CN115013804B - 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法 - Google Patents

一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115013804B
CN115013804B CN202210535511.8A CN202210535511A CN115013804B CN 115013804 B CN115013804 B CN 115013804B CN 202210535511 A CN202210535511 A CN 202210535511A CN 115013804 B CN115013804 B CN 115013804B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type
synthesis gas
flame boiler
air channel
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210535511.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115013804A (zh
Inventor
张鸣镝
刘政
姜广飞
李争起
陈智超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202210535511.8A priority Critical patent/CN115013804B/zh
Publication of CN115013804A publication Critical patent/CN115013804A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115013804B publication Critical patent/CN115013804B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/005—Gaseous fuel from a central source to a plurality of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1687—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with steam generation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明提供了一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置及方法，涉及电站锅炉技术领域，所述装置包括气化结构、合成气通道和巴威型W火焰锅炉，所述巴威型W火焰锅炉上设有燃烧器，所述燃烧器内由内向外依次环向设有一次风通道和二次风通道，所述一次风通道适于浓煤粉气流流通，所述合成气通道的入口端与所述气化结构的底部相连通，所述合成气通道的出口端穿过所述燃烧器与所述巴威型W火焰锅炉相连通，且所述合成气通道设置于所述巴威型W火焰锅炉的向火侧，并设置于所述一次风通道和所述二次风通道之间。与现有技术比较，本发明总的燃料型NOx排放浓度降低，着火距离大大缩小，有利于燃尽，且所得工质为单一的蒸汽，品质较高，容易利用。

Description

一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置及方法
技术领域
本发明涉及电站锅炉技术领域，具体而言，涉及一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置及方法。
背景技术
W火焰锅炉由于其火焰燃烧行程长、燃烧组织方式好，在燃用难燃煤方面有其独特的优势，因此逐渐成为我国燃用难燃煤的主力炉型。其燃烧特点是煤粉气流自前、后炉拱上布置的燃烧器喷入下炉膛，下行至一定深度后转折上行而形成“W”型火焰，巴威型W火焰锅炉作为其中的一种技术流派，具有一定的市场份额，但现有巴威型W火焰燃烧技术仍然存在稳燃差、无法实现灵活性调峰、NOx排放浓度高及燃尽差等问题。
另外，煤气化技术是高效清洁的洁净煤技术，其中气流床气化技术具有气化强度高、单炉生产能力大、煤种适应范围广等优点，但传统气流床气化炉工艺仍然存在着灰中可燃物含量高且无较好的处理方案以及激冷后温度迅速降低使其热能浪费等问题。
