本實用新型涉及爐膛設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)前50年內(nèi)，我國的一次能源仍將以化石燃料為主，隨著石油、天然氣資源的日漸短缺和潔凈煤技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，煤炭的重要性和地位還會逐漸提升。根據(jù)我國資源狀況和煤炭在能源生產(chǎn)及消費結(jié)構(gòu)中的比例，以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會改變。

我國現(xiàn)有近60萬臺工業(yè)鍋爐，燃煤量達(dá)6億噸，占全國原煤年產(chǎn)量的1/3。鍋爐平均出力為3.4t/h，絕大部分為0.5-4t/h層燃爐，35-75t/h的工業(yè)鍋爐僅有6000臺左右。工業(yè)鍋爐效率低，污染物排放高，燃燒時產(chǎn)生大量的NOx。由于工業(yè)鍋爐大多數(shù)在居民區(qū)附近，排煙煙囪低，布局分散，是我國城市大氣污染貢獻(xiàn)率最大的NOx污染源，也是制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要的因素。從我國的能源構(gòu)成來看，中小型燃煤鍋爐仍將長期地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因此控制燃煤工業(yè)鍋爐NOx污染對控制我國大氣NOx污染，提高空氣質(zhì)量，具有極其重要的意義。

目前國內(nèi)大多數(shù)的工業(yè)鍋爐都沒有采取NOx控制技術(shù)，而低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)成為我國燃煤電廠NOx控制的首選技術(shù)。由于火電行業(yè)的低氮燃燒鍋爐與工業(yè)鍋爐在燃燒方式、爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒溫度等方面有極大不同，電站鍋爐較成熟的低氮燃燒技術(shù)不能直接用于工業(yè)鍋爐，而煙氣脫硝技術(shù)對于工業(yè)鍋爐又過于昂貴，因此研究用于工業(yè)鍋爐的低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)成為控制NOx排放的首選。

可見，亟需研制一種可實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種能夠有效減少氮氧化合物生成的新型爐膛結(jié)構(gòu)。

本實用新型提供一種實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛，包括前墻、設(shè)置于前墻下方的前拱、側(cè)墻、設(shè)置于側(cè)墻間的隔墻中拱、后拱、及用于放置燃料的爐排；其中，前拱設(shè)置于爐膛前端，其與前墻相連形成鈍角，連接處向爐膛內(nèi)凹陷；后拱為V形，其設(shè)置于爐膛后端，向爐膛內(nèi)凹陷；隔墻中拱為平面形，處于前拱、后拱之間，其設(shè)置角度可調(diào)；隔墻中拱底部與爐排上的燃料保持預(yù)設(shè)距離。

優(yōu)選地，隔墻中拱頂端與前墻、前拱及后拱均保持預(yù)設(shè)距離。

優(yōu)選地，隔墻中拱的寬度與爐膛寬度相同。

優(yōu)選地，所述爐膛還包括設(shè)置于爐排下方，處于前拱正下方的第一風(fēng)室。

優(yōu)選地，所述爐膛還包括設(shè)置于爐排下方，處于隔墻中拱正下方的第二風(fēng)室。

優(yōu)選地，所述爐膛還包括設(shè)置于爐排下方，處于后拱正下方的第三風(fēng)室。

優(yōu)選地，第一風(fēng)室、第二風(fēng)室及第三風(fēng)室彼此獨立。

優(yōu)選地，所述隔墻中拱與所述前墻內(nèi)側(cè)形成前煙氣通道，所述隔墻中拱與所述后拱內(nèi)側(cè)形成后煙氣通道。

優(yōu)選地，所述爐排為鏈條爐排。

優(yōu)選地，使用時，隔墻中拱下方區(qū)域的溫度大于1000度。

由以上技術(shù)方案可知，本實用新型提供的爐膛能夠?qū)崿F(xiàn)煤的部分氣化，氣化不完全的燃料在鏈條爐排的后方繼續(xù)燃燒，可降低鍋爐的灰渣含碳量，同時可降低煤層的溫度，減少熱力型氮氧化合物的生成量。隔墻中拱能有效地隔離不同燃燒狀況的煤產(chǎn)生的煙氣，使不同成分的煙氣能夠在控制下充分混合。氣化得到的氣體可以還原燃料型氮氧化合物，降低氮氧化合物的排放，未完全反應(yīng)的還原性氣體還可以繼續(xù)在爐膛內(nèi)燃燒。而且，利用隔墻中拱的蓄熱能力，使?fàn)t膛下方的單位容積熱負(fù)荷提高，煤更容易引燃并燃盡，由此提高了鍋爐效率，有利于在工程中推廣應(yīng)用。另外，隔墻中拱下方的溫度可達(dá)到1000多度，高于燃料型氮氧化合物的生成溫度區(qū)間，由此可以有效地減少氮氧化合物的生成。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型實施例的實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛結(jié)構(gòu)剖面圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、前拱；2、前墻；3、側(cè)墻；4、隔墻中拱；5、后拱；6、第一風(fēng)室；7、第二風(fēng)室；8、第三風(fēng)室；9、爐排。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為了使讀者對本實用新型的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細(xì)節(jié)也可以實現(xiàn)本實用新型的這些方面。

