CN109751592B - 一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统和方法，该系统包括炉膛、倾斜往复炉排、链条炉排、给煤机、循环风机、送风机、除尘器、引风机、烟囱和尾部烟道等。本发明针对半焦挥发分低、着火稳燃困难与层燃炉燃烧过程中燃烧效率低、NOx生成量大等问题，采用倾斜往复炉排燃烧烟煤以形成底火，随后在链条炉排上铺入半焦，形成“下煤上焦”的掺烧方法，使半焦双面受热，为难燃的半焦提供了合适的燃烧环境，并通过低温循环烟气携带细粉半焦在炉内形成具有还原性气氛的再燃区，同时于再燃区上方设置燃尽风喷口，从而在实现半焦燃烧优化的同时，提高了能源利用效率并降低了NOx排放量。

Description

一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统与方法
技术领域
本发明涉及一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统与方法。
背景技术
半焦又称为兰炭，是无黏结性或弱黏结性的高挥发分烟煤在中低温条件下，干馏热解得到的较低挥发分的固体炭质产品。低阶煤热解会产生50％以上的半焦产品，因此半焦产品的规模化利用，能够推动低阶煤热解技术的发展，从而取得更好的经济效应。半焦的固定炭高、发热量高、化学活性高，并且其含硫量低、挥发分低、灰分低，可以用于制活性炭、高炉喷吹燃料、气化燃烧、还原剂载体等方面。但因为半焦的物理化学性质，使得半焦燃烧时具有着火温度高，难以燃尽等问题，因此燃烧利用半焦方面存在一定的困难。
层燃锅炉中，燃料在炉排上进行燃烧。层燃炉操作简便，并且其结构简单、投资小，其运用的技术成熟、运行可靠，因此被广泛运用于各种领域，但是层燃炉热效率普遍较低、耗煤量大、污染物排放高，兼顾燃料利用、燃尽与降低NOx排放是目前亟待解决的问题。
通过将半焦与挥发性高的烟煤进行掺烧，能够一定程度上解决半焦的着火燃尽问题。而在层燃炉中对半焦进行掺烧，需要对燃烧、配风等方面进行优化，以保证燃料利用与燃烧效率的同时，降低NOx排放量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以实现在工业燃煤层燃炉中大比例掺烧半焦，保证半焦的着火与稳燃，并充分提高燃料燃烧利用效率，同时降低NOx排放量的工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统与方法。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，包括炉膛、倾斜往复炉排、链条炉排、给煤机、循环风机、送风机、除尘器、引风机、烟囱和尾部烟道；其中，
两个炉排的下部均设有一次风室，链条炉排的上部设有前拱和后拱，链条炉排末端设有灰渣斗，尾部烟道内安装有空气预热器；炉膛内还设置了再燃风喷口和燃尽风喷口；
工作时，烟煤送入倾斜往复炉排燃烧，烟煤燃烧后生产的半焦通过给煤机落至链条炉排上，空气经送风机进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器加热，作为一次风与二次风供给燃料燃烧，从尾部烟道抽取的少量低温烟气经循环风机携带筛分的少量细粉半焦送入再燃风喷口，与烟道出口的烟气混合在链条炉排上方形成还原性气氛，空气或纯氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口进入炉膛；烟气经除尘器和引风机后由烟囱排放。
本发明进一步的改进在于，还包括煤斗，烟煤通过煤斗送入倾斜往复炉排燃烧。
本发明进一步的改进在于，前拱间开设有平行布置的烟道，前拱前半段平行笼罩于倾斜往复炉排上方，后拱占链条炉排有效长度的50％以上，并与后半段前拱在炉膛内形成“喉部”区域。
本发明进一步的改进在于，还包括筛子，半焦通过筛子，筛分的粗半焦颗粒送至给煤机。
本发明进一步的改进在于，燃尽风喷口为数个喷口且前后墙交错布置，向下倾斜15°，采用空气或纯氧作为燃尽风，燃尽风引入前炉内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5。
一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的方法，其特征在于，该方法基于上述一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，包括：
1)烟煤经煤斗至倾斜往复炉排进行燃烧，燃料在末端落至链条炉排前端形成引燃底火；
