一种双炉膛煤粉气化低氮燃烧工业锅炉的制作方法

技术领域

本发明属于锅炉设备技术领域，具体涉及一种双炉膛煤粉气化低氮燃烧工业锅炉。

背景技术：

我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75%左右。煤在燃烧过程中，会产生大量的污染物，其中氮氧化物（NO_X）对环境危害极大，氮氧化物除了形成酸雨破坏生态环境，还能形成光化学烟雾危害人类健康。煤炭高温燃烧是NO_X的主要来源之一，而我国锅炉主要以燃煤为主，因此降低燃煤锅炉NO_X的排放具有重要的意义。

同时，为治理雾霾等严重空气污染，国家对锅炉烟气排放指标提出了更高的要求；同时对锅炉的能效指标也需要有较大的提高，现行管理规程(TSG0002)规定，Ⅲ类烟煤、20t/h以上层燃炉能效指标：锅炉热效率目标值88﹪，锅炉热效率限定值82﹪；而NOx排放烟气指标，全国各地要求不一，从每立方米几十毫克到200mg/m³；现有的传统锅炉存在着热效率不足，烟气排放的存在污染、不达标的问题，具有更好的环保性能的锅炉将具有更为广阔的发展前景。

技术实现要素：

为了克服现有的锅炉设备NOx排放不达标的不足，本发明提供一种双炉膛煤粉气化低氮燃烧工业锅炉，该锅炉采用双炉膛结构，并且通过分级配风手段，使一部分煤粉在高温欠氧环境下气化生成大量CO，而不是直接生成CO₂，由于燃烧过程中生成CO较生成CO₂过程的放热量小，所以炉膛不至于产生局部温度太高的现象，这样可以有效的减少了NOx生成。另一方面生成的CO可以将一部分NOx还原，这又减少了一部分NOx的排放。同时合理的炉膛尺寸也使炉内温度分布更加均匀，大大减少了因局部高温而生成的NOx。另外副炉膛的设置可以将主炉膛内未燃尽的CO和部分煤粉再次燃烧，提高了煤粉的燃尽率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双炉膛煤粉气化低氮燃烧工业锅炉，包括竖直安装的主炉膛，主炉膛设置有燃烧器，主炉膛后部紧密安装有副炉膛，副炉膛后部紧密安装有尾部烟道；主炉膛下端连通副炉膛下端，副炉膛上端连通尾部烟道上端，尾部烟道下端连通省煤器，省煤器上端设置有空气预热器；所述的主炉膛上部分平行间隔设置有多组二次风道，所述的主炉膛和副炉膛下部分均设置有燃尽风出风口，所述的尾部烟道沿烟气运动方向依次设置有炉内对流区和SCR脱硝区；所述的主炉膛和副炉膛四周附着膜式水冷壁；所述的空气预热器的出风口分别通过管道连接燃烧器、二次风道和燃尽风出风口。燃煤首先在燃烧器中点燃，之后进入主炉膛，通过风道对主炉膛供应空气，通过分级配风手段，使一部分煤粉在高温欠氧环境下气体生成大量CO，这一过程放出的热量相对较小，主炉膛内不会产生局部温度过高的情况，有效的减少了NOx的排放，并且CO可以将一部分NOx还原又减少了一部分NOx的排放。CO和未燃尽的煤粉由主炉膛的下端进入到副炉膛中，与补入的燃尽风混合后再次燃烧，提高煤粉的燃尽率。之后烟气从副炉膛的上端进入到尾部烟道，尾部烟道内部设置的炉内对流区再次对水进行加热，之后烟气经过SCR脱硝区进行脱硝，避免含硝的烟气污染大气，之后烟气经过省煤器和空气预热器最后排出。主炉膛、副炉膛和尾部烟道组成S型三回程烟气通道，S型烟气通道能够有效的提高烟气的流动距离，增加煤粉在炉内燃烧时间，提高燃烧效率。并且能合理选取烟气速度，积灰少，热量转化效率高。

优选的，所述的主炉膛上部分环绕主炉膛间隔设置有四组相互平行的二次风道，每组二次风道包括环绕主炉膛并且在同一平面设置的两个二次风道进风管，每个二次风道进风管上设置有一个进风口和四个喷口，喷口喷出的气流以0~15度的角度形成的切圆形式吹入主炉膛；所述的四组二次风道的进风量占进入锅炉总风量的20~35%。利用分级配风手段，使得该区域的煤粉在高温欠氧环境下气体生成大量CO，减小NOx的排放。

优选的，每个二次风道进风管的四个喷口分别设置于对应的燃烧器的四周，每个二次风道进风管的四个喷口以切圆形式送入到主炉膛内部，使煤粉与空气充分混合均匀，提高煤粉的燃尽率。