发明内容
本发明解决的问题是现有巴威型W火焰锅炉存在的NOx排放浓度高、稳燃差、燃尽性能差、以及气化炉灰中含碳量高、激冷后温度迅速降低使其热能浪费中的至少一个方面。
为解决上述问题，本发明提供一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，包括气化结构、合成气通道和巴威型W火焰锅炉，所述巴威型W火焰锅炉上设有燃烧器，所述燃烧器内由内向外依次环向设有一次风通道和二次风通道，所述一次风通道适于浓煤粉气流流通，所述合成气通道的入口端与所述气化结构的底部相连通，所述合成气通道的出口端穿过所述燃烧器与所述巴威型W火焰锅炉相连通，且所述合成气通道设置于所述巴威型W火焰锅炉的向火侧，并设置于所述一次风通道和所述二次风通道之间。
可选地，所述二次风通道包括由内向外依次环向设置的内二次风通道和外二次风通道，所述内二次风通道环绕设置于所述一次风通道的外部，且所述所述合成气通道设置于所述一次风通道和所述内二次风通道之间。
可选地，所述合成气通道的出口端的布置角度根据所述巴威型W火焰锅炉燃用的煤种进行调整，包括：
当所述巴威型W火焰锅炉燃用无烟煤时，所述合成气通道的出口端的布置角度为180-220°；
当所述巴威型W火焰锅炉燃用贫煤时，所述合成气通道的出口端的布置角度为90-130°。
可选地，所述一次风通道、所述合成气通道和所述内二次风通道出口端的直径满足如下关系式：
D1＝0.6-0.7D2，D1＝0.4-0.5D3，
其中，D1为所述一次风通道出口端的直径，D2为所述合成气通道出口端的直径，D3为所述内二次风通道出口端的直径。
可选地，所述巴威型W火焰锅炉的下部设有乏气喷口，所述乏气喷口适于淡煤粉气流流通。
可选地，所述气化结构包括气化炉、辐射废锅和渣池，所述辐射废锅的入口端与所述气化炉相连通，所述辐射废锅的出口端与所述渣池相连通，且所述辐射废锅的下部与所述合成气通道的入口端相连通。
可选地，所述气化炉和所述辐射废锅的高度满足如下关系：
H1＝0.25-0.4H2，
其中，所述气化炉的高度为H1，所述辐射废锅的高度为H2。
本发明所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置相对于现有技术的优势在于：
第一方面，本发明的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置总的燃料型 NOx排放浓度降低；
第二方面，着火距离大大缩小，使浓煤粉气流的燃烧过程比原来至少多进行了1.5m的距离，煤粉燃烧的时间更长，且燃煤比例比传统方法降低了 30-35％，煤粉燃烧速率提高，有利于燃尽；
第三方面，所得工质为单一的蒸汽，品质较高，容易利用，可以用于推动汽轮机做功产生电能和供热等，输出的能源品位高。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种气化耦合燃烧方法，基于所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，包括：煤经气化炉气化产生灰和粗合成气后，一部分所述灰以灰渣的形式落入渣池，另一部分所述灰随所述粗合成气经合成气通道通入巴威型W火焰锅炉，所述粗合成气与通入一次风通道的浓煤粉气流和通入内二次风通道和外二次风通道的二次风平行喷入所述巴威型W火焰锅炉，以使所述粗合成气与所述浓煤粉气流在距燃烧器出口 0.4-0.5m处着火燃烧。
可选地，所述粗合成气与所述浓煤粉气流的质量比为0.4：1-0.45：1。
可选地，所述粗合成气喷入所述巴威型W火焰锅炉时的温度为900-950℃，所述浓煤粉气流在喷入所述巴威型W火焰锅炉时的温度为90-110℃。
本发明所述的气化耦合燃烧方法与所述气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置的结构示意图；
图2为图1中巴威型W火焰锅炉的局部放大示意图；
图3为图2中A向视图。
附图标记说明：
1-气化炉、2-辐射废锅、3-渣池、4-合成气通道、5-巴威型W火焰锅炉， 6-前炉拱、7-后炉拱、8-上炉膛、9-下炉膛、10-燃烧器、11-一次风通道、 12-乏气喷口、13-分级风喷口、14-前墙、15-后墙、16-内二次风通道、17- 外二次风通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本申请实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
