CN106989384A - 一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，包括炉体和炉排，炉体包括呈环形包围设置的前拱、后拱以及左侧壁和右侧壁、第一隔墙和第二隔墙，炉排位于炉体的下方且位于前拱和后拱之间，第一隔墙设置在前拱和后拱之间且位于炉排的上方，第二隔墙设置在第一隔墙的上方且两者之间具有间隙，第二隔墙自前拱起始并向后拱的方向沿伸且越过第一隔墙，第二隔墙的顶端与后拱之间具有间隙，炉体上且位于前拱以上的位置设置有二次进风口。前拱、炉排、第一隔墙和第二隔墙以及左侧壁和右侧壁围成着火挥发区，炉排、第一隔墙、第二隔墙和后拱以及左侧壁和右侧壁围成主燃还原区，第二隔墙的顶端和后拱以及左侧壁和右侧壁围成炉渣燃尽区。能够降低污染。

Description

一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉。

背景技术

层燃链条锅炉是一种非常成熟的锅炉型式，应用已有上百年，主要是供暖和工业供汽为主，发展历程经历了手烧炉、链条炉和抛煤机链条炉等多种型式。现在应用的主要结构型式有：固定炉排炉，链条炉排炉，抛煤机炉排炉，往复炉排炉及振动炉排炉等。

层燃链条锅炉因为其燃料适用性广、造价低，运行启停方便、负荷调节性强等特点，在我国工业应用和冬季供暖方面具有先天优势，经过数十年的发展，市场保有量巨大。据中国锅炉网的统计，我国现有锅炉高数大62.03万台，其中10吨/小时以上的燃煤小锅炉的数量占到三分之一。中国电器工业协会工业锅炉分会统计显示：我国锅炉制造企业数量为1500家左右，年产工业锅炉台数为1.5万台左右，其中40％是链条炉排锅炉，而容量大于35t/h的链条炉排锅炉产量占年锅炉产量的比例约为13％，计算可知约0.2万台，实际具有改造价值的锅炉存量多于1万台。

早期工业层燃锅炉的主要技术重点在于提高锅炉效率，解决锅炉的容量提升、燃料适应性、运行可操作性和安全性等方面的问题。对锅炉的大气污染物排放，尤其是氮氧化物的排放浓度关注度不高。对于层燃锅炉的污染物排放的研究始于上世纪九十年代，不同研究人员进行了燃烧装置的脱硫最佳温度，减少烟尘排放，减少NOx排放等研究，开展了空气分级燃烧、燃料分级燃烧和烟气循环对NOx排放控制影响的研究。

目前，关于降低层燃锅炉污染物排放的工程实例主要集中除尘和炉外脱硫等，有部分锅炉考虑了应用SNCR脱除NOx方面，而对于层燃锅炉低NOx燃烧技术方面并没有改造工程的应用实例。目前国内层燃锅炉基本没有采用低氮燃烧技术，其大多数排放量在300～800mg/Nm3之间，随着国家环保要求的日益严格，这些锅炉都面临着改造升级的要求。迫切需要一种简单有效的低氮燃烧方式运用到层燃链条锅炉上。

因此，如何提供一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，以降低污染，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，以降低污染。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，包括炉体和炉排，所述炉体包括呈环形包围设置的前拱、后拱以及左侧壁和右侧壁，所述炉排位于所述炉体的下方且位于所述前拱和所述后拱之间，还包括第一隔墙和第二隔墙，所述第一隔墙设置在所述前拱和所述后拱之间且位于所述炉排的上方，所述第二隔墙设置在所述第一隔墙的上方且两者之间具有间隙，所述第二隔墙自所述前拱起始并向所述后拱的方向沿伸且越过所述第一隔墙，所述第二隔墙的顶端与所述后拱之间具有间隙，所述炉体上且位于所述前拱以上的位置设置有二次进风口。

