CN105135417A - 一种层燃式锅炉节煤方法 - Google Patents

Abstract

一种层燃式锅炉节煤方法。涉及热电厂、工业、热水等层燃式燃煤锅炉传热方式相关的焚火技术方法的改进创新。由煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热、火床上覆盖的经过浇水发酵后的煤层压制明火火焰生成、断-续自动循环式负压通风吹氧助燃、锅水冷热气流自然循环组成。通过将颗粒煤以既能通风、又能压制明火火焰生成的相应煤层厚度均匀覆盖全部火床，使半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态，同时以断-续自动循环式引风机负压通风加氧助燃，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，催化半焦化红焦炭火充分释放高温热量并以接触导热向锅水传递。以上流程同步运作、相互叠加、共同作用，舍弃明火火焰燃气换热。在充分提高热效率地基础上，延长煤炭燃烧时间、降低煤耗率。

Description

一种层燃式锅炉节煤方法

技术领域

本发明涉及高端装备制造、低碳技术、节约资源、节能环保、新能源等有助于绿色发展相关地热电厂、工业、热水等层燃式燃煤锅炉传热方式相关的焚火技术方法的的改进创新。

背景技术

目前层燃式燃煤锅炉炉膛中的传热方式是：以明火火焰燃气换热方式进行，是通过火焰传递将热能转换成辐射能，并非半焦化炭火接触导热，即【明火火焰燃气】＞(火焰燃气传递)＞【炉墙中上侧外冷水壁】＞(导热)＞【炉墙中上侧内冷水壁】＞(对流换热)＞【锅水中上部汽水混合物或过热蒸汽】，其缺陷是：

煤炭燃烧快、投煤量大；燃气流通速度快，与受热面接触时间短，大量的热量来不及传递给水冷壁就很快排出；煤粉飞逸损失增多造成费煤，且易扰乱火层，降低炉膛温度；受传热距离影响热散失损失大、传热强度较弱、传递到受热面的温度相对较低，95％以上煤炭释放的热量被炉膛空间耗尽。

受到热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环现象影响，明火火焰燃气辐射换热受热面，仅为炉墙中上侧水冷壁内摄氏90℃以上的高温区热锅水、汽水混合物及过热蒸汽，而下降至炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水，却得不到换热，极大限制了换热系数、蒸汽升腾和锅炉热效率提升。

发明内容

本发明由煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热、火床上覆盖的经过浇水发酵后地煤层压制明火火焰生成、断-续自动循环式负压通风吹氧助燃、锅水冷热气流自然循环组成，以上流程同步运作、相互叠加、共同作用，在充分提高热效率地基础上，延长煤炭燃烧时间、降低煤耗率。

本发明通过将粒煤浇水发酵，提高粒煤热效率；

本发明通过加装了可调控开启～关闭频率的断-续自动循环式引风机负压通风切换装置加氧助燃，用以在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，催化煤层覆盖下的半焦化红焦炭火充分释放高温热量。

本发明以煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热，舍弃明火火焰燃气换热。

技术方案

本发明将粒煤浇水发酵，用水量要以既能使粒煤散开、不沾锹，又要浇透为宜，然后自然发酵。

本发明通过设置簸箕形结构炉膛火床，将颗粒煤以既能通风加氧助燃、又能压制明火火焰生成的形式置于全部火床炉火之上，生成煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热，使半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态，从而压制明火火焰的生成。

本发明开启已加装的断-续自动循环式引风机负压通风装置，开度以通风顺畅、加氧助燃为限，约80次/分钟左右为宜，适时调整开启～关闭的周期节律，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，持续催化半焦化红焦炭火充分释放高温热量并向锅炉内锅水传递。

本发明以开启、关闭，再开启、再关闭……这种循环往复、持续不断地断-续自动循环式引风机负压通风加氧助燃、在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，催化煤层覆盖下的半焦化红焦炭火充分释放高温热量，并利用热气流上升、冷气流下降的自然现象及其原理，将高温燃热气流由炉膛中前低洼区域内的半焦化红焦炭火自动导向炉膛两侧直接接触的锅板内相对较高的炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水区域。

本发明将颗粒煤以既能通风、又能压制明火火焰生成的相应厚度煤层覆盖全部火床炉火之上，形成煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热，使半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态，从而压制明火火代焰的生成，以煤层覆盖下的半焦化红焦炭火负压通风燃烧接触导热，舍弃明火火焰燃气换热。

本发明用相应厚度的颗粒煤覆盖炉膛火床，将燃烧层与炉膛空间隔离并压制明火火焰生成，使燃烧中的年轻煤在相对封闭工况下，热解生成半焦化红焦炭火，且直接接触炉墙下侧锅板；经负压通风加氧助燃，碳氢离子在热压作用下，持续释放出的摄氏2000℃以上的高温燃气热量，只能以接触导热传热方式，不断从火侧经炉墙下侧锅板，传递给具有吸热性能地摄氏40℃以下低温区冷锅水。

