一種低排放的燃煤鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種低排放的燃煤鍋爐，由炭化室和燃燒室組成，燃燒室中包括后拱和前拱，后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫的輸氣管道或輸氣管道組；前拱從炭化室和燃燒室之間的爐壁上伸向燃燒室，干餾氣導(dǎo)管從炭化室沿著爐壁下行通過前拱進入燃燒室的高溫高氮區(qū)域。該鍋爐具有易生火、能夠有效利用煤炭熱值以及工農(nóng)業(yè)廢氣的熱值、氮氧化合物排放低、煙塵排放量小，熱效率高等優(yōu)點。
【專利說明】一種低排放的燃煤鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鍋爐，具體屬于一種分區(qū)燃燒并配合使用還原性氣體強化脫氮的低排放的燃煤鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]降低燃煤鍋爐煙氣中煙塵和其它氣態(tài)污染物的排放是解決環(huán)境污染的重要手段。目前我國中小型鍋爐普遍使用的是機械爐排鍋爐。目前國內(nèi)已有一些專利對于低氮燃燒提出一些可行技術(shù)，如:01118115.9,200710071814.4, CN 102635852A, CN 102777891 A, CN102980174A,上述專利通過采用燃料分級燃燒、噴入促進劑及再燃燃料、助燃空氣分級、燃煤燃?xì)馀浜稀煔庋h(huán)等技術(shù)，將氮氧化物(NOx)還原為氮氣，減少排放。CN01259302.8、CN102980174A說明煤炭通過干餾可產(chǎn)生一些還原性氣體，如NHi, HCN, CHi, H2, CO等，可將氮氧化物還原為N2，并且半焦對氮氧化合物也有還原作用。另外，其他一些國家也有相關(guān)低氮燃燒的技術(shù)報道，如:EP 1155731 Al提出，用熱氧氣與含碳燃料如煤粉混合組成再燃燃料，使未一次燃燒煙氣中的NOx發(fā)生還原，從而降低其排放；US 2006257800A1則提出，在爐膛內(nèi)形成分開的富氧和貧氧區(qū)，減少NOx前驅(qū)體的形成，從而減少氮氧化物排放；US5139755A通過控制爐膛溫度和CO濃度在一定范圍內(nèi)，并通入NH3強化再燃的還原作用來控制NOx的最終排放量。
[0003]專利ZL200820077007.3把球形型煤鍋爐分為炭化室和燃燒室，并在炭化室和燃燒室之間的干餾(熱解)氣通道進口布置濾網(wǎng)，設(shè)置合理的煙氣輻射換熱通道。實踐證明該鍋爐可以大大降低煙塵和氮氧化物排放量并且燃燒效率高。但是，其設(shè)計還可以進一步優(yōu)化。
[0004]通過計算流體力學(xué)模擬專利ZL200820077007.3報道的鍋爐，發(fā)現(xiàn)煤干餾所產(chǎn)生的還原性氣體在炭化室、干餾氣導(dǎo)管及其出口附近濃度最高。在爐拱下方和爐排之間的某些部位、以及爐拱上方和爐頂之間的某些部位還原性氣體的濃度極低但是氮氧化物的濃度極高。另外，在傳統(tǒng)的通過分區(qū)燃燒除氮的層燃鍋爐中，干餾氣從炭化室進入燃燒室的前端(稱為還原區(qū))。由于還原區(qū)內(nèi)的還原性氣體的濃度高而氮氧化物的濃度低，這種干餾氣的分布方式造成脫氮效率低。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種分區(qū)燃燒并配合使用還原性燃?xì)鈴娀摰牡团欧诺娜济哄仩t。該鍋爐能最大限度地提高熱效率、降低煙塵排放和氮氧化物的排放。
