[实用新型]一种空气分级解耦燃烧机械炉排燃烧炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤炭燃烧设备领域，尤其涉及一种空气分级解耦燃烧机械炉排燃烧炉及其燃烧方法。

背景技术

由于传统的机械炉排炉采用炉膛和炉拱辐射加热煤层上部的“上点火”方式，为了提高点火性能，后炉拱必须延伸到前拱下，炉膛出口在煤点火和燃烧初期的区域，为保障可燃物离开炉膛后已经燃尽，该区域必须高温高氧，因而传统的机械炉排炉不能在煤层着火阶段和炉膛前部形成大范围的独立和可控的还原区，无论采取何种措施都无法在机械炉排燃烧炉实现真正意义的深度空气分级燃烧。传统机械炉排炉主要依靠煤燃烧过程在煤层和煤粒内部形成的多种还原反应层，来降低主要由焦炭氮产生的NOx的排放，对于燃烧初期阶段挥发分氮产生的NOx始终无法有效控制，深度降低机械炉排燃烧炉NOx排放的问题多年来都没有进展。由于传统炉炉膛出口位置靠近进煤侧，该区域通风也最强，因而有大量粒径较大、燃烧不完全的煤粒被烟气带出炉膛，造成飞灰含碳量较高，机械不完全燃烧损失较大。另外，上点火方式也不利于炉内脱硫。一方面，炉膛出口下部的炉排燃烧强度非常高，另一方面，炉排后部的上层燃料脱硫反应生成的硫酸钙受下部煤层的加热作用，很容易加速分解。因而，无论采取何种措施，上点火方式的炉内脱硫效率都很难提高。

解耦燃烧技术为解决机械炉排燃烧炉NOx排放问题提供了可行的技术方案。现在虽然一些技术方案中通过对预燃烧室炉排和预燃烧室结构的重新设计，在一定程度上解决了“下点火”稳定燃烧的问题，但是这些技术方案仅解决了预燃烧室燃烧区的局部还原性气氛问题，没有在锅炉的主燃烧区形成更大范围的还原区；同时，对还原区的反应过程控制缺乏有效的手段，不能根据煤质和燃烧工况情况进行调节；另外，之前的技术没有充分解决炉膛温度的分区控制和飞灰含碳量大的问题，不能有效利用下点火方式的低温燃烧特性，无法有效提高炉内燃烧脱硫的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种NOx排放低、燃烧效果好的空气分级解耦燃烧机械炉排燃烧炉及其燃烧方法。

为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种空气分级解耦燃烧机械炉排燃烧炉，包括预燃装置和主炉体，所述预燃装置的出口与所述主炉体的进口连接，所述主炉体包括顶拱、位于所述顶拱下方并与所述顶拱形成主燃烧区的炉排、至少前部位于所述顶拱和所述炉排之间的后拱、位于所述后拱后端上方并与所述顶拱的后端之间形成第一出口的后墙，炉排后端为第二出口，所述主燃烧区的位于所述后拱前方的部分沿从前至后的方向依次包括连通的贫氧燃烧区和富氧燃烧区，所述顶拱和后拱上方之间为高温燃尽区，炉排上方和后拱下方之间为低温燃尽区。

进一步地，所述顶拱下方设置有分隔墙，所述分隔墙前后分别为所述贫氧燃烧区和所述富氧燃烧区；所述分隔墙与所述炉排之间具有将贫氧燃烧区和富氧燃烧区连通的通道。

进一步地，所述顶拱下方设置有分隔墙，所述分隔墙上设有若干通孔，所述贫氧燃烧区通过所述通孔与所述富氧燃烧区连通；所述通孔设有可调节开度的挡板，以控制流通截面积。

进一步地，在所述预燃装置的顶部和/或所述预燃装置的两侧墙上设置有前置调节风管，空气由所述前置调节风管的喷口射入所述预燃装置的热解气化区或所述贫氧燃烧区内。

进一步地，所述贫氧燃烧区设置有后置调节风管，所述后置调节风管设置于所述顶拱的顶部和/或所述贫氧燃烧区的两侧墙上，空气由所述后置调节风管的喷口射入所述贫氧燃烧区。

进一步地，在所述富氧燃烧区和/或所述高温燃尽区中设置有二次风管，所述二次风管设置在所述顶拱的顶部、和/或所述富氧燃烧区的两侧墙上、和/或所述高温燃尽区的两侧墙上，空气由所述二次风管的喷口射入所述富氧燃烧区和/或所述高温燃尽区。

另一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于上述任一所述的空气分级解耦燃烧机械炉排燃烧炉的燃烧方法，包括如下步骤：

步骤A、煤炭进入所述预燃装置进行热解气化产生半焦和热解气化煤气；

步骤B1、步骤A产生的煤气进入所述贫氧燃烧区，在还原性气氛下继续燃烧、使得至少部分NOx被还原为N₂；

步骤C、步骤B1燃烧所产生的烟气进入富氧燃烧区充分燃烧，最后在高温燃尽区燃尽后经第一出口离开主炉体；

步骤B2、步骤A产生的半焦进入到炉排上随炉排向后方移动，并与经炉排下部进入炉膛的助燃空气反应，逐渐燃尽后产生的固体产物经第二出口排出主炉体。