐步淘汰现有技术落后设备，是符合中国能源结构，彻底解决燃煤污染问题的良好途径。

传统机械炉排炉采用依靠炉膛辐射传热的上部点火方式，由于上层煤首先燃烧，然后逐渐向下层燃烧，燃烧区始终在上部，氧气从下部上行，没有较强的还原气氛阶段，煤中的燃料氮较大部分被氧化，因而燃烧的NO_x的排放较高。同时煤层加热速度慢，着火距离长，下部煤层燃尽困难，导致机械炉排的漏煤损失增大，机械不完全燃烧损失增大。特别是对难燃的煤种，采用分层给煤装置时，粒度较大的煤在煤层下部，难以燃尽，使炉渣含碳量增加，反而使机械不完全燃烧损失增大。

中国专利号为ZL95102081.1的专利提出了一种抑制氮氧化物的无烟燃煤方法及燃煤炉，通过将煤的燃烧过程分解为缺氧干馏和干馏生成气通过半焦层燃烧，实现低NO_x排放和无烟燃烧。由于煤的干馏速度远小于燃烧速度，因此该专利技术仅适用于容量较小的小型燃煤锅炉。为了在较大容量的锅炉上实现低NO_x燃烧，中国专利号为ZL01131238.6的专利提出在机械炉排层燃炉前部设置预燃室和气化室，将10～50％的煤送入预燃室，50％～90％的煤送入气化室，经气化后进入主燃室燃尽，从而实现了低NO_x燃烧。但由于该专利在普通机械炉排层燃炉前部增加了结构非常复杂的预燃室和气化室，导致其成本较高、操作控制难度大、故障率较高，因此实际应用困难。中国专利号为ZL200610011353.7的专利提出在层燃炉炉膛之外设置流化床气化炉，将煤燃烧分解为煤的流化床部分氧化气化和所生成半焦和可燃气于炉排式燃烧炉中燃烧两步，达到降低NO_x排放的目的。但由于该专利所提出的流化床气化炉位于层燃炉炉膛之外，连接通道的结构对半焦的流动性以及流化床内的燃料的流化影响很大，流化床内气化与层燃炉内的燃烧较难匹配。流化床内气化可看做前置燃烧(前置燃烧常被称为预燃)，层燃炉内的燃烧则为主燃烧区内的燃烧。如果主燃烧区负荷大于前置设备的燃烧负荷，就会使主燃烧区燃料供给不足，使燃烧中断；如果前置燃烧的负荷大于主燃烧负荷，则会造成主燃烧区燃料堆积，不能正常工作。因此，后续的公开号为CN101368724的中国专利申请提出在层燃炉的炉体内部设置氧化热解室，同样实现低NO_x的解耦燃烧。但是，位于机械炉排上方的氧化热解室的热解速度仍然难以有效控制，进而导致前置燃烧的负荷与主燃烧负荷不能很好地匹配。公开号为CN101650025的中国专利申请提出了一种新的解耦燃烧炉及解耦燃烧方法，虽然较大程度地解决了以往解耦燃烧锅炉热解速度较慢的问题，但是，该方案预燃区与主燃烧区共用一套炉排控制机构，也没有保持预燃火源的措施，且预燃速度较慢，当负荷较大要求炉排运行速度提高时，点火源不能在预燃区维持住，会被炉排移动到主燃烧区，结果造成预燃区燃烧中断，最终主燃烧也不能维持，导致燃烧中断。因此，该方案中，预燃室的燃烧负荷难以大幅度提高，因而只能满足容量小于10t/h的中小型锅炉的设计要求。

