一种燃煤解耦燃烧装置及燃烧方法
【专利摘要】本发明属于原煤燃烧设备领域，具体地，涉及一种燃煤解耦燃烧装置及燃烧方法。本发明的燃煤解耦燃烧装置，包括炉体和位于炉体下方的风室（6），所述的炉体包括：上隔墙（1）、位于上隔墙（1）下方分设于内外两侧的第一下隔墙（2）和第二下隔墙（3），其中，内侧的第一下隔墙（2）的顶端和炉体侧壁间架设第一炉排（4），第一下隔墙（2）与第二下隔墙（3）底部之间设置有第二炉排（5）；所述第一炉排（4）的上方与上隔墙（1）之间构成气化热解区（7）和半焦区（8），所述半焦区（8）位于气化热解区（7）下方；所述的第一下隔墙（2）与第二下隔墙（3）构成焦炭区（9）。本发明使得有害的漏风量减少，过量空气系数降低；同时，可有效降低半焦区的有害漏风，保障锅炉的出力和效率。
【专利说明】一种燃煤解耦燃烧装置及燃烧方法
【技术领域】
[0001]本发明属于原煤燃烧设备领域，具体地，涉及一种燃煤解耦燃烧装置及燃烧方法。【背景技术】
[0002]目前已经开发的中小型燃煤解耦燃烧装置，虽然在消烟、降低NOx排放量等方面得到优化，但是由于其半焦层厚度比较薄，当解耦装置燃用灰分高、煤中混有矸石的燃煤时，或者燃烧过程中发生结渣时，会使半焦区的有害漏风量逐渐增加，解耦燃烧变得不稳定，最终出现炉膛温度下降，过量空气系数过高等问题，一方面消烟的效果不佳，燃烧效率降低，同时还导致锅炉出力的不足。
[0003]另外，已经开发的中小型燃煤解耦燃烧装置中，半焦区前部和后部由一个炉排支撑，这样其前后部半焦区的通风比例和燃烧比例就固定不可调，当煤质变化或燃烧过程发生变化时，往往造成半焦区和二次燃烧区的配风失调。例如，对于挥发份高的煤，固定碳相对较低，应当增加炉排前部的通风量，以确保挥发份的充分燃烧，同时减小后部的通风以避免半焦区的漏风增大；但对于低挥发份的煤则情况相反。另外，当煤燃烧过程中发生结渣，或煤中混入的煤矸石增加后，半焦区的通风量应当减少，否则也会造成半焦区漏风量过大的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的缺陷，从而提供一种新型中小型燃煤解耦燃烧装置及燃烧方法。
[0005]本发明的燃煤解耦燃烧装置增加了焦炭燃烧区的空间，保障了半焦层的厚度和稳定，从而可以有效降低半焦层的漏风，提高解耦燃烧的稳定性。
[0006]本发明的燃煤解耦燃烧装置，包括炉体和位于炉体下方的风室6，所述的炉体包括:上隔墙1、位于上隔墙I下方分设于内外两侧的第一下隔墙2和第二下隔墙3，其中，内侧的第一下隔墙2的顶端和炉体侧壁间架设第一炉排4，第一下隔墙2与第二下隔墙3底部之间设置有第二炉排5 ；
[0007]所述第一炉排4的上方与上隔墙I之间构成气化热解区7和半焦区8，所述半焦区8位于气化热解区7下方；所述的第一下隔墙2与第二下隔墙3构成焦炭区9。
[0008]根据本发明的燃煤解耦燃烧装置，第一炉排4可以为固定炉排或活动炉排，作为优选，第一炉排4为可活动炉排，鉴于第一炉排4上燃烧的大部分为刚析出热解气的半焦，为避免漏煤损失，减小炉渣含碳量，第一炉排4的炉排通风或落灰间隙比第二炉排5的炉排通风和落灰间隙小。根据燃用的煤不同，间隙也不同，燃用颗粒较大的煤，相应的间隙也比较大，反之较小。根据本发明的燃煤解耦燃烧装置，第二炉排5可以为固定炉排或活动炉排，作为优选，第二炉排5为可活动炉排，鉴于第二炉排5上燃烧的大部分为即将燃尽的焦炭和灰，第二炉排5的炉排通风和落灰间隙比第一炉排4的炉排通风或落灰间隙大，以利于清除其上的灰渣。[0009]根据本发明的燃煤解耦燃烧装置，所述风室6通过隔板被分隔成若干次级风室，每个次级风室的进风量单独调节。这样可使得不同炉排下的供风量得到控制，从而使得燃烧的进程和各燃烧区的负荷得到控制，增强了炉排对煤种和燃烧条件等变化的适应性。
[0010]本发明的燃煤解耦燃烧装置可以对称布置，炉体两侧分别设有上隔墙I及其对应设置的第一下隔墙2、第二下隔墙3、第一炉排4和第二炉排5，气化热解区7位于对称的两个上隔墙之间。其对称布置的优点为:在同样空间的情况下可增加解耦燃烧的负荷，简化结构，降低成本。
[0011]本发明的基于上述的燃煤解耦燃烧装置的燃烧方法，包括以下步骤:
[0012]I)煤进入气化热解区燃烧，产生气化热解煤气和半焦；
[0013]2)步骤I)形成的半焦进入半焦区燃烧后进入焦炭区燃尽；
