CN108361684B - 一种高温无烟锅炉及燃烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温无烟锅炉的燃烧方法，包括第一燃烧过程：燃料处于制焦和挥发分释放阶段；第二燃烧过程：燃料处于燃焦阶段，第一燃烧过程产生的焦炭开始燃烧,两个相对独立并互相连通的燃烧室，能够使燃煤先在辅燃烧室内进行初步的燃烧，使得初步燃烧更加充分，有利于提高整体燃煤的燃烧效率和热能释放效率,送风量沿进燃煤方向逐渐增大，形成的送风气流稳定，不会对上送风形成扰流，使不同的区域分别送入合理的风量，节约气化过程中消耗的20%热能，每吨节约200元的加工费,锅炉出口氮氧化物150mg/Nm3，烟尘排放降低了90％，一氧化碳150mg/Nm3，节煤量达到8％。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温气化无烟炉,具体地说,涉及一种高温无烟锅炉及燃烧方法,属于机械技术领域。
背景技术
目前，立式锅炉的燃烧室炉膛加入较多的煤，再用引燃物从煤的上部把煤引燃，煤被引燃后逐步气化，并慢慢向下燃烧，所形成的半煤气被送入二次燃烧室进行二次燃烧，使用这类锅炉燃煤燃烧充分、无烟。但烧完一炉煤后必须再换煤，效率比较低，连续性差；其送风系统采用下送风方式，造成燃煤燃烧的火焰不能保持持续、旺盛，在燃烧过程中火力不均匀。
燃煤链条炉排锅炉中，煤从煤斗中添入，并落到链条炉排的起始端，随着链条炉排自前向后移动，经由炉膛入口进入炉膛，链条炉排的下部设置送风室，煤在炉膛内受到辐射加热，依次完成预热、干燥、着火、燃烧，直到燃尽，灰渣则随着链条炉排移动到后端并最终落入灰渣收集装置中；随着锅炉使用时间增长，锅炉的换热效率下降，需要清洁锅炉，后期维护成本较高，并且传统的锅炉燃烧后，排放氮氧化物、二氧化硫的量较多，污染环境，为了满足排放需求，需要脱硫塔等一些环保设备处理烟气后，才能排放，成本投入较大。
传统锅炉烟尘达标排放都是在锅炉后端处理，一般情况下炉排炉出口氮氧化物400mg/Nm3左右，控制炉温也只能370℃左右。降低氮氧化物排放成了燃煤锅炉清洁利用煤碳的一大难题，现在超低排放氮氧化物要求50mg/Nm3，从400mg/Nm3降到50mg/Nm3非常困难，需要多极处理，并且还有使用很多的药物才能达标。提高了锅炉运营费用并造成新的污染。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下不足：燃烧不充分，锅炉出口氮氧化物、烟尘排放高，污染环境，热能利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种高温无烟锅炉及燃烧方法，实现了：
1. 超低排放，可燃物全部转换成热能和二氧化碳，无烟环保。
2. 与煤粉炉相比，不需要提前对燃煤进行加工，节约加工费用。
3. 节省煤炭。
4. 热效率高、热能利用率高，节约气化过程中消耗的热能。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高温无烟锅炉的燃烧方法，其特征在于，包括第一燃烧过程和第二燃烧过程；
所述第一燃烧过程：燃料处于制焦和挥发分释放阶段；
所述第二燃烧过程：燃料处于燃焦阶段，第一燃烧过程产生的焦炭开始燃烧。
一种优化方案，包括：辅助燃烧室下部对应的炉排为低温段炉排，用于承载第一燃烧过程中的燃料；
主燃烧室下部对应的的炉排为高温段炉排，用于承载第二燃烧过程中的燃料。
一种优化方案，包括：
沿进燃料的方向，辅助燃烧室依次为低温区、高温区和气化区。
一种优化方案，包括：燃料在炉排的带动下进入辅助燃烧室的低温区，顶部送入小风量的助燃风，燃料在低温下缺氧燃烧，同时烘干燃料中的水分；
