CN105627295B - 一种链条锅炉及燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种链条锅炉及燃烧方法，其中链条锅炉包括：锅炉本体、引风机、循环风机、一次风机以及送风仓，一次风机将自然风中抽取的一次风送入送风仓，促进了煤的干燥、燃烧和燃尽，循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入送风仓中的燃烧送风仓，抑制了NOx的生成。进一步地，循环风机还将引风机后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入后拱配风口，强化了炉膛内烟气混合，促进了燃料的燃烧，提高了链条锅炉的燃烧效率。本发明提供的链条锅炉燃烧方法也相应地抑制了NOx的生成，提高了链条锅炉的燃烧效率。

Description

一种链条锅炉及燃烧方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧领域，尤其涉及一种链条锅炉及燃烧方法。

背景技术

工业锅炉在我国的应用特点是量大面广，目前运行着的工业锅炉约55万台，尽管随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，大型火电机组数量增加迅速，但由于我国燃料是以煤为主，因而大多数工业锅炉为燃煤锅炉，并且主要是链条燃炉。

链条锅炉是机械化程度较高的一种层燃炉，因其炉排类似于链条式履带而得名，是工业锅炉中使用较广泛的一种炉型，在10-65t/h中等容量，甚至1-2t/h的小容量锅炉中都有采用。链条炉是一种前置式炉子，煤的燃烧过程是在移动中完成的，它的燃烧工况稳定，热效率较高，运行操作方便，劳动强度低，烟尘排放浓度较低。

如图1所示，现有的常规链条锅炉由锅炉本体a1、引风机a2、烟囱a3、送风机a4及送风仓a5等设备组成，为了提高热效率，送风机a4向送风仓a5送风，使主燃区燃料处于过量空气系数大于1的富氧条件下，以保证煤粉的充分燃烧，继而提高炉内温度水平，促使燃烧稳定、燃尽率高，但这样往往会造成氮氧化物(统称NOx)排放量的增加。

2012年我国工业燃煤锅炉排放氮氧化物达200万吨，占全国氮氧化物排放量的15％左右，氮氧化物对人类赖以生存的环境以及人类自身的危害极其严重。燃煤锅炉作为氮氧化物排放的第一大户，已经成为造成雾霾天气的主要原因之一，因此如何降低工业锅炉的氮氧化物排放量显得日益迫切，现有的链条锅炉与常规煤粉炉基本类似，未考虑任何优化燃烧和环保措施。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种链条锅炉，该链条锅炉可有效减少氮氧化物的排放，具有低氮燃烧、节能环保的功能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种链条锅炉，该链条锅炉包括：锅炉本体、引风机、循环风机、一次风机以及送风仓，一次风机将自然风中抽取的一次风送入送风仓，送风仓具有干燥送风仓、燃烧送风仓以及燃尽送风仓，循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓。

在该基本的技术方案中，链条锅炉中煤在链条上的燃烧区域分为：预热干燥区、主燃烧区、焦炭燃尽区，相应地送风仓包括干燥送风仓、燃烧送风仓以及燃尽送风仓，一次风机将自然风中抽取的一次风送入送风仓，促进煤的干燥、燃烧和燃尽，而循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓，主燃烧区内过量空气系数α<1，温度较高的循环烟气提高了主燃烧区的温度，煤在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在主燃烧区的生成。

进一步地，锅炉本体设有后拱配风口，循环风机还将引风机后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入后拱配风口。

在该改进的技术方案中，循环风机还将引风机后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入后拱配风口，温度较高的循环烟气进入后拱，能够保持焦炭燃尽区必需的温度，同时进入后拱的循环烟气强化扰动，促进炉膛内烟气混合，降低焦炭燃尽区中的灰渣含碳量，促进燃料的燃烧，继而改善炉膛内的燃烧状况，提高链条锅炉的燃烧效率。

可选地，链条锅炉还包括辅助循环风机，锅炉本体设有后拱配风口，辅助循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入后拱配风口。