还需要说明的是，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上，Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下；附图中X轴表示水平方向，也就是左右位置，并且X 轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示左，X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示右；同时需要说明的是，前述Z轴及X轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-2所示，本发明实施例提供一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，包括气化结构、合成气通道4和巴威型W火焰锅炉5，巴威型W火焰锅炉5上设有燃烧器10，燃烧器10内由内向外依次环向设有一次风通道11 和二次风通道，一次风通道11适于浓煤粉气流流通，合成气通道4的入口端与气化结构的底部相连通，合成气通道4的出口端穿过燃烧器10与巴威型W 火焰锅炉5相连通，且合成气通道4设置于巴威型W火焰锅炉5的向火侧，并设置于一次风通道11和二次风通道之间。
本实施例中气化结构经气化后产生的粗合成气由合成气通道4引出至巴威型W火焰锅炉5中燃烧，由于合成气通道4布置于一次风通道11和二次风通道之间，且仅布置于向火侧，使得粗合成气在向火侧与一次风通道11通入的浓煤粉气流和二次风通道通入的二次风平行喷入炉膛中，二次风包裹粗合成气，其中大量的氧迅速扩散进入粗合成气中，另外靠近粗合成气的浓煤粉气流中的一次风也很快扩散进入了粗合成气中，使得粗合成气与浓煤粉气流在距燃烧器10出口0.4-0.5m处着火燃烧，着火距离大大缩小，煤粉燃烧的时间更长，有利于燃尽。
在一些实施例中，二次风通道包括由内向外依次环向设置的内二次风通道16和外二次风通道17，内二次风通道16环绕设置于一次风通道11的外部，且合成气通道4设置于一次风通道11和内二次风通道16之间。
由此，由合成气通道4通入的粗合成气的成分包括CO、H2、O2、CO2、H2O 和灰，其中CO和H2被称为有效气，其体积分数为85-88％，O2的体积分数小于 0.5％，灰中可燃物含量为40～50％。一方面，粗合成气中的CO和H2属于还原性气体，与浓煤粉气流混合后，在距燃烧器10出口0-0.5m范围内形成了还原性气氛。另一方面，粗合成气本身是与挥发份性质相近的气体，可以看作是挥发份的一部分，相当于煤粉质量的120-135％。加上浓煤粉气流自身挥发份的析出，为煤粉质量的10％。因此距燃烧器10出口0.4-0.5m处，浓煤粉气流着火燃烧时，相当于总挥发份析出量达130-145％，是传统方法中挥发份析出量的13-14.5倍。较多的挥发份析出量，迅速消耗氧气，使局部更加缺氧，形成了更强的还原性气氛。在强还原性气氛下，有利于抑制挥发份N向NOx 转化，且有利于挥发份N将NO还原成N2；同时由于挥发份消耗大量的氧气，也有利于抑制焦炭型NOx的生成，从而使总的燃料型NOx生成浓度降低。
在一些实施例中，合成气通道4的出口端的布置角度C越大，合成气通道4的出口端喷出的粗合成气包裹浓煤粉气流的范围就越大，加热效果也就越好，因此，合成气通道4的出口端的布置角度C越大，越有利于提高着火性能，但合成气通道4的出口端的布置角度C需要根据巴威型W火焰锅炉5 燃用的煤种进行调整，包括：
当巴威型W火焰锅炉5燃用无烟煤时，浓煤粉气流的着火温度为 900-950℃，相对较高，需要增大其着火性能，因此，将合成气通道4的出口端的布置角度C设置的大些，具体为180-220°；
当巴威型W火焰锅炉5燃用贫煤时，浓煤粉气流的着火温度为800-850℃，相对较低，因此，合成气通道4的出口端的布置角度C可以设置的小些，具体为90-130°。
由此，相对于采用回流区加热一次风煤粉气流的传统方法(着火距离距燃烧器10出口2-2.4m)，着火距离缩小了至少1.5m，着火距离大大缩小，使煤粉气流的燃烧过程比原来至少多进行了1.5m的距离，煤粉燃烧的时间更长，有利于燃尽。
需要说明的是，本实施例中，合成气通道4的出口端的截面为弧形，合成气通道4的出口端的布置角度C为弧形的弧度。如图3所示，合成气通道 4的出口端的布置角度C为180°。