优选的，上述第一隔墙为垂直墙。

优选的，上述第二隔墙为水平墙。

优选的，上述第二隔墙自所述前拱开始至所述第一隔墙的上方为水平墙，自所述第一隔墙的上方开始至顶端倾斜向下。

优选的，上述前拱和所述后拱的内壁为光滑直线型。

优选的，上述前拱和所述后拱的内壁为S型。

优选的，上述前拱和所述后拱的内壁为抛物线型。

优选的，上述前拱遮盖所述炉排的比例不超过0.2。

优选的，上述后拱的顶端和末端的连线与所述炉排的夹角为5°至20°。

优选的，上述二次进风口的数量为2-20个。

本发明提供的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，包括炉体和炉排，所述炉体包括呈环形包围设置的前拱、后拱以及左侧壁和右侧壁，所述炉排位于所述炉体的下方且位于所述前拱和所述后拱之间，还包括第一隔墙和第二隔墙，所述第一隔墙设置在所述前拱和所述后拱之间且位于所述炉排的上方，所述第二隔墙设置在所述第一隔墙的上方且两者之间具有间隙，所述第二隔墙自所述前拱起始并向所述后拱的方向沿伸且越过所述第一隔墙，所述第二隔墙的顶端与所述后拱之间具有间隙，所述炉体上且位于所述前拱以上的位置设置有二次进风口。通过前拱、炉排、第一隔墙和第二隔墙以及左侧壁和右侧壁围成着火挥发区，通过炉排、第一隔墙、第二隔墙和后拱以及左侧壁和右侧壁围成主燃还原区，通过第二隔墙的顶端和后拱以及左侧壁和右侧壁围成炉渣燃尽区。

在工作时，在着火挥发区送入约占总风量20％-25％的少量空气，使烟气中产生CO、NH3、HCN等还原气体，燃煤随炉排往前行进过程中逐步变为半焦炭状态，继而进入主燃还原区，该区域送入约总风量50-60％的燃烧空气，燃煤将在底部送入空气和上方折返下冲的烟气作用，形成强烈悬浮混合燃烧过程，保证焦炭颗粒在此充分燃烧，充分释放NOx的生成，同时主燃还原区内的烟气将与着火挥发区产生的还原性气体混合，可进行部分已生成NOx的还原；在炉渣燃尽区通入约占总风量5-10％的空气，可起到炉渣燃尽的作用。整个过程中，燃烧产生的烟气将在炉内折返流动，首先流经炉排上方的主燃区，在此保证燃煤充分燃烧；其次，在第一隔墙、第二隔墙、前拱、后拱和左侧壁、右侧壁两侧壁围成的烟气通道内，可使炉排上方区域形成一个低过量空气区域，燃烧产生的烟气在此形成一个混合还原区，可使烟气中的NOx进一步还原；烟气继续向上流动，在前拱或者后拱上方的某处设置的二次进风口喷入一股分级二次风，可起到燃尽作用，保证烟气中飞灰和CO的燃尽。从而实现降低污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的层燃链条锅炉的结构示意图。

上图1中：

前墙11、后墙12、前拱13、后拱14、第二隔墙15、第一隔墙16、炉排17、着火挥发区21、主燃还原区22、炉渣燃尽区23、混合还原区24、烟气燃尽区25、底部一次风31、分级二次风32。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的层燃链条锅炉的结构示意图。

本发明实施例提供的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，包括炉体和炉排17，炉体包括呈环形包围设置的前拱13、后拱14以及左侧壁和右侧壁，炉排17位于炉体的下方且位于前拱13和后拱14之间，还包括第一隔墙16和第二隔墙15，第一隔墙16设置在前拱13和后拱14之间且位于炉排17的上方，第二隔墙15设置在第一隔墙16的上方且两者之间具有间隙，第二隔墙15自前拱13起始并向后拱14的方向沿伸且越过第一隔墙16，第二隔墙15的顶端与后拱14之间具有间隙，位于炉体上且位于前拱13以上的位置设置有二次进风口。通过前拱13、炉排17、第一隔墙16和第二隔墙15以及左侧壁和右侧壁围成着火挥发区21，通过炉排17、第一隔墙16、第二隔墙15和后拱14以及左侧壁和右侧壁围成主燃还原区22，通过第二隔墙15的顶端和后拱14以及左侧壁和右侧壁围成炉渣燃尽区23。

在工作时，在着火挥发区21送入约占总风量20％-25％的少量空气，使烟气中产生CO、NH3、HCN等还原气体，燃煤随炉排往前行进过程中逐步变为半焦炭状态，继而进入主燃还原区22，该区域送入约总风量50-60％的燃烧空气，燃煤将在底部送入空气和上方折返下冲的烟气作用，形成强烈悬浮混合燃烧过程，保证焦炭颗粒在此充分燃烧，充分释放NOx的生成，同时主燃还原区22内的烟气将与着火挥发区21产生的还原性气体混合，可进行部分已生成NOx的还原；在炉渣燃尽区23通入约占总风量5-10％的空气，可起到炉渣燃尽的作用。整个过程中，燃烧产生的烟气将在炉内折返流动，首先流经炉排17上方的主燃区，在此保证燃煤充分燃烧；其次，在第一隔墙16、第二隔墙15、前拱13、后拱14和左侧壁、右侧壁两侧壁围成的烟气通道内，可使炉排17上方区域形成一个低过量空气区域，燃烧产生的烟气在此形成一个混合还原区24，可使烟气中的NOx进一步还原；烟气继续向上流动，在前拱13或者后拱14上方的某处设置的二次进风口喷入一股分级二次风32，可起到燃尽作用，保证烟气中飞灰和CO的燃尽。从而实现降低污染。一次风从炉排17下方吹入。锅炉送风系统分包括底部一次风31和分级二次风32。