[0006]本實用新型提供的一種低排放的燃煤鍋爐，由炭化室和燃燒室組成，所述的燃燒室包括后拱和前拱，所述的后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫的輸氣管道或輸氣管道組；所述的前拱從炭化室和燃燒室之間的爐壁上伸向燃燒室，干餾氣導(dǎo)管從炭化室沿著爐壁下行通過前拱進入燃燒室的高溫高氮區(qū)域。
[0007]所述的干餾氣導(dǎo)管外設(shè)置同軸的二次風(fēng)套管，并設(shè)混合氣噴嘴。[0008]所述的后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫輸氣管道或輸氣管道組，用于輸送對氮氧化物具有還原性的氣體，如甲烷或含甲烷的工農(nóng)業(yè)廢氣(如煤礦乏風(fēng)或富集過的煤礦乏風(fēng)、低品位難以利用的煤層氣、沼氣等)。
[0009]所述前拱的設(shè)置可提高還原區(qū)的溫度，有利于煤干餾產(chǎn)生的氣體發(fā)揮其還原性倉泛。
[0010]在炭化室產(chǎn)生的干餾氣體經(jīng)過煤層過濾，頂部濾網(wǎng)過濾，然后通過干餾氣導(dǎo)管引到燃燒室內(nèi)高溫高氮區(qū)域。在干餾氣導(dǎo)管外設(shè)一根同軸的二次風(fēng)套管，使還原氣與二次風(fēng)混合后由噴嘴噴出。
[0011]所述耐高溫輸氣管道設(shè)置至少10個孔。
[0012]該鍋爐可通過如下方式脫氮，i)通過設(shè)置炭化室使煤產(chǎn)生還原性干餾氣和半焦還原氮氧化物，并將干餾氣經(jīng)干餾氣導(dǎo)管通入燃燒室，與二次風(fēng)混合后由噴嘴噴出；ii)在后拱上布置一系列管路，管路上有一系列開孔或噴嘴向燃燒室噴射還原性氣體或含還原性氣體的工農(nóng)業(yè)和生活廢氣，從而進一步加強除氮。
[0013]甲烷的還原性能非常好。除天然氣和煤層氣以外，在工農(nóng)業(yè)中有很多含甲烷的廢氣，如煤礦乏氣(甲烷濃度0.1%?2%)或經(jīng)過富集的煤礦乏氣、低品位難以利用的煤層氣、沼氣(含甲烷50%?70%，可來自農(nóng)村沼氣池或垃圾場的沼氣池、廢水、淤泥處理廠等)或處理過的沼氣。在上述鍋爐中補充還原性氣體可通過如下設(shè)計實現(xiàn):
[0014]i)在后拱上縱向、橫向布設(shè)若干管道來輸送含還原性氣體的氣流，管道上交錯布置若干開孔。由于爐拱處于爐膛內(nèi)的高溫部位，輸送的還原性氣體立即被預(yù)熱，除氮效果好。
[0015]ii)另外，也可通過二次風(fēng)管道將含還原性氣體的氣流與干餾氣體混合后經(jīng)前拱噴入燃燒室內(nèi)高溫部位。
[0016]iii)另外，也可通過全部或部分一次風(fēng)管道將含還原性氣體的氣流引入。
[0017]本實用新型裝置中充分保留了專利ZL200820077007.3優(yōu)點，熱效率高、煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放量少。在此基礎(chǔ)上，改進了爐拱結(jié)構(gòu)，引入了還原性氣體，其燃燒效率進一步提高，氮氧化物含量大大降低。使用工農(nóng)業(yè)和生活的廢棄物產(chǎn)生的含甲烷的氣體如煤礦乏氣或經(jīng)過富集的煤礦乏氣、沼氣或處理過的沼氣等，既達(dá)到減排效果，同時也合理利用了廢氣的熱值。本實用新型廣泛適用于各種塊煤和型煤燃料。
