CN104792007B - 一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉 - Google Patents

一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉。该卧式链条炉排热媒炉由刮板给煤机、燃烧室、链条炉排、卧式炉体和尾部烟道组成。本发明借助于：在卧式链条炉排热媒炉两侧墙布置分级风的同时于炉排下方分段给入一次风，用以构建炉内分级燃烧条件；从尾部烟道介于余热锅炉和空气预热器之间的位置处抽取烟气并送入链条炉排前部若干个一次风室，用于组织烟气再循环。其结果是，一方面，炉内煤颗粒在远离化学当量比燃烧状态下的停留时间得以延长，另一方面，煤层燃烧区氧浓度得以稀释、燃烧温度降低、燃烧强度减弱，进而推迟燃烧进程，最终在燃煤卧式链条炉排热媒炉内实现低NOx燃烧。

Description

一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉
技术领域
本发明涉及一种燃煤热媒炉，具体涉及一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，属于工业锅炉燃烧技术领域。
背景技术
热媒炉是一种常利用燃料燃烧产生的热量来加热有机热载体(即热媒，亦称导热油)的设备，热媒受热后输送到用热设备，释放热量后再通过循环油泵回到热媒炉内加热，如此周而复始，形成一个完整的循环加热***。与传统锅炉利用蒸汽加热相比，热媒炉利用热媒加热具有加热均匀、控温精度高和操作压力低等优点，因而热媒炉目前广泛应用于印染、化纤、包装、食品和建材等行业。
基于我国“富煤、缺油、少气”的一次能源赋存条件，热媒炉多采用煤炭为燃料，且在炉膛布置和燃烧方式上多采用卧式炉配备正转链条炉排。由链条炉排、前炉拱和后炉拱围成窄小的燃烧室，前后拱上部为布满热媒管的大辐射换热区。采用的链条炉排燃烧方式以炉排层燃为主，设计燃烧所需全部空气由炉排底部多个一次风室给入，即只有一次风、无分级燃烧的二次风。在实际运行中，为保证煤层较好燃尽，在炉排燃烧前期和主燃区均送入强风，使得炉内大量燃料氮在富氧气氛下析出并氧化成NOx，导致多数燃煤链条炉排热媒炉NOx排放达到约400mg/m3(折9%O2)这一较高水平。根据新的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271–2014)，重点地区的链条炉NOx最高允许排放浓度为200mg/m3(折9%O2)。如何在保证燃尽的条件下大幅度降低链条炉NOx排放，这已成为当前工业锅炉NOx减排工作的难题。与一次性投资巨大的SCR和需持续投入较高运行成本的SNCR相比，低氮燃烧在经济性上无疑是燃煤锅炉NOx减排的首选，然而，到目前为止，具有低氮燃烧特征的燃煤链条炉排热媒炉还未见公开报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术提及的燃煤卧式链条炉排热媒炉NOx排放高的问题，进而提供了一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉。
相比于现有技术，本发明中卧式链条炉排热媒炉实现低NOx燃烧的原理在于：1）构建空气分级条件。在炉排燃烧区采用分段送风法配风，同时在炉排上部一定高度处于两侧墙布置分级风，使挥发分析出、着火和燃烧前期处于贫氧气氛下进行，在贫氧气氛下将释放的燃料氮转化成N2而非氧化成NOx；2）炉排燃烧区组织烟气再循环。从尾部烟道介于余热锅炉与空气预热器之间位置抽取约250℃的烟气送入炉排前部若干个一次风室，该烟气在风室中与一次风相混后透过炉排参与燃烧，在煤层燃烧区起到稀释氧浓度、降低燃烧温度和燃烧强度、推迟燃烧进程而减少NOx生成。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，由刮板给煤机、燃烧室、链条炉排、卧式炉体和尾部烟道组成，所述燃烧室由前炉拱、后炉拱和所述链条炉排所围而成，所述卧式炉***于所述燃烧室上方，其内空间大量布置热媒管束，且沿烟气的流程方向依次划分为大空间热媒辐射换热区和小空间热媒对流换热区，所述尾部烟道先后连有余热锅炉和空气预热器，所述链条炉排下部布置有多个呈“一”字排开的一次风室，所述多个一次风室的出口与所述链条炉排相通，用以供给煤层燃烧所需的一次风；所述卧式链条炉排热媒炉还在距所述链条炉排上部一定高度处于两侧墙对称布置多个分级风喷口，所述多个分级风喷口沿所述链条炉排的行进方向呈“一”字排开且与所述燃烧室连通，用于通入分级风；所述卧式链条炉排热媒炉还在所述尾部烟道介于所述余热锅炉和所述空气预热器之间的位置处抽取烟气，所述烟气被送入所述链条炉排前部的若干个所述一次风室，用于在煤层燃烧区组织烟气再循环。
进一步的，所述分级风喷口相对于水平方向下倾15~30°角，其风速控制在40~60m/s范围内。
进一步的，进入所述一次风室的一次风、进入所述分级风喷口的分级风、进入多个一次风室的再循环烟气均可调；一次风率、分级风率和再循环烟气率分别控制在80~85%、15~20%和15~25%范围内，使得煤层处于过量空气系数约1.0~1.1的弱还原性气氛下燃烧，从而抑制NOx生成。
进一步的，所述一次风和再循环烟气在所述多个一次风室内需采用分段配送法。
进一步的，所述分段配送法如下：沿所述链条炉排行进方向的前部若干个一次风室送入所有再循环烟气和约30%的一次风，中部若干个一次风室送入约50%的一次风，后部若干个一次风室送入剩余约20%的一次风。