燃料在炉排的带动下自低温区进入高温区，顶部送入的助燃风风量比低温区的风量有所增加，燃料在高温区逐渐燃烧；
燃料自高温区进入气化区，顶部送入的比高温区的送风量更大的助燃风，燃料开始高温燃烧，产生挥发分和焦炭，形成高温高压的环境，实现挥发分的气化燃烧。
一种优化方案，包括：
低温段炉排包括前送风段和后送风段，前送风段和后送风段沿进燃料方向依次排列；
从前送风段向炉排底部送出微风或送风量为零；
从后送风段向炉排底部送出与顶部送入的助燃风相交错的助燃风。
一种优化方案，包括：从辅助燃烧室和/或主燃烧室应的炉排底部向炉排喷洒水雾。
一种优化方案，包括：从送风模块沿进燃料方向后面的辅助燃烧室内向下喷洒水雾。
基于以上燃烧方法,本发明提供一种实施所述燃烧方法的高温无烟锅炉，包括燃烧室和炉排，炉排设置在燃烧室的下部；
燃烧室包括主燃烧室和辅助燃烧室, 辅助燃烧室设置在主燃烧室前端。
一种优化方案，辅助燃烧室包括炉腔、炉顶和上送风装置，炉腔所构成的空间沿进燃料方向逐渐变大；
上送风装置包括炉顶上设置的若干送风模块，每个送风模块中贯穿设置至少一排进风管；
辅助燃烧室下部对应的炉排的底部设置有下送风装置。
一种优化方案，辅助燃烧室和/或主燃烧室下部设置有下喷雾装置；
和/或送风模块沿进燃料方向后面的辅助燃烧室内设有上喷雾装置，下送风装置与下喷雾装置交错排列。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
1）两个相对独立并互相连通的燃烧室，能够使燃煤先在辅燃烧室内进行初步的燃烧，使得初步燃烧更加充分，有利于提高整体燃煤的燃烧效率和热能释放效率。
2）下喷雾装置一方面能够起到对炉排的降温作用，炉排温度不至过高，能够延长炉排的使用寿命；另一方面，水雾遇到高温燃烧的燃煤后能够形成水煤气，水雾在高温和灼热的燃煤表面迅速发生化学分解反应，快速形成氢气和氧气，这样，将普通的水变成可以燃烧的“可燃水”，可以促进燃煤的燃烧速率，迅速释放能量，燃烧充分；第三，水雾的加入可实现减少送风，燃煤在低氮下燃烧，有效降低了NOx的生成，从而减少了脱硝工序的费用，达到节能环保目的，减少对环境的污染，节能效果显著。
3）上送风装置的送风量沿进燃煤方向逐渐增大，形成的送风气流稳定，不会对上送风形成扰流，使不同的区域分别送入合理的风量，从而达到分级布风、均匀流化的目的；同时还可降低过量空气系数；
下送风装置的前送风段送有微风，微风并不起到助燃作用，送微风的目的，一方面，可以降低炉排的温度，保护炉排，延长炉排的使用寿命，另一方面，使得炉排的表面不产生累积物，扩大了燃料的使用范围，避免了灰尘的累积阻燃；
下送风装置的后送风段可以根据需要，选择送风或者不送风；当下送风装置的后送风段送风时，上送风装置的送风模块中的进风管与下送风装置的进风管交错设置，上、下部分别进入，实现多处交错送风，保持均匀空气，共同实现燃料燃烧各个阶段所需的风量，克服送风量与燃料的混合不够充分，燃烧时局部空气供给量不足，从而导致燃烧不够充分的问题，实现充分燃烧，直接提高燃烧效率、提高热能转换效率。
4）物料全部燃尽，把可燃物全部转换成热能和二氧化碳，无烟环保，与传统气化燃烧相比,可节约气化过程中消耗的20%热能，热能利用率高。
5）与煤粉炉相比，不需要提前对燃煤进行加工，每吨节约200元的加工费用。
6）利用高温燃烧过程的热量，能够使物料气化，进炉的是固体，燃烧的是气体，使物料全部燃尽，燃烧温度可达到1200℃左右，气体都经过高温富氧燃烧，避免了二噁英产生。
7）一台20吨旧锅炉的试验结果：锅炉出口氮氧化物150mg/Nm3左右，烟尘排放降低了90％，一氧化碳40mg/Nm3左右，热效率达到了90.34%。无烟排出。简单处理就能达标排放，节煤量达到8％左右。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