2)难燃的低挥发分半焦由给煤机覆盖在底火上，形成“下煤上焦”使半焦双面受热，以利于半焦着火与稳燃；
3)尾部烟道抽取的低温烟气携带细粉半焦进入再燃风喷口，同时倾斜往复炉排上燃烧烟煤形成的烟气经烟道送入主燃区，两者在“喉部”区域下方形成再燃区，该区域的还原性气氛有利于降低NOx生成量；
4)空气或纯氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口进入炉膛，燃尽风引入前炉膛内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5，以使燃料进一步燃尽并降低NOx排放。
本发明提供的工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统与方法，具有以下有益的技术效果：
1)采用倾斜往复炉排与链条炉排相组合的方法，通过在倾斜往复炉排上燃烧一定量的烟煤，经充分燃烧后落至链条炉排前端以形成引燃底火，利于后续燃料的着火与稳燃。
2)针对半焦挥发性低、着火稳燃困难等问题，在链条炉的引燃底火上加入半焦，形成“下煤上焦”的掺烧方法，使半焦双面受热，为半焦提供了合适的燃烧环境。
3)从层燃炉的尾部烟道抽取少量低温烟气，以携带细粉半焦由再燃风喷口进入炉膛，调节炉膛内温度的同时，避免了较细的半焦从炉排上漏下造成浪费。
4)往复炉排燃烧烟煤产生的烟气经前拱处的烟道送入炉膛，与携带细粉半焦的烟气一同形成具有还原性气氛的再燃区，以减少NOx生成量。
5)在再燃区上方设置有数个前后墙交错布置的燃尽风喷口，从而保证燃料的燃尽，进一步降低NOx排放。
附图说明
图1是本发明工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统示意图。
图中：1为炉膛，2为煤斗，3为倾斜往复炉排，4为链条炉排，5为一次风室，6为前拱，7为烟道，8为后拱，9为灰渣斗，10为给煤机，11为再燃风喷口，12为燃尽风喷口，13为循环风机，14为筛子，15为空气预热器，16为送风机，17为除尘器，18为引风机，19为烟囱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明提供的一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，包括炉膛1、倾斜往复炉排3、链条炉排4和尾部烟道，两个炉排的下部均设有一次风室5，上部设有前拱6和后拱8，链条炉排4末端设有灰渣斗9，烟煤通过煤斗2送入倾斜往复炉排3燃烧，半焦通过给煤机10落至链条炉排4上，空气经送风机16进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器15加热，作为一次风与二次风供给燃料燃烧，炉内还设置了再燃风喷口11和燃尽风喷口12，烟气经除尘器17和引风机18后由烟囱19排放。
前拱6间开设有平行布置的烟道7，前拱6前半段平行笼罩于倾斜往复炉排3上方，后拱占链条炉排4有效长度的50％以上，并与后半段前拱在炉膛内形成“喉部”区域，以此将热量充分的聚集于燃料上，从而改善着火性能较差的半焦的燃烧条件，因为往复炉排占据了部分链条炉排的有效长度，因此后拱比常规燃烧低挥发性煤质的拱长略短。
半焦通过筛子14，筛分的粗半焦颗粒送至给煤机10，从尾部烟道抽取的少量低温烟气经循环风机13携带筛分的少量细粉半焦送入再燃风喷口11，与烟道7出口的烟气混合在链条炉排4上方形成还原性气氛，调节炉内温度的同时防止了较细的半焦从炉排上漏下造成浪费，可以有效的降低NOx生成量。
燃尽风喷口12为数个喷口前后墙交错布置，向下倾斜15°，采用空气或纯氧作为燃尽风，燃尽风引入前炉内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5，通过在层燃炉内引入燃尽风，以使得半焦能够较为充分的燃尽，并进一步降低NOx排放。
参见图1，本发明提供的一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的方法，包括以下步骤：
1)烟煤经煤斗2至倾斜往复炉排3进行燃烧，燃料在末端落至链条炉排4前端形成引燃底火；
2)难燃的低挥发分半焦由给煤机10覆盖在底火上，形成“下煤上焦”使半焦双面受热，以利于半焦着火与稳燃；
3)尾部烟道抽取的低温烟气携筛子14筛分的细粉半焦进入再燃风喷口11，同时倾斜往复炉排3上燃烧烟煤形成的烟气经烟道7送入主燃区，两者在“喉部”区域下方形成再燃区，该区域的还原性气氛有利于降低NOx生成量；