分级燃烧和烟气再循环的合理利用均可实现NOx减排30%以上。本发明提出的一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，将侧墙空气分级燃烧技术和炉排区烟气再循环技术配合联用，预计可将现有燃煤热媒炉约400mg/m3(折9%O2)的NOx初始浓度减排至不高于250mg/m3(折9%O2)，从而从燃烧角度解决现有技术中卧式链条炉排热媒炉NOx排放过高的问题。
附图说明
图1是本发明的炉膛结构、燃烧组织及炉膛纵截面上流场示意图（图中各股气流的速度方向均采用箭头标出)。
图2是现有卧式链条炉排热媒炉的炉膛结构、燃烧组织及炉膛纵截面上流场示意图（图中各股气流的速度方向均采用箭头标出)。
图中各附图标记含义：1-刮板给煤机；2-燃烧室；3-链条炉排；4-卧式炉体；5-尾部烟道；6-前炉拱；7-后炉拱；8-热媒管束；9-余热锅炉；10-空气预热器；11-一次风室；12-分级风喷口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所述，本发明的耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，由刮板给煤机1、燃烧室2、链条炉排3、卧式炉体4和尾部烟道5组成；所述燃烧室2由短小的前炉拱6、低矮而跨度大的后炉拱7和所述链条炉排3所围而成；所述卧式炉体4位于所述燃烧室2上方，其内空间大量布置热媒管束8，且沿烟气的流程方向依次划分为大空间热媒辐射换热区和小空间热媒对流换热区；所述尾部烟道5先后连有余热锅炉9和空气预热器10；所述链条炉排3下部布置有多个呈“一”字排开的一次风室11，所述多个一次风室11的出口与所述链条炉排3相通，用以供给煤层燃烧所需的一次风；所述燃烧室2还在距炉排上部一定高度处于两侧墙对称布置多个分级风喷口12，用于通入分级风，所述多个分级风喷口12沿所述链条炉排3的行进方向呈“一”字排开且与所述燃烧室2连通，这有别于常规链条炉的分级风布置方式(即在前、后墙布置分级风)；所述卧式链条炉排热媒炉还在所述尾部烟道5介于所述余热锅炉9和所述空气预热器10之间的位置处抽取烟气，所述烟气被送入所述链条炉排3前部的若干个所述一次风室11，用于在煤层燃烧区组织烟气再循环。
所述分级风喷口12相对于水平方向下倾15~30°角，其喷口风速控制在40~60m/s范围内。
进入所述一次风室11的一次风、进入所述分级风喷口12的分级风、进入多个一次风室11的再循环烟气均可调；一次风率、分级风率和再循环烟气率分别控制在80~85%、15~20%和15~25%范围内，使得煤层处于过量空气系数约1.0~1.1的弱还原性气氛下燃烧，从而抑制NOx生成。
所述一次风和再循环烟气送至所述多个一次风室11时需采用分段配送法，即沿所述链条炉排3行进方向的前部若干个一次风室11(对应煤层的预热、干燥和挥发分析出区域)送入所有再循环烟气和约30%的一次风，中部若干个一次风室11(对应挥发分着火和焦炭燃烧的主燃区)送入约50%的一次风，后部若干一次风室11(对应燃尽区)送入剩余约20%的一次风。
本发明适用于各种燃煤卧式链条炉排热媒炉。以上所述仅为本发明的较佳实施案例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，由刮板给煤机（1）、燃烧室（2）、链条炉排（3）、卧式炉体（4）和尾部烟道（5）组成，所述燃烧室（2）由前炉拱（6）、后炉拱（7）和所述链条炉排（3）所围而成，所述卧式炉体（4）位于所述燃烧室（2）上方，其内空间大量布置热媒管束（8），且沿烟气的流程方向依次划分为大空间热媒热辐射换热区和小空间热媒对流换热区，所述尾部烟道（5）先后连有余热锅炉（9）和空气预热器（10），所述链条炉排（3）下部布置有多个呈“一”字排开的一次风室（11），所述多个一次风室（11）的出口与所述链条炉排（3）相通，用以供给煤层燃烧所需的一次风；其特征在于：所述卧式链条炉排热媒炉还在距所述链条炉排（3）上部一定高度处于两侧墙对称布置多个分级风喷口（12），所述多个分级风喷口（12）沿所述链条炉排（3）的行进方向呈“一”字排开且与所述燃烧室（2）连通，用于通入分级风；所述卧式链条炉排热媒炉还在所述尾部烟道（5）介于所述余热锅炉（9）和所述空气预热器（10）之间的位置处抽取烟气，所述烟气被送入所述链条炉排（3）前部的若干个所述一次风室（11），用于在煤层燃烧区组织烟气再循环；进入所述一次风室（11）的一次风、进入所述分级风喷口（12）的分级风、进入多个一次风室（11）的再循环烟气均可调；一次风率、分级风率和再循环烟气率分别控制在80~85%、15~20%和15~25%范围内，使得煤层处于过量空气系数1.0~1.1的弱还原性气氛下燃烧，从而抑制NOx生成；
所述分级风喷口（12）相对于水平方向下倾15~30°角，其风速控制在40~60m/s范围内；
处于过量空气系数1.0~1.1的弱还原性气氛下燃烧，从而抑制NOx生成。
2.如权利要求1所述的耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，其特征在于：所述一次风和再循环烟气在所述多个一次风室（11）内需采用分段配送法。
3.如权利要求2所述的耦合侧墙分级风和烟气再循环的卧式链条炉排热媒炉，其特征在于：所述分段配送法如下：沿所述链条炉排（3）的行进方向的前部若干一次风室（11）送入所有再循环烟气和30%的一次风，中部若干一次风室（11）送入50%的一次风，后部若干一次风室（11）送入剩余20%的一次风。
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