综上所述，当前迫切需要一种能够降低NO_x排放，能够更有效地对燃烧进行控制，且能够适用于较大燃烧负荷而不出现燃烧中断问题的预燃式解耦燃烧炉及其燃烧方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够降低NO_x排放，能够更有效地对燃烧进行控制，且能够适用于较大燃烧负荷而不出现燃烧中断问题的预燃式解耦燃烧炉及其燃烧方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉，包括：炉体、主炉排和预燃炉排；所述炉体的内部设有燃烧室分隔墙，将所述炉体的内部空间大体上分隔为上游的预燃室和下游的主燃烧室，所述主炉排设于所述炉体下部，所述预燃室位于所述主炉排前段的上方，所述主燃烧室位于所述主炉排后段的上方；所述预燃室与所述主燃烧室通过所述分隔墙上方的烟气通道以及所述分隔墙下方的煤层通道相连通；所述预燃炉排位于所述预燃室内，且以一定倾角设置于所述主炉排上方，以使煤层沿着该预燃炉排运行至主炉排上。

其中，所述预燃炉排包括多层可做往复运动的活动炉排，上层至下层的活动炉排的行程依次增大。

其中，所述预燃炉排还包括多层固定炉排，且固定炉排和所述活动炉排相间隔布置。

其中，所述预燃炉排上表面呈阶梯状。

其中，其特征在于，所述预燃炉排倾斜设置以使其上煤层的运动方向相对于水平线的倾角为20度～80度。

其中，所述预燃炉排上方设有中隔墙，用于维持预燃炉排上煤层的最佳厚度和顷角。

其中，所述中隔墙上设有中隔墙通气孔。

其中，所述预燃炉排上方设有中隔墙，用于维持预燃炉排上煤层的最佳厚度和顷角；所述中隔墙依分层布置的活动炉排而采用分段布置，每段中隔墙上分别设有中隔墙通气孔，相邻两段中隔墙间留有间隙。

其中，所述预燃炉排包括上活动炉排和下活动炉排，以及上固定炉排和下固定炉排，其中，上活动炉排的行程小于下活动炉排，上固定炉排设置于上活动炉排和下活动炉排之间，下固定炉排设置于下活动炉排和主炉排之间；所述预燃式机械炉排解耦燃烧炉还包括上中隔墙和下中隔墙，所述下中隔墙的位置对应于所述上固定炉排，并且所述下中隔墙与倾斜炉排的上固定炉排之间的夹角向下张口，使得二者之间所形成的煤层下行通道逐渐变大。

其中，所述活动炉排的驱动装置与各层活动炉排支架连接的驱动连杆采用空行程可调的结构。

其中，所述解耦燃烧炉还包括分层给煤装置，该分层给煤装置设置于所述预燃炉排的进料口处。

本发明还提供了利用上述预燃式机械炉排解耦燃烧炉的相应解耦燃烧方法，包括下列步骤：

1)煤炭进入预燃室进行热解气化，经过热解气化后的燃料生成半焦和煤气；燃料热解气化所需要的热量由进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧的自热方式供给；

2)预燃室中生成的热解气化气在预燃室中的还原性气氛下部分燃烧，以抑制NO_x的生成；预燃炉排上煤层中生成的NO_x在穿过煤层和半焦过程中，由于上部煤层的还原性气氛和半焦的还原作用抑制了氮氧化物的生成；

3)热解气化气部分燃烧后进入主燃烧室首先在局部缺氧的条件下继续进行燃烧，继续降低NO_x含量；

4)步骤3)的燃烧所产生的烟气在主燃烧室与高温富氧空气混合后，在高温的氧化性气氛下继续燃烧，使还原性气氛下产生的CO和烟黑燃尽；

5)进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧所生成的半焦由所述预燃炉排输送到主炉排，再随主炉排进入主燃烧室燃尽；主炉排上半焦中生成的NO_x在穿过半焦过程中，由于半焦的还原作用抑制了氮氧化物的生成。

