CN109578977B - 一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉及其处理方法，锅炉于炉膛顶部设有第一纵向隔板将炉膛分为底部连通的第一腔室和第二腔室；第一腔体中部设有控制装置，将第一腔体分为上下两部分，位于控制装置上方的部分为热解气化区，位于控制装置下方的部分为半焦燃烧区，所述控制装置包括热解气风管；第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排，第一链条炉排内设风管；第二腔室中设有燃尽风管和换热管，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口。本发明通过增设控制装置从而实现热解气化和半焦燃烧的独立控制，消除必要的锅炉操作对锅炉运行参数及污染物排放控制的影响；通过改变链条的布置方式消除烟气短路，提高锅炉燃烧效率。
Description
技术领域
本发明属于煤炭燃烧设备领域，涉及一种环保燃煤锅炉及其处理方法，尤其涉及一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉及其处理方法。
背景技术
目前，在采用分级燃烧技术的燃煤锅炉中，特别是干馏热解和半焦燃烧区上下分布的燃煤锅炉中，干馏热解和半焦燃烧区通常相连布置且无明显的分界，两区域间的温度、气氛和区域大小均无法控制，导致随着半焦燃烧区负荷变化，热解气化区也随之变化。
如CN 107238111A公开了一种燃煤采暖炉，其主体顶部一侧设置加煤口，主体顶部与加煤口相对一侧设置烟囱；燃煤采暖炉主体内上部竖直设置水套隔板，将燃煤采暖炉主体内上部分为与加煤口相连的热解气化区以及与烟囱相连的烟气燃尽换热区；燃煤采暖炉主体内下部未设隔板的区域为半焦燃烧区；半焦燃烧区下部倾斜设置炉箅子，所述炉箅子下方设有一次风口；所述半焦燃烧区上部的燃尽区设有二次风口；所述燃尽区内设设置采暖用水换热管。
现有技术中的所述分级燃烧技术的燃煤锅炉，由于干馏热解和半焦燃烧区相连布置且无明显的分界，两区域间的温度、气氛和区域大小均无法控制，在加煤时或加煤过多时，大量挥发分快速释放，底部半焦区无法与之充分反应，从而造成消烟不足(冒黑烟)，CO和NOx排放浓度迅速增高。同时，半焦燃烧区温度受上部干馏区挥发分释放量影响很大，温度波动不稳定，易造成温度急剧上升，导致煤灰熔融，结焦结渣，严重影响锅炉正常稳定运行。
另外，由于燃煤燃烧过程燃料粒径不断缩小会造成烟气短路，从而导致污染物排放量增大。
发明内容
针对现有分级燃烧的燃煤锅炉中由于干馏热解和半焦燃烧区相连布置且无明显的分界，无法独立控制造成的消烟不足(冒黑烟)，CO和NOx排放浓度增高，易结焦结渣，严重影响锅炉正常稳定运行，以及燃煤燃烧过程中烟气易短路，从而导致污染物排放量增大等问题。本发明提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉及其处理方法。本发明通过在热解气化区和半焦燃烧区间增设控制装置从而实现热解气化和半焦燃烧的独立控制，消除必要的锅炉操作对锅炉运行参数及污染物排放控制的影响。同时，通过改变链条的布置方式消除烟气短路，提高锅炉燃烧效率，降低污染物排放量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种燃煤锅炉，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口，第一腔体中部设有控制装置，将第一腔体分为上下两部分，位于控制装置上方的部分为热解气化区，位于控制装置下方的部分为半焦燃烧区，所述控制装置包括热解气风管；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排，第一纵向隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，第一链条炉排内设风管；
第二腔室中设有燃尽风管和换热管，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口。
本发明中，所述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”等，仅仅是为了在命名上进行区分，并没有其他特殊含义。
本发明中在热解气化区和半焦燃烧区间增设控制装置从而实现热解气化和半焦燃烧的独立控制，消除必要的锅炉操作对锅炉运行参数及污染物排放控制的影响。
本发明中，所述控制装置中的热解气风管为热解气化提供所需要的氧气，热解气化所需要的热量来自半焦燃烧区的辐射热；热解气化区产生的热解气在炉膛内负压作用下由上而下流入半焦燃烧区并与半焦反应转化为无害的氮气；半焦燃烧区燃烧所需的氧气则由第一链条炉排内设的风管提供。
本发明中，半焦燃烧区的半焦量受控制装置控制，半焦在炉膛内的停留时间则受第一链条炉排转动速度的控制，从而实现了热解气化和半焦燃烧的独立控制。
本发明中，第二腔室内设置的燃尽风管通入燃尽风，以减少气体不完全燃烧热损失，提高锅炉效率；设置的换热管可以降低排烟温度，增大锅炉效率。
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，所述加煤口处设有给料装，以控制向炉膛内加煤的量。
优选地，所述第一链条炉排下方设有下煤口，其下料为热解后高温燃料。
作为本发明优选的技术方案，所述控制装置包括第二链条炉排，第二链条炉排中设有热解气风管。
优选地，于所述第二链条炉排上方设有第二纵向隔板，将第二链条炉排上方的腔体分为顶部和底部均连通的两个腔体。其中，一个腔体用于进行干馏热解，另一腔体用于热解气的流通。热解后的燃料随炉排的转动从第二纵向隔板下的空隙向下进入半焦燃烧区，热解产生的热解气从第二纵向隔板上方的通道向下进入半焦燃烧区；热解燃烧区产生的热解气通过第二隔板上方的通道，从第二隔板分隔出的用于热解气的流通的腔体进入半焦燃烧区，主要是降低NOx的排放和防止热解气爆燃。
优选地，所述第二链条炉排的一端位于第一纵向隔板一侧，另一端与第一纵向隔板相对的炉壁之间留有间隙，并且第二纵向隔板位于第二链条炉排远离第一纵向隔板端的上方。
作为本发明优选的技术方案，所述控制装置包括旋转组件和热解气风管；在第一纵向隔板上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板，第四纵向隔板与炉壁之间设置旋转组件，旋转组件上方为热解气化区，热解气化区中设置热解气风管，旋转组件下方以及第四纵向隔板下方的区域为半焦燃烧区，半焦燃烧区中设置风管；
