CN101659873B - 薄煤层旋转燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明属原煤燃烧领域，尤其涉及煤粒置于留有高温火床的旋转燃烧室内进行燃烧方法。该方法包括：煤粒输入计量供煤机经称量送入加煤杆设的风力加煤管中；加煤杆出煤端置于旋转炉膛上方，沿炉膛半径往复运动，煤粒由风力送入炉膛内；煤粒在加煤杆往复运动和炉膛旋转作用下，在火床表面上形成均匀煤层；煤层在炉膛旋转和排渣器转动作用下，与助燃空气中氧结合，着火燃烧；煤层在炉膛旋转，排渣器转动，粉碎、收集炉渣，掉入落渣管排出。优点是，薄煤层旋转燃烧，又有二次风助燃，燃煤合理、科学，燃烧充分、完全，提高了热效率，降低煤耗30％；使用的设备结构紧凑合理、造价低，安全可靠，运行费用低；避免了燃烧机械脏乱差、污染环境的弊病。

Description

薄煤层旋转燃烧方法

技术领域

本发明属于原煤燃烧领域，尤其涉及煤粒置于留有高温火床的旋转燃烧室内进行燃烧方法。

背景技术

目前在用锅炉及钢铁、机械、建材等多种行业中大量存在以原煤为燃料的燃煤设备。我国大型燃煤设备比如大型火力发电厂其技术水平已进入世界先进行列，中小型燃煤设备总的说来技术水平还比较低，普遍存在燃烧效率低、燃烧控制粗糙、设备故障多、金属消耗量大、煤耗量大、燃烧时污染环境等问题。中小型燃煤设备中链式炉排和往复式炉排燃煤设备使用最为广泛。这两类炉排已有三十多年的历史，它们的出现在一定程度上解决了燃煤炉排加煤和出渣的机械化问题，解放了劳动力，从而使燃煤炉排可以大型化，但由于当时技术条件的限制，这类炉排对如何科学地烧好煤、对燃烧过程控制的精细化、自动化等方面考虑甚少或者说基本上就没有考虑，现在看来就显露出许多不足。

对链式炉排和往复炉排作进一步剖析可看出：

这类炉排沿长度方向看，整个燃烧过程从新煤加入到燃净，煤层燃烧是在单向不可逆的运动过程中完成。煤层在沿炉排长度方向的整个燃烧过程中要经历干燥、挥发份析出、焦碳燃烧、燃净等过程.，这些不同的热力学过程对空气的需求量是大不一样的，温度变化也不一样，但这些过程的分界并不是十分明显，这就为按过程需要提供准确的助燃空气带来非常大的困难，尽管目前在链带下部采用按不同过程分箱供风的方法，但也很难适应煤燃烧复杂的热力学过程。这种结果必然增大煤层的化学不完全燃烧损失；从煤层纵断面上看，由于往复和链式炉排都留不住高温火床，必然采用厚煤层操作，助燃空气由煤层下面供给，而燃烧在煤层中由上而下地进行，煤层边前进边燃烧，在整个燃烧区域内煤层基本无法得到翻动，这样由于煤种、入炉煤层厚度、煤层粒度大小及均匀性、炉排速度、煤层含水量等诸多因素的相互影响，很难控制煤层在炉排折返时全部达到燃净的理想状态，这样必然增大煤层的机械不完全燃烧损失；炉排既然要运动，因此炉排自身的结构、炉排和炉墙之间必定有间隙，这种间隙就造成了这类炉排的漏煤损失。这三种损失加在一起高达30％左右。

煤的燃烧是一个极为复杂的热力学过程。煤的可燃成份由挥发份和固定碳组成，煤在燃烧过程中，存在强烈的“气相-气相”之间的单相燃烧反应和“气相-固相”之间双相燃烧反应，前者是指煤中挥发份和助燃空气中氧反应，这是一个剧烈氧化反应过程，速度快，要求供氧充足，否则燃不尽的碳黑就成为黑烟，也就浪费了可燃资源。后者是指煤中的固体碳和助燃空气中氧的反应过程，当煤中挥发份全部析出后，煤就变成了焦炭，进入“缩粒”燃烧过程直到燃净，这段反应过程速度较慢且稳定，时间也较长。不难看出这两种燃烧反应的氧量和时间都是不一样的。煤块“缩粒”燃烧反应是由表及里地完成，因此，要让碳粒高效快速的在火床上完全燃净，每个参与燃烧的碳粒都应得到充分的氧气包裹，厚煤层中碳粒相互挤压遮挡，彼此间得不到充分的氧气；而煤层表面剧烈燃烧的碳粒更难得到氧气的包裹，延长了燃烧时间，降低了燃烧效率。但为了在固有燃煤设备上把煤燃净，只有加大炉排的长度或是加大空气过剩系数。加长炉排就意味增大设备结构，而加大空气过剩系数也就增加了烟气量，降低了燃烧温度。