在一些实施例中，一次风通道11、合成气通道4和内二次风通道16出口端的直径满足如下关系式：
D1＝0.6-0.7D2，D1＝0.4-0.5D3，
其中，D1为一次风通道11出口端的直径，D2为合成气通道4出口端的直径，D3为内二次风通道16出口端的直径。
由此，通过一次风通道11、合成气通道4和内二次风通道16出口端的直径的设置以保证粗合成气的风速和风量满足巴威型W火焰锅炉装置的燃尽效果。
在一些实施例中，气化结构包括气化炉1、辐射废锅2和渣池3，辐射废锅2的入口端与气化炉1相连通，辐射废锅2的出口端与渣池3相连通，且辐射废锅2的下部与合成气通道4的入口端相连通。
本实施例中，煤和气化剂先在气化炉1中进行气化反应，气化反应产生的粗合成气和液态熔渣经过辐射废锅2冷却后，一部分灰以灰渣形式落入渣池3中，另一部分灰随粗合成气经辐射废锅2下部的合成气通道4引出至巴威型W火焰锅炉5中燃烧。
在一些具体的实施例中，气化炉1的出口端与辐射锅炉的入口端通过第一过渡结构相连通，辐射废锅2的出口端与渣池3的入口端通过第二过渡结构相连通。结构紧凑，连接方便。
在一些实施例中，气化炉1和辐射废锅2的高度满足如下关系：
H1＝0.25-0.4H2，
其中，气化炉1的高度为H1，辐射废锅2的高度为H2。
在一些实施例中，第二过渡结构的垂直距离为5-7m。
由此，通过气化炉1、辐射废锅2和第二过渡结构的垂直距离的设置以保证粗合成气的风速和风量满足巴威型W火焰锅炉装置的燃尽效果。
在一些优选的实施例中，燃烧器10为双调风旋流燃烧器10，实现空气分级。
在一些实施例中，巴威型W火焰锅炉5包括前炉拱6和后炉拱7，且前炉拱6和后炉拱7将炉膛分为上炉膛8和下炉膛9，且双调风旋流燃烧器10分别设置于前炉拱6和后炉拱7上。结构简单。
在一些实施例中，巴威型W火焰锅炉5的下炉膛9的前墙14、后墙15沿炉膛宽度方向布置有乏气喷口12和分级风喷口13，乏气喷口12适于淡煤粉气流流通。结构简单。
因此，本实施例的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置相对于现有技术的优势在于：
第一方面，本实施例的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置总的燃料型NOx排放浓度降低；
第二方面，着火距离大大缩小，使浓煤粉气流的燃烧过程比原来至少多进行了1.5m的距离，煤粉燃烧的时间更长，且燃煤比例比传统方法降低了 30-35％，煤粉燃烧速率提高，有利于燃尽；
第三方面，所得工质为单一的蒸汽，品质较高，容易利用，可以用于推动汽轮机做功产生电能和供热等，输出的能源品位高。
本发明的另一个实施例还提供一种气化耦合燃烧方法，基于的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，包括：煤经气化炉1气化产生灰和粗合成气后，一部分灰以灰渣的形式落入渣池3，另一部分灰随粗合成气经合成气通道 4通入巴威型W火焰锅炉5，粗合成气与通入一次风通道11的浓煤粉气流和通入二次风通道的二次风平行喷入巴威型W火焰锅炉5，且粗合成气与浓煤粉气流在距燃烧器10出口0.4-0.5m处着火燃烧。
在一些实施例中，粗合成气喷入巴威型W火焰锅炉5时的温度为 900-950℃，浓煤粉气流在喷入巴威型W火焰锅炉5时的温度为90-110℃。
本实施例中，煤和气化剂先在气化炉1中进行气化反应，运行温度为 1350℃-1500℃，气化反应产生的粗合成气和液态熔渣经过辐射废锅2冷却到 900-950℃，40％-50％的灰以灰渣形式落入渣池3中，50％-60％的灰则随粗合成气由辐射废锅2下部的合成气通道4引出至巴威型W火焰锅炉5中燃烧。合成气通道4布置于一次风通道11和内二次风通道16之间，且仅布置于向火侧，粗合成气在向火侧与直流的浓煤粉气流和内二次风平行喷入炉膛中，内二次风包裹粗合成气，其中大量的氧迅速扩散进入粗合成气中，另外靠近粗合成气的浓煤粉气流中的一次风也很快扩散进入了粗合成气中，在二者作用下使含氧量小于0.5％的粗合成气氧量迅速升高，且由于粗合成气900-950℃的温度远高于其600-700℃的着火温度，在氧量升高之后迅速着火燃烧，并升温至1300-1400℃。粗合成气燃烧产生1300-1400℃的高温烟气在向火侧加热浓煤粉气流，使浓煤粉气流迅速升温至950℃以上，此时浓煤粉气流的温度远高于其900-950℃的着火温度，也迅速着火，从而实现粗合成气和浓煤粉气流的耦合燃烧。
