CN103791486A - 垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉 - Google Patents

Abstract

垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉：本发明应用在固定床锅炉，利用垂直预热、分段低温燃烧方法，既在煤落入炉排前通过垂直预热板进行预热，达到接近燃烧温度，落到炉排上，经过干馏、主燃、燃尽、冷却，燃尽后的灰渣落入渣室由出渣螺杆排出，风室采用独立可调鼓风机分别供风，使煤层各区域均能获得最佳风压、风量和不同的风源，燃煤从垂直预热到炉排各阶段，燃料层最高温度始终不超过1100摄氏度，燃烧的全过程不发生灰熔，保证了燃料层自始至终良好的通风性能，确保燃料完全燃尽，本发明极大地提高了固定床锅炉的燃烧热效率，可与流化床锅炉燃烧热效率相比美，而固定床锅炉的耗电少、磨损少、易操作等优点都保留下来。

Description

垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉

技术领域：

本发明是应用在固定床锅炉，利用垂直预热、分段低温燃烧方法，将传统固定床锅炉的缺陷彻底改变，并提高固定床锅炉燃烧热效率及综合性能的一种技术。本燃烧方式主要应用于燃煤锅炉，也可用于生物质锅炉、垃圾锅炉等不同燃料锅炉。

背景技术：

固定床锅炉使用历史悠久，技术十分成熟，特别是链条锅炉由于其结构简单，操作方便，故障率低，耗电少等优点得到广泛应用。但传统固定床锅炉对煤种的适应性较窄，如链条锅炉仅适合燃烧高热值燃煤(挥发分太少还不好烧)，往复炉排锅炉仅适合较低热值燃煤，且灰分要高一些。同时传统固定床锅炉还有燃烧热效率低，易结焦，炉渣中残碳不易烧尽，能源利用率低等诸多缺陷。传统固定床锅炉要想进一步提高燃烧效率已很困难。

发明内容：

固定床锅炉可以是链条炉排，也可以是往复炉排，将炉排片等距离固定在移动横梁上，炉排片之间间隙均等，保证了鼓风均匀的从炉排片之间的缝隙中吹出，同时均匀的小缝隙有效地防止漏煤落入风室。横梁由可调速电动机驱动从前至后做缓慢移动，炉排片托着煤层随之做缓慢移动。

将煤斗的垂直下落段加长，煤层预热段移至煤斗的垂直下落段上，垂直下落段与炉膛相邻，材料采用耐热钢并尽量增大内导热面积，保证落入炉排的燃煤上表层温度达到400度以上，接近燃点温度，为燃煤进入炉排即点燃创造了条件。当被预热的煤落到炉排上，得到鼓风提供的氧气便可立即燃烧。

将炉排从前至后分成二至四段，小锅炉可减少段落，每段下部配独立的风室，每个风室配独立的鼓风机，鼓风风压、风量可连续调节，煤层各区域均能获得最佳风压、风量和不同的风源。

鼓风前后共分成二至四个独立风室，由各个独立可调鼓风机分别供风，煤层各区域均能获得最佳风压、风量和不同的风源。第二风室、第三风室为主要燃烧区，两风室风源可以不同，可采用混配风和空预器来的热风组合，小锅炉可减少此阶段风室。

风室设计成大容量高风室，高度大于1500mm，全密封结构，设大尺寸密封门，用于检修和除灰，底部不设除灰装置；风室与炉排运动部件的密封，采用专用侧密封和金属丝纵密封，保证了风室的密封性能，提高了鼓风风压；风室上部与炉排之间采用斜角隔栅式风量调节机构，布风均匀，连续可调(见本公司同时申报的另一项专利技术《大容积区域可调风量全密封均压风室组》)。各风室风源可采用高温风、中温风、低温风、混合风等，因地制宜根据实际需要连接；炉排第一风室具有干馏功能，控制供风量保持缺氧燃烧，只要干馏出可燃气体，不要求燃尽。最后一个风室用于冷渣，鼓风采用冷风，冷风将渣中的余热全部回收至炉膛，被预热的空气沿后拱和中拱进入锅炉气体燃烧区，与第一风室干溜出来的可燃气燃烧，排渣温度小于120度。

燃煤从垂直预热到炉排各阶段，燃料层最高温度始终不超过1100摄氏度，燃烧的全过程不发生灰熔，保证了燃料层自始至终良好的通风性能，确保燃料完全燃尽。最好能控制燃烧温度在850-1000摄氏度之间，以获得更好的环保性能。采用干式排渣，锅炉尾部安装螺旋除渣机，将干渣螺旋挤出并保证锅炉尾部密封。

本发明创造的优点：

本专利发明的垂直预热、分段低温燃烧技术将传统固定床锅炉的缺陷彻底改变，固定床锅炉的燃烧热效率亦大幅提高，可与流化床锅炉燃烧热效率相比美，而固定床锅炉的优点都保留下来，使燃煤锅炉的煤利用率较大幅度提高，在中国当前以燃煤为主要能源的历史时期意义十分重大。