与现有技术中的层燃炉相比，本发明具有下列技术效果：

1、本发明能够使预燃速度得到有效控制，使预燃的负荷与主燃烧负荷很好地匹配，确保燃烧设备的稳定连续运行。

2、本发明能够在提高解耦燃烧炉运行负荷的同时，避免出现燃烧中断问题，从而使得本发明可以应用到更大容量的锅炉中。

3、本发明可减少层燃锅炉的漏煤损失。

4、本发明对燃料的适应性大大加强。

5、本发明同时降低NO_x和可燃物的解耦燃烧效果更好。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的解耦燃烧炉的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的解耦燃烧炉的预燃室结构的放大示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的解耦燃烧炉的预燃室结构的半剖俯视示意图。

其中的附图标记为：1-主炉排；2-下进风室；3-炉排运动机构；4-下固定炉排；5-下活动炉排；6-上固定炉排；7-上活动炉排；8-上进风室；9-预燃煤层，10-分层给煤装置；11-上中隔墙；12-上中隔墙通气孔；13-下中隔墙；14-下中隔墙通气孔；15-预燃室；16-半焦层；17-燃烧室分隔墙；18-主燃烧室；19-预燃炉排；20-炉体；21-前拱；22-后拱；23-落渣口

具体实施方式

以下，结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

根据本发明的一个实施例，提供了一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉，如图1所示，该解耦燃烧炉包括：分层给煤装置10、炉体20、燃烧室分隔墙17、主炉排1和预燃炉排19。本发明中，炉体可以直接采用现有技术中工业锅炉的各种具体结构，例如，炉体可以包括前拱21和后拱22，这里对炉体的具体结构不再赘述。所述炉体的内部设有燃烧室分隔墙17，将炉体的内部空间大体上分隔为上游的预燃室15和下游的主燃烧室18。本发明中，主燃烧室也可以直接采用现有技术中工业锅炉的各种结构，这里对主燃烧室的具体结构也不再赘述。所述主炉排1设于炉体下部。预燃室15位于主炉排1前段的上方，与主燃烧室18通过燃烧室分隔墙17上方的烟气通道和燃烧室分隔墙17下方的煤层通道相连通。主燃烧室18位于主炉排1后段的上方。分层给煤装置10设置于所述预燃炉排的进料口处，用于将煤按大颗粒在预燃室炉排下层，小颗粒在预燃室炉排上层的布置方式送入预燃室15。预燃炉排位于预燃室15内，且设置于主炉排1上方，并呈一定倾角，以使煤层沿着该预燃炉排运行至主炉排1上。该实施例中，燃烧室分隔墙17不仅将预燃室15和主燃烧室18有效分割，以保持预燃室的还原性气氛，同时燃烧室分隔墙17还可以缓冲主炉排与预燃炉排的不同步，并调节主炉排1上的煤层厚度。与分层给煤装置10配合，预燃炉排运行时可使更多的大颗粒煤留在炉排上，而更多的小颗粒煤沿炉排上煤层较快下滑，这样不仅提高了预燃炉的通风、燃烧强度，也可使大颗粒煤在预燃室中进行充分的热解气化反应。结合下引燃的燃烧方式，分层给煤装置也可以适应无烟煤等难燃煤，不仅能够降低漏煤损失，还使得大颗粒煤燃烧时间充分。炉排上的煤层首先是下部燃烧，然后再点燃上部的煤层，下部煤层供氧充分，燃烧剧烈，上部煤层受下部对流和传导传热强烈，因而上下层燃料都更易快速燃烧和充分燃尽，不仅提高了燃烧效率，也提高了炉排面积有效利用率，对难燃燃料的适应性也大大加强。