本实施例中，粗合成气的成分包括CO、H2、O2、CO2、H2O和灰，其中CO 和H2被称为有效气，其体积分数为85-88％，O2的体积分数小于0.5％，灰的可燃物含量为40-50％。粗合成气的着火温度为600-700℃，因为粗合成气中氧量较高会引起爆炸，因此，本实施例中，气化工艺在缺氧条件下进行，通常氧含量要求低于1％。
另外，本实施例中采用粗合成气产生的高温烟气加热浓煤粉气流的方法中，在着火后的燃烧过程中，粗合成气在中心与浓煤粉气流耦合燃烧，煤粉气流的升温不仅依靠自身放出的热量，也依靠中心粗合成气燃烧放出的热量。粗合成气为气体燃料，其燃烧速率远大于煤粉，升温迅速。煤粉燃烧速率与温度呈指数幂关系，温度越高，煤粉燃烧速率越大。因此，本实施例中，煤粉燃烧速率较传统方法大幅度提高，更有利于燃尽。飞灰可燃物含量为4-5％，与传统方法相比降低幅度达60-70％。
又一方面，本实施例的气化工艺中，900-950℃的高温粗合成气在通入巴威型W火焰锅炉5中燃烧后，温度也降低为130-140℃。而其所得到的工质为高温高压的蒸汽，所得工质品质高，容易利用，可以用于推动汽轮机做功产生电能和供热等。该工艺相当于将900-950℃的粗合成气中的热能，转化成了更高品位的电能及其他形式的能而输出，输出的能源品位高。
在一些实施例中，粗合成气与浓煤粉气流的质量比为0.4：1-0.45：1，粗合成气与二次风的质量比为0.15：1-0.2：1。其中，二次风为由内二次风通道16和外二次风通道17通入的风量总合。
一方面，本实施例中，控制粗合成气与二次风和浓煤粉气流的流量比，既能保证有足够氧气扩散进入粗合成气中保证其燃烧，也能保证有足够的粗合成气加热浓煤粉气流，还能保证二次风流量适宜而不至于影响粗合成气和浓煤粉气流着火。从而实现在锅炉运行负荷为额定负荷的10-100％范围内，无论燃用什么煤种，都可以使浓煤粉气流能够迅速升温至其着火温度以上并着火，将着火距离控制在0.4-0.5m。因此，在采用本方法后，在锅炉运行负荷为额定负荷的10-100％范围内均依靠粗合成气燃烧升温后产生1300-1400℃的烟气将浓煤粉气流迅速加热升温，将着火距离控制在0.4-0.5m，改变了原巴威型W火焰锅炉5随负荷降低引起的浓煤粉气流着火距离过大而稳燃差，难以实现灵活性调峰的问题，实现了锅炉在运行负荷为额定负荷的10-100％时的稳燃，满足对于低负荷和深度调峰的要求。
另一方面，本实施例中，控制粗合成气与浓煤粉气流质量比为0.4： 1-0.45：1，浓煤粉气流混合了粗合成气，其过量空气系数降低为0.1-0.15。与采用炉膛中心高温烟气加热一次风煤粉气流的传统方法相比，本实施例中采用粗合成气产生的高温烟气加热浓煤粉气流的新方法中，浓煤粉气流过量空气系数降低了0.1，降低的幅度达50-60％。过量空气系数的降低，有利于抑制挥发份N向NOx转化，同也有利于抑制焦炭型NOx的生成，从而使总的燃料型NOx生成浓度降低，其NOx排放浓度降低至200-300mg/m3(6％O2折算值)。
对比例1
本实施例提供一种燃用无烟煤的600MWe巴威型W火焰锅炉5，NOx排放量约为900-1150mg/m3(6％O2折算值)；其低负荷下着火和稳燃性能较差，最低不投油稳燃负荷率为45-50％；燃尽差，飞灰可燃物含量达12％，且一年内低负荷运行时层出现灭火事故两次，造成经济损失约5000万元。
对比例2
本实施例提供一种造气量为80000Nm3/h的气化炉1时，采用激冷方式对气化粗合成气进行处理。由于粗合成气中灰的可燃物含量较高，约为45％，且温度经激冷后迅速降至215℃，其一年内消耗煤炭28万吨，约有12万吨煤没有得到充分利用，综合经济损失2160万元。
实施例1
本实施例提供一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，包括燃用无烟煤的600MWe巴威型W火焰锅炉5及造气量为80000Nm3/h的气化炉1，其合成气通道4在巴威型W火焰锅炉5的燃烧器10出口处布置角度C为200°。本实施例中气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置运行时飞灰可燃物含量为 4％，且NOx排放浓度为220mg/m3(6％O2折算值)，最低不投油稳燃负荷率降至15％，且两年内运行时无事故发生，综合经济效益提高7500万元。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，包括气化结构、合成气通道(4)和巴威型W火焰锅炉(5)，所述巴威型W火焰锅炉(5)上设有燃烧器(10)，所述燃烧器(10)内由内向外依次环向设有一次风通道(11)和二次风通道，所述一次风通道(11)适于浓煤粉气流流通，所述合成气通道(4)的入口端与所述气化结构的底部相连通，所述合成气通道(4)的出口端穿过所述燃烧器(10)与所述巴威型W火焰锅炉(5)相连通，且所述合成气通道(4)设置于所述巴威型W火焰锅炉(5)的向火侧，并设置于所述一次风通道(11)和所述二次风通道之间。