此处，通过旋转组件控制半焦向下进入半焦燃烧区的量，并由旋转组件控制热解气化区于半焦燃烧区的范围。在此结构中，半焦燃烧区为上燃式。
优选地，所述倾斜的隔板与第一纵向隔板间的夹角α呈135°～150°，例如135°、137°、140°、143°、145°、147°或150°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，在第一纵向隔板上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板，第四纵向隔板与炉壁之间形成热解气化区，热解气化区中设置控制装置(即热解气风管)，第四纵向隔板下方的区域为半焦燃烧区，半焦燃烧区中设置风管；
优选地，所述倾斜的隔板与第一纵向隔板间的夹角α呈135°～150°，例如135°、137°、140°、143°、145°、147°或150°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，于第二腔室下方的炉底设有第三纵向隔板将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板一侧的腔室下方且在第一链条炉排上方；两个腔室内均设置换热管，位于第一纵向隔板一侧的腔室中换热管位于燃尽风管的上方。
作为本发明优选的技术方案，在第二腔室中烟气排出口下方的炉壁上设有向第二腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向上，并于端部设有第五纵向隔板将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板一侧的腔室下方且在第一链条炉排上方；两个腔室内均设置换热管，位于第一纵向隔板一侧的腔室中换热管位于燃尽风管的上方；
优选地，所述倾斜的隔板倾斜向上且与炉壁之间夹角β呈135°～150°，例如135°、137°、140°、143°、145°、147°或150°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，所述第一纵向隔板的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向下，该倾斜的隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管位于该倾斜的隔板的上方。
优选地，所述隔板倾斜向下且与水平面的夹角呈30°～45°，例如30°、33°、35°、37°、40°、43°或45°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。
本发明中，在第一纵向隔板下端部设置的向第二腔室倾斜的隔板，可以使延长半焦燃烧区的范围，增加了热解气体还原反应时间，并减少由于焦炭燃烧产生的颗粒粒径减小造成烟气短路的可能性。
优选地，所述第一链条炉排倾斜向上设置。
本发明中，将第一链条炉排改为倾斜向上布置，使半焦区高度至少与热解气化区平行，可以减小造成烟气短路的可能性，提高锅炉燃烧效率，降低污染物排放量。
优选地，所述第一链条炉排倾斜向上且与水平面之间呈10°～20°，例如10°、13°、15°、17°或20°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，当第一链条炉排倾斜向上设置时，所述第一纵向隔板的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向上，该倾斜的隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管位于该倾斜的隔板的上方。
优选地，所述隔板倾斜向上且与水平面的夹角呈30°～45°，例如30°、33°、35°、37°、40°、43°或45°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。本发明中，在第一纵向隔板下端部设置的向第二腔室倾斜的隔板，可以使延长半焦燃烧区的范围，并使半焦燃烧区末端高度高于热解气化区，增加了热解气体还原反应时间，并减少由于焦炭燃烧产生的颗粒粒径减小造成烟气短路的可能性。
第二方面，本发明提供了上述燃煤锅炉的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在热解气风管通入的空气的作用下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在控制装置的控制向下运动，进入半焦燃烧区进行半焦燃烧；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体。
作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述燃料为洁净型煤。
优选地，步骤(a)所述热解气化中氧体积含量为＜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)所述热解气化的温度为500℃～700℃，例如500℃、550℃、600℃、650℃或700℃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)所述半焦燃烧的温度为850℃～950℃，例如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。
优选地，步骤(b)所述半焦燃烧中的氧含量为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(c)所述高温燃烧中氧含量为8％～10％，例如8％、8.5％、9％、9.5％或10％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)所述高温燃烧的燃烧温度为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)所述燃烧后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3。