本发明利用热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环换热现象及原理，使炉墙下侧锅内冷水受热后，不断上升对流换热、水汽热焓递增、过热蒸汽持续升或者用于工业热水和供热采暖。

技术原理

本发明将粒煤经过浇水发酵，对粒煤充分热解、完全燃烧生成半焦化红焦炭火具有催化作用。

本发明以埋火半焦化红焦炭火负压通风燃烧接触导热，舍弃明火火焰燃气辐射换热，所以不需要有明火进行加热，而是通过将颗粒煤以既能通风、又能压制明火火焰生成的形式置于全部炉火之上，形成埋火半焦化红焦炭火接触导热；由于埋压煤层均匀覆盖了全部火床，使半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态，从而压制了明火火焰的生成。

本发明通过可调控开启～关闭频率的断-续自动循环式引风机负压通风加氧助燃，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，催化煤层覆盖下的半焦化红焦炭火充分释放高温热量，而非埋火慢烧。

本发明设置簸箕形结构炉膛火床，是利用热气流上升的自然现象及其原理，将高温燃热气流由炉膛中前低洼区域，通过煤层覆盖下的半焦化红焦炭火自动导向炉膛两侧锅板的上部区域；由于火床已被颗粒煤层完全覆盖，阻断压制了明火火焰的生成；加装了可调控开启～关闭频率的引风机断-续自动循环式负压通风切换装置，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，持续催化煤层覆盖下的半焦化红焦炭火充分释放高温热量并向锅炉内锅水传递。

本发明利用热气流上升、冷气流下降的自然现象及其原理，将高温燃热气流由炉膛中前低洼区域内的半焦化红焦炭火自动导向炉膛两侧直接接触的锅板内相对较高的炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水区域，而非压火慢烧；密切关注炉膛火势，发现露火缺煤及时投补，可以保持煤层始终覆盖火床，避免明火火焰生成。

有益效果

(1)、本发明将粒煤浇水发酵，即可压制明火生成，又可以延长粒煤的燃烧时间，浇水发酵的粒煤可实现更充分地完全热解、燃烧和释放热量；

(2)、本发明采用的半焦化红焦炭火发热量高、燃烧性能好、挥发分低(5％-10％)、无烟、火焰短、温度高、炉渣流动性好、适应性强范围广；

(3)、本发明以半焦化红焦炭火燃气直接接触受热面的温度，高于明火火焰燃气辐射换热受热温度数倍，必然递增导热率；

(4)、本发明采用的半焦化红焦炭火的燃烧时间可长达数小时，是明火火焰(数秒至数分钟)的数百上千倍，相应投煤间隔、投煤量、煤耗自然大幅锐减；

(5)、本发明使炉墙锅板20钢与冷锅水的导热系数，远远大于空间辐射换热系数，必然递增导热率；

(6)、实验证明：冷气流不能上升，热气流不能下降，只要锅水面温度达到并保持在沸点摄氏100℃以上，底部锅水只能处于摄氏40℃以下低温冷水状态。它与半焦化红焦炭火燃气形成的强烈温差，必然递增导热率；

(7)、本发明因炉膛负压通风量增加汽温上升的幅度，大于正压通风量增加汽温上升的幅度，可调控开启～关闭频率的断-续自动循环式引风机负压通风，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，可保障煤层覆盖下的半焦化红焦炭火得到充分地供氧助燃，且不至生成焦渣，还能最大程度减少冷空气进入炉膛、刺激炉墙锅板，导致锅炉热效率降低、蒸发量减少；

(8)、本发明规避了明火火焰燃气辐射换热95％以上的耗热率所减少的热量，必然递减相应地燃烧率及煤耗；

(9)、本发明以半焦化红焦炭火与炉墙下侧受热接触面20钢锅板，有摄氏40℃以下低温区冷锅水不停换热，下有灰层隔离，使热冲击产生的热效应不至超出20钢锅板的屈服极限，可以避免锅板、炉箅出现金属过热、强度降低、蠕变变形烧损等设备事故；

(10)、本发明可舍弃水冷壁、燃烧器、节煤器等部分配套辅助装置，大幅降低锅炉总体成本及运行费用；

(11)、本发明以煤层覆盖下的焦化红焦炭火负压通风燃烧接触导热，舍弃了明火火焰燃气换热，在充分提高热效率地基础上，延长煤炭燃烧时间、降低煤耗率，可能使层燃式锅炉实现节煤85％以上；