同时参考图1和图2，根据本发明的另一个实施例中，所述预燃炉排包括多层活动炉排，各层活动炉排的往复行程不同。位于上层的活动炉排行程小于位于下层的活动炉排。上层至下层的活动炉排的往复行程依次增大，使得输煤速度逐次增大。这样即有利于增加新煤的点燃时间，避免炉排运行较快时燃烧中断，又可给主炉排输送足量的煤，提高解耦燃烧炉在大负荷下的运行能力。另外，炉排刚上煤时，炉排的活动行程小，也可减少未燃烧煤的漏煤损失。如图2所示，在一个实施例中，预燃炉排包括上活动炉排7和下活动炉排5，以及上固定炉排6和下固定炉排4。其中，上活动炉排7的行程小于下活动炉排5。上固定炉排6设置于上活动炉排7和下活动炉排5之间，下固定炉排4设置于下活动炉排5和主炉排1之间，即固定炉排和活动炉排(主炉排1也可以理解为一种活动炉排)相间隔布置。这样，活动炉排向前推煤到固定炉排上，然后向后运动(回复原位)时，煤层可以留在固定炉排上；这样活动炉排往复运动，不断地向前推挤煤粒，使煤落在下一个活动炉排上。煤粒按上述过程依次继续前行，实现煤的连续输送运动。另外，预燃炉排还包括用于驱动所述上活动炉排7和下活动炉排5的运动机构3。在预燃炉排下侧设置下进风室2，用于控制与该下进风室2相对的下部炉排上煤层的供风。在预燃炉排上侧设置上进风室8，用于控制与该上进风室8相对的上部炉排上煤层的供风。

在又一个实施例中，所述预燃炉排上表面采用阶梯形式(如图2所示)，这样有利于延长炉排上已燃烧煤粒的停留时间，可确保预燃炉排上始终稳定地存在火源，不断将其上流经的煤粒加热到着火温度，保持燃烧的火种，防止下部引燃的燃烧方式中断。

在再一个实施例中，所述预燃炉排倾角设置较大(传统的预燃炉排倾角在10～30度)，一般预燃炉排相对于水平线的倾角为20度～80度，其中，优选倾角为45～70度，这样可以充分利用煤的自重沿炉排下行。远离炉排表面的煤层下滑速度快，由于颗粒小，逐级加热到着火点的速度也快，这样可在不中断燃烧的前提下，保障预燃输煤速度与主炉排运行速度的同步，预燃炉最终可提供足够量的已稳定燃烧的半焦煤粒，使主炉排的燃烧稳定，避免主炉排拉空断燃。

在再一个实施例中，所述预燃炉排上方设有中隔墙(可参考图2和图3，需注意的是该中隔墙不应分段，它可以是一个整体，图2和图3仅示出一个实施例。另外，为避免图中线条过于杂乱，图2和图3中的中隔墙均未使用方格阴影线示出)。预燃炉排上的煤层运行方向的倾角由中隔墙与倾斜的预燃炉排的倾角共同决定，设置中隔墙能够维持预燃炉排上煤层的最佳厚度和顷角，保证煤层合适的燃烧速度和上部产生理想的热解气化。中隔墙的设置既便于煤粒的自然向下流动，又可使炉排对煤粒的下行速度进行有效控制。中隔墙上设有中隔墙通气孔，以提高煤层通风能力。在一个实施例中，所述预燃炉排分层设置，即包括多层活动炉排。此时，所述中隔墙可以依分层布置的活动炉排而采用分段布置，每段中隔墙上分别设有中隔墙通气孔，以提高煤层通风能力。各段中隔墙之间的间隙即可以通风，又可以检查煤层燃烧状况和清理焦渣。特别地，参考图2，在另一个实施例中，预燃炉排包括上活动炉排7和下活动炉排5，以及上固定炉排6和下固定炉排4。其中，上活动炉排7的行程小于下活动炉排5。上固定炉排6设置于上活动炉排7和下活动炉排5之间，下固定炉排4设置于下活动炉排5和主炉排1之间。中隔墙分为两段，形成上中隔墙11和下中隔墙13(参考图2和图3)，其中下中隔墙13在下活动炉排5的斜上方，位置对应于上固定炉排6，并且是使下中隔墙13与倾斜炉排的上固定炉排6之间的夹角向下张口，使得二者之间所形成的煤层下行通道逐渐变大，以便于煤粒流动通畅，避免煤层结焦和结渣引起的堵煤。与下中隔墙13相对应，上中隔墙11设置在上活动炉排7的斜上方，并处于分层给煤装置10的下方，可以使分层给煤装置10分离出的大部分大颗粒煤留在上活动炉排7上中隔墙11上活动炉排7侧的通道内，而使大部分小颗粒煤从上中隔墙11的预燃室15侧下落，另一方面上中隔墙11可以控制与上活动炉排7之间通道内煤层的厚度。下固定炉排4则水平设置，承受更多预燃炉排上煤层的重量使之不能自由下落，以便配合做水平往复运动的下活动炉排5来控制向主炉排输送燃煤的量。上中隔墙11设置多个上中隔墙通气孔12，下中隔墙13上设置多个下中隔墙通气孔14，如图2和图3所示。