作为本发明优选的技术方案，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在热解气风管通入的空气的作用下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解气化中氧体积含量为＜3％，热解气化的温度为500℃～700℃；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在控制装置的控制向下运动，进入半焦燃烧区进行半焦燃烧，其中半焦燃烧的温度为850℃～950℃，半焦燃烧中的氧含量为6％～8％；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体，其中高温燃烧中氧含量为8％～10％，高温燃烧的燃烧温度为900℃～1050℃，燃烧后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中在热解气化区和半焦燃烧区间增设控制装置从而实现热解气化和半焦燃烧的独立控制，消除必要的锅炉操作对锅炉运行参数及污染物排放控制的影响；
(2)本发明将第一链条炉排倾斜向上布置，可以减小造成烟气短路的可能性，提高锅炉燃烧效率，降低污染物排放量；
(3)本发明所述燃煤锅炉排出炉体的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3，并且锅炉的燃烧效率可进一步提高至85％。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述环保燃煤锅炉的结构示意图；
图2是本发明实施例2中所述环保燃煤锅炉的结构示意图；
图3是本发明实施例3中所述环保燃煤锅炉的结构示意图；
图4是本发明实施例4中所述环保燃煤锅炉的结构示意图；
图5是本发明实施例5中所述环保燃煤锅炉的结构示意图；
其中，1-第一纵向隔板，2-加煤口，3-热解气化区，4-半角燃烧区，5-热解气风管，6-第一链条炉排，7-燃尽风管，8-换热管，9-第二链条炉排，10-第二纵向隔板，11-旋转组件，12-储煤区，13-第三纵向隔板，14-第四纵向隔板，15-第五纵向隔板，16-风管。
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。
本发明具体实施例方式部分提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板1将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口2，第一腔体中部设有控制装置，将第一腔体分为上下两部分，位于控制装置上方的部分为热解气化区3，位于控制装置下方的部分为半焦燃烧区4，所述控制装置包括热解气风管5；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排6，第一纵向隔板1与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙，第一链条炉排6内设风管；
第二腔室中设有燃尽风管7和换热管8，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口。
所述燃煤锅炉的处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口2加入，在热解气风管5通入的空气的作用下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在控制装置的控制向下运动，进入半焦燃烧区4进行半焦燃烧；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体。
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独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，如图1所示，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板1将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口2，加煤口处设有给料装置；
第一腔体中部设有控制装置，将第一腔体分为上下两部分，位于控制装置上方的部分为热解气化区3，位于控制装置下方的部分为半焦燃烧区4，所述控制装置包括第二链条炉排9，第二链条炉排9中设有热解气风管5；于第二链条炉排9上方设有第二纵向隔板10，将第二链条炉排9上方的腔体分为顶部和底部均连通的两个腔体；第二链条炉排9的一端位于第一纵向隔板1一侧，另一端与第一纵向隔板1相对的炉壁之间留有间隙，并且第二纵向隔板10位于第二链条炉排9远离第一纵向隔板1端的上方；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排6第一链条炉排6内设风管；第一纵向隔板1的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向下且与水平面的夹角呈30°～45°，该倾斜的隔板与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙；
第二腔室中设有燃尽风管7和换热管8，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口；于第二腔室下方的炉底设有第三纵向隔板13将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管7位于第一纵向隔板1一侧的腔室下方且在第一链条炉排6上方；两个腔室内均设置换热管8，位于第一纵向隔板2一侧的腔室中换热管8位于燃尽风管7的上方。
本实施例所述锅炉的处理方法包括：
(a)将燃料从加煤口2加入，掉落至第二链条炉排9上，在热解气风管5通入的空气的作用下在热解气化区3进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解气化中氧体积含量为＜3％，热解气化的温度为600℃；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在第二链条炉排9的带动下向下运动落在第一链条炉排6上，在半焦燃烧区4进行半焦燃烧，其中半焦燃烧的温度为900℃，半焦燃烧中的氧含量为7％；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气进入第二腔室在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体，其中高温燃烧中氧含量为9％，高温燃烧的燃烧温度为1000℃，燃烧后的烟气中CO浓度小于280mg/Nm3，NOx浓度小于170mg/Nm3，SO2浓度小于380mg/Nm3。
本实施例所述锅炉的燃烧效率可进一步提高至87％。