(12)、本发明大幅提高了物理能源(煤炭)中间环节转换(发电、产热)效率，大幅降低人均和单位GDP能耗，可能极大程度上减轻越来越大地资源环境压力，摆脱因产能扩大，导致地严重制约经济建设发展地煤荒、电荒等能源危机，对国家和公共利益具有极其重大意义，急需推广应用。

具体实施方案

(1)、本发明由煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热、火床上覆盖的经过浇水发酵后地煤层压制明火火焰生成、断-续自动循环式负压通风吹氧助燃、锅水冷热气流自然循环组成，以上流程同步运作、相互叠加、共同作用，在充分提高热效率地基础上，延长煤炭燃烧时间、降低煤耗率；

(2)、本发明以煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热，舍弃明火火焰燃气换热；

(3)、本发明将燃煤粉碎成直径约米粒大小、个头均匀地颗粒状粒煤，以利于均匀覆盖全部火床的相应厚度的煤层即通风顺畅，便于断-续自动循环式负压通风加氧助燃，又能压制明火火焰生成。

(4)、本发明将粒煤浇水发酵，用水量要达到既粒煤能散开、不沾锹，又要浇透，然后自然发酵，以提高粒煤热效率；

(5)、本发明将发酵后的粒煤以既能通风加氧助燃，又能压制明火火焰生成的相应煤层厚度均匀覆盖全部火床，使得半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态；

(6)、本发明炉膛半焦化红焦炭火火床呈簸箕形，前低后高、中低侧高、以利于上升的高温燃热气流由炉膛中前低洼区域内的半焦化红焦炭火自动导向炉膛两侧直接接触的锅板内相对较高的炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水区域；

(7)、本发明利用热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环换热现象及原理，使炉墙下侧锅内冷水受热后，不断上升对流换热、水汽热焓递增、过热蒸汽持续升腾、生成额定压强做功或者驱动蒸汽轮机带动发电机转子发电；

(8)、本发明加装了可调控开启～关闭频率的断-续自动循环式引风机负压通风切换装置。

本发明开启已加装的断-续自动循环式引风机负压通风装置时，开度以通风顺畅、加氧助燃为限，约80次/分钟左右为宜，适时调整开启～关闭的周期节律，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，持续催化半焦化红焦炭火生成并充分释放高温热量，向锅炉内锅水传递；

(10)、本发明密切关注炉膛火势，发现露火缺煤及时投补，保持半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态。

Claims (10)

1.一种层燃式锅炉节煤方法，由煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热、火床上覆盖的经过浇水发酵后地煤层压制明火火焰生成、断-续自动循环式负压通风吹氧助燃、锅水冷热气流自然循环组成，其技术特征在是：以上流程同步运作、相互叠加、共同作用，在充分提高热效率地基础上，延长煤炭燃烧时间、降低煤耗率。

2.根据权利要求1所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：以煤层覆盖下的半焦化红焦炭火接触导热，合弃明火火焰燃气换热。

3.根据权利要求2所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：将燃煤粉碎成直径约米粒大小、个头均匀地颗粒状粒煤，以利于均匀覆盖全部火床的相应厚度的煤层即通风顺畅，便于断-续自动循环式负压通风加氧助燃，又能压制明火火焰生成。

4.根据权利要求3所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：将粒煤浇水发酵，用水量要达到既粒煤能散开、不沾锹，又要浇透，然后自然发酵，以提高粒煤热效率。

5.根据权利要求4所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：将发酵后的粒煤以既能通风加氧助燃，又能压制明火火焰生成的相应煤层厚度均匀覆盖全部火床，使得半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态。

6.根据权利要求5所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：炉膛半焦化红焦炭火火床呈簸箕形，前低后高、中低侧高、以利于上升的高温燃热气流由炉膛中前低洼区域内的半焦化红焦炭火自动导向炉膛两侧直接接触的锅板内相对较高的炉墙下侧水冷壁摄氏40℃以下的低温区冷锅水区域。

7.根据权利要求6所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：利用热气流上升、冷气流下降这一自然对流循环换热现象及原理，使炉墙下侧锅内冷水受热后，不断上升对流换热、水汽热焓递增、过热蒸汽持续升腾、生成额定压强做功或者驱动蒸汽轮机带动发电机转子发电。

8.根据权利要求7所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：加装了可调控开启～关闭频率的断-续自动循环式引风机负压通风切换装置。

9.根据权利要求8所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：开启已加装的断-续自动循环式引风机负压通风装置时，开度以通风顺畅、加氧助燃为限，适时调整开启～关闭的周期节律，在缓冲半焦化红焦炭火燃气流通速度的同时，持续催化半焦化红焦炭火生成并充分释放高温热量，向锅炉内锅水传递。

10.根据权利要求9所述的层燃式锅炉节煤方法，其特征是：密切关注炉膛火势，发现露火缺煤及时投补，保持半焦化红焦炭火与炉膛空间处于阻断隔离状态。