CN1793720A

CN1793720A - 环保型干馏煤气化层燃锅炉

Info

Publication number: CN1793720A
Application number: CN 200510136747
Authority: CN
Inventors: 康兴; 邹洪顺; 郭阗辉; 吴冬梅
Original assignee: SHENYANG QIANJIN BOILER FACTORY
Current assignee: SHENYANG QIANJIN BOILER FACTORY
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-06-28

Abstract

一种环保型干馏煤气化层燃锅炉，包括组装在炉体的盛水受压元件水冷系统、炉膛、燃烧设备、落灰斗及其测量仪表和控制阀门，其技术要点是：所述炉膛的前烘高，后烘低，其间通过前置、中间和后置花隔墙将炉膛分隔成干馏气化室、主燃烧室、副燃烧室和燃尽室，前置隔墙的上部设有喷嘴，其底平面接近但不接触燃烧设备的炉排上的煤层表面，前烘顶壁上方设置二次风道，中间隔墙的下方设置连通主燃烧室和副燃烧室的通道，副燃烧室通过副喷嘴连接燃尽室。它结构设计合理，确保锅炉的运行安全，操作简便，综合成本低，达到洁净、完全燃烧的功效，显著提高锅炉的出力和热效率，煤种适应性广，节煤，彻底消除了黑烟，并降低了烟气的灰份浓度，减少环境污染。

Description

环保型干馏煤气化层燃锅炉

技术领域

本发明涉及一种用于各种采用散煤为燃料的层燃锅炉，特别是一种通过煤干馏气化，达到洁净燃烧和提高锅炉出力的双重功效的干馏煤气化层燃锅炉。它适用于锅炉出力为20t/h(14MW)以下的层燃燃煤蒸汽锅炉或热水锅炉，也可用于改造环保不达标的各类层燃燃煤锅炉与窑炉。

背景技术

目前，我国的大气污染，特别是“三北”地区、主要是由锅炉、窑炉造成的以烟气和二氧化硫为主要特征的煤烟型污染。因此，改变能源结构、使用油、气、电、太阳能等清洁能源是解决和控制大气污染的根本出路。据世界能源理事会预测，我国的石油可采量为50亿吨，可用50年左右(现每年进口9100万吨左右)；煤可采量为7650亿吨，可用300-500年，因此我国以煤炭为主的能源政策不会改变，预计到2010年，煤炭仍占我国能源的70％。大力发展和应用洁净煤技术是当务之急，也是控制大气污染的必由之路，因而许多煤洁净燃烧技术应运而生，如煤气发生炉、型煤锅炉、水煤浆锅炉等等。然而这些技术虽提高了锅炉的环保性能，但普遍存在一次性投入大，锅炉运行成本较高等缺点。另外，型煤锅炉还存在锅炉热效率不高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型干馏煤气化层燃锅炉，它结构设计合理，确保锅炉的运行安全，操作简便，综合成本低，达到洁净、完全燃烧的功效，显著提高锅炉的出力和热效率，煤种适应性广，节煤，彻底消除了黑烟，并降低了烟气的灰份浓度，减少环境污染。

本发明的目的是这样实现的：该装置包括组装在炉体的盛水受压元件水冷系统、带有前、后烘和隔墙的炉膛、燃烧设备、落灰斗及其测量仪表和控制阀门，其技术要点是：所述锅炉炉膛的前烘高，后烘低，前、后烘之间通过前置隔墙、中间隔墙和后置花隔墙将炉膛分隔成干馏气化室、主燃烧室、副燃烧室和燃尽室，前置隔墙的上部设有连通干馏气化室与主燃烧室的喷嘴，前置隔墙的底平面接近但不接触燃烧设备的炉排上的煤层表面，前烘与前置隔墙的封接顶壁上方设置连通主燃烧室的二次风道，中间隔墙的下方设置连通主燃烧室和副燃烧室的通道，副燃烧室通过后置花隔墙分布的副喷嘴连接燃尽室。

