CN103411209A

CN103411209A - 一种低热值煤高效节能燃烧装置和方法

Info

Publication number: CN103411209A
Application number: CN2013103556556A
Authority: CN
Inventors: 贾晓玲; 曲维龙
Original assignee: Shaanxi Shenghuiyuan Information Technology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Shenghuiyuan Information Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2013-11-27

Abstract

一种低热值煤高效节能燃烧方法，包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉，连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器，其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，其中混合煤气中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体，其中混合气体温度为250-280℃；第二燃烧阶段：通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，其中第二混合气体种空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的；第三燃烧阶段：通过第三鼓风机吹入第三混合气体，第三混合气体种含有10%的水蒸气和和90%的空气，第三混合气体温度为800-900℃。

Description

一种低热值煤高效节能燃烧装置和方法

技术领域

本发明涉及一种煤炭燃烧装置和方法，尤其是低热值煤高效节能燃烧装置和方法。

背景技术

现有煤粉燃烧器效率较低，燃烧效率最高仅能达到70％左右，随燃烧器使用时间长，燃烧条件恶化，燃烧效率会进一步降低。

同时，大多数燃烧器都是以低热值的廉价煤炭作为燃料来进行生产，如石煤、油页岩、无烟煤等低劣质煤，这些煤炭储藏总量比例较大，其发热量较低、挥发成分含量较低，但是由于价格低廉，在实际工业中被大量使用。这些发热量低，挥发成分含量低的煤炭燃料在燃烧排放方面达不到国家环保要求，严重污染环境。为了提高燃煤特别是低劣质燃煤的燃烧热效率，大大降低烟尘和有害气体的排放量，近年来，研究发展了各种燃烧新方法。

申请号为200510031898的发明专利申请公开了一种型煤结合煤气的混合燃烧方法，它是将洁净煤技术和清洁燃烧技术相结合的一种新型煤炭混合燃烧方法，在现有燃煤的层燃炉和流化沸腾炉中进行燃烧，采用在燃煤中加入助燃粘结剂和辅助剂制成消烟、固硫、除尘的型煤，在燃烧炉内进行氧化焰燃烧，同时向炉膛内喷入煤气，与高温烟气进行混合燃烧，提高了温度和蒸气压力，不仅可提高燃煤，特别是低劣质煤等的燃烧热效率，而且可大大降低烟尘和有害气体的排放，减少环境污染，确保人身健康，因而这种燃烧方法具有节能、环保和燃烧效率高的特点。但是该种方法用于型煤燃烧，并且燃烧效率还可以期待有大的提高。

发明内容

本发明公开一种低热值煤高效节能燃烧装置和方法。该方法和装置可以有效提高燃烧热效率，将低燃烧值燃料充分燃烧，既提高了燃料的利用率，又降低了燃烧过程中的排放。本发明采用下列技术方案：

一种低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于下列步骤：包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉，连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器，其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，其中混合煤气中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体，其中混合气体温度为250-280℃；第二燃烧阶段：通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，其中第二混合气体种空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的；第三燃烧阶段：通过第三鼓风机吹入第三混合气体，第三混合气体种含有10%的水蒸气和和90%的空气，第三混合气体温度为800-900℃。

