[發明專利]一種褐煤半焦貧氧燃燒鍋爐

有效

• 申請號: 201610153272.4
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105627280B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 劉銀河;車得福;張勇;張玉斌;楊天亮;李庚達;劉漢強;郭樺
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;煙臺龍源電力技術股份有限公司;國電新能源技術研究院
• 主分類號: F22B31/00
• 分類號: F22B31/00;F23C7/02;F23L9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及鍋爐技術領域，特別涉及一種褐煤半焦貧氧燃燒鍋爐。

背景技術

褐煤是一種低階煤，我國和世界的儲量巨大，但褐煤的含水量高，揮發分高，易于自燃，不利于運輸，制約了褐煤的大規模利用。將褐煤提質，分級分質綜合利用，對于褐煤的開發具有重要意義。

在褐煤利用領域，中低溫熱解技術是一種較有發展前途的褐煤分級分質利用技術。熱解固體產物褐煤半焦由于揮發分減少，水分減少，發熱量提高，是一種較好的燃料，褐煤半焦的高效低污染利用對于褐煤分級分質利用綜合能效提高具有舉足輕重的作用。

褐煤半焦可用于氣化爐原料制造煤氣，也可以用于鍋爐燃料直接燃燒生產熱能。其中用于鍋爐直接燃燒加熱工質生產熱水或蒸汽是最直接的利用方法。但由于褐煤半焦揮發分的顯著減少，其著火性能受到影響。開發一種燃燒性能穩定，污染物排放低的燃褐煤半焦的鍋爐至關重要。

當前，固體燃料煤和煤焦的主要燃燒方式有三種：層燃爐、流化床爐和煤粉爐。煤粉爐是電站鍋爐的最主要燃燒方式。

還有一種燃燒方式旋風燃燒也曾得到較多的應用。旋風燃燒是人為組織的一種穩定可控的高速旋轉火焰，燃燒火焰充滿度較高，擾動能力極其強烈，適用于粉、屑狀固體燃料的燃燒過程，比一般的室燃方式具有更高的熱強度。由于固體燃料在燃燒室中存在一定的積蓄量，在旋風爐中具有相當長的滯留時間，有助于維持燃燒過程的連續性。灼熱的熔渣膜蓄積一定的熱量，是極穩定的燃燒床，可以維持燃燒過程的穩定性。旋風燃燒具有燃燒強度高、捕渣率高、燃燒穩定等優點，但由于析鐵、氫爆、排渣困難以及污染物如氮氧化物排放高等問題，其應用受到一定的限制。

在節能減排的大背景下，燃煤電廠承擔著重要的電力調峰任務，要求電站鍋爐能夠在寬廣的負荷范圍內穩定高效運行。現有電站鍋爐通常存在燃燒的穩定性高效性和鍋爐的低負荷運行之間的矛盾。因此，有必要提出一種新的燃燒鍋爐，既能實現高效低污染燃燒，也能夠實現較大的負荷調節性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種褐煤半焦貧氧燃燒鍋爐，以解決現有煤粉爐鍋爐燃燒強度低、負荷調節范圍窄、污染物排放超標的問題；本發明鍋爐具有燃燒強度高、捕渣率高、污染物排放低、負荷調節范圍廣等優點。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種褐煤半焦貧氧燃燒鍋爐，包括若干旋風筒貧氧燃燒裝置和鍋爐本體；鍋爐本體包括二燃室、設置于二燃室上部的鍋爐受熱面和排煙口；旋風筒貧氧燃燒裝置為一個倒置的帶有中心筒的絕熱旋風分離器；所述旋風筒貧氧燃燒裝置連接鍋爐本體的二燃室。

進一步的，旋風筒貧氧燃燒裝置包括旋風筒、中心筒、煙氣導管和二次風旋流器；旋風筒的下部側壁上設有一次風口；旋風筒的底部中心開有通孔，中心筒穿過旋風筒底部的通孔伸入旋風筒內部，中心筒頂部為通孔且與旋風筒頂部內壁間隔設置，中心筒與旋風筒連接處密封；旋風筒內位于一次風口的下方設有熔融渣池，熔融渣池的底部設有第一排渣口；中心筒的底部設有第二排渣口，煙氣導管一端垂直連接中心筒，另一端連接二燃室。

進一步的，在煙氣導管與二燃室的入口處設有用于送入補燃二次風的二次風旋流器。

進一步的，一次風口向下傾斜設置。

進一步的，每個旋風筒側壁上設有兩個用于在旋風筒中形成旋風的一次風口。

進一步的，鍋爐受熱面塔式布置。

進一步的，褐煤半焦粉在一次空氣作用下沿切向或割向從旋風筒下部一次風口進入中心筒和旋風筒之間的環形空間，在環形空間的下部形成為高溫燃燒氣化區，在這個區域保持過量空氣系數小于1，維持反應為貧氧燃燒氛圍；生成煙氣在旋風筒內強烈旋轉脫除液態熔渣，然后煙氣通過二燃室與旋風筒之間的煙氣導管進入二燃室，在進入二燃室時補充部分二次空氣，以旋轉射流進入二燃室；煙氣在二燃室內充分燃燒并進一步放熱，然后生成高溫煙氣上行分別通過塔式布置的鍋爐各個受熱面，完成傳熱，將煙氣降低至排煙溫度后從排煙口排出。

進一步的，中心筒和旋風筒由氮化硅材料制成，中心筒和旋風筒之間形成的旋風燃燒室為絕熱燃燒室。

進一步的，二燃室內進行的燃燒為均相燃燒，過量空氣系數為1.05～1.1。

進一步的，熔融渣池上方反應區的溫度比灰熔融溫度高100～200℃。

進一步的，旋風筒貧氧燃燒裝置為多個且均勻分布于鍋爐本體外周。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1、旋風筒內采用熔融貧氧燃燒，將大部分燃料氮轉化為氮氣，在二燃室采用分級空氣燃燒，降低了氮氧化物的排放。