燃煤全程低温燃烧，煤层最高温度不高于1100摄氏度，煤层不会发生结焦，煤层自始至终良好的通风性能，保证了煤的完全燃尽。

炉排前部上方设置气体燃烧区，可燃气体来自第一风室干馏出来的气体，氧气来自最后一个风室为冷渣而产生的高温风，在这个气体燃烧区形成一个高温区域，干馏出来的可燃气体在此燃尽，并在这个高温区域对刚生成的烟气进行二次燃烧，将烟气中的含碳飞灰燃尽，同时将烟气中部分氮氧化物还原，可减少烟气中氮氧化物的排放。

由于将煤的预热移至垂直下落段，节省了炉排面积；炉排上的分段依次为干馏段、主燃段、燃尽段、冷渣段(小锅炉可减少中间段落)。每段风室及鼓风机独立配置，可任意调节每段的风压与风量，也可设计不同的风源，可用经空预器预热的高温风，也可根据需要使用废烟气的混合风。由于风的选用十分灵活，燃烧工况可根据不同的煤种控制在不同的状态，使燃烧始终处于最佳状态，保证了锅炉的高效、稳定燃烧。

附图说明：

图1为垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉的示意图。

图中：1、煤仓；        13、第二风室；

2、垂直下落段；        14、第三风室；

3、气体燃烧区；        15、第四风室；

4、垂直预热板；        16、出渣螺杆；

5、煤层；              17、渣室；

6、横梁炉排；          18、横梁炉排后轨道；

7、横梁炉排驱动链轮；  19、风室炉排纵密封；

8、横梁炉排前轨道；    20、后拱；

9、第一风室；          21、中拱；

10、细灰集室；         22、上炉膛；

11、带视窗维修门；     23、保温墙。

12、进风口；

具体实施方式：

燃煤在通过煤仓1的垂直下落段2经过垂直预热板4时，温度已被炉膛的高温预热到400度以上，接近煤的燃点温度，被加热的煤落到横梁炉排6上，经过第一风室9，得到适量的氧气，煤层5开始缺氧燃烧，煤层温度继续升高，高温干馏出可燃气体，为气体燃烧区3提供可燃气体。第四风室15用于冷渣，将渣中的余热全部回收至炉膛，冷渣产生的高温风为可燃气体燃烧提供氧气；第二风室13及第三风室14为主燃区域，燃煤在此区域燃尽，控制主燃区域鼓风量限制煤层温度始终不超过1100摄氏度，保证煤层不结焦并燃尽。

横梁炉排6由横梁炉排驱动链轮7转动，经横梁炉排前轨道8、各风室上部、到横梁炉排后轨道18、再从下部返回，周而复始不断循环。运转中，炉排上方燃尽并冷却的灰渣从后部落入渣室17，灰渣通过出渣螺杆16排出，干灰渣自动将灰渣出口密封，保证锅炉尾部密封良好。横梁炉排6上附带的少数细灰被带入前部的细灰集室10，定期由人工清除。

风室设有带视窗维修门11，便于维修炉排底部及风室内部故障；也便于风室内部清灰作业；视窗可随时观察风室内部工作状况。

风室与炉排运动部件之间通过风室纵密封19与运动炉排接触滑动，保证了风室的密封性能，大幅提高鼓风风压。

Claims (9)

1.垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：将燃料经预热后落在一个可移动的炉排上，分段供给可调配的鼓风，控制燃料层全程温度不超过1100摄氏度，鼓风前后共分成二至四个独立风室，由各个独立可调鼓风机分别供风，冷却后的干灰渣由后部螺旋排出，移动炉排可以是链条炉排，也可以是往复炉排，燃烧方式主要应用于燃煤，也可用于生物质或垃圾等燃料。

2.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：炉排前部上方设置气体燃烧区，可燃气体来自第一风室干馏出来的气体，氧气来自最后一个风室为冷渣而产生的高温风，在这个气体燃烧区形成一个高温区域，干馏出来的可燃气体在此燃尽，并在这个高温区对刚生成的烟气进行二次燃烧。

3.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：将炉排片等间隙固定在移动横梁上，保证了鼓风均匀的从炉排片之间的缝隙中吹出，同时均匀的小缝隙有效地防止漏煤落入风室。

4.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：将煤层预热段移至煤斗的垂直下落段上，垂直下落段加长，采用耐热钢并增加内导热面积，保证落入炉排的燃煤上表层温度达到400度以上，接近燃点温度。

5.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：将炉排从前至后分成二至四段，小锅炉可减少段落，每段下部配独立的风室，每个风室配独立的鼓风机，鼓风风压、风量可连续调节，煤层各区域均能获得最佳风压、风量和不同的风源。

6.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：炉排第一风室具有干馏功能，控制供风量保持缺氧燃烧，只要干馏出可燃气体，不要求燃尽。

7.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：第二风室、第三风室为主要燃烧区，两风室风源可以不同，可采用混配风和空预器来的热风组合，小锅炉可减少此阶段风室。

8.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：最后一个风室用于冷渣，鼓风采用冷风，冷风将渣中的余热全部回收至炉膛，被预热的空气沿后拱和中拱进入锅炉气体燃烧区，与第一风室干溜出来的可燃气燃烧。

9.根据权利要求1所述的垂直预热分段低温燃烧固定床锅炉，其特征在于：采用干式排渣，锅炉尾部安装螺旋除渣机，将干渣螺旋挤出并保证锅炉尾部密封。

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