链式炉排和往复炉排的燃煤方法的不足之处可归纳为：

1、能源的浪费较大：这种燃烧方法的化学不完全燃烧损失可达～2％，机械不完全燃烧损失可达15％，设备的漏煤损失可达～5％，随着设备的维护、操作、管理水平高低的不同，上述各项损失还可能更大。

2、这种燃煤方法使用的设备庞大，结构复杂，且又是在高温状态下连续运转，因而故障点多检修困难，一但出现故障只有停机维修影响生产。

3、这种燃烧方法，炉排是作单向不可逆运动，留不住高温火床，新煤加入后着火困难，为了保证煤层能稳定燃烧，且要满足工艺对燃烧强度的需要，因此只能是厚煤层操作，加煤的厚度一般在60-300mm，加之燃烧过程中“空煤比”的控制简单粗糙，根本不能满足科学燃煤的要求。

4、检测、调节手段不足，很难对燃烧过程作到精细的管理和控制，在现有的设备条件下也很难实现计算机控制和管理。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种薄煤层旋转燃烧方法，将煤粒置于留有高温火床的旋转炉膛内进行燃烧，实现科学燃煤，实现节能减排，改善燃烧时造成的环境污染。

薄煤层旋转燃烧方法，将煤粒置于留有高温火床的旋转炉膛内进行燃烧，包括下列步骤：煤粒输入计量供煤机中，首先根据工况需要确定的入炉量，经称量后定量地送入加煤杆内设的风力加煤管中，以保证加煤过程的细化和量化；加煤杆的出煤端置于旋转炉膛上方，沿炉膛半径方向作往复运动，进入风力加煤管的煤粒由风力吹入炉膛；炉膛固定在支架上，绕轴旋转，进入炉膛上方的煤粒，在加煤杆往复运动和炉膛旋转作用下，落在留有高温火床的燃烧表面上，形成均匀的薄煤层，有利于煤层燃烧；炉膛旋转带动煤层旋转，排渣器不停地转动，“翻动”煤层，煤层在炉膛旋转和排渣器转动的共同作用下，与鼓风机鼓进炉膛内的助燃空气中的氧相结合，迅速着火，煤层在相同炉温、相同含氧气氛中均衡稳定地燃烧，加热受热设备；在出渣过程中，燃烧的煤层随炉膛旋转和排渣器转动，粉碎、收集炉渣，掉入炉膛中心设的落渣管中排出；配置完善的检测装置和计算机控制装置对燃煤过程的煤入炉量、助燃空气流量、压力、温度进行检测与控制，优化燃烧过程，科学燃煤。

本发明所述薄煤层是指厚度小于30mm，厚煤层是指煤层厚度大于60mm。

所述煤粒为经过分级的原煤/和经制粒的型煤，粒径为10-25mm。

所述计量供煤是先根据工况确定入炉加煤量，经计量供煤机称量，定量供煤，计量精度为±20g，煤粒入炉量可调。

所述加煤用加煤杆由水冷外套，风力加煤管，高压风机和驱动装置组成，加煤杆进料端与计量供煤机连接，风力加煤管与计量供煤机相通；加煤杆出料端置于旋转炉膛上方设的支撑环上，由与其连接的驱动装置驱动，加煤杆沿旋转炉膛半径方向作往复、变时步进运动，进入风力加煤管的煤粒，由高压风机产生的高压风，送入炉膛内，自炉膛边缘向炉膛中心加煤；送入炉膛的高压风还是燃烧需要的二次风，能有效地促进煤快速充分燃烧；加煤杆根据需要，每座炉膛可配置1-4根。

所述旋转炉膛由炉壁和可拆卸的炉排构成，炉壁上方与受热设备连接，下设转动轴，与传动装置连接，传动装置驱动炉膛旋转，煤层在高温火床上旋转燃烧；供热能力10×16⁶大卡/时，炉膛旋转速度可调。

所述的排炉渣用排渣器由圆筒形碎渣辊，内设排渣螺旋构成；一端分别固定在炉膛中心的不动轴上，另一端置于炉排/炉膛上，都围绕各自的轴线旋转，炉膛带动煤层旋转，碎渣辊转动粉碎炉渣，碎渣穿过碎渣辊上设的条形孔落入筒内，排渣螺旋将炉渣汇集、输送至密封的落渣管排出。

与现有技术相比，本发明的优点是：1、本发明方法采用薄而均匀的煤层，留有高温火床旋转燃烧、出渣、二次风助燃，燃烧过程又有细化、量化、精准化的控制，做到科学燃煤，燃烧充分完全，提高了热效率，降低煤耗30％。2、本发明方法使用的设备，结构紧凑、合理，备件少，造价低，节省投资；运行安全可靠，故障少，易维护，运行费用低。3、煤粒在封闭的旋转炉膛内燃烧，避免了燃煤机械的脏乱差，污染环境的弊病。