[0014]3)半焦区的半焦以及气化热解区中产生的气化热解煤气在半焦区与由风室从第一炉排和第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0015]4)焦炭区的焦炭与由风室从第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0016]5)步骤3)和步骤4)燃烧后产生的高温烟气和过剩空气，穿过焦炭区和半焦区后继续混合燃尽。
[0017]具体地，本发明的基于上述的燃煤解耦燃烧装置的燃烧方法，包括以下步骤:
[0018]I)煤进入气化热解区在缺氧条件下燃烧，产生气化热解煤气和半焦；
[0019]2)形成的半焦在重力作用下进入半焦区燃烧，最后进入焦炭区燃尽，通过第二炉排将灰渣排出；
[0020]3)半焦区的半焦以及气化热解区中产生的气化热解煤气在半焦区与由风室从第一炉排和第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0021]4)焦炭区的焦炭与由风室从第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0022]5)上述步骤3)和步骤4)燃烧后产生的高温烟气含有部分未燃尽的可燃物和过剩空气，穿过焦炭区和半焦区后继续混合燃尽，燃尽后的烟气从上隔墙的另一侧烟道离开燃烧区。
[0023]本发明的第一炉排和第二炉排可分别控制通风量和清灰渣量，当燃用挥发份高的煤时，其焦炭量相对较少，这时可增大第一炉排的通风量和清灰渣量，减少第二炉排的通风量和清灰渣量，这样可确保在半焦区有足够的助燃空气使挥发份充分燃烧，而同时避免焦炭区过大的漏风。当燃用挥发份低的煤时，其焦炭量相对较大，这时可减少第一炉排的通风量和清灰渣量，增大第二炉排的通风量和清灰渣量，这样可避免在半焦区过大的漏风，而同时确保焦炭区有足够的助燃空气使焦炭充分燃尽。
[0024]由于原煤经过了气化热解区的还原性气氛下的燃烧过程，可以使部分挥发份氮转化为N2 ;部分气化热解煤气在穿过半焦区时，受到半焦的还原作用使部分挥发份氮转化为N2，而半焦依靠自身的外层还原性，使得大部分焦炭氮转化为N2。在还原性气氛燃烧产生的可燃物在经过高温高氧的半焦区时大部分燃尽，部分未燃尽可燃物与穿过焦炭区和半焦区的被加热空气混合而燃尽。
[0025]本发明的燃煤解耦燃烧装置其优点如下:
[0026]本发明在半焦区后专设了厚度较大的焦炭区，增设的焦炭区可以容纳煤燃烧后产生的更多的不可燃固体废物，半焦区中不可燃物占据的空间比例降低，使得穿过半焦区和焦炭区的空气大部分被燃烧消耗，有害的漏风量减少，过量空气系数降低；同时，较厚的焦炭燃烧区即可确保焦炭的充分燃尽，也可充分利用焦炭的余热加热助燃空气，使得进入和穿过焦炭区的空气温度提高，有利于提高燃烧温度，增强消烟的稳定性；焦炭区的设置可以对低灰熔点的煤和含灰量大的煤及其它燃料有更强的适应能力，可有效降低半焦区的有害漏风，保障锅炉的出力和效率。
[0027]本发明的第一炉排和第二炉排可分别控制通风量和清灰渣量，有利于控制半焦燃烧和焦炭燃烧的比例，减少漏煤损失，增强煤种的适应性；第一炉排和第二炉排均可设计为活动炉排，这样可实现连续清渣、清灰，也有利于保证半焦燃烧区消烟的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1本发明的燃煤解耦燃烧装置示意图
[0029]附图标记
[0030]1、上隔墙 2、第一下隔墙 3、第二下隔墙 4、第一炉排
[0031]5、第二炉排 6、风室8、半焦区7、气化热解区
[0032]9、焦炭区
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步详细的说明。
[0034]如图1所示，本发明的燃煤解耦燃烧装置，包括炉体和位于炉体下方的风室6，所述的炉体包括:上隔墙1、位于上隔墙I下方分设于内外两侧的第一下隔墙2和第二下隔墙3，其中，内侧的第一下隔墙2的顶端和炉体侧壁间架设第一炉排4，第一下隔墙2与第二下隔墙3底部之间设置有第二炉 排5 ;所述第一炉排4的上方与上隔墙I之间构成气化热解区7和半焦区8，所述半焦区8位于气化热解区7下方；所述的第一下隔墙2与第二下隔墙3构成焦炭区9。