在该可选的技术方案中，循环烟气被送入后拱由辅助循环风机来实现。

进一步地，链条锅炉还包括位于炉膛中上部的燃尽风配风口，一次风机还将自然风中抽取的一次风部分地送入燃尽风配风口。

在该改进的技术方案中，从自然风中抽取的一次风通过炉膛中上部的燃尽风配风口送入炉膛上部，形成的燃尽风能够减少未燃尽碳，起到控制可燃烧损失的目的，进一步地提高了链条锅炉的燃烧效率。

可选地，链条锅炉还包括位于炉膛中上部的燃尽风配风口和辅助一次风机，辅助一次风机将自然风中抽取的一次风送入燃尽风配风口。

在该可选的技术方案中，一次风被送入炉膛上部由辅助一次风机实现。

进一步地，送入燃烧送风仓和后拱配风口的总循环烟气占引风机后总烟气体积量的8％～15％。

在该优选的技术方案中，引风机后总烟气体积量的8％～15％被分别送入燃烧送风仓和后拱配风口，在该优选的数值范围内，链条锅炉能较好地抑制NOx的生成，且具有较高的燃烧效率。

进一步地，送入燃烧送风仓的送风循环烟气占总循环烟气体积量的20％。

在该优选的技术方案中，占总循环烟气体积量的20％的送风循环烟气能有效降低主燃烧区内过量空气系数，抑制NOx的生成，而其余80％的循环烟气进入后拱，较大程度地强化对炉膛内烟气的扰动，促进炉膛内烟气混合，从而实现最佳的污染物减排效率和燃烧效率。

进一步地，后拱配风口包括设有若干个通孔的分层板，送入后拱配风口的后拱循环烟气通过通孔进入后拱。

在该改进的技术方案中，送入后拱配风口的后拱循环烟气通过分层板上的通孔以分层布置的方式进入后拱，扩大了对炉膛内烟气的扰动范围，加速了炉膛内烟气的混合，提高了锅炉的燃烧效率。

进一步地，后拱配风口包括可调节的配风喷口，送入后拱配风口的后拱循环烟气通过配风喷口从不同角度进入后拱。

在该改进的技术方案中，送入后拱配风口的后拱循环烟气通过配风喷口从不同角度喷射进入后拱，扩大了对炉膛内烟气的扰动范围，加速了炉膛内烟气的混合，提高锅炉的燃烧效率。

进一步地，链条锅炉还包括传感器和控制系统，传感器检测引风机后的总烟气中的含氧量，控制系统根据传感器的输出信号控制循环风机和一次风机的出力大小。

在该改进的技术方案中，传感器检测引风机后的总烟气中的含氧量并反馈到控制系统，控制系统判断总烟气中的含氧量的大小来控制循环风机和一次风机的出力大小，从而实现最佳的污染物减排效率和燃烧效率，而且链条锅炉的控制系统简单高效、自动化程度高。

本发明还提供了一种上述链条锅炉的燃烧方法，包括如下步骤：

在链条锅炉运行过程中，将自然风中抽取的一次风分别送入送风仓和燃尽风配风口；

将总烟气中抽取的循环烟气分别送入燃烧送风仓和后拱配风口。

在该基本的技术方案中，将自然风中抽取的一次风送入送风仓，促进煤的干燥、燃烧和燃尽；将总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓，主燃烧区内过量空气系数α<1，温度较高的循环烟气提高了主燃烧区的温度，煤在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在主燃烧区的生成；将总烟气中抽取的循环烟气送入后拱配风口，温度较高的循环烟气进入后拱，能够保持焦炭燃尽区必需的温度，同时进入后拱的循环烟气强化扰动，促进炉膛内烟气混合，降低焦炭燃尽区中的灰渣含碳量，促进燃料的燃烧；将自然风中抽取的一次风送入燃尽风配风口进入炉膛上部，形成的燃尽风能够减少未燃尽碳，起到控制可燃烧损失的目的，进一步地提高了链条锅炉的燃烧效率。

进一步地，送入后拱配风口的后拱循环烟气以分层布置的方式或不同角度喷射进入后拱。

在该改进的技术方案中，送入后拱配风口的后拱循环烟气以分层布置的方式或不同角度喷射进入后拱，扩大了对炉膛内烟气的扰动范围，加速了炉膛内烟气的混合，提高了锅炉的燃烧效率。