附图说明
附图1是本发明中高温无烟锅炉的结构示意图；
附图2是本发明中高温无烟锅炉燃烧方法的流程图；
图中，
1-主燃烧室，2-炉排，3-辅燃烧室，4-挡板，5-炉腔，6-耐火砖，8-第一送风模块，9-第二送风模块，10-第三送风模块，12-下喷雾装置,13-下送风装置，14-上喷雾装置，15-低温段炉排，16-高温段炉排。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1、2所示，一种高温无烟锅炉, 包括燃烧室和炉排2，炉排2设置在燃烧室的下部；燃烧室包括主燃烧室1和辅助燃烧室3, 辅助燃烧室3设置在主燃烧室1的进煤一侧。主燃烧室1和所述辅助燃烧室3相对独立设置，也可以为一体设置，在本实施例中辅助燃烧室3与主燃烧室1相对独立设置。
辅助燃烧室3与主燃烧室1之间设置有挡板4，并且通过挡板4相互连通，挡板4使得所述辅助燃烧室3形成半封闭状态，所述挡板4可用于将辅助燃烧室3的火焰引入主燃烧室1，目的是使燃料燃烧更加充分。两个相对独立又互相连通的燃烧室，能够使燃料先在辅助燃烧室内进行初步的燃烧，使得初步燃烧更加充分，有利于提高整体燃料的燃烧效率，热能释放效率提高。
辅助燃烧室3包括炉腔5、炉顶和上送风装置，炉腔5所构成的空间沿进燃料方向逐渐变大，炉顶沿进燃料方向逐渐向上倾斜；上送风装置包括炉顶上设置的若干送风模块，每个送风模块中贯穿设置至少一排进风管；送风模块的数量可以根据辅助燃烧室3的大小及设计进行调整，本实施例中为三个，三个送风模块沿进燃料方向排列，依次为第一送风模块8、第二送风模块9和第三送风模块10，第一送风模块8中竖直设置有一排进风管；第二送风模块9和第三送风模块10中分别竖直设置有三排进风管；每一排进风管包括若干根进风管；进风管的数量沿进料方向逐渐增加，这样使得辅助燃烧室3内沿进燃煤方向的送风量逐渐增大，借此，送风气流稳定，不会对上送风形成扰流，使不同的区域分别送入合理的风量，从而达到分级布风、均匀流化的目的；同时还可降低过量空气系数。
炉顶的上壁用块状的耐火砖6进行铺设，为分体式设置，具有分散应力的功能，便于局部更换，方便维修，降低维修成本，另一方面有较强的抗热震性能和保温性能，有效避免了热量的散失和延长了使用寿命。
炉排2设置于辅助燃烧室3和主燃烧室1的下部，包括低温段炉排15、高温段炉排16，低温段炉排15、高温段炉排16沿进燃料方向依次排列，低温段炉排15是辅助燃烧室3下部所对应的炉排2，高温段炉排16是主燃烧室1下部所对应的炉排；在辅助燃烧室3下部对应的炉排2的底部设置有下喷雾装置12，下喷雾装置12用于间歇性地向炉排底部喷洒水雾；一方面能够起到对炉排2的降温作用，使得炉排2温度不至过高，保护炉排2，延长炉排2的使用寿命；另一方面，水雾遇到高温燃烧的燃料后能够形成新的能源水煤气，使得水雾在高温和灼热的燃料表面迅速发生复杂的化学分解反应、燃料也借此发生裂解反应，快速形成氢气、一氧化碳和氧气，这样，将普通的水变成可以燃烧的“可燃水”，可以提高燃料的燃烧速率，迅速释放能量，燃烧充分；第三，水雾的间歇式加入可实现减少送风，低氮燃烧，进而有效控制NOx的生成，从而减少了脱硝的费用，达到节能环保目的，减少对环境的污染，节能效果显著。
在辅助燃烧室3下部对应的炉排2的底部还设置有下送风装置13，此时，下喷雾装置12和下送风装置13交错排列；低温段炉排15所对应的下送风装置13包括前送风段和后送风段，前送风段和后送风段沿进燃料方向依次排列，低温段炉排15的前送风段可能无送风，也可能送有小的微风，小的微风并不起到助燃作用，送小的微风的目的，一方面，可以降低炉排2的温度，保障了炉排2不会烧坏，延长了炉排2的使用寿命，另一方面，使得炉排2的表面不产生累积物，扩大了燃料的使用范围，避免了灰尘的累积阻燃。