所述燃尽室置于后烘顶壁的上方，并与烟气口相通。

所述落灰斗置于水封池内。

由于本发明炉体的前、后烘之间通过前置隔墙、中间隔墙和后置花隔墙将炉膛分隔成干馏气化室、主燃烧室、副燃烧室和燃尽室，结构设计合理，实现了煤-干馏气化(半焦煤)-燃烧-换热的连续转换，所以通过煤干馏气化，把煤中产生黑烟的可燃挥发份连续转换成干馏煤气充分燃烧，再把脱去挥发份的半焦煤连续通过燃烧设备的炉排送入主、副燃烧室逐渐燃尽，不仅综合成本低，操作简便，确保锅炉的运行安全，而且达到洁净燃烧和提高锅炉出力的双重功效。通过设置在前置隔墙的上部的喷嘴，将干馏气化室产生的可燃气体汇集后，喷入主燃烧室时，既保持一定的流速，有利于可燃气体与进入主燃烧室的二次风在主燃烧室上部空间产生涡流搅动，又能加速可燃气体分子的扩散，使之与空气中的氧气的充分混合，让可燃气体完全燃烧，再经中间隔墙下方的通道，将燃烧的气体从主燃烧室送入副燃烧室进一步彻底燃烧。与此同时，也将半焦煤在主、副燃烧室燃烧产生的含有灰份及未燃尽颗粒的烟气带入副燃烧室中。因前置隔墙的底平面接近但不接触燃烧设备的炉排上的煤层表面，故可使产生的半焦煤从干馏气化室中顺利排出，不会堆积、结焦，同时也防止产生的可燃气体从干馏气化室底部与半焦煤一起进入主燃烧室，还能提高可燃气体的汇集压力。

副燃烧室通过后置花隔墙分布的副喷嘴连接燃尽室，当含有灰份及未燃尽颗粒的烟气经过高温的副喷嘴时，由于后置花隔墙的阻挡，烟气中一部分灰份沉降在副燃烧室底部，另一部分灰份从副喷嘴进入燃尽室后，由于流通面积骤然增大，烟气速度下降，灰份进一步沉降，降低了锅炉排烟中的灰份浓度；而仍未燃尽颗粒在通过后置花隔墙的高温副喷嘴时得以充分燃烧。因此，这不仅降低了锅炉固体不完全燃烧热损失，同时也降低了锅炉排烟中的灰份浓度，减少环境污染。

经实验检测证明，该装置运行安全，操作简便，煤种适应性广，出力大。与普通燃煤锅炉采用相同的燃料，相近的初期投入，环保效果可与燃油、燃气锅炉相媲美，比普通的层燃燃煤锅炉节煤10％以上；同煤气发生炉比较，环保效果相近，锅炉出力高20％，一次性投资低20％以上，而且因为煤气的产生与燃烧都在炉膛中完成，杜绝了现有外置式煤气发生炉的点火易爆、焦油堵塞管路等问题，确保锅炉的运行安全；同型煤锅炉比，型煤炉只能使用在4t/h(吨/小时)以下锅炉，并且采用人工上煤，型煤价格比原煤高30％以上，该装置比型煤锅炉出力高30％以上；同燃油锅炉比，该装置运行费用低50％以上；同水煤浆锅炉比较，水煤浆锅炉必须保证锅炉所在地有水煤浆生产厂家，并需要解决水煤浆的运输、储存及输送等问题，还要防止燃烧产物灰份的二次污染，锅炉初期投入和运行成本均较大，并且水煤浆技术在小容量锅炉上无法采用，只能使用在4t/h以上的锅炉上。经辽宁省环境监测中心站和省锅炉产品性能质量监督站测试，该装置的烟尘、SO₂、NO_x浓度分别为41mg/Nm³、299mg/Nm³、53mg/Nm³；烟气林格曼黑度小于1级。达到了国家一类地区排放标准(GB13271-2001)的要求，锅炉的热效率高达80.2％。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种具体结构示意图。

图中各序号说明：1盛水受压元件水管系统、2喷嘴、3二次风风机、4煤斗、5前拱、6燃烧设备、7干馏气化室、8前置隔墙、9主燃烧室、10中间隔墙、11副燃烧室、12后置花隔墙、13后拱、14落灰斗、15进风口、16副喷嘴、17燃尽室、18烟气口、19人孔、20出烟口。