本實用新型的發(fā)明人考慮到目前國內(nèi)大多數(shù)的工業(yè)鍋爐都沒有采取NOx控制技術(shù)，而低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)成為我國燃煤電廠NOx控制的首選技術(shù)。由于火電行業(yè)的低氮燃燒鍋爐與工業(yè)鍋爐在燃燒方式、爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒溫度等方面有極大不同，電站鍋爐較成熟的低氮燃燒技術(shù)不能直接用于工業(yè)鍋爐，而煙氣脫硝技術(shù)對于工業(yè)鍋爐又過于昂貴，因此研究用于工業(yè)鍋爐的低氮燃燒技術(shù)已經(jīng)成為控制NOx排放的首選。

基于上述考慮，設(shè)計具有以下結(jié)構(gòu)的爐膛來進(jìn)行氮氧化合物的還原。

圖1示出了本實用新型的實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛結(jié)構(gòu)，圖2示出了上述爐膛結(jié)構(gòu)的A-A方向剖面圖，參見圖1、2：

需要說明的是，在圖1中，前拱下方與第一風(fēng)室之間的空間是Ⅰ空間，隔墻中拱與第二風(fēng)室之間的空間是Ⅱ空間，隔墻中拱后側(cè)與后拱、第三風(fēng)室上方形成的空間為Ⅲ空間，前墻后側(cè)與隔墻中拱上端前側(cè)形成的空間為Ⅳ空間，隔墻中拱最上端后側(cè)與后拱上端前側(cè)形成的空間為Ⅴ空間，后拱后側(cè)的空間為Ⅵ空間。另外，本文中的“前”、“后”等方位性描述指的是與燃料供給方向?qū)?yīng)的方位，如爐膛前端指燃料較早進(jìn)入的一端，爐膛后端則反之。

上述實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛包括前墻2、設(shè)置于前墻2下方的前拱1、側(cè)墻3、設(shè)置于側(cè)墻3間的隔墻中拱4、后拱5、用于放置燃料的爐排9。

具體而言，前拱1設(shè)置于爐膛前端，與前墻2相連形成鈍角，二者連接處向爐膛內(nèi)凹陷。

后拱5為V形，設(shè)置于爐膛后端，向爐膛內(nèi)凹陷。

隔墻中拱4為平面形，處于前拱1、后拱5之間，其設(shè)置角度可根據(jù)氣份混合需要的時間進(jìn)行調(diào)整。隔墻中拱4底部與爐排9上的燃料保持預(yù)設(shè)距離。上述設(shè)置角度指的是隔墻中拱4與側(cè)墻3形成的角度。

實際應(yīng)用中，隔墻中拱4頂端與前墻2、前拱1及后拱5均保持預(yù)設(shè)距離。上述“預(yù)設(shè)距離”與前段的“預(yù)設(shè)距離”均表示預(yù)先設(shè)定的某距離，二者沒有必然聯(lián)系。

作為一個優(yōu)選方案，上述爐排9為鏈條爐排。

在本實用新型優(yōu)選實施例中，隔墻中拱4的寬度與爐膛寬度相同。

較佳地，在本實用新型優(yōu)選實施例中，上述爐膛還包括設(shè)置于爐排9下方的風(fēng)室。具體地，風(fēng)室包括處于前拱正下方的第一風(fēng)室6、處于隔墻中拱正下方的第二風(fēng)室7、處于后拱正下方的第三風(fēng)室8。一般地，第一風(fēng)室6、第二風(fēng)室7及第三風(fēng)室8彼此獨立供風(fēng)。

在本實用新型優(yōu)選實施例中，隔墻中拱4與前墻2內(nèi)側(cè)形成前煙氣通道，隔墻中拱4與后拱5內(nèi)側(cè)形成后煙氣通道。所述爐膛在使用時，隔墻中拱4下方區(qū)域的溫度大于1000度。

下面介紹本實用新型的實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)的爐膛的工作原理：

工作時，第一風(fēng)室6將少量空氣通入前拱1下方煤層，用于新煤的引燃，在缺氧條件下會抑制氮氧化合物的生成。第二風(fēng)室7將少量空氣通入隔墻中拱4下方的煤層，在缺氧條件下會產(chǎn)生大量的CO等具有還原性的還原性氣體，而且煤中最先燃燒的部分就是揮發(fā)分，而燃料型氮氧化合物的主要來源就是揮發(fā)分。進(jìn)入爐膛內(nèi)的煤在經(jīng)過第一風(fēng)室6、第二風(fēng)室7上的爐排之后，大部分揮發(fā)分已經(jīng)燃燒完全，剩下的基本都是焦炭。隔墻中拱4將爐膛內(nèi)空間分成前后兩個區(qū)域，煤在第一風(fēng)室6上方燃燒產(chǎn)生的煙氣流經(jīng)Ⅰ空間，與第二風(fēng)室7上方反應(yīng)產(chǎn)生還原性氣份的煙氣在Ⅱ空間上部混合反應(yīng)，可還原已經(jīng)產(chǎn)生的NOx，從而減少NOx。第三風(fēng)室8根據(jù)需要對剩余燃料進(jìn)行空氣供給，在保證剩余固體燃料燃盡的條件下再多供給一部分空氣，用于將Ⅳ空間內(nèi)未完全反應(yīng)掉的還原性氣份燃燒完全，以保證煤的燃盡率。這段反應(yīng)的持續(xù)時間可以延長到Ⅴ空間與Ⅵ空間。隔墻中拱4下方的Ⅱ空間和前拱1下方的Ⅰ空間由于隔墻中拱4的存在導(dǎo)致單位容積熱負(fù)荷更高，空間內(nèi)的溫度可達(dá)1000多度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃料型氮氧化合物的生成溫度區(qū)間，由此可以有效的減少氮氧化合物的生成。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。