CN109578976A - 一种节能环保的适用固体燃料的层燃锅炉及其处理方法 - Google Patents

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CN109578976A CN201811404937.XA CN201811404937A CN109578976A CN 109578976 A CN109578976 A CN 109578976A CN 201811404937 A CN201811404937 A CN 201811404937A CN 109578976 A CN109578976 A CN 109578976A
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杨晓辉
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李亚
宋令坡
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    • F23L9/02—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire

Abstract

本发明提供了一种节能环保的适用固体燃料的层燃锅炉及其处理方法，所述所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的中部炉壁上开设预燃风口和/或在第一腔体的中部设置预燃风管，第一腔体内位于预燃风口和/或预燃风管上方的区域为干馏热解区，下方的区域为半焦还原预燃区，第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排，第二腔体顶部设有汽包，汽包下方设有后拱，第一链条炉排下方设置至少2个风室。本发明通过低氮预燃的方式使燃烧生成的氮氧化物与还原性热解气和半焦反应转化为无害的氮气，并结合热解脱硫和燃烧脱硫以及利用煤自身热解产物形成再燃脱硝等方法，有效减少SOx、NOx和CO等多污染物的排放。

Description

一种节能环保的适用固体燃料的层燃锅炉及其处理方法
技术领域
本发明属于煤炭燃烧设备领域，涉及一种层燃锅炉及其处理方法，尤其涉及一种节能环保的适用固体燃料的层燃锅炉及其处理方法。
背景技术
燃煤层燃锅炉是我国主要的煤炭利用方式之一，广泛应用于供热和工业生产过程。我国传统的链条炉排炉运行时采用单面着火，运行时煤在炉排上随炉排边移动边燃烧，沿炉排长度方向的燃料层的燃烧有明显的分区。
CN 103697459A公开了一种卧式燃煤全自动热水锅炉，以解决现有燃煤锅炉热效率低以及煤炭在燃烧过程中不充分，导致污染环境的问题。但如该专利以及现有技术中应用于层燃锅炉中的各种节能炉拱、分层煤斗和炉排配风等技术，但锅炉的燃烧效率并不理想，平均热效率只有65％左右，而且也不能有效控制NOx等污染物的排放。
CN 104864389A公开了一种可实现煤部分气化燃烧的链条炉排，其包括煤斗、煤闸门、链条炉排、前风室、炉排进风口、后风箱、后风室、调风挡板、进风调节杆、侧风箱、出渣控制杆、出渣调节杆及出渣挡板，可实现煤部分气化燃烧的链条炉排还包括位于煤斗内的预燃室、位于预燃室下方的预燃室风室、位于前风室内的蒸汽喷管及设置于蒸汽喷管上的蒸汽喷孔，预燃室的顶部呈三角形。虽然该链条炉排可以控制NOx等污染物的排放，但该炉具中因设置了预燃室，使燃煤进行部分预燃，会造成燃烧强度高，不利于燃烧控制和热工环境的优化；同时，在前风室中引入蒸汽，不利于气化的控制和调节，进而降低了燃煤的燃尽率。
另外，在现有已开发的中小型燃煤解耦燃烧装置中，虽然在控制NOx排放方面取得了一些效果，但受结构限制，锅炉负荷较小，燃料燃尽率偏低，特别是对燃尽时间较长的现有洁净燃料型煤，尚未能解决锅炉负荷、燃料燃尽率及结焦三者之间的矛盾。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种节能环保的适用固体燃料的层燃锅炉及其处理方法。本发明所述系统一方面通过低氮预燃的方式使燃烧生成的氮氧化物与还原性热解气和半焦反应转化为无害的氮气，并结合热解脱硫和燃烧脱硫以及利用煤自身热解产物形成再燃脱硝等方法，有效减少SOx、NOx和CO等多污染物的排放。另一方面，改变了传统链条依靠拱辐射从煤层上部点火方式，并配合多级布风等方法提高了燃料燃尽率，特别是较难燃尽的洁净燃料型煤的燃尽率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口，第一腔体的中部炉壁上开设预燃风口和/或在第一腔体的中部设置预燃风管，第一腔体内位于预燃风口和/或预燃风管上方的区域为干馏热解区，位于预燃风口和/或预燃风管下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排，第一腔体和第二腔体与第一链条炉排之间留有供物料流通的空间；
第二腔体顶部设有汽包，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱，在第一链条炉排上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口；
所述第一链条炉排下方设置至少2个风室，第一链条炉排与第二腔体的炉壁之间留有空隙，以使产生的炉渣排出炉体。其中，风室的个数可为2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个等以及更多，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述“第一”和“第二”仅仅是为了在命名上进行区分，并不是对设备或装置使用顺序上的限制。
本发明中，第一腔体和第二腔体之间可以通过隔板进行分隔，隔板与后拱以及第一链条炉排之间形成烟气流通区域，后拱端部与隔板之间设置燃尽风口。本发明中，所述第一腔体中部开设预燃风口或设置的预燃风管，可以在第一腔体中部形成负压，进而利于热解气向下流动。