具体实施方式

根据图1详细说明本发明的具体结构。该装置包括组装在炉体的盛水受压元件水冷系统1，带有前烘5、后烘13和隔墙的炉膛，燃烧设备6、落灰斗14及其测量仪表和控制阀门。其中盛水受压元件水冷系统1是锅炉辐射受热的主要受压元件，其中传递能量的介质为水。煤斗4为燃料煤的入口。燃烧设备6为锅炉进行燃烧采用的炉排。锅炉炉膛的前烘5高，后烘13低，前、后烘之间通过前置隔墙8、中间隔墙10和后置花隔墙12将炉膛分隔成多个室。前烘5与前置隔墙8之间为干馏气化室7，干馏气化室7为煤进行干馏、提取出可燃气体的场所。前置隔墙8与中间隔墙10之间为主燃烧室9，主燃烧室9为干馏后半焦煤和可燃气体进行燃烧的主要场所。中间隔墙10与后置花隔墙12之间为副燃烧室11，副燃烧室11为干馏后半焦煤及可燃气体进行燃烧的次要场所。前置隔墙8的上部设有连通干馏气化室7与主燃烧室9的喷嘴2，喷嘴2是从煤中干馏出的可燃气体进入主燃烧室9的重要通道。前置隔墙8的底平面接近但不接触燃烧设备的炉排上的煤层表面。前烘5与前置隔墙8的封接顶壁上方设置连通主燃烧室9的二次风道，为二次风道向主燃烧室9提供燃烧所需空气的是二次风风机3。后置花隔墙12与锅炉烟气口18之间为燃尽室17，燃尽室17为烟气减速、灰份沉降的场所。为充分发挥燃尽室17的作用，将其置于后烘13顶壁的上方，并与锅炉烟气口18相通。中间隔墙10的下方设置连通主燃烧室9和副燃烧室11的通道，副燃烧室11通过后置花隔墙12分布的副喷嘴16连接燃尽室17。落灰斗14为燃烧产物-炉渣排出口，为了减少灰尘飞扬，落灰斗14置于水封池内。进风口15为锅炉燃烧所需空气(一次风)进风口15，人孔19为进行检修的出入口，与锅炉烟气口18连通的出烟口20为燃烧产物的烟气离开锅炉的出口。

该锅炉的具体工作过程如下：

煤首先在燃烧设备6的推动下由煤斗4进入干馏气化室7，在干馏气化室7内燃烧设备6仅提供较少的空气，煤在缺氧和高温绝热的环境下进行裂解，将煤中的挥发份提炼出来，形成可燃气体。可燃气体经过喷嘴2进入主燃烧室9上部和二次风风机3提供的充足的氧气混合进行燃烧。提取挥发份后的半焦煤在燃烧设备6的炉排推动下由下部进入主燃烧室9，与充足的氧气混合进行燃烧。经过主燃烧室9燃烧后的未进行充分燃烧的干馏煤气从中间隔墙10下方设置的通道，转弯进入副燃烧室11继续燃烧，未烧透的半焦煤在炉排的推动下也进入副燃烧室11继续燃烧。煤气和半焦煤燃烧后的产物-烟气及部分灰份，经不断冲击高温后置花隔墙12及高温副喷嘴16的进一步燃烧，彻底消除了黑烟，并降低了烟气的灰份浓度。烟气进入燃尽室17后，空间扩大，烟气速度下降，残留在烟气中的灰份完全沉降下来，大大地降低了烟气的灰份浓度。

干馏煤气化技术煤种适应性广，可燃用褐煤、长焰煤，不结焦或弱结焦的烟煤。灰熔点大于1250℃，低位发热值大于16750kj/kg(4000kcal/kg)，煤粒均衡，效果更好。

该技术可运用于锅炉出力20t/h(14MW)以下的，采用层燃燃煤蒸汽与热水锅炉。可广泛应用于工业生产、采暖、食品加工、医院消毒、洗浴等行业。同时，使用该技术，也可改造环保不达标的各类层燃燃煤锅炉与窑炉。具有较好的经济和社会效益。

该装置在运行时，因为煤的干馏和燃烧都在层燃炉的炉膛中产生，因此不会发生煤气的爆燃；锅炉停炉压火时，炉膛内温度较高，仍有部分煤继续干馏气化，产生部分可燃气体，这时由于烟囱的自抽力的存在，炉膛中为微负压，炉膛中的可燃气体经锅炉烟道抽出，不会对锅炉房内的空气造成污染，锅炉运行时，先开启引风机，然后再开启一次风风机，不会发生锅炉中的煤气爆燃，因此运行比较安全。

Claims

1、一种环保型干馏煤气化层燃锅炉，包括组装在炉体的盛水受压元件水冷系统、带有前、后烘和隔墙的炉膛、燃烧设备、落灰斗及其测量仪表和控制阀门，其特征在于：所述锅炉炉膛的前烘高，后烘低，前、后烘之间通过前置隔墙、中间隔墙和后置花隔墙将炉膛分隔成干馏气化室、主燃烧室、副燃烧室和燃尽室，前置隔墙的上部设有连通干馏气化室与主燃烧室的喷嘴，前置隔墙的底平面接近但不接触燃烧设备的炉排上的煤层表面，前烘与前置隔墙的封接顶壁上方设置连通主燃烧室的二次风道，中间隔墙的下方设置连通主燃烧室和副燃烧室的通道，副燃烧室通过后置花隔墙分布的副喷嘴连接燃尽室。

2、根据权利要求1所述的环保型干馏煤气化层燃锅炉，其特征在于：所述燃尽室置于后烘顶壁的上方，并与烟气口相通。

3、根据权利要求1所述的环保型干馏煤气化层燃锅炉，其特征在于：所述落灰斗置于水封池内。