实施例2：
本实施例提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，如图2所示，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板1将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口2，加煤口处设有给料装置；
第一腔体中部设有控制装置，控制装置包括旋转组件11和热解气风管5；在第一纵向隔板1上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下且与第一纵向隔板间1的夹角α呈140°，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区12，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板14，第四纵向隔板14与炉壁之间设置旋转组件11，旋转组件11上方为热解气化区3，热解气化区3中设置热解气风管5，旋转组件11下方以及第四纵向隔板14下方的区域为半焦燃烧区4，半焦燃烧区4中设置风管16；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排6，第一纵向隔板1与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙，第一链条炉排6内设风管；
第二腔室中设有燃尽风管7和换热管8，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口；在第二腔室中烟气排出口下方的炉壁上设有向第二腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向上且与炉壁之间夹角β呈140°，并于隔板端部设有第五纵向隔板15将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板1一侧的腔室下方且在第一链条炉排6上方；两个腔室内均设置换热管8，位于第一纵向隔板1一侧的腔室中换热管8位于燃尽风7管的上方。
本实施例所述锅炉的处理方法包括：
(a)将燃料从加煤口2加入，通过倾斜的隔板向下运动在热解气风管10通入的空气的作用下在热解气化区3进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解气化中氧体积含量为＜3％，热解气化的温度为500℃；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在旋转组件12的带动下向下运动落在第一链条炉排6上，在半焦燃烧区4进行半焦燃烧，其中半焦燃烧的温度为850℃，半焦燃烧中的氧含量为6％；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气进入第二腔室在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体，其中高温燃烧中氧体积含量为8％，高温燃烧的燃烧温度为900℃，燃烧后的烟气中CO浓度小于290mg/Nm3，NOx浓度小于190mg/Nm3，SO2浓度小于390mg/Nm3。
本实施例所述锅炉的燃烧效率可进一步提高至86％。
实施例3：
本实施例提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，如图3所示，所述燃煤锅炉的结构参照实施例2中燃煤锅炉的结构，区别在于：所述第一纵向隔板1的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向下且与水平面的夹角呈40°，该倾斜的隔板与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管7位于该倾斜的隔板的上方。
本实施例所述锅炉的处理方法参照实施例2中方法，经所述锅炉处理后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3，锅炉的燃烧效率可进一步提高至85％。
实施例4：
本实施例提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，如图4所示，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板1将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口2，加煤口处设有给料装置；
第一腔体内在第一纵向隔板1上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下且与第一纵向隔板1间的夹角α呈135°，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区12，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板14，第四纵向隔板14与炉壁之间形成热解气化区3，热解气化区3中设置控制装置，控制装置为热解气风管5，第四纵向隔板14下方的区域为半焦燃烧区4(其还包括第一纵向隔板1下方的区域)，半焦燃烧区4中设置风管16；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排6，第一链条炉排倾斜向上且与水平面之间呈15°；第一纵向隔板1与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙，第一链条炉排6内设风管；
第二腔室中设有燃尽风管7和换热管8，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口；在第二腔室中烟气排出口下方的炉壁上设有向第二腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向上且与炉壁之间夹角β呈135°，并于隔板端部设有第五纵向隔板15将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板1一侧的腔室下方且在第一链条炉排6上方；两个腔室内均设置换热管8，位于第一纵向隔板1一侧的腔室中换热管8位于燃尽风7管的上方。
本实施例所述锅炉的处理方法包括：