本发明中，第一腔体与炉壁相对的一侧与第一链条炉排之间留有的供物料流通的间隙可以使产生的烟气和半焦通过第一链条炉排进入第二腔体内。
本发明中，设置的后拱可以将炉排后部的高温烟气引导至前端，并与还原性热解气充分混合燃烧。
本发明中，设置的燃尽风管，加强烟气扰动并为烟气充分燃烧提供适当的氧气，降低气体不完全燃烧热损失。
本发明所述层燃锅炉适用于固体燃料，尤其适用于较难燃尽的洁净燃料型煤。本发明通过在第一腔体中部增设预燃风口和/或预燃风管，将第一腔体内部分位于上部的贫氧干馏热解区和位于下部的低氧半焦还原预燃区。预燃风口和/或预燃风管为半焦还原预燃区的低氧燃烧提供必要的氧气。
固体燃料单独或固体燃料与脱硫剂的混合物(包括洁净型煤)从加煤口加入到贫氧干馏热解区上方，受从底部低氧半焦还原预燃区传递热量的加温，在贫氧条件下热解为还原性热解气和半焦；
还原性热解气和半焦并流向下流动，通过预燃布风段后，开始在低氧条件下燃烧。利用固体燃料自身的还原性，通过低氮预燃的方式使燃烧生成的氮氧化物与还原性热解气和半焦反应在低氧半焦还原预燃区转化为无害的氮气，并结合热解脱硫、燃烧脱硫以及利用煤自身热解产物形成再燃脱硝等方法，有效减少SOx、NOx和CO等多污染物的排放。
本发明中，通过优化第一链条炉排的分级配风，在第一链条炉排上沿物料运行方向依次分为半焦燃烧区、燃尽区和热回收冷却区。
本发明改变了传统链条仅依靠拱辐射从煤层上部点火的方式，本发明中配合多级布风等方法提高了燃料燃尽率，特别是较难燃尽的洁净燃料型煤的燃尽率。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述加煤口处设置给料机，其一方面控制固体燃煤的给料量，另一方面可以有效减少锅炉的漏风。
优选地，所述干馏热解区为贫氧干馏热解区，其中氧气的体积含量为＜3％，例如2.5％、2％、1.5％或1％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述半焦还原预燃区为低氧半焦还原预燃区，其中氧气的体积含量为6％～8％，例如6％、6.5％、7％、7.5％或8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第一链条炉排下方设置的至少2个风室沿第一链条炉排依次设置，所述风室个数可为2个、3个、4个、5个或6个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为4个～5个风室沿第一链条炉排依次设置。
本发明中，所述炉排采用分级配风，半焦还原预燃区产生的半焦随第一链条炉排移动依次进入第二腔室中的半焦燃烧区，燃尽区和热回收冷却区，最后以燃尽的灰渣排除炉膛。
作为本发明优选的技术方案，于所述第一腔体中半焦还原预燃区下方，第一链条炉排上方设置第二链条炉排。
优选地，所述第二链条炉排的运行长度不大于第一腔体的宽度。
此处，所述第一腔体的宽度是指第一腔体的隔板至与隔板相对的炉壁之间的距离。
本发明中，设置第二链条炉排的目的在于将第一腔体的产生物料送入第一链条炉排，同时减少炉体漏风，并实现半焦还原预燃和半焦燃烧的分开控制，进而提高锅炉负荷调整能力，并充分保证燃料燃尽率。
优选地，所述第二链条炉排为水冷炉排。
优选地，所述第二链条炉排下方设有排渣口。
作为本发明优选的技术方案，所述第一腔体的炉壁倾斜设置，并于第一链条炉排相连，以减少第一链条炉排的长度。
第二方面，本发明提供了层燃锅炉的处理方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风口和/或预燃风管后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体。
作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述燃料为固体燃料和/或固体燃料与脱硫剂的混合物。
优选地，步骤(a)所述燃料洁净型煤。
优选地，步骤(a)所述贫氧干馏热解中氧气的体积含量为＜3％，例如2.5％、2％、1.5％或1％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述贫氧干馏热解的温度为500℃～550℃，例如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述半焦还原预燃中氧气的体积含量为6％～8％，例如6％、6.5％、7％、7.5％或8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述半焦还原预燃的温度为800℃～950℃，例如800℃、830℃、850℃、870℃、900℃、930℃或950℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(c)所述半焦燃烧的温度为900℃～1050℃，例如900℃、930℃、950℃、970℃、1000℃、1030℃或1050℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(c)所述燃尽的温度为800℃～900℃，例如800℃、830℃、850℃、870℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(c)中排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(a)将固体燃料和/或固体燃料与脱硫剂的混合物从加煤口加入，在预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量为＜3％，贫氧干馏热解的温度为500℃～550℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风口和/或预燃风管后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为6％～8％，半焦还原预燃的温度为800℃～950℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为900℃～1050℃，燃尽的温度为800℃～900℃，排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在层燃锅炉内增设预燃风口和/或预燃风管，可以利用固体燃料自身的还原性，通过低氮预燃的方式使燃烧生成的氮氧化物与还原性热解气和半焦反应在低氧半焦还原预燃区转化为无害的氮气，进而抑制其燃烧时的氮氧化物生成，降低炉内氮氧化物生成和排放；并结合热解脱硫、燃烧脱硫以及利用煤自身热解产物形成再燃脱硝等方法，有效减少SOx、NOx和CO等多污染物的排放，使最终排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3；