其中，第一隔墙16为垂直墙。第二隔墙15为水平墙。或者，第二隔墙15自前拱13开始至第一隔墙16的上方为水平墙，自第一隔墙16的上方开始至顶端倾斜向下。使用效果更好。

其中，前拱13和后拱14的内壁为光滑直线型。或者，前拱13和后拱14的内壁为S型，或者前拱13和后拱14的内壁为抛物线型。

其中，前拱13遮盖炉排17的比例不超过0.2。后拱14的顶端和末端的连线与炉排17的夹角为5°至20°。二次进风口的数量为2-20个。

本发明实施例提供的层燃链条锅炉，利用炉膛两侧墙、链条上部和前后炉拱的配合，将炉内空间强制隔离出水平方向的着火挥发区21、主燃还原区22、炉渣燃尽区23，垂直方向的燃烧区(即着火挥发区21、主燃还原区22、炉渣燃尽区23)、混合还原区24(即第二隔墙15和后拱14之间)、烟气燃尽区25(即第二隔墙15的上方)。随着链条的转动，燃煤将依次经过着火挥发区21、主燃还原区22、炉渣燃尽区23。炉体中，位于前拱13上方的壁体称为前墙11，位于后拱14上方的壁体称为后墙12，前墙11和后墙12之间即为烟气燃尽区25。

通过前拱13、炉排17、第一隔墙16、第二隔墙15、左侧壁和右侧壁两侧壁围成着火挥发区21，燃煤首先在着火挥发区21内受到前拱13和第二隔墙15反射的辐射热，进行原煤干燥、挥发分析出和着火、焦炭生成；再通过炉排17、第一隔墙16、第二隔墙15、两侧墙(即左侧壁和右侧壁)围成主燃还原区22，在主燃还原区22内燃煤的挥发分保证充分燃尽、焦炭颗粒在此快速燃烧，在底部送入空气和上方折返下冲烟气的作用下，形成强烈悬浮混合燃烧过程；最后通过炉排17、两侧墙和后拱14形成的炉渣燃尽区23，少量通入的空气可确保未燃碳颗粒的充分燃尽。

燃烧产生的烟气在流动过程中将依次经过燃烧区、混合还原区24和烟气燃尽区25。在锅炉两侧墙、前后拱和第二隔墙15形成的烟气通道内，燃煤在此充分燃烧，并保持一种合理欠氧状态。烟气绕过第二隔墙15后进入其与后拱14和两侧墙形成的通道内，可将此视为混合还原区24，烟气中大量还原性其他成分将与燃烧区中生产的NOx在此发生进一步的还原反应。在前后拱的上方某处，通过空气分级设置，再通过二次进风口喷入一股分级二次风32，可起到燃尽作用，形成燃尽区，保证飞灰和CO的充分燃尽。

通过本技术，可实现炉内燃烧区域的强化分级燃烧，在强化燃烧效果，有效提升锅炉燃烧效率的情况下，可大幅降低链条炉排锅炉的NOx初始排放浓度。此种布置结构不需要改变炉膛主体结构，主要根据锅炉容量和炉内空间，设置不同角度和长度的耐火耐磨隔墙，布置位置和型式灵活方便。

该炉膛结构位于锅炉锅筒的下方，链条炉排装置设于炉膛结构的下方；前拱13位于炉膛进口处，并在链条炉排起始端的上方，前拱13分上半部和下半部，成拱形结构形式；后拱位于炉膛的另一侧，链条炉排末端的上方，分上半部和下半部的拱形结构；炉膛内部、链条炉排的上方设有第二隔墙15和第一隔墙16，第二隔墙15一端与前拱13紧密连接，两侧均与两侧墙紧密连接，另一端深入炉膛内部，并由水平转折为下倾式，倾角控制在10-20°，与后拱14相配合形成烟气通道，另一端延伸一般至炉底第5或6风仓之后，高度方向与链条炉排间保持距离约800-1000mm；第二隔墙15结构可以为两个矩形墙拼接而成，或是一个弧形墙，采用耐火砖砌筑而成；第一隔墙16位于链条炉排的正上方，其两侧与两侧墙紧密连接，底侧与炉排17保持一定间隙，需根据煤层厚度来确定，确保燃煤随链条转动过程中顺利通过，一般控制在100-300mm，顶侧与第二隔墙15保持一定距离，需根据烟气量核算来确定，一般控制在500-800mm，确保着火挥发区21内的烟气顺利通过。第一隔墙16在水平方向的距离，与前拱13和第二隔墙15布置相匹配，一般为炉底第二风仓之后；第一隔墙16结构为矩形，采用耐火砖砌筑而成。