2.根据权利要求1所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述二次风通道包括由内向外依次环向设置的内二次风通道(16)和外二次风通道(17)，所述内二次风通道(16)环绕设置于所述一次风通道(11)的外部，且所述所述合成气通道(4)设置于所述一次风通道(11)和所述内二次风通道(16)之间。
3.根据权利要求1所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述合成气通道(4)的出口端的布置角度根据所述巴威型W火焰锅炉(5)燃用的煤种进行调整，包括：
当所述巴威型W火焰锅炉(5)燃用无烟煤时，所述合成气通道(4)的出口端的布置角度为180-220°；
当所述巴威型W火焰锅炉(5)燃用贫煤时，所述合成气通道(4)的出口端的布置角度为90-130°。
4.根据权利要求2所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述一次风通道(11)、所述合成气通道(4)和所述内二次风通道(16)出口端的直径满足如下关系式：
D1＝0.6-0.7D2，D1＝0.4-0.5D3，
其中，D1为所述一次风通道(11)出口端的直径，D2为所述合成气通道(4)出口端的直径，D3为所述内二次风通道(16)出口端的直径。
5.根据权利要求1所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述巴威型W火焰锅炉(5)的下部设有乏气喷口(12)，所述乏气喷口(12)适于淡煤粉气流流通。
6.根据权利要求1所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述气化结构包括气化炉(1)、辐射废锅(2)和渣池(3)，所述辐射废锅(2)的入口端与所述气化炉(1)相连通，所述辐射废锅(2)的出口端与所述渣池(3)相连通，且所述辐射废锅(2)的下部与所述合成气通道(4)的入口端相连通。
7.根据权利要求6所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，所述气化炉(1)和所述辐射废锅(2)的高度满足如下关系：
H1＝0.25-0.4H2，
其中，所述气化炉(1)的高度为H1，所述辐射废锅(2)的高度为H2。
8.一种气化耦合燃烧方法，基于如权利要求1-7任一项所述的气化耦合燃烧的巴威型W火焰锅炉装置，其特征在于，包括：煤经气化炉(1)气化产生灰和粗合成气后，一部分所述灰以灰渣的形式落入渣池(3)，另一部分所述灰随所述粗合成气经合成气通道(4)通入巴威型W火焰锅炉(5)，所述粗合成气与在向火侧通入的一次风通道(11)的浓煤粉气流和通入二次风通道的二次风平行喷入所述巴威型W火焰锅炉(5)，以使所述粗合成气与所述浓煤粉气流在距燃烧器(10)出口0.4-0.5m处着火燃烧。
9.根据权利要求8所述的气化耦合燃烧方法，其特征在于，所述粗合成气与所述浓煤粉气流的质量比为0.4：1-0.45：1。
10.根据权利要求8所述的气化耦合燃烧方法，其特征在于，所述粗合成气喷入所述巴威型W火焰锅炉(5)时的温度为900-950℃，所述浓煤粉气流在喷入所述巴威型W火焰锅炉(5)时的温度为90-110℃。
CN202210535511.8A 2022-05-17 2022-05-17 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法 Active CN115013804B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210535511.8A CN115013804B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210535511.8A CN115013804B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115013804A CN115013804A (zh) 2022-09-06