(2)本发明改变传统了层燃锅炉靠拱辐射的低效、慢速的上点火方式，变成了从燃料层上部靠热传导逐步向下的高效下点火的层燃方式，底部向上辐射、对流以及直接燃烧的方式，提高固体燃尽率，提高锅炉热效率，使固体燃料的燃尽率达到95％，锅炉热效率达到85％；
(3)本发明实现了多级配风，多级燃烧，有效降低了燃烧温度，为实现高效炉内脱硫脱硝提供了保障。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述层燃锅炉的结构示意图；
图2是本发明实施例2中所述层燃锅炉的结构示意图；
图3是本发明实施例3中所述层燃锅炉的结构示意图；
图4是本发明实施例4中所述层燃锅炉的结构示意图；
其中，1-加煤口，2-预燃风口，3-预燃风管，4-第一链条炉排，5-汽包，6-后拱，7-燃尽风口，8-风室，9-给料机，10-第二链条炉排。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口1，第一腔体的中部炉壁上开设预燃风口2和/或在第一腔体的中部设置预燃风管3，第一腔体内位于预燃风口2和/或预燃风管3上方的区域为干馏热解区，位于预燃风口2和/或预燃风管3下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排4，第一腔体的炉壁侧与第一链条炉排4连接，第一腔体和第二腔体与第一链条炉排4之间留有供物料流通的空间；
第二腔体顶部设有汽包5，汽包5下方于第二腔体的炉壁上设有后拱6，在第一链条炉排4上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口7；
所述第一链条炉排4下方设置至少2个风室8，第一链条炉排4与第二腔体的炉壁之间留有空隙。
所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口1加入，在预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风口2和/或预燃风管3后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排4进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种层燃锅炉，如图1所示，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口1，第一腔体的中部设置预燃风管3，第一腔体内位于预燃风管3上方的区域为干馏热解区，位于预燃风管3下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排4，第一腔体的炉壁侧与第一链条炉排4连接，第一腔体和第二腔体与第一链条炉排4之间留有供物料流通的空间；
第二腔体顶部设有汽包5，汽包5下方于第二腔体的炉壁上设有后拱6，在第一链条炉排4上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口7；
所述第一链条炉排4下方设置5个风室8，风室8沿第一链条炉排依次排列设置，第一链条炉排4与第二腔体的炉壁之间留有空隙；
所述加煤口1处设置给料机9。
所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将固体洁净型煤从加煤口1加入，在预燃风管3通入的预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量＜3％，贫氧干馏热解的温度为530℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风管3后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为7％，半焦还原预燃的温度为900℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排4进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为1000℃，燃尽的温度为850℃，排出炉体的烟气中CO小于280mg/Nm3，NOx小于180mg/Nm3，SO2小于360mg/Nm3。
本实施例中固体燃料的燃尽率达到96％，锅炉热效率达到87％。
实施例2：
本实施例提供了一种层燃锅炉，如图2所示，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口1，第一腔体的中部设置预燃风管3，第一腔体内位于预燃风管3上方的区域为干馏热解区，位于预燃风管3下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排4，第一腔体中远离汽包一侧的炉壁侧倾斜设置，并与第一链条炉排4连接，以缩短第一链条炉排4的长度，第一腔体靠近汽包一侧与第一链条炉排4之间留有供物料流通的间隙；
第二腔体顶部设有汽包5，汽包5下方于第二腔体的炉壁上设有后拱6，在第一链条炉排4上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口7；