[0035]使用本发明的燃煤解耦燃烧装置燃烧燃煤，包括以下步骤:
[0036]I)将煤加入气化热解区在缺氧条件下燃烧，产生气化热解煤气和半焦；
[0037]2)形成的半焦在重力作用下进入半焦区燃烧，最后进入焦炭区燃尽，通过第二炉排将灰渣排出；
[0038]3)半焦区的半焦以及气化热解区中产生的气化热解煤气在半焦区与由风室从第一炉排和第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0039]4)焦炭区的焦炭与由风室从第二炉排穿过的空气混合后燃烧；
[0040]5)上述步骤3)和步骤4)燃烧后产生的高温烟气含有部分未燃尽的可燃物和过剩空气，穿过焦炭区和半焦区后继续混合燃尽，燃尽后的烟气从上隔墙的另一侧烟道离开燃烧区。
[0041]本发明的第一炉排4与第二炉排5均可以为固定炉排或活动炉排，作为优选的技术方案，本发明的第一炉排4与第二炉排5均设置为可活动炉排，第一炉排4的通风或落灰间隙较第二炉排5的通风或落灰间隙大。
[0042]所述风室6通过隔板被分隔成若干次级风室，每个次级风室的进风量单独调节。
[0043]本发明的第一炉排和第二炉排可分别控制通风量和清灰渣量，当燃用挥发份高的煤时，其焦炭量相对较少，这时可增大第一炉排的通风量和清灰渣量，减少第二炉排的通风量和清灰渣量。当燃用挥发份低的煤时，其焦炭量相对较大，这时可减少第一炉排的通风量和清灰渣量，增大第二炉排的通风量和清灰渣量。
[0044]对于增加第一下隔墙2的炉子，由于其增加了焦炭层的厚度，增强了对煤种的适应性；没有增设第一下隔墙2的炉子，只能适应挥发分较高、结渣性能较好、通风性较强的煤种。
[0045]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，包括炉体和位于炉体下方的风室(6)，所述的炉体包括:上隔墙(I)、位于上隔墙(I)下方分设于内外两侧的第一下隔墙(2)和第二下隔墙(3)，其中，内侧的第一下隔墙(2)的顶端和炉体侧壁间架设第一炉排(4)，第一下隔墙(2)与第二下隔墙(3)底部之间设置有第二炉排(5)； 所述第一炉排(4)的上方与上隔墙(I)之间构成气化热解区(7)和半焦区(8)，所述半焦区(8)位于气化热解区(7)下方；所述的第一下隔墙(2)与第二下隔墙(3)构成焦炭区(9)。
2.根据权利要求1所述的燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，所述第一炉排(4)为活动炉排。
3.根据权利要求1所述的燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，所述第二炉排(5)为活动炉排。
4.根据权利要求1、2或3所述的燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，所述第一炉排(4)的炉排通风或落灰间隙比第二炉排(5)的炉排通风或落灰间隙小。
5.根据权利要求1所述的燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，所述风室(6)通过隔板被分隔成若干次级风室，每个次级风室的进风量单独调节。
6.根据权利要求1所述的燃煤解耦燃烧装置，其特征在于，所述的燃煤解耦燃烧装置对称布置，炉体两侧分别设有上隔墙(I)及其对应设置的第一下隔墙(2)、第二下隔墙(3)、第一炉排(4)和第二炉排(5)，气化热解区(7)位于对称的两个上隔墙之间。
7.一种基于权利要求1所述的燃煤解耦燃烧装置的燃烧方法，包括以下步骤: 1)煤进入气化热解区燃烧，产生气化热解煤气和半焦； 2)步骤I)形成的半焦进入半焦区燃烧后进入焦炭区燃尽； 3)半焦区的半焦以及气化热解区中产生的气化热解煤气在半焦区与由风室从第一炉排和第二炉排穿过的空气混合后燃烧； 4)焦炭区的焦炭与由风室从第二炉排穿过的空气混合后燃烧； 5)步骤3)和步骤4)燃烧后产生的高温烟气和过剩空气，穿过焦炭区和半焦区后继续混合燃尽。
【文档编号】F23L15/00GK103471089SQ201310381626
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】郝江平, 孙广藩, 李静海, 刘新华, 何宁, 赵康 申请人:中国科学院过程工程研究所