4)空气或纯氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口12进入炉膛1，燃尽风引入前炉膛内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5，以使燃料进一步燃尽并降低NOx排放。
工作时，烟煤由煤斗2送入呈阶梯状的倾斜往复炉排3，一次风由炉排下方的一次风室5进入炉膛，二次风从炉排上方高速吹入，在一二次风的作用下，烟煤在倾斜往复炉排3上燃烧并落至链条炉排4前端形成引燃底火，半焦通过给煤机10送至链条炉排4上，设置了前拱6和后拱8以聚集热量，由于烟煤底火层在下，半焦层在上，使难燃的低挥发分半焦双面受热，以优化半焦的燃烧，并通过灰渣斗9以收集燃烧后的残渣。从尾部烟道抽取的低温烟气经循环风机13，携带筛子14筛分的细粉半焦送至再燃风喷口11，与通过烟道7送来的烟气在炉内“喉部”区域形成还原性气氛，筛子14筛分的粗颗粒即为送至给煤机10的半焦，并且将空气或纯氧燃尽风由上方前后墙错开布置的燃尽风喷口12送入，以降低NOx排放。由送风机16供给的空气经锅炉尾部烟道设置的空气预热器15预热后，作为一二次风送入炉膛以稳定燃烧。尾部烟道的烟气经除尘器17、引风机18与烟囱19后排放。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，其特征在于，包括炉膛(1)、倾斜往复炉排(3)、链条炉排(4)、给煤机(10)、循环风机(13)、筛子(14)、送风机(16)、除尘器(17)、引风机(18)、烟囱(19)和尾部烟道；其中，
两个炉排的下部均设有一次风室(5)，链条炉排(4)的上部设有前拱(6)和后拱(8)，前拱(6)间开设有平行布置的烟道(7)，前拱(6)前半段平行笼罩于倾斜往复炉排(3)上方，后拱(8)占链条炉排(4)有效长度的50％以上，并与后半段前拱(6)在炉膛(1)内形成“喉部”区域，链条炉排(4)末端设有灰渣斗(9)，尾部烟道内安装有空气预热器(15)；炉膛(1)内还设置了再燃风喷口(11)和燃尽风喷口(12)；
工作时，烟煤送入倾斜往复炉排(3)燃烧，烟煤燃烧后生产的半焦通过筛子(14)筛分的粗半焦颗粒送至给煤机(10)，再通过给煤机(10)落至链条炉排(4)上，空气经送风机(16)进入锅炉尾部烟道内安装的空气预热器(15)加热，作为一次风与二次风供给燃料燃烧，从尾部烟道抽取的少量低温烟气经循环风机(13)携带筛分的少量细粉半焦送入再燃风喷口(11)，与烟道(7)出口的烟气混合在链条炉排(4)上方形成还原性气氛，空气或纯氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口(12)进入炉膛(1)；烟气经除尘器(17)和引风机(18)后由烟囱(19)排放。
2.根据权利要求1所述的一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，其特征在于，还包括煤斗(2)，烟煤通过煤斗(2)送入倾斜往复炉排(3)燃烧。
3.根据权利要求1所述的一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，其特征在于，燃尽风喷口(12)为数个喷口且前后墙交错布置，向下倾斜15°，采用空气或纯氧作为燃尽风，燃尽风引入前炉内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5。
4.一种工业燃煤层燃炉掺烧半焦的方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的工业燃煤层燃炉掺烧半焦的系统，包括：
1)烟煤经煤斗(2)至倾斜往复炉排(3)进行燃烧，燃料在末端落至链条炉排(4)前端形成引燃底火；
2)难燃的低挥发分半焦由给煤机(10)覆盖在底火上，形成“下煤上焦”使半焦双面受热，以利于半焦着火与稳燃；
3)尾部烟道抽取的低温烟气携带细粉半焦进入再燃风喷口(11)，同时倾斜往复炉排(3)上燃烧烟煤形成的烟气经烟道(7)送入主燃区，两者在“喉部”区域下方形成再燃区，该区域的还原性气氛有利于降低NOx生成量；
4)空气或纯氧燃尽风由再燃区上方的燃尽风喷口(12)进入炉膛(1)，燃尽风引入前炉膛内的过量空气系数为1.0，引入后过量空气系数为1.4-1.5，以使燃料进一步燃尽并降低NOx排放。
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