优选的，所述的省煤器设置有两级，包括沿烟气运动方向设置的一级省煤器和二级省煤器；一级省煤器下端设置有回水进口，二级省煤器上端的出水口通过管道连通炉内对流区和膜式水冷壁。设置两级省煤器对烟气含有的热量再次进行吸收利用，降低烟气的温度，提高热量的转化率。

优选的，所述的燃尽风由循环风机送入，送入的风量占进入锅炉总风量的5~10%，使得CO和未燃尽的煤粉在副炉膛中再次燃烧，提高煤粉的燃尽率。

优选的，所述的燃烧器的进风量占进锅炉总风量的60~80%，使煤粉充分的燃烧。

本发明的优点是：采用双炉膛结构，使煤粉燃烧有充分的气化空间和燃尽空间，煤粉气化燃烧技术使主炉膛温度分布更加均匀，避免局部高温区域产生，并且通过分级配风手段，使一部分煤粉在高温欠氧环境下气化生成大量CO，炉膛不至于产生局部温度太高的现象，这样可以有效的减少了NOx生成，另一方面生成的CO可以将一部分NOx还原这又减少了一部分NOx的排放，能有效的降低NOx生成。同时炉膛尺寸也经过合理的选择，副炉膛主要将一部分未燃尽的CO和煤粉再次燃烧，提高了煤粉的燃尽率。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的主炉膛、副炉膛和尾部烟道的结构示意图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为省煤器和空气预热器的结构示意图。

图中符号说明：1、主炉膛；2、燃烧器；3、副炉膛；4、尾部烟道；5、空气预热器；6、燃尽风出风口；7、炉内对流区；8、SCR脱硝区；9、膜式水冷壁；10、二次风道进风管；11、进风口；12、喷口；13、一级省煤器；14、二级省煤器；15、回水进口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1和图2所示，本发明设计多炉膛结构，包括竖直安装的主炉膛1，主炉膛1设置有燃烧器2，主炉膛1后部紧密安装有副炉膛3，副炉膛3后部紧密安装有尾部烟道4。

本发明为了使主炉膛1、副炉膛3和尾部烟道4组成S型三回程烟气通道，主炉膛1下端连通副炉膛3下端，副炉膛3上端连通尾部烟道4上端，尾部烟道4下端连通省煤器，省煤器上端设置有空气预热器5，S型烟气通道能够有效的提高烟气的流动距离，增加煤粉在炉内燃烧时间，提高燃烧效率。

本发明为了运用分级配风技术，所述的主炉膛1上部分平行间隔设置有多组二次风道，所述的主炉膛1和副炉膛3下部分均设置有燃尽风出风口6，在主炉膛1内部，使一部分煤粉在高温欠氧环境下气体生成大量CO，避免主炉膛1局部温度过高的情况，有效的减少了NOx的排放，并且CO可以将一部分NOx还原这又减少了一部分NOx的排放。在副炉膛3内部，CO和未燃尽的煤粉与补入的燃尽风混合后再次燃烧，提高煤粉的燃尽率。所述的尾部烟道4沿烟气运动方向依次设置有炉内对流区7，进一步提高热量的使用效率，设置SCR脱硝区8，对烟气进行脱硝处理，避免污染环境。

所述的主炉膛1和副炉膛3四周附着膜式水冷壁9，所述的空气预热器5的出风口分别通过管道连接燃烧器2、二次风道和燃尽风出风口6。

如图3所示，为了利用分级配风技术手段，使得该区域的煤粉在高温欠氧环境下气体生成大量CO，减小NOx的排放，所述的主炉膛1上部分环绕主炉膛1间隔设置有四组相互平行的二次风道，每组二次风道包括环绕主炉膛1并且在同一平面设置的两个二次风道进风管10，每个二次风道进风管10上设置有一个进风口11和四个喷口12，喷口12喷出的气流以0~15度的角度形成的切圆形式吹入主炉膛1；所述的四组二次风道的进风量占进入锅炉总风量的20%。

如图3所示，为了达到每个二次风道进风管10的四个喷口12以切圆形式送入到主炉膛1内部，使煤粉与空气充分混合均匀，提高煤粉的燃尽率，每个二次风道进风管10的四个喷口12分别设置于对应的燃烧器2的四周。

如图4所示，为了对烟气含有的热量再次进行吸收利用，降低烟气的温度，提高热量的转化率，所述的省煤器设置有两级，包括沿烟气运动方向设置的一级省煤器13和二级省煤器14；一级省煤器13下端设置有回水进口15，二级省煤器14上端的出水口通过管道连通炉内对流区7和膜式水冷壁9。

所述的燃尽风由循环风机送入，送入的风量占进入锅炉总风量的10%，所述的燃烧器2的进风量占进锅炉总风量的70%。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。