在再一个实施例中，活动炉排的驱动装置与各层活动炉排支架连接的驱动连杆采用空行程可调的结构，以适应不同煤种的燃烧特性。对于难燃的无烟煤可增加上层炉排驱动连杆运动的空行程，以减小活动炉排的有效行程，增加上层活动炉排水平段上煤粒的燃烧时间，保障燃烧的连续性。反之，对于易燃的发热量高的烟煤则可减小上层炉排连杆运动的空行程，以提高预燃炉整体的燃烧速度，增加下层燃烧煤粒的比例，提高燃烧效率。

另外，本领域普通技术人员易于理解，作为燃烧炉，上述实施例中还可以包括落渣口23(图1中示出)、人孔门(图2右下部位的方框所示，该结构供炉膛内部检修、运行观察和操作时使用)等结构，此处不再赘述。

再者，上述实施例中，活动炉排虽然使用的是可做往复运动的活动炉排，但是，本领域普通技术人员易于理解，本发明也可以采用其它运动形式的活动炉排。即使活动炉排采用其它运动形式，只要上层至下层的活动炉排的运动使得输煤速度逐次增大，同样可以达到增加新煤的点燃时间避免炉排运行较快时燃烧中断，又可给主炉排输送足量的煤提高解耦燃烧炉在大负荷下的运行能力的技术效果。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种基于上述解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，参考图1、2、3，该方法主要包括以下步骤：

1)煤炭经分层给煤装置10进入预燃室15进行热解气化，经过热解气化后的燃料生成半焦和煤气，根据热解气化的温度不同，产物中半焦和煤气的比例也会随之发生变化；燃料热解气化所需要的热量由进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧的自热方式供给；

2)预燃室中生成的热解气化气在预燃室中的还原性气氛下部分燃烧，以抑制NO_x的生成；预燃炉排上煤层中生成的NO_x在穿过煤层和半焦层16过程中，由于上部煤层的还原性气氛和半焦的还原作用抑制了氮氧化物的生成；

3)热解气化气部分燃烧后进入主燃烧室首先在局部缺氧的条件下继续进行燃烧，可以继续降低NO_x含量；

4)步骤3)产生的烟气与在主燃烧室的与高温富氧空气混合后，在高温的氧化性气氛下继续燃烧，使还原性气氛下产生的CO和烟黑燃尽；

5)进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧所生成的半焦由独立控制的预燃室机械炉排输送到主炉排，再随主炉排进入主燃烧室燃尽，燃烧剩余的煤渣随主炉排运动离开主燃烧室进入落渣口23；主炉排上半焦中生成的NO_x在穿过半焦过程中，由于半焦的还原作用抑制了氮氧化物的生成。

根据本发明的另一个实施例，所述步骤1)中，煤炭经分层给煤装置10进入预燃室15，落在炉排已燃烧的预燃煤层9上，由于分层给煤装置10的作用和炉排的向前推动，使得颗粒大的煤基本在下层，颗粒小的煤在上层。在上活动炉排7上已燃烧煤的引燃下，下层颗粒大的煤首先燃烧，再逐渐引燃上层煤粒，煤被热解气化，产生半焦和煤气；

根据本发明的又一个实施例，所述步骤2)中，上进风室8的空气穿过上活动炉排7和上固定炉排6，下进风室2的空气穿过下活动炉排5和下固定炉排4，给其上的煤层提供燃烧用的氧化剂；形成的热解气化煤气在预燃室15的还原气氛下燃烧；之后从燃烧室分隔墙17的上部进入主燃烧室18燃尽。

根据本发明的再一个实施例，所述步骤2)中，一部分热解气化煤气在经过半焦层16时与下固定炉排4下进入的空气混合，在半焦参与下，发生复杂的氧化和还原反应，同时生成CO、CO₂、N₂、NH₃和NO_x等气体。

根据本发明的再一个实施例，所述步骤2)中，在预燃室可以通入调节风，以根据煤种或燃烧条件的变化控制该还原性气氛的最佳过量空气系数(氧气浓度)，达到抑制NO_x生成的最佳效果。

根据本发明的再一个实施例，所述步骤2)中，部分燃烧的煤和半焦随着往复炉排5和7的运动和煤自重的作用，经上固定炉排6、下活动炉排5和下固定炉排4逐级向预燃室后下部移动，煤逐步变为半焦，最后被推落到锅炉主炉排上，在主炉排1的带动下从燃烧室分隔墙17的下部离开预燃室进入主燃烧室18燃尽。

根据本发明的再一个实施例，所述步骤4)中，在主燃烧室可以通入二次风，以根据煤种或燃烧条件的变化控制该氧化性气氛的最佳过量空气系数(氧气浓度)，达到使可燃物燃尽而锅炉效率最高的最佳效果。

根据本发明的再一个实施例，在步骤1)和2)中由于颗粒大的煤粒不断向预燃炉后下部移动，直接从分层给煤装置漏下的粒度小的煤粒始终覆盖在随着炉排运动到后部的粒度大的煤层上部。当预燃炉上粒度小的煤粒堆积到一定量，则会流动到下部，落到锅炉主炉排上的煤层上。随着锅炉主炉排1向后运动，其上的煤层经过一个燃烧室分隔墙17，厚度将变得更加均匀统一。

本发明中，由于煤层颗粒直径下大上小的分层布置，使得下部煤层的通风条件改善，有利于加快煤燃烧速度。同时由于小颗粒煤分布在上层，减少了从炉排的下漏损失。由于主炉排上的煤层首先是下部燃烧，然后再点燃上部的煤层，下部煤层供氧充分，燃烧剧烈，上部煤层受下部对流和传导传热强烈，因而燃料更易快速燃烧和充分燃尽，不仅提高了炉排面积有效利用率，对燃料的适应性也大大加强。由于煤炭燃烧过程中，不同于传统机械炉排炉的煤层的上部受辐射加热引燃，而是从下部引燃，进行下部氧化，上部还原的燃烧；同时预燃室中的煤气在缺氧的条件下进行燃烧；这两者都使得燃烧中产生的NOx还原反应成N2。预燃室产生的烟气进入主燃烧室后在高温富氧的条件下继续燃烧，CO和烟黑燃尽；半焦进入主燃烧室中燃烧，剩余挥发分热解后穿过煤粒表面和半焦层过程中，抑制了氮氧化物的生成。另外，由于煤层经过了低温还原气氛下的燃烧，更有利降低二氧化硫的排放。本发明通过预燃室炉排和预燃室的结构设计，可利用煤炭的半焦还原和热解气化气还原作用，分区分阶段控制，实现了同时降低CO、烟黑、氮氧化物和二氧化硫排放的解耦燃烧。