所述第一链条炉排4下方设置5个风室8，风室8沿第一链条炉排依次排列设置，第一链条炉排4与第二腔体的炉壁之间留有空隙；
所述加煤口1处设置给料机9。
所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将固体洁净型煤从加煤口1加入，在预燃风管3通入的预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量＜3％，贫氧干馏热解的温度为500℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风管3后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为6％，半焦还原预燃的温度为800℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排4进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为900℃，燃尽的温度为800℃，排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于190mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
本实施例中固体燃料的燃尽率达到95％，锅炉热效率达到85％。
实施例3：
本实施例提供了一种层燃锅炉，如图3所示，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口1，第一腔体的中部设置预燃风管3，第一腔体内位于预燃风管3上方的区域为干馏热解区，位于预燃风管3下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排4，于所述第一腔体中半焦还原预燃区下方，第一链条炉排4上方设置第二链条炉排10，第二链条炉排10的运行长度不大于第一腔体的宽度，第一腔体靠近汽包的一侧与第一链条炉排4之间留有供物料流通的间隙；
第二腔体顶部设有汽包5，汽包5下方于第二腔体的炉壁上设有后拱6，在第一链条炉排4上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口7；
所述第一链条炉排4下方设置5个风室8，风室8沿第一链条炉排依次排列设置，第一链条炉排4与第二腔体的炉壁之间留有空隙；
所述加煤口1处设置给料机9；
所述第二链条炉排10为水冷炉排，且下方设有排渣口。
所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将固体洁净型煤从加煤口1加入，在预燃风管3通入的预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量＜3％，贫氧干馏热解的温度为550℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风管3后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为8％，半焦还原预燃的温度为950℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第二链条炉排10进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为1050℃，燃尽的温度为900℃，排出炉体的烟气中CO小于290mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
本实施例中固体燃料的燃尽率达到95％，锅炉热效率达到86％。
实施例4：
本实施例提供了一种层燃锅炉，如图4所示，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口1，第一腔体的中部炉壁上开设预燃风口2，第一腔体内位于预燃风口2上方的区域为干馏热解区，位于预燃风口2下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排4，于所述第一腔体中半焦还原预燃区下方，第一链条炉排4上方设置第二链条炉排10，第二链条炉排10的运行长度不大于第一腔体的宽度，第一腔体靠近汽包的一侧与第一链条炉排4之间留有供物料流通的间隙；
第二腔体顶部设有汽包5，汽包5下方于第二腔体的炉壁上设有后拱6，在第一链条炉排4上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口7；
所述第一链条炉排4下方设置5个风室8，风室8沿第一链条炉排依次排列设置，第一链条炉排4与第二腔体的炉壁之间留有空隙；
所述加煤口1处设置给料机9；
所述第二链条炉排10为水冷炉排，且下方设有排渣口。
所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将固体洁净型煤从加煤口1加入，在预燃风口2通入的预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量为＜3％，贫氧干馏热解的温度为540℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风管3后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为7％，半焦还原预燃的温度为930℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第二链条炉排10进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为1000℃，燃尽的温度为850℃，排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
本实施例中固体燃料的燃尽率达到96％，锅炉热效率达到85％。
对比例1：