[0018]總之，該鍋爐具有易生火、能夠有效利用煤炭熱值以及工農(nóng)業(yè)廢氣的熱值、氮氧化合物排放低、煙塵排放量小，熱效率高等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1本實用新型低排放的燃煤鍋爐的主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2本實用新型低排放的爐拱剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖中:1-炭化室，2-燃燒室，3-干餾氣導(dǎo)管及同軸的二次風(fēng)套管，4-濾網(wǎng)，5-前拱，6-后拱，7-風(fēng)機，8-還原氣體主風(fēng)管，9-后拱里的還原氣體輸氣管道或管道組，10-后拱里的水管，11-還原氣體噴射口，12-含還原氣體的一次風(fēng)管，13-—次風(fēng)的第四風(fēng)室，14-一次風(fēng)的第三風(fēng)室，15- —次風(fēng)的第二風(fēng)室，16- —次風(fēng)的第一風(fēng)室。【具體實施方式】
[0022]如圖1所示的一種強化脫氮的燃煤鍋爐，由炭化室I和燃燒室2組成，燃燒室2中包括前拱5和后拱6。所述的后拱6中縱向設(shè)置三條帶孔的耐高溫的輸氣管道9，每條管道有45個開孔，部分向上，部分向下，各開孔交錯布置。后拱6前端橫向布置一條帶孔的耐高溫的輸氣管道9，上有20個開孔，煤礦乏氣以不同方向射出。炭化室I和燃燒室2之間的干餾氣導(dǎo)管3沿著炭化室和燃燒室之間的爐壁通入前拱5端頭，煤礦乏氣從同軸的二次風(fēng)套管(同軸設(shè)置在干餾氣導(dǎo)管3外)引入，在前拱5端頭套管末端與干餾氣混合，并通過噴嘴噴向燃燒室內(nèi)高溫高氮區(qū)域。該鍋爐煙氣出口的氮氧化物平均濃度比傳統(tǒng)層燃爐降低40%以上。
[0023]該鍋爐的運行過程如下:塊煤或型煤從煤斗進入炭化室，經(jīng)預(yù)熱、干餾、熱燜后由炭化室底部被推到爐排上，隨著爐排的移動，連續(xù)被送入燃燒室內(nèi)進行燃燒。在炭化室產(chǎn)生的干餾氣體經(jīng)過煤層過濾，頂部濾網(wǎng)過濾，然后通過干餾氣導(dǎo)管引至前拱端頭。在導(dǎo)氣管外設(shè)一根同軸的二次風(fēng)套管，使還原氣與二次風(fēng)混合后由噴嘴噴出。爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣通過爐內(nèi)的前拱和后拱經(jīng)爐膛出口分兩側(cè)各繞鍋筒半周，橫向沖刷對流管束，最后經(jīng)煙?排入大氣來完成向鍋內(nèi)傳熱。含還原性氣體的氣流與煙氣混合，造成湍流，促進燃燒并有效還原燃燒區(qū)的氮氧化物成為氮氣。
[0024]以上實施例僅對發(fā)明做進一步的說明，而本實用新型的范圍不受所舉實施例的局限。
【權(quán)利要求】
1.一種低排放的燃煤鍋爐，由炭化室和燃燒室組成，其特征在于，所述的燃燒室包括后拱和前拱，所述的后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫的輸氣管道或輸氣管道組；所述的前拱從炭化室和燃燒室之間的爐壁上伸向燃燒室，干餾氣導(dǎo)管從炭化室沿著爐壁下行通過前拱進入燃燒室的高溫高氮區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低排放的燃煤鍋爐，其特征在于，所述的干餾氣導(dǎo)管外設(shè)置同軸的二次風(fēng)套管，并設(shè)混合氣噴嘴。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低排放的燃煤鍋爐，其特征在于，所述耐高溫輸氣管道設(shè)置至少10個孔。
【文檔編號】F23L9/00GK203560896SQ201320557223
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】婁慧如, 楊鳳玲, 程芳琴, 高利生 申請人:山西盛博凱科技有限公司