CN115013804B true CN115013804B (zh) 2023-03-24

Family

ID=83069846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210535511.8A Active CN115013804B (zh) 2022-05-17 2022-05-17 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115013804B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102116480A (zh) * 2011-03-09 2011-07-06 西安交通大学 一种天然气助燃的工业煤粉旋流燃烧系统
CN102297420A (zh) * 2011-08-15 2011-12-28 哈尔滨工业大学 一种乏气下置的引射分级燃烧w火焰锅炉
CN105299630A (zh) * 2015-11-03 2016-02-03 广西桂晟新能源科技有限公司 一种将生物质气化气应用于煤燃烧过程的工艺
CN108518666B (zh) * 2018-04-02 2024-04-12 北京阳华科技有限公司 一种以煤为燃料的煤粉锅炉稳燃系统及方法
CN109737388A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 西安交通大学 一种煤粉预热解低NOx锅炉燃烧系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN115013804A (zh) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104315502A (zh) 一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置
CN104696949A (zh) 燃煤锅炉烟气二段法脱硝的方法
CN110793195B (zh) 一种适用于低热值燃料低氧燃烧的热风炉设备
CN204187609U (zh) 一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置
CN111457415A (zh) 一种煤粉部分气化协同脱硝系统及方法
CN115013804B (zh) 一种气化耦合燃烧的巴威型w火焰锅炉装置及方法
CN101666490B (zh) 一种采用高温空气直接燃用低挥发分粉状半焦的燃烧系统
CN111023084A (zh) 一种双旋风筒浓淡煤粉分离式燃烧器的w火焰锅炉
JPWO2020202362A1 (ja) 石油残渣焚きボイラ及びその燃焼方法
CN114777111B (zh) 一种气化耦合燃烧的英巴型w火焰锅炉装置及方法
CN205746815U (zh) 低NOx煤粉燃烧系统
CN114877315A (zh) 氨煤多级预热燃烧方法
CN111023083B (zh) 一种采用旋流燃烧器的w火焰锅炉
CN109539244B (zh) 一种四墙切圆多层布置式煤粉预燃装置
JPS58179710A (ja) 微粉炭ガス化燃焼方法
CN204478025U (zh) 燃煤锅炉烟气二段法脱硝装置
CN109931597B (zh) 一种燃料分级气化及低nox燃烧锅炉
CN208418735U (zh) 可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器
CN202452487U (zh) 一种浓侧分级的煤粉解耦燃烧器
CN209706037U (zh) 高炉煤气燃烧发电系统
CN215723177U (zh) 双通道独立配风、燃料内外分级耦合燃烧燃烧器及锅炉
CN214275703U (zh) 燃用高温荒煤气的直流燃烧器
CN214664368U (zh) 一种掺烧化工干气或火炬气的煤粉锅炉结构
CN114893767B (zh) 一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器
CN217441628U (zh) 一种燃煤锅炉超低负荷的稳燃装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant