CN102620283B - 一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法 - Google Patents

一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法。所述层燃锅炉洁净燃烧节能系统包括层燃锅炉；安装在层燃锅炉炉膛内部的金属触媒单元，金属触媒单元设置在煤层的上方和炉膛烟气出口之间的空间内；安装在层燃锅炉外部的蒸汽发生单元，所述金属触媒单元通过水蒸汽输送管路和水蒸汽发生单元相连，水蒸汽输送管路用于将所述水蒸汽发生单元产生的水蒸汽输送至炉膛内部；水蒸汽发生单元上连接有控制单元。本发明通过改变锅炉炉内的燃烧方式提高锅炉的热效率，在900℃左右金属触媒作用下，水蒸汽可裂解为大量O、H和OH等活性离子使化学反应速率增大，给烟气中的可燃物提供了良好的潮湿链式反应条件，加快了燃烧速度，降低了林格曼黑度。

Description

一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法
技术领域
本发明涉及一种锅炉燃烧系统及方法，尤其涉及一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法。
背景技术
对于层燃锅炉而言，影响锅炉热效率的因素非常复杂，既有管理和司炉水平原因，又有燃料特性、锅炉及辅助设备制造、安装、维护等原因。从提高锅炉热效率角度来看，目前的锅炉节能技术大都围绕努力提高有效利用热Q1，减少排烟热损失Q2、散热损失Q5和灰渣物理显热损失Q6，减少固体未完全燃烧热损失Q4、气体未完全燃烧热损失Q3展开。
由于层燃炉本身固有的特点，燃料在燃烧时在锅炉内部相对位置固定，由上而下分层着火，着火条件比较差，固体、气体未完全燃烧热损失较大；同时为保证氧气供应，取用较大的过量空气系数，排烟热损失也相应增加了，现有燃烧方式的种种不利因素导致锅炉热效率低下。
发明内容
本发明针对现有燃烧方式的种种不利因素导致锅炉热效率低下的不足，提供一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统包括层燃锅炉；安装在所述层燃锅炉炉膛内部的金属触媒单元，所述金属触媒单元设置在煤层的上方和炉膛烟气出口之间的空间内；安装在所述层燃锅炉外部的蒸汽发生单元，所述金属触媒单元通过水蒸汽输送管路和水蒸汽发生单元相连，所述水蒸汽输送管路用于将所述水蒸汽发生单元产生的水蒸汽输送至炉膛内部；所述水蒸汽发生单元上连接有控制单元。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述金属触媒单元包括金属触媒皿支架，设置于所述金属触媒皿支架上的金属触媒皿，设置于所述金属触媒皿内的金属触媒。
进一步，所述金属触媒为由金属和非金属合成的水裂解催化剂。
进一步，所述金属触媒按其重量百分比计包括C：0.1～0.4％、Si：0.6～1.0％、Mn：＜1.8％、Ni：0～13.5％、Pt：0～2.7％、Cu：0～15％和Fe：＜70％。
采用上述配比的金属触媒可使水蒸汽在850℃时裂解，降低了水裂解的活化能，同时将降低了催化水裂解材料的成本，而在一般境况下，水在3000℃才开始裂解。
进一步，所述水蒸汽发生单元为电热蒸汽发生器、余热式蒸汽发生器或蒸汽源蒸汽发生器。
进一步，所述水蒸汽输送管路包括蒸汽管道和连接于所述蒸汽管道上的喷嘴，所述蒸汽管道和喷嘴位于所述金属触媒的下方。
进一步，所述控制单元包括检测模块和自动控制模块，所述检测模块和自动控制模块相连，所述检测模块用于检测层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力，所述自动控制模块用于根据检测的层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力控制水蒸汽发生单元的水蒸汽供应量。
本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种层燃锅炉洁净燃烧节能方法包括以下步骤：
步骤一：控制单元根据层燃锅炉内的温度以及金属触媒单元的结构控制水蒸汽发生单元产生定量水蒸汽，并通过水蒸汽输送管路将所述水蒸汽送入层燃锅炉的内部；
步骤二：所述送入的水蒸汽吸附在金属触媒单元上并使所述水蒸汽发生裂解。
进一步，所述步骤一中当检测模块检测到层燃锅炉内的温度大于850℃时，自动控制模块控制水蒸汽发生单元以产生定量水蒸汽。
进一步，所述步骤二中当层燃锅炉内的温度大于850℃时水蒸汽发生裂解。
本发明的有益效果是：本发明通过改变锅炉炉内的燃烧方式提高锅炉的热效率，由于金属触媒增强了对煤的热辐射强度，使新煤迅速析出挥发分，创造均相着火条件；金属触媒在炉膛内的合理布置加强了气流扰动，改变了动力场，从而增强了气体混合度和延长了燃烧时间；在900℃左右金属触媒作用下，水蒸汽可裂解为大量O、H和OH等活性离子使化学反应速率增大，给烟气中的可燃物提供了良好的潮湿链式反应条件，加快了燃烧速度，降低了林格曼黑度。
附图说明
图1为本发明层燃锅炉洁净燃烧节能系统的结构示意图；
图2为本发明层燃锅炉洁净燃烧节能系统内部结构的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为图3沿A方向的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明通过金属触媒裂解低温水蒸汽，合金材料在大于850℃时，可使水蒸汽在金属表面进行吸附，降低水裂解的活化能，增大反应速度，从而裂解为大量O、H和OH等活性离子，通过气流扰动加速了烟气中大量的一氧化碳、氢气、气态烃类及酚醛等物质的反应速度并使其更加充分燃烧，减少固体未完全燃烧热损失Q4和气体未完全燃烧热损失Q3，从而提高了锅炉的热效率和炉膛温度，降低了林格曼黑度，实现锅炉节能减排的目的，对于控制炭黑形成、火焰的稳定和煤焦的着火都非常重要。
如图1至3所示，本发明层燃锅炉洁净燃烧节能系统包括层燃锅炉；安装在层燃锅炉炉膛内部的金属触媒单元，金属触媒单元设置在煤层的上方和炉膛烟气出口之间的空间内；安装在层燃锅炉外部的蒸汽发生单元，金属触媒单元通过水蒸汽输送管路和水蒸汽发生单元相连，水蒸汽输送管路用于将水蒸汽发生单元产生的水蒸汽输送至炉膛内部；水蒸汽发生单元上连接有控制单元。金属触媒单元包括金属触媒皿支架，设置于金属触媒皿支架上的金属触媒皿，设置于金属触媒皿内的金属触媒。金属触媒为由金属和非金属合成的水裂解催化剂。金属触媒按其重量百分比计包括C：0.1～0.4％、Si：0.6～1.0％、Mn：＜1.8％、Ni：0～13.5％、Pt：0～2.7％、Cu：0～15％和Fe：＜70％。水蒸汽发生单元根据客户实际条件，可采取三种方式，即为电热蒸汽发生器、余热式蒸汽发生器或蒸汽源蒸汽发生器。电热蒸汽发生器：电加热水后形成蒸汽，市场上有很多专门卖蒸汽发生器的。余热式蒸汽发生器：如果烟气温度很高，可以利用余热，加个热交换器，产生水蒸汽。蒸汽源蒸汽发生器：如果是蒸汽锅炉，直接取出一小部分蒸汽。
水蒸汽输送管路包括蒸汽管道和连接于所述蒸汽管道上的喷嘴，所述蒸汽管道和喷嘴位于所述金属触媒的下方。控制单元包括检测模块和自动控制模块，检测模块和自动控制模块相连，检测模块用于检测层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力，自动控制模块用于根据检测的层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力控制水蒸汽发生单元的水蒸汽供应量。控制单元是根据炉膛温度、金属触媒布置形状调节蒸汽输送量的自动控制机构，包括温度、压力、流量检测设备和自动控制模块。本发明金属触媒布置的形状可以有很多种，但尽可能地增加金属触媒的表面积从而可以提高催化效率。
如图4所示，本实施例的金属触媒为螺旋结构，其中的螺旋结构内可以加小球，或者制成其他结构都可以，只要能达到最大接触面积，也就是提高作为催化材料的金属触媒和水蒸汽的接触面积，让更多的水蒸汽得到裂解，这样就能提高氢氧的产量。
本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种层燃锅炉洁净燃烧节能方法包括以下步骤：
步骤一：控制单元根据层燃锅炉内的温度以及金属触媒单元的结构控制水蒸汽发生单元产生定量水蒸汽，并通过水蒸汽输送管路将所述水蒸汽送入层燃锅炉的内部；
步骤二：送入的水蒸汽吸附在金属触媒单元上并使所述水蒸汽发生裂解。
步骤一中当检测模块检测到层燃锅炉内的温度大于850℃时，自动控制模块控制水蒸汽发生单元以产生定量水蒸汽。
步骤二中当层燃锅炉内的温度大于850℃时水蒸汽发生裂解。
通过水蒸汽发生单元和水蒸汽输送管路将水蒸汽送入锅炉炉膛内部使水蒸汽与金属触媒单元接触，在金属触媒的作用下使水蒸汽发生裂解，低温水蒸汽裂解金属触媒是一种由多重金属及非金属合成的水裂解催化剂，同时根据锅炉运行情况控制单元调节金属触媒布置形状和水蒸汽输送量，以达到用户的生产需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，包括层燃锅炉；安装在所述层燃锅炉炉膛内部的金属触媒单元，所述金属触媒单元设置在煤层的上方和炉膛烟气出口之间的空间内；安装在所述层燃锅炉外部的蒸汽发生单元，所述金属触媒单元通过水蒸汽输送管路和水蒸汽发生单元相连，所述水蒸汽输送管路用于将所述水蒸汽发生单元产生的水蒸汽输送至炉膛内部；所述水蒸汽发生单元上连接有控制单元，其中所述金属触媒单元包括金属触媒皿支架，设置于所述金属触媒皿支架上的金属触媒皿，设置于所述金属触媒皿内的金属触媒。
2.根据权利要求1所述的层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，所述金属触媒为由金属和非金属合成的水裂解催化剂。
3.根据权利要求2所述的层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，所述金属触媒按其重量百分比计包括C：0.1～0.4%、Si：0.6～1.0%、Mn：<1.8%、Ni：0～13.5%、Pt：0～2.7%、Cu：0～15%和Fe：<70%。
4.根据权利要求1所述的层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，所述水蒸汽发生单元为电热蒸汽发生器、余热式蒸汽发生器或蒸汽源蒸汽发生器。
5.根据权利要求1所述的层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，所述水蒸汽输送管路包括蒸汽管道和连接于所述蒸汽管道上的喷嘴，所述蒸汽管道和喷嘴位于所述金属触媒的下方。
6.根据权利要求1所述的层燃锅炉洁净燃烧节能系统，其特征在于，所述控制单元包括检测模块和自动控制模块，所述检测模块和自动控制模块相连，所述检测模块用于检测层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力，所述自动控制模块用于根据检测的层燃锅炉炉膛内部温度和水蒸汽流量、压力控制水蒸汽发生单元的水蒸汽供应量。
7.一种层燃锅炉洁净燃烧节能方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：控制单元根据层燃锅炉内的温度以及金属触媒单元的结构控制水蒸汽发生单元产生定量水蒸汽，并通过水蒸汽输送管路将所述水蒸汽送入层燃锅炉的内部；
步骤二：所述送入的水蒸汽吸附在金属触媒单元上并使所述水蒸汽发生裂解。
8.根据权利要求7所述的层燃锅炉洁净燃烧节能方法，其特征在于，所述步骤一中当检测模块检测到层燃锅炉内的温度大于850℃时，自动控制模块控制水蒸汽发生单元以产生定量水蒸汽。
9.根据权利要求7所述的层燃锅炉洁净燃烧节能方法，其特征在于，所述步骤二中当层燃锅炉内的温度大于850℃时送入炉膛的水蒸汽发生裂解。
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