(a)将燃料从加煤口2加入，通过倾斜的隔板向下运动在热解气风管5通入的空气的作用下在热解气化区3进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解气化中氧体积含量为＜3％，热解气化的温度为700℃；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦向下运动落在第一链条炉排6上，在半焦燃烧区4进行半焦燃烧，其中半焦燃烧的温度为950℃，半焦燃烧中的氧含量为8％；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气进入第二腔室在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体，其中高温燃烧中氧含量为10％，高温燃烧的燃烧温度为1050℃，燃烧后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3。
本实施例所述锅炉的燃烧效率可进一步提高至86％。
实施例5：
本实施例提供了一种独立控制热解气化和半焦燃烧的环保燃煤锅炉，如图5所示，所述燃煤锅炉的结构参照实施例4中结构，区别在于：所述第一纵向隔板1的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向上且与水平面的夹角呈45°，该倾斜的隔板与第一链条炉排6之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管7位于该倾斜的隔板的上方。
本实施例所述锅炉的处理方法参照实施例4中方法，经所述锅炉处理后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3，锅炉的燃烧效率可进一步提高至86％。
对比例1：
本对比例提供了一种燃煤锅炉，所述锅炉结构参照实施例1中结构，区别在于：第一腔体中部不设置控制装置，燃煤从加煤口2加入后直接掉落至第一链条炉排6上进行反应。
本对比例所设置的燃煤锅炉由于不设置控制装置，会使热解气化和半焦燃烧不稳定，最终排出锅炉的烟气中燃烧不充分，燃尽率低，燃烧效率仅为75％左右，烟气中CO浓度大于500mg/Nm3，NOx浓度大于400mg/Nm3，SO2浓度大于600mg/Nm3。
对比例2：
本对比例提供了一种燃煤锅炉，所述锅炉结构参照实施例2中结构，区别在于：第一腔体中部不设置旋转组件12和倾斜隔板以及第四纵向隔板15，燃煤从加煤口2加入后直接掉落至第一链条炉排6上进行反应。
本对比例所设置的燃煤锅炉由于不设置旋转组件12和倾斜隔板以及第四纵向隔板15，会使燃烧不充分，热解气化和半焦燃烧不稳定，最终排出锅炉的烟气中NOx高，烟气中CO浓度大于500mg/Nm3，NOx浓度大于500mg/Nm3，SO2浓度大于600mg/Nm3燃烧效率仅为75％左右。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明中在热解气化区和半焦燃烧区间增设控制装置从而实现热解气化和半焦燃烧的独立控制，消除必要的锅炉操作对锅炉运行参数及污染物排放控制的影响；
同时，本发明将第一链条炉排倾斜向上布置，可以减小造成烟气短路的可能性，提高锅炉燃烧效率，降低污染物排放量；
并且，本发明所述燃煤锅炉排出炉体的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3，并且锅炉的燃烧效率可进一步提高至85％。
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 (26)
1.一种燃煤锅炉，其特征在于，所述燃煤锅炉包括炉体和炉膛，炉膛内于炉膛顶部设有第一纵向隔板将炉膛分为底部连通的两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室；
其中，第一腔室的顶部设有加煤口，第一腔体中部设有控制装置，将第一腔体分为上下两部分，位于控制装置上方的部分为热解气化区，位于控制装置下方的部分为半焦燃烧区，所述控制装置包括热解气风管；
第一腔室和第二腔室下方设有第一链条炉排，第一纵向隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，第一链条炉排内设风管；
第二腔室中设有燃尽风管和换热管，第二腔室的炉体下部设有烟气排出口；
所述控制装置包括第二链条炉排，第二链条炉排中设有热解气风管；
于所述第二链条炉排上方设有第二纵向隔板，将第二链条炉排上方的腔体分为顶部和底部均连通的两个腔体；
所述第二链条炉排的一端位于第一纵向隔板一侧，另一端与第一纵向隔板相对的炉壁之间留有间隙，并且第二纵向隔板位于第二链条炉排远离第一纵向隔板端的上方。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述加煤口处设有给料装置。
3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述第一链条炉排下方设有下煤口。
4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述控制装置包括旋转组件和热解气风管；在第一纵向隔板上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板，第四纵向隔板与炉壁之间设置旋转组件，旋转组件上方为热解气化区，热解气化区中设置热解气风管，旋转组件下方以及第四纵向隔板下方的区域为半焦燃烧区，半焦燃烧区中设置风管。
5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述倾斜的隔板与第一纵向隔板间的夹角α呈135°～150°。
6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，在第一纵向隔板上方设有向第一腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向下，第一腔室内位于倾斜的隔板上部的区域为储煤区，倾斜的隔板的下端设有第四纵向隔板，第四纵向隔板与炉壁之间形成热解气化区，热解气化区中设置控制装置，第四纵向隔板下方的区域为半焦燃烧区，半焦燃烧区中设置风管。
7.根据权利要求6所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述倾斜的隔板与第一纵向隔板间的夹角α呈135°～150°。