进一步地，该链条锅炉的燃烧方法还包括检测总烟气中含氧量的大小，当含氧量大于第一预设值时，减少一次风量，增加循环烟气量；当含氧量小于第二预设值时，增加一次风的风量，减少循环烟气的风量。

在该改进的技术方案中，当含氧量大于第一预设值时，减少一次风量，增加循环烟气量；当含氧量小于第二预设值时，增加一次风的风量，减少循环烟气的风量，通过对一次风量和循环烟气量在一定范围内的控制，链条锅炉达到最佳的污染物减排效率和燃烧效率。

由此，基于上述技术方案，本发明提供了一种链条锅炉，其中，一次风机将自然风中抽取的一次风送入送风仓，促进煤的干燥、燃烧和燃尽，循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓，煤在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在主燃烧区的生成。进一步地，循环风机还将引风机后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入后拱配风口，强化了炉膛内烟气混合，促进了燃料的燃烧，提高了链条锅炉的燃烧效率。本发明提供的链条锅炉燃烧方法也相应地抑制了NOx的生成，提高了链条锅炉的燃烧效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有的常规链条锅炉的结构示意图；

图2为本发明链条锅炉实施例的结构示意图；

图3为本发明链条锅炉另一个实施例的结构示意图；

图4为本发明链条锅炉中分层板12的结构示意图；

图5为本发明链条锅炉中配风喷口13在不同角度下的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面所述的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

由于现有的链条锅炉未考虑优化燃烧和环保措施，其氮氧化物排放量大，本发明设计了一种链条锅炉，即包括：锅炉本体、引风机、循环风机、一次风机以及送风仓，一次风机将自然风中抽取的一次风送入送风仓，送风仓具有干燥送风仓、燃烧送风仓以及燃尽送风仓，循环风机将引风机后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓。

图2为本发明链条锅炉实施例的结构示意图，链条锅炉包括：锅炉本体1、引风机3、循环风机4、一次风机6、送风仓7以及烟囱5，一次风机6将自然风中抽取的一次风送入送风仓7，送风仓7具有干燥送风仓71、燃烧送风仓72以及燃尽送风仓73，循环风机4将引风机3后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓72。

在该示意性实施例中，煤的燃烧过程是：预热干燥、挥发分析出与燃烧、焦炭的燃烧、燃尽，该链条锅炉中煤在链条上的燃烧区域分为：预热干燥区、主燃烧区、焦炭燃尽区，相应地送风仓7包括干燥送风仓71、燃烧送风仓72以及燃尽送风仓73，一次风机6将自然风中抽取的一次风送入送风仓7中的干燥送风仓71、燃烧送风仓72以及燃尽送风仓73，促进煤的干燥、燃烧和燃尽，而循环风机4将引风机3后总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓72，一次风和循环烟气在燃烧送风仓72中混合，主燃烧区内过量空气系数α<1，温度较高的循环烟气提高了主燃烧区的温度，煤在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，降低了生成NOx的反应率，继而抑制了NOx在主燃烧区的生成。此外，由于循环风机4是在引风机3后抽取循环烟气，因而循环烟气减少了对循环风机4的磨损，提高了链条锅炉的稳定性。

煤在炉膛中部的主燃烧区燃烧，煤的挥发分析出，如果烟气扰动效果不好，氧与可燃挥发分不能充分混合，挥发分就不能充分燃烧，随烟气排走，造成大量的能量损失，降低锅炉的经济效率，在一个优选的示意性实施例中，如图2所示，锅炉本体1设有后拱配风口11，循环风机4还将引风机3后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入后拱配风口11，煤挥发分析出后形成焦炭，焦炭的着火点比较高，温度较高的循环烟气进入后拱，能够保持焦炭燃尽区必需的温度，进入后拱的循环烟气强化炉膛内的烟气扰动，使可燃物与氧充分混合，使未燃挥发分充分燃烧，使焦炭尽可能全部燃烧，降低焦炭燃尽区中的灰渣含碳量，该链条锅炉能够改善炉膛内的燃烧状况，提高链条锅炉的燃烧效率，其中，如图3所示，循环烟气被送入后拱还可以通过设置辅助循环风机4′来实现。