下送风装置13的送风模块中的进风管与上送风装置的进风管交错设置，低温段炉排15的后送风段可以根据需要，选择送风或者不送风，当下送风装置13的后送风段开始送风时，上、下部分别进入，实现多处交错送风，保持均匀空气，共同实现燃料燃烧各个阶段所需的风量，克服送风量与燃料的混合不够充分，燃烧时局部空气供给量不足，从而导致燃烧不够充分的问题，实现充分燃烧，直接提高燃烧效率、提高热能转换效率。
实施例2，在实施例1的基础上，主燃烧室1下部的炉排底端也设有下喷雾装置，也可以实现与在辅助燃烧室3下部的炉排的底部设置下喷雾装置相同甚至更好的技术效果。
在主燃烧室1下部对应的炉排2的底部还可以设置有下送风装置13，此时，下喷雾装置12和下送风装置13交错排列。
实施例3，在实施例1或/和实施例2的基础上，送风模块沿进燃料方向后面的辅助燃烧室3内设有上喷雾装置14，也可以实现与在辅助燃烧室3下部的炉排的底部设置下喷雾装置12相同甚至更好的技术效果。
以上燃煤锅炉燃烧器的燃烧方法，包括第一燃烧过程和第二燃烧过程；
所述第一燃烧过程中：
燃料处于制焦和挥发分释放阶段；
承载燃料的炉排为低温段炉排15；
燃料燃烧在辅助燃烧室3内进行，沿进燃料的方向，依次为低温区、高温区和气化区三个过程：
低温区，燃料在炉排2的带动下进入辅助燃烧室3内，顶部的送风模块先送入小风量的助燃风，燃料在低温下缺氧燃烧，防止氮氧化合物的产生；
高温区，燃料在炉排2的带动下进入高温区，高温区送入的助燃风风量比低温区的风量有所增加，燃料在高温区逐渐燃烧；
气化区，燃料自高温区进入气化区，顶部的送风模块送入比高温区的送风量更大的助燃风，燃料开始高温燃烧，产生挥发分和焦炭，挥发分主要是甲烷、氢气、一氧化碳等气体，形成高温高压的环境，并实现挥发分的气化燃烧。
气化区的送风量，由主燃烧室1排放物（主要是氮氧化物）的含量决定，通过控制主燃烧室1排放物的含量来即时调节所述气化区的送风量，具体为：当检测到主燃烧室1排放物的含量高于150mg/Nm3时，增大所述气化区的送风量，对主燃烧室1排放物含量进行实时监控，当主燃烧室1排放物的含量低于150mg/Nm3时，停止增大所述气化区的送风量并可以适当调小；当检测到主燃烧室1排放物的含量低于150mg/Nm3时，可以不需要调节送风量大小。
所述第二燃烧过程中：
燃料处于燃焦阶段，第一燃烧过程产生的焦炭开始燃烧；
承载燃料的炉排为高温段炉排16；
燃料燃烧在主燃烧室1内进行，由于燃烧物质只有焦炭，燃烧更加彻底，燃烧更加充分。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种高温无烟锅炉的燃烧方法，其特征在于，包括第一燃烧过程和第二燃烧过程；
所述第一燃烧过程：燃料处于挥发分释放和制焦阶段；
所述第二燃烧过程：燃料处于燃焦阶段，第一燃烧过程产生的焦炭开始燃烧；
辅助燃烧室（3）下部对应的炉排（2）为低温段炉排（15），用于承载第一燃烧过程中的燃料；
主燃烧室（1）下部对应的的炉排（2）为高温段炉排（16），用于承载第二燃烧过程中的燃料；
沿进燃料的方向，所述辅助燃烧室（3）依次为低温区、高温区和气化区；
燃料在所述炉排（2）的带动下进入所述辅助燃烧室（3）的低温区，顶部送入小风量的助燃风或不送风，燃料在低温下缺氧燃烧，同时烘干燃料中的水分；
燃料在所述炉排（2）的带动下自低温区进入高温区，顶部送入的助燃风风量比低温区的风量有所增加，燃料在高温区逐渐燃烧；
燃料自高温区进入气化区，顶部送入的比高温区的送风量更大的助燃风，燃料开始高温燃烧，产生挥发分和焦炭，形成高温高压的环境，实现挥发分的燃烧；