8.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，于第二腔室下方的炉底设有第三纵向隔板将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板一侧的腔室下方且在第一链条炉排上方；两个腔室内均设置换热管，位于第一纵向隔板一侧的腔室中换热管位于燃尽风管的上方。
9.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，在第二腔室中烟气排出口下方的炉壁上设有向第二腔室内倾斜的隔板，隔板倾斜向上，并于端部设有第五纵向隔板将第二腔室分为顶部连通的两个腔室，燃尽风管位于第一纵向隔板一侧的腔室下方且在第一链条炉排上方；两个腔室内均设置换热管，位于第一纵向隔板一侧的腔室中换热管位于燃尽风管的上方。
10.根据权利要求9所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述倾斜的隔板倾斜向上且与炉壁之间夹角β呈135°～150°。
11.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述第一纵向隔板的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向下，该倾斜的隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管位于该倾斜的隔板的上方。
12.根据权利要求11所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述隔板倾斜向下且与水平面的夹角呈30°～45°。
13.根据权利要求1所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述第一链条炉排倾斜向上设置。
14.根据权利要求13所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述第一链条炉排倾斜向上且与水平面之间呈10°～20°。
15.根据权利要求13所述的燃煤锅炉，其特征在于，当第一链条炉排倾斜向上设置时，所述第一纵向隔板的下端部设有向第二腔室倾斜的隔板，隔板倾斜向上，该倾斜的隔板与第一链条炉排之间留有供物料流通的空隙，且燃尽风管位于该倾斜的隔板的上方。
16.根据权利要求15所述的燃煤锅炉，其特征在于，所述隔板倾斜向上且与水平面的夹角30°～45°。
17.一种如权利要求1-16任一项所述的燃煤锅炉的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在热解气风管通入的空气的作用下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在控制装置的控制向下运动，进入半焦燃烧区进行半焦燃烧；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体。
18.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述燃料为洁净型煤。
19.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述热解气化中氧体积含量为＜3％。
20.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述热解气化的温度为500℃～700℃。
21.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述半焦燃烧的温度为850℃～950℃。
22.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述半焦燃烧中的氧含量为6％～8％。
23.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(c)所述高温燃烧中氧含量为8％～10％。
24.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(c)所述高温燃烧的燃烧温度为900℃～1050℃。
25.根据权利要求17所述的处理方法，其特征在于，步骤(c)所述燃烧后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3。
26.根据权利要求17～25任一项所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将燃料从加煤口加入，在热解气风管通入的空气的作用下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解气化中氧体积含量为＜3％，热解气化的温度为500℃～700℃；
(b)步骤(a)产生的焦油、热解气和半焦在控制装置的控制向下运动，进入半焦燃烧区进行半焦燃烧，其中半焦燃烧的温度为850℃～950℃，半焦燃烧中的氧含量为6％～8％；
(c)步骤(b)所述半焦燃烧产生的烟气在燃尽风作用下进行高温燃烧，燃烧后的烟气热交换后排出炉体，半焦燃烧产生的炉渣排出炉体，其中高温燃烧中氧含量为8％～10％，高温燃烧的燃烧温度为900℃～1050℃，燃烧后的烟气中CO浓度小于300mg/Nm3，NOx浓度小于200mg/Nm3，SO2浓度小于400mg/Nm3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 28 Shunhua Road, High tech Zone, Jinan City, Shandong Province, 250014 Patentee after: SHANDONG ENERGY GROUP Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: YANKUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 273500 Shandong city of Jining province Zoucheng City Fushan Road No. 298 Patentee before: YANKUANG GROUP Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: YANKUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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