本对比例提供了一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的结构参照实施例1中结构，区别在于：所述层燃锅炉在第一腔体中不设置预燃风口2和/或预燃风管3。本对比例所述的层燃锅炉由于不设置预燃风口2和/或预燃风管3，无法实现稳定预燃，预燃和热解得不到保证，进而导致排出的烟气中CO＞500mg/Nm3，NOx＞300mg/Nm3，SO2＞600mg/Nm3。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明通过在层燃锅炉内增设预燃风口和/或预燃风管，可以利用固体燃料自身的还原性，通过低氮预燃的方式使燃烧生成的氮氧化物与还原性热解气和半焦反应在低氧半焦还原预燃区转化为无害的氮气，进而抑制其燃烧时的氮氧化物生成，降低炉内氮氧化物生成和排放；并结合热解脱硫、燃烧脱硫以及利用煤自身热解产物形成再燃脱硝等方法，有效减少SOx、NOx和CO等多污染物的排放，使最终排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
同时，本发明改变传统了层燃锅炉靠拱辐射的低效、慢速的上点火方式，变成了从燃料层上部靠热传导逐步向下的高效下点火的层燃方式，底部向上辐射、对流以及直接燃烧的方式，提高固体燃尽率，提高锅炉热效率，使固体燃料的燃尽率达到95％，锅炉热效率达到85％；
并且，本发明实现了多级配风，多级燃烧，有效降低了燃烧温度，为实现高效炉内脱硫脱硝提供了保障。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种层燃锅炉，其特征在于，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；第一腔体顶部设有加煤口，第一腔体的中部炉壁上开设预燃风口和/或在第一腔体的中部设置预燃风管，第一腔体内位于预燃风口和/或预燃风管上方的区域为干馏热解区，位于预燃风口和/或预燃风管下方的区域为半焦还原预燃区；第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排，第一腔体和第二腔体与第一链条炉排之间留有供物料流通的空间；
第二腔体顶部设有汽包，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱，在第一链条炉排上部形成烟气流通区域，烟气流通区域上部设有燃尽风口；
所述第一链条炉排下方设置至少2个风室，第一链条炉排与第二腔体的炉壁之间留有空隙。
2.根据权利要求1所述的层燃锅炉，其特征在于，所述加煤口处设置给料机；
优选地，所述干馏热解区为贫氧干馏热解区，其中氧气的体积含量为＜3％；
优选地，所述半焦还原预燃区为低氧半焦还原预燃区，其中氧气的体积含量为6％～8％。
3.根据权利要求1或2所述的层燃锅炉，其特征在于，所述第一链条炉排下方设置的至少2个风室沿第一链条炉排依次设置，优选为4个～5个风室沿第一链条炉排依次设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的层燃锅炉，其特征在于，于所述第一腔体中半焦还原预燃区下方，第一链条炉排上方设置第二链条炉排；
优选地，所述第二链条炉排的运行长度不大于第一腔体的宽度；
优选地，所述第二链条炉排为水冷炉排；
优选地，所述第二链条炉排下方设有排渣口。
5.根据权利要求1-4任一项所述的层燃锅炉，其特征在于，所述第一腔体的炉壁倾斜设置，并与第一链条炉排相连。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的层燃锅炉的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风口和/或预燃风管后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述燃料为固体燃料和/或固体燃料与脱硫剂的混合物；
优选地，步骤(a)所述燃料洁净型煤；
优选地，步骤(a)所述贫氧干馏热解中氧气的体积含量为＜3％；
优选地，步骤(a)所述贫氧干馏热解的温度为500℃～550℃。
8.根据权利要求6或7所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述半焦还原预燃中氧气的体积含量为6％～8％；
优选地，步骤(b)所述半焦还原预燃的温度为800℃～950℃。
9.根据权利要求6-8任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(c)所述半焦燃烧的温度为900℃～1050℃；
优选地，步骤(c)所述燃尽的温度为800℃～900℃；
优选地，步骤(c)中排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
10.根据权利要求6-9任一项所述的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)将固体燃料和/或固体燃料与脱硫剂的混合物从加煤口加入，在预燃风的作用下进行贫氧干馏热解，产生焦油、热解气和半焦，其中贫氧干馏热解中氧气的体积含量＜3％，贫氧干馏热解的温度为500℃～550℃；
(b)产生的焦油、热解气和半焦，向下流动通过预燃风口和/或预燃风管后在低氧条件下进行半焦还原预燃，产生半焦和烟气，其中半焦还原预燃中氧气的体积含量为6％～8％，半焦还原预燃的温度为800℃～950℃；
(c)步骤(b)产生的半焦和烟气通过第一链条炉排进入第二腔体，依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(b)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为900℃～1050℃，燃尽的温度为800℃～900℃，排出炉体的烟气中CO小于300mg/Nm3，NOx小于200mg/Nm3，SO2小于400mg/Nm3。
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