为了减少可燃烧损失，在另一个优选的示意性实施例中，链条锅炉还包括位于炉膛中上部的燃尽风配风口2，一次风机6还将自然风中抽取的一次风部分地送入燃尽风配风口2，从自然风中抽取的一次风进入炉膛上部，形成的燃尽风能够减少未燃尽碳，使可燃物燃尽，起到控制可燃烧损失的目的，进一步地提高了链条锅炉的燃烧效率，由于一部分一次风被送入炉膛中上部，此时送入燃烧送风仓72的一次风风量减少，这样更加有利于控制主燃烧区内过量空气系数α，从而进一步抑制NOx在主燃烧区的生成。其中，如图3所示，一次风被送入炉膛上部还可以通过设置辅助一次风机6′来实现，燃尽风配风口2还可以设置多个旋转喷口，提高一次风与炉膛内烟气的混合能力，进一步有效控制可燃物的损失，各风路的线路中还可以设置风量控制阀门来人为地或自动地控制各风路的风量。

在另一个优选的实施例中，送入燃烧送风仓72和后拱配风口11的总循环烟气占引风机后总烟气体积量的8％～15％，在该优选的数值范围内，链条锅炉能较好地抑制NOx的生成，且具有较高的燃烧效率。进一步地，送入燃烧送风仓72的送风循环烟气占总循环烟气体积量的20％，占总循环烟气体积量的20％的送风循环烟气能有效降低主燃烧区内过量空气系数，抑制NOx的生成，而其余80％的循环烟气进入后拱，较大程度地强化对炉膛内烟气的扰动，促进炉膛内烟气混合，从而实现最佳的污染物减排效率和燃烧效率。

在另一个优选的示意性实施例中，如图4和图5所示，后拱配风口11包括设有若干个通孔121的分层板12或可调节的配风喷口13，送入后拱配风口11的后拱循环烟气分别通过通孔121和配风喷口13以分层布置的方式和不同角度喷射进入后拱，扩大了对炉膛内烟气的扰动范围，加速了炉膛内烟气的混合，提高了锅炉的燃烧效率。

在另一个优选的示意性实施例中，如图2和图3所示，链条锅炉还包括传感器8和控制系统，传感器8检测引风机3后的总烟气中的含氧量，控制系统根据传感器8的输出信号控制循环风机4和一次风机6的出力大小，当含氧量大于第一预设值时，控制系统减小一次风机6的出力，增大循环风机4的出力；当含氧量小于第二预设值时，增大一次风机6的出力，减小循环风机4的出力，其中，第一预设值大于等于第二预设值。链条锅炉从而实现最佳的污染物减排效率和燃烧效率，而且链条锅炉的控制系统简单高效、自动化程度高。

此外，本发明还提供了一种上述链条锅炉的燃烧方法，具体包括：在链条锅炉运行过程中，将自然风中抽取的一次风分别送入送风仓7和燃尽风配风口2；将总烟气中抽取的循环烟气分别送入燃烧送风仓72和后拱配风口11。

在该示意性的实施例中，将自然风中抽取的一次风送入送风仓，一次风促进了煤的干燥、燃烧和燃尽；将总烟气中抽取的循环烟气送入燃烧送风仓，主燃烧区内过量空气系数α<1，温度较高的循环烟气提高了主燃烧区的温度，煤在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧，降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在主燃烧区的生成；将总烟气中抽取的循环烟气送入后拱配风口11，煤挥发分析出后形成焦炭，焦炭的着火点比较高，温度较高的循环烟气进入后拱，能够保持焦炭燃尽区必需的温度，同时进入后拱的循环烟气强化扰动，促进炉膛内烟气混合，降低焦炭燃尽区中的灰渣含碳量，促进燃料的燃烧；将自然风中抽取的一次风送入炉膛上部，形成的燃尽风能够减少未燃尽碳，起到控制可燃烧损失的目的，进一步地提高了链条锅炉的燃烧效率。