最后应当说明的是，本发明的附图及实施例仅用以说明本发明的一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉结构，但非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种预燃式机械炉排解耦燃烧炉，包括：炉体、主炉排(1)和预燃炉排；所述炉体的内部设有燃烧室分隔墙(17)，将所述炉体的内部空间大体上分隔为上游的预燃室(15)和下游的主燃烧室(18)，所述主炉排(1)设于所述炉体下部，所述预燃室(15)位于所述主炉排(1)前段的上方，所述主燃烧室(18)位于所述主炉排(1)后段的上方；所述预燃室(15)与所述主燃烧室(18)通过所述分隔墙(17)上方的烟气通道以及所述分隔墙(17)下方的煤层通道相连通；所述预燃炉排位于所述预燃室(15)内，且以一定倾角设置于所述主炉排(1)上方，以使煤层沿着该预燃炉排运行至主炉排(1)上；所述预燃炉排包括多层活动炉排且所述预燃炉排上表面呈阶梯状，上层至下层的所述活动炉排的输煤速度依次增大；所述预燃炉排用于将其上流经的煤粒加热到着火温度，使得进入预燃室的煤以下部引燃的方式部分燃烧。

2.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述预燃炉排还包括多层固定炉排，且固定炉排和所述活动炉排相间隔布置。

3.根据权利要求2所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述活动炉排是可做往复运动的活动炉排。

4.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述预燃炉排倾斜设置以使其上煤层的运动方向相对于水平线的倾角为20度～80度。

5.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述预燃炉排上方设有中隔墙，用于维持预燃炉排上煤层的最佳厚度和顷角。

6.根据权利要求5所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述中隔墙上设有中隔墙通气孔。

7.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述预燃炉排上方设有中隔墙，用于维持预燃炉排上煤层的最佳厚度和顷角；所述中隔墙依分层布置的活动炉排而采用分段布置，每段中隔墙上分别设有中隔墙通气孔，相邻两段中隔墙间留有间隙。

8.根据权利要求3所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述预燃炉排包括上活动炉排(7)和下活动炉排(5)，以及上固定炉排(6)和下固定炉排(4)，其中，上活动炉排(7)的行程小于下活动炉排(5)，上固定炉排(6)设置于上活动炉排(7)和下活动炉排(5)之间，下固定炉排(4)设置于下活动炉排(5)和主炉排(1)之间；所述预燃式机械炉排解耦燃烧炉还包括上中隔墙(11)和下中隔墙(13)，所述下中隔墙(13)的位置对应于所述上固定炉排(6)，并且所述下中隔墙(13)与倾斜的所述预燃炉排的上固定炉排(6)之间的夹角向下张口，使得二者之间所形成的煤层下行通道逐渐变大。

9.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述活动炉排的驱动装置与各层活动炉排支架连接的驱动连杆采用空行程可调的结构。

10.根据权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉，其特征在于，所述解耦燃烧炉还包括分层给煤装置(10)，该分层给煤装置(10)设置于所述预燃炉排的进料口处。

11.一种利用权利要求1所述的预燃式机械炉排解耦燃烧炉的解耦燃烧方法，包括下列步骤：

1)煤炭进入预燃室进行热解气化，经过热解气化后的燃料生成半焦和煤气；燃料热解气化所需要的热量由进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧的自热方式供给；

2)预燃室中生成的热解气化气在预燃室中的还原性气氛下部分燃烧，以抑制NO_x的生成；

3)热解气化气部分燃烧后进入主燃烧室首先在局部缺氧的条件下继续进行燃烧，继续降低NO_x含量；

4)步骤3)的燃烧所产生的烟气在主燃烧室与高温富氧空气混合后，在高温的氧化性气氛下继续燃烧，使还原性气氛下产生的CO和烟黑燃尽；

5)进入预燃室的煤在所述预燃炉排上部分燃烧所生成的半焦由所述预燃炉排输送到主炉排，再随主炉排进入主燃烧室燃尽。