一种低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于第一燃烧阶段火焰温度为850-950℃。

一种低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于第二燃烧阶段火焰温度为900-1000℃。

一种低热值煤高效节能燃烧装置，包括燃烧室壳体和燃烧器，其中燃烧器包括点火口、第一鼓风口、第二鼓风口和第三鼓风口，其中每个鼓风口均设有旋流器。

一种低热值煤高效节能燃烧装置，每个鼓风口包括由主机控制的阀门。

本发明的优点是：

（1）本发明通过吹入混合气体，燃烧室内燃烧充分，能源利用率高。

（2）本发明由于火焰温度低，同时燃烧完全，氮化物、硫化物等有害气体排放大幅减少。

附图说明

图1为本发明燃烧方法流程示意图。

图2为本发明燃烧器结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明燃烧过程示意图。

在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度≥80目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器的挥发燃烧阶段，第一鼓风机同时吹入体积含量为60%-70%的混合煤气（空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体）和30%-40%的空气的250-280℃的混合气体，混合气体在燃烧室内燃烧，此时煤粉中易挥发成分迅速挥发，与混合煤气中的可燃气体以及氧气成分共同燃烧，此时挥发燃烧室主要是一氧化碳和氢气以及甲烷气体进行燃烧。燃烧火焰温度大概在850-950℃.

随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为10%-20%的混合煤气（空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体），10%的水蒸气和70%-80%的空气的混合气体，在高温作用下，此时水蒸气和空气与第一阶段燃烧产物反应产生一氧化碳、氢气、甲烷等气体，混合气体迅速燃烧，此时燃烧室内火焰温度为900-1000℃。

随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了后燃烧阶段，在后燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为10%的水蒸气和90%的空气的混合气体，混合气体温度为800-900℃。由于前两个阶段中，煤粉中挥发性成分已经耗尽，并且有部分固态碳已经燃烧，因此再次阶段吹入800-900℃的高温水蒸气与空气混合气体。一方面，水蒸气与固态碳继续反应，生成一氧化碳、甲烷和少量氢气；同时，部分固态碳直接在炉体内直接燃烧；再次阶段，燃烧室内火焰温度为850-950℃。

申请人利用本发明方法对热值2000-3500卡的煤粉进行了实验，实验情况如下：

实施例一

本实施例中，选用了热值为2500卡的煤粉。进行了下列实验。

在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入体积含量为60%的混合煤气（空气煤气体积比为50%，水煤气体积比为50%的混合气体）和40%的空气的250℃的混合气体，混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在900℃。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为20%的混合煤气（空气煤气体积比为50%，水煤气体积比为50%的混合气体），10%的水蒸气和70%的空气的混合气体，传感器测得燃烧火焰温度大概在950℃。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了后燃烧阶段，在后燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为10%的水蒸气和90%的空气的混合气体，混合气体温度为800-900℃,传感器测得燃烧火焰温度大概在900℃。

实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量仅为0.01%，基本实现了煤炭的完全燃烧。

实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为15ppm。

对比例2

本实施例中，选用了热值为2500卡的煤粉。进行了下列实验。

在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为90目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入250℃的空气，点火后混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在1200℃。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入空气，传感器测得燃烧火焰温度大概在1250℃。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了后燃烧阶段，在后燃烧阶段内，第三鼓风机吹入空气,传感器测得燃烧火焰温度大概在1200℃。

实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量为5%。实验过程中检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为200ppm。

实施例三

本实施例中，选用了热值为3000卡的煤粉。进行了下列实验。

在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为100目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入体积含量为70%的混合煤气（空气煤气体积比为60%，水煤气体积比为40%的混合气体）和30%的空气的250℃的混合气体，混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在920℃。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入体积含量为15%的混合煤气（空气煤气体积比为60%，水煤气体积比为40%的混合气体），10%的水蒸气和70%的空气的混合气体，传感器测得燃烧火焰温度大概在940℃。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了后燃烧阶段，在后燃烧阶段内，第三鼓风机吹入体积含量为10%的水蒸气和90%的空气的混合气体，混合气体温度为850℃,传感器测得燃烧火焰温度大概在900℃。

实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量为0.01%，基本实现了煤炭的完全燃烧。实验过程中检测检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为15ppm。

对比例四

本实施例中，选用了热值为3000卡的煤粉。进行了下列实验。

在燃烧第一阶段首先将雾化后的煤粉(细度为100目)，通过第一鼓风机送入煤粉燃烧器，第一鼓风机同时吹入250℃的空气，点火后混合气体在燃烧室内燃烧。传感器测得燃烧火焰温度大概在1230℃。随着燃烧进程的继续，在第一鼓风机持续鼓风作用下，第一阶段燃烧产物进入了固态燃烧阶段，在固态燃烧阶段内，第二鼓风机吹入空气，传感器测得燃烧火焰温度大概在1250℃。随着燃烧进程的继续，第二阶段燃烧产物进入了后燃烧阶段，在后燃烧阶段内，第三鼓风机吹入空气,传感器测得燃烧火焰温度大概在1220℃。

实验后，取煤渣进行检测。检测发现，此时煤渣中碳含量为5.2%。实验过程中检测检测氮氧化物浓度，排放尾气氮氧化物浓度为150ppm。

上述实验结果对比如下

	煤渣中碳含量	燃烧过程温度	排放物中氮化物浓度ppm
				实施例一	0.01%	1000℃以下	15ppm
对比例二	5%	1200℃以上	200
				实施例三	0.01%	1000℃以下	15
对比例四	5.2%	1200℃以上	150

从上面实施例可以看出，采用本发明方法后，燃烧火焰温度大幅提高，从而为低热值煤的利用开辟了空间。煤渣中碳含量大幅降低，燃料从而得到更完全的利用。同时，由于燃烧火焰温度的较低，因此对空气有害化合物减少，尤其是氮氧化合物。

本发明中利用了燃烧不同阶段的特点，通入不同种类的混合气体，最大限度提高了煤粉燃烧效率。提高了低热值煤粉的利用范围。

本发明燃烧器包括点火器1，第一鼓风口2，第二鼓风口3，第三鼓风口4，这些鼓风口接混合气体产生装置。各鼓风口设置有电磁阀门，由主机控制。各鼓风口还设有旋流器。燃烧装置外还可以接有煤粉制备装置，水煤气、空气煤气、水蒸气制备装置。燃烧器内部还设有高温热电偶。

本发明针对低热值煤炭的特点，合理利用助燃气体，获得了良好的燃烧效果。在第一阶段，部分可燃气体进入，迅速燃烧，同时氧气与固态碳发生反应，生成可燃性气体。此时，空气中的氧气已基本耗尽，在煤粉燃烧区内吹入第二混合气体，使煤粉挥发份与煤粉气化后的可燃性气体，迅速燃烧。在此阶段依旧有部分固态碳没有消耗。进入第三阶段，吹入水蒸气和空气，继续进行固态碳与水和空气的反应，生成可燃性的气体，完成整个燃烧过程。

以上所述仅为本发明的实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于下列步骤：包括第一燃烧阶段，该阶段将80目以上煤粉，连同第一混合气体通过鼓风机送入煤粉燃烧器，其中第一混合气体包括体积含量为60%-70%的混合煤气和30%-40%的空气，其中混合煤气中空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的混合气体，其中混合气体温度为250-280℃；第二燃烧阶段：通过第二鼓风机吹入第二混合气体，第二混合气体种含有10%-20%的混合煤气，10%的水蒸气和70%-80%的空气，其中第二混合气体种空气煤气体积比为50-75%，水煤气体积比为25%-50%的；第三燃烧阶段：通过第三鼓风机吹入第三混合气体，第三混合气体种含有10%的水蒸气和和90%的空气，第三混合气体温度为800-900℃。

2.如权利要求1的低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于第一燃烧阶段火焰温度为850-950℃。

3.如权利要求1的低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于第二燃烧阶段火焰温度为900-1000℃。

4.如权利要求1的低热值煤高效节能燃烧方法，其特征在于第一燃烧阶段火焰温度为850-950℃。

5.一种低热值煤高效节能燃烧装置，包括燃烧室壳体和燃烧器，其中燃烧器包括点火口、第一鼓风口、第二鼓风口和第三鼓风口，其中每个鼓风口均设有旋流器。

6.如权利要求6的低热值煤高效节能燃烧装置，每个鼓风口包括由主机控制的阀门。