所述低温段炉排（15）包括前送风段和后送风段，前送风段和后送风段沿进燃料方向依次排列；
从前送风段向所述炉排底部送出微风或送风量为零；
或/和从后送风段向所述炉排底部送出与顶部送入的助燃风相交错的助燃风；
从所述辅助燃烧室（3）和/或所述主燃烧室（1）对应的所述炉排（2）底部向所述炉排喷洒水雾；
从送风模块沿进燃料方向后面的辅助燃烧室（3）内向下喷洒水雾；
所述燃烧方法的高温无烟锅炉，包括燃烧室和炉排（2），炉排（2）设置在燃烧室的下部；
燃烧室包括主燃烧室（1）和辅助燃烧室（3），辅助燃烧室（3）设置在主燃烧室（1）的进煤一侧；
所述主燃烧室（1）和所述辅助燃烧室（3）相对独立设置或一体设置；
辅助燃烧室（3）与主燃烧室（1）之间设置有挡板（4），并且通过挡板（4）相互连通，挡板（4）使得所述辅助燃烧室（3）形成半封闭状态，所述挡板（4）可用于将辅助燃烧室（3）的火焰引入主燃烧室（1）；
所述辅助燃烧室（3）和/或主燃烧室（1）下部设置有下喷雾装置（12、14）；
和/或送风模块沿进燃料方向后面的辅助燃烧室（3）内设有上喷雾装置（14）；
辅助燃烧室（3）包括炉腔（5）、炉顶和上送风装置，炉腔（5）所构成的空间沿进燃料方向逐渐变大；
上送风装置包括炉顶上设置的三个送风模块，每个送风模块中贯穿设置至少一排进风管；
所述三个送风模块沿进燃料方向排列，依次为第一送风模块（8）、第二送风模块（9）和第三送风模块（10），第一送风模块（8）中竖直设置有一排进风管；第二送风模块（9）和第三送风模块（10）中分别竖直设置有三排进风管；每一排进风管包括若干根进风管；进风管的数量沿进料方向逐渐增加；
所述炉顶的上壁用块状的耐火砖（6）进行铺设，为分体式设置；
或/和辅助燃烧室（3）下部对应的炉排（2）的底部设置有下送风装置（13）；
下送风装置（13）与下喷雾装置（12、14）交错排列；
低温段炉排（15）所对应的下送风装置（13）包括前送风段和后送风段，前送风段和后送风段沿进燃料方向依次排列，低温段炉排（15）的前送风段可能无送风，也可能送有小的微风；
炉排（2）为链条式炉排；
所述气化区的送风量，当检测到主燃烧室（1）排放物的含量高于150mg/Nm3时，增大所述气化区的送风量，对主燃烧室（1）排放物含量进行实时监控，当主燃烧室（1）排放物的含量低于150mg/Nm3时，停止增大所述气化区的送风量并可以适当调小；当检测到主燃烧室（1）排放物的含量低于150mg/Nm3时，可以不需要调节送风量大小。
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Effective date of registration: 20190111 Address after: 261300 No. 71, Yangjiawa Village, Kuiju Street, Changyi City, Weifang City, Shandong Province Applicant after: Liu Zhenliang Address before: 261300 Project Cluster Area of Kuiju Street, Changyi, Weifang City, Shandong Province (Jinsida Printing and Dyeing Factory West) Applicant before: WEIFANG JINSIDA NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. |
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