附图说明

下面对照附图对本发明作进一步说明。

图1是薄煤层旋转燃烧方法的工艺配置示意图。

具体实施方式

由图1可以看出薄煤层旋转燃烧方法用装置，包括计量供煤机1与加煤杆2进煤端连接，加煤杆2出煤端置于旋转炉膛3上方，由驱动装置驱动，风力加煤管置于加煤杆2内，与高压风机连接；旋转炉膛3上与受热设备连接，旋转炉膛3中心上设不动轴，排渣器4的圆筒形碎渣辊、排渣螺旋分别固定在不动轴上；旋转炉膛3中心还设落渣管7；旋转炉膛3下设转轴，与传动装置连接，由其驱动炉膛3旋转；炉膛底部设风口，与鼓风机5连接，送进助燃空气。

由图1还可以看出煤粒旋转燃烧的过程。

首先，根据工况需要，设定燃烧过程中工艺参数。然后将经过处理的煤粒输入计量供煤机1中，经计量供煤机1称量，定量给煤，送入加煤杆2内设的风力加煤管中。加煤杆的驱动装置带动加煤杆2沿炉膛3半径方向作往复、变时步进运动，高压风机产生的高压风将煤粒吹入旋转炉膛3的上方，在炉膛3的旋转和加煤杆2的往复运动的共同作用下，落在留有高温火床的燃烧表面上形成又薄又均匀的煤层，煤层厚度可以随时调节，方便灵活。煤层在高温工况下迅速燃烧，析出的挥发份与鼓风机5鼓进的助燃空气和加煤管吹进的二次风中的氧发生剧烈的氧化反应；接着进行的是煤粒的“缩粒”燃烧过程。由于煤层薄，又有高温火床和风力加煤管吹进的二次风，还有排渣器4“翻动”煤层等因素，加快了煤块由表及里的“缩粒”燃烧过程。最后，在排渣过程中，旋转炉膛3带动燃烧的煤层旋转，排渣器4的碎渣辊和排渣螺旋围绕各自的轴线转动，翻动煤层，粉碎炉渣，碎渣由碎渣辊设的条形孔落入碎渣辊内，由排渣螺旋汇集、输送至落渣管，落下排出。本发明的燃烧方法还采用完善的检测装置和计算机控制，对煤粒燃烧过程进行调控，使得煤层燃烧更加充分，更加科学。

Claims (6)

1.薄煤层旋转燃烧方法，本方法的“薄煤层”是指煤层厚度小于30mm，将厚度小于30mm的煤粒置于留有高温火床的旋转炉膛内进行燃烧，包括下列步骤：

a、煤粒输入计量供煤机(1)中，经称量定量送入加煤杆(2)设的风力加煤管中；

b、加煤杆(2)出煤端置于旋转炉膛(3)上方，沿炉膛半径方向作往复运动，进入风力加煤管的煤粒由风力送入炉膛内；

c、炉膛(3)固定在支架上，绕轴旋转，进入炉膛(3)上方的煤粒在加煤杆(2)往复运动和炉膛(3)旋转作用下，落在燃烧的火床表面，形成均匀的薄煤层；

d、煤层在炉膛(3)旋转和排渣器(4)转动的共同作用下，与鼓风机(5)鼓进炉膛(3)内的助燃空气中的氧相结合，迅速着火，稳定、均衡地燃烧，加热受热设备；

e、在出渣过程中，燃烧的煤层，随着炉膛(3)旋转，排渣器(4)转动，粉碎、收集炉渣，掉入炉膛中心设的落渣管(7)中排出；

f、煤粒的供料、燃烧和出渣过程均由检测装置和计算机控制，优化燃烧过程。

2.根据权利要求1所述的薄煤层旋转燃烧方法，其特征在于所述的煤粒为经过分级的原煤/经制粒的型煤，粒径为10-25mm。

3.根据权利要求1所述的薄煤层旋转燃烧方法，其特征在于所述计量供煤是先根据工况，确定加煤量，再经计量供煤机(1)称量，定量供煤，计量精度为±20g，煤粒入炉量可调。

4.根据权利要求1所述的薄煤层旋转燃烧方法，其特征在于所述加煤杆(2)进煤端与计量供煤机(1)连接，出煤端置于炉膛(3)上方设的支撑环上，由所设的驱动装置带动加煤杆(2)作往复、变时步进运动，自炉膛边缘向炉膛中心加煤，每次加煤的煤层厚度15-30mm。

5.根据权利要求1所述的薄煤层旋转燃烧方法，其特征在于所述炉膛(3)由炉壁和可拆卸的炉排构成，固定在支架(6)上，下设转动轴与传动装置连接，驱动炉膛(3)旋转，煤层在留有火床上燃烧，供热能力可达10×16⁶大卡/时，炉膛(3)旋转速度可调。

6.根据权利要求1所述的薄煤层旋转燃烧方法，其特征在于所述的排渣器(4)由圆筒形碎渣辊内设排渣螺旋构成，分别固定在炉膛中心不动轴上，围绕各自的轴线旋转，炉膛(3)带动煤层旋转，碎渣辊转动粉碎煤渣，碎渣穿过碎渣辊上设的条形孔落入筒内，排渣螺旋将炉渣输送至密封的落渣管(7)排出。

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