对燃用不同燃料的锅炉，其所用前、后拱的倾角、高度和长度均有所不同。但不管什么形式的前、后拱，其所起的作用是相同的，就是使燃烧室内气体充分的混台，反射燃烧产生的辐射热，并与第二隔墙15和第一隔墙16相配合，控制炉内烟气的走向进行，使燃料及时着火、燃烧及燃尽。

前拱13位于炉膛进口处，并在链条炉排起始端的上方，成拱形结构形式，分上半拱和下半拱，上、下半拱的比例可根据需要调整，一般而言下半拱高度要大于上半拱，下半拱的高度控制在1000-1500mm，下半拱深度方向即其投影占炉排17深度方向的覆盖度比例控制不超过20％，上半拱的高度控制在800-1300mm；前拱13的结构形式既可以是光滑直线型，也可以呈S型或抛物线型，前拱13内一般含有水冷壁管，并在其上敷设耐火浇注料。

后拱14位于锅炉锅筒的下方，后拱14位于炉膛相对前拱13的另一侧，链条炉排末端的上方，分上半拱和下半拱，下半拱的深度方向要远大于上半拱，下半拱深度方向即其投影占炉排17深度方向的覆盖度比例控制不超过50％，下半拱的高度控制在1100-1600mm，后拱14两端点间连接线与炉排17间的最佳夹角范围为5°到20°，以使前后拱组合形成一个缩口形状，后拱14的结构形式既可以是光滑直线型或抛物线型，后拱14内一般含有水冷壁管，并在其上敷设耐火浇注料。

前拱13、后拱14、第二隔墙15、第一隔墙16的上述作用，与其结构形式、砌筑质量等有直接关系。链条炉排上方的前拱13和后拱14，既可以光滑直线型，也可以呈S型、抛物线型，第二隔墙15一般呈光滑直线型或抛物线型，第一隔墙16一般呈光滑直线型。

前拱13的上半部与下半部比例为可根据需要分配，一般而言下半部高度要大于上半部，且前拱13遮盖整个炉排面的比例不易超过0.2；后拱14的设置主要考虑其倾角，后拱14两端点间连接线与炉排17间的最佳夹角范围为5°到20°。

分级二次风的设置要考虑与前后拱的喉口配合，前后拱的上方均可布置，一般以布置在前拱13上方为主；二次风口的结构可以是方形、圆形或椭圆形，材质为耐热钢；风口数量不限，可在2到20个之间确定，喷入炉膛的角度宜适当下倾设置；所有二次风口均引自一个大风箱，风箱与二次风口之间用支管连接，并在其上配置可调蝶阀；分级二次风32的风源可取自独立的二次风机，或取自一次风机，一般选取为风机出口经过空预器加热的热风。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，包括炉体和炉排，

所述炉体包括呈环形包围设置的前拱、后拱以及左侧壁和右侧壁，所述炉排位于所述炉体的下方且位于所述前拱和所述后拱之间，

其特征在于，

还包括第一隔墙和第二隔墙，

所述第一隔墙设置在所述前拱和所述后拱之间且位于所述炉排的上方，

所述第二隔墙设置在所述第一隔墙的上方且两者之间具有间隙，所述第二隔墙自所述前拱起始并向所述后拱的方向沿伸且越过所述第一隔墙，所述第二隔墙的顶端与所述后拱之间具有间隙，

所述炉体上且位于所述前拱以上的位置设置有二次进风口。

2.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述第一隔墙为垂直墙。

3.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述第二隔墙为水平墙。

4.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述第二隔墙自所述前拱开始至所述第一隔墙的上方为水平墙，自所述第一隔墙的上方开始至顶端倾斜向下。

5.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述前拱和所述后拱的内壁为光滑直线型。

6.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述前拱和所述后拱的内壁为S型。

7.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述前拱和所述后拱的内壁为抛物线型。

8.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述前拱遮盖所述炉排的比例不超过0.2。

9.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述后拱的顶端和末端的连线与所述炉排的夹角为5°至20°。

10.根据权利要求1所述的高效低氮燃烧的层燃链条锅炉，其特征在于，所述二次进风口的数量为2-20个。