作为改进，该链条锅炉的燃烧方法还可以将送入后拱配风口11的后拱循环烟气以分层布置的方式或不同角度喷射进入后拱，继而扩大了对炉膛内烟气的扰动范围，加速了炉膛内烟气的混合，提高了锅炉的燃烧效率。

在另一个优选的示意性实施例中，该链条锅炉的燃烧方法还包括检测总烟气中含氧量的大小，当含氧量大于第一预设值时，减少一次风量，增加循环烟气量；当含氧量小于第二预设值时，增加一次风的风量，减少循环烟气的风量，其中，第一预设值大于等于第二预设值。通过对一次风量和循环烟气量的控制，链条锅炉达到最佳的污染物减排效率和燃烧效率。

以上结合的实施例对于本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种链条锅炉，其特征在于，包括：锅炉本体(1)、引风机(3)、循环风机(4)、一次风机(6)以及送风仓(7)，所述一次风机(6)将自然风中抽取的一次风送入所述送风仓(7)，所述送风仓(7)具有干燥送风仓(71)、燃烧送风仓(72)以及燃尽送风仓(73)，所述循环风机(4)将所述引风机(3)后总烟气中抽取的循环烟气送入所述燃烧送风仓(72)，所述锅炉本体(1)设有后拱配风口(11)，所述循环风机(4)还将所述引风机(3)后总烟气中抽取的循环烟气部分地送入所述后拱配风口(11)，所述后拱配风口(11)包括可调节的配风喷口(13)或设有若干个通孔(121)的分层板(12)，送入所述后拱配风口(11)的后拱循环烟气通过所述通孔(121)以分层布置的方式进入后拱，或者，送入所述后拱配风口(11)的后拱循环烟气通过所述配风喷口(13)从不同角度进入后拱。

2.根据权利要求1所述的链条锅炉，其特征在于，还包括辅助循环风机(4′)，所述锅炉本体(1)设有后拱配风口(11)，所述辅助循环风机(4′)将所述引风机(3)后总烟气中抽取的循环烟气送入所述后拱配风口(11)。

3.根据权利要求1或2所述的链条锅炉，其特征在于，还包括位于炉膛中上部的燃尽风配风口(2)，所述一次风机(6)还将自然风中抽取的一次风部分地送入所述燃尽风配风口(2)。

4.根据权利要求1或2所述的链条锅炉，其特征在于，还包括位于炉膛中上部的燃尽风配风口(2)和辅助一次风机(6′)，所述辅助一次风机(6′)将自然风中抽取的一次风送入所述燃尽风配风口(2)。

5.根据权利要求1或2所述的链条锅炉，其特征在于，送入所述燃烧送风仓(72)和所述后拱配风口(11)的总循环烟气占所述引风机后总烟气体积量的8％～15％。

6.根据权利要求5所述的链条锅炉，其特征在于，送入所述燃烧送风仓(72)的送风循环烟气占所述总循环烟气体积量的20％。

7.根据权利要求3所述的链条锅炉，其特征在于，还包括传感器(8)和控制系统，所述传感器(8)检测所述引风机(3)后的总烟气中的含氧量，所述控制系统根据所述传感器(8)的输出信号控制所述循环风机(4)和所述一次风机(6)的出力大小。

8.一种权利要求3～7任一项所述链条锅炉的燃烧方法，包括如下步骤：

在所述链条锅炉运行过程中，将自然风中抽取的一次风分别送入所述送风仓(7)和所述燃尽风配风口(2)；

将总烟气中抽取的循环烟气分别送入所述燃烧送风仓(72)和所述后拱配风口(11)，送入所述后拱配风口(11)的后拱循环烟气以分层布置的方式或不同角度喷射进入后拱。

9.根据权利要求8所述的燃烧方法，其特征在于，还包括：检测总烟气中含氧量的大小，当含氧量大于第一预设值时，减少所述一次风量，增加循环烟气量；当含氧量小于第二预设值时，增加所述一次风的风量，减少所述循环烟气的风量。