[發明專利]一種煤的高效潔凈多梯度燃燒裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201710159905.7
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106871114A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 蒼大強;郭俊祥;張玲玲;宗燕兵;李宇;劉曉明
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: F23C7/00
• 分類號: F23C7/00;F23J1/00;F23J7/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及煤燃燒環保技術，屬燃燒工程領域，提供了一種高溫條件下源頭抑制粉塵、NOx和SO₂產生的燃燒裝置。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產和消費國，也是世界上為數不多的以煤炭為主要一次能源的國家之一(煤炭占全國能耗的67％)。當前，煤炭為我國提供了70％以上的發電燃料，60％的化工原料和80％的民用燃料。根據預測，即使到了2050年，煤炭仍占50％以上。

燃煤所造成的污染是制約我國國民經濟和社會持續發展的一個重要因素，也已成為國際上，特別是周邊國家和地區對中國關注的熱點，如不采取有力的治理措施，如京津冀霧霾這種局面將還會加速惡化。

我國煤燃燒所釋放的SO₂占到全國總排放的85％，CO₂占到85％，NOx占到60％，粉塵占到了70％，據2015年中國統計年鑒記載，我國2014年煙塵排放量1740.75萬噸，SO₂排放量1974.42萬噸，NOx排放量2078.00萬噸，煤炭燃燒所帶來的環境污染是制約我國可持續發展的一個重要因素。我國酸雨受災地區不斷擴大，另外，重金屬和PM2.5的排放日益增加，對人類的健康和生態環境帶來了巨大的危害。

對常規燃煤技術而言，NOx主要通過燃料型生成途徑而產生。NOx的生成與破壞與以下因素有關：(1)煤的燃燒方式、燃燒工況，其產生量依賴于燃燒溫度水平；(2)煤種特性；(3)爐膛內反應區煙氣的氣氛，即煙氣內氧氣，氮氣，NO的含量；(4)燃料及燃料產物在火焰高溫區和爐膛內的停留時間；SO₂的產生主要來自于煤種中的含硫量，高硫煤產生的SO₂勢必會更多。

常用的燃燒技術有旋流燃燒和直流燃燒，旋流煤粉燃燒技術在我國有著較廣泛的應用，尤其是近幾年投產的大容量機組，多采用旋流煤粉燃燒技術，相比于直流燃燒技術，采用旋流煤粉燃燒器鍋爐有以下幾個優點：(1)可以避免采用直流燃燒器產生的過熱區熱偏差；(2)每個燃燒器獨立組織燃燒，不發生相互影響，啟停方便；(3)對爐膛形狀沒有嚴格的要求，有利于尾部對流受熱面的布置；(4)燃燒器均勻布置于前墻或后墻，輸入爐膛的熱量分配也比較均勻，減少了爐膛中部燃燒區因溫度偏高而造成結渣的可能性；(5)當機組容量增大時，只需相應增大爐膛寬度及增加燃燒器只數和排數，不需要爐膛接近正方形，同時單只燃燒器的熱功率也可不用增大。

隨著環境問題的日益嚴峻及我國動力用煤變差，對于采用旋流煤粉燃燒技術的鍋爐機組，降低NOx排放量、提高煤種適應性、防止鍋爐結渣及保證鍋爐機子的安全穩定運行越來越重要。開發出擁有我們自己知識產權的，適應我國煤質的高效旋流燃燒技術是十分必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：一種煤的高效利用多梯度燃燒裝置在煤的燃燒過程中實現污染物的減排以及能源的高效利用。本發明的思想是實現污染物的過程控制，減少NOx，SO₂以及顆粒物的排放，實現煤的清潔高效利用。

一種煤粉高效潔凈多梯度燃燒裝置，其特征在于多梯度燃燒裝置由多梯度燃燒裝置燃燒室和排渣室組成；多梯度燃燒裝置燃燒室由頂蓋，泄壓口，點火燒嘴，燃燒觀察窗孔，風口，旋流爐膛，煙道，多梯度燃燒裝置爐體構成；其中，在多梯度燃燒裝置爐體內置6對成中心對稱的風口，由高到低分別為一次風口，二次風口，三次風口，四次風口，五次風口，六次風口；一次風口前端設有進煤口和鼓風噴吹管。

進一步的多梯度燃燒裝置爐體外部為焊接鋼結構，內部為耐火材料澆注而成；同時在多梯度燃燒裝置燃燒室頂部設有呈倒錐臺型的頂蓋。

進一步的在縱向上，多梯度燃燒裝置爐體設計成可活動拆分的六段，并能根據實際使用要求調整多梯度燃燒裝置爐體的高度和風口數量，以及在多梯度燃燒裝置爐體頂部加裝預熱室；在燃燒段尾部，設有一個截面呈圓柱形的煙道，煙道位于多梯度燃燒裝置爐體尾部，內層鋪設有耐火材料。

進一步的排渣室由排渣室觀察孔，液流孔，擋渣墻，排渣室底塞構成；其中，擋渣墻和排渣室底塞由耐火材料澆筑而成，均呈矩形；排渣孔呈現由內至外為逐步縮小的圓形。