一种环保烟气循环层燃锅炉及其处理方法与流程

本发明属于煤炭燃烧设备领域，涉及一种层燃锅炉及其处理方法，尤其涉及一种环保烟气循环层燃锅炉及其处理方法。

背景技术：

目前燃煤锅炉应用的烟气再循环技术是将一部分低温烟气直接或与空气混合后再送入炉膛中参与辅助燃烧和流场整合，增加炉内惰性气体含量和降低燃烧温度，燃烧速度也随之降低，达到抑制nox生成的目的。实验研究证明，这种技术方法适用于n含量较少的燃气锅炉，对于绝大多数都是燃料型nox的燃煤锅炉，效果并不明显。同时在中小型工业燃煤锅炉中，由于受到炉温、稳定性以及煤质影响，烟气再循环技术的应用也受到一定限制。

cn104696949a公开了一种燃煤锅炉烟气二段法脱硝的方法，所述方法通过第一段：锅炉烟气循环回燃减少氮氧化物生成和第二段：生物质气再燃烧还原已生成的氮氧化物完成燃煤锅炉烟气二段法脱硝。所述方法采用生物质气为再燃烧燃料，只能满足小规模燃煤锅炉烟气的脱硝，在大规模生产中难以普及。

cn1698934公开了一种用于燃煤锅炉的对冲式烟气循环流化床脱硫装置，所述装置包括消石灰仓、水泵、循环流化床反应器、除尘设备和灰斗；消石灰仓和水泵分别连通于流化床反应器下部，除尘设备连通于流化床反应器上部，除尘设备下端通过与之相连的灰斗连通于流化床反应器下部，灰斗下端设有灰排出管，流化床反应器底部设有烟气通入管，还包括安装在流化床反应器内顶端的自带气源的对冲射流发生器，其气流量小于或等于由流化床反应器底部通入的烟气流量；特点：流化床内部形成与烟气射流方向相反的对冲射流，抑制反应颗粒随烟气的向上流动，增大颗粒和气流接触时间。所述装置烟气循环仅经过一部处理，只适用于n含量较少的燃气锅炉。

因此利用新型的燃烧方法克服烟气再循环技术在燃煤锅炉应用过程的影响因素是降低nox污染气体排放量的有效途径之一。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种环保燃气循环层燃锅炉及其处理方法，所述层燃锅炉一方面通过再循环方式使还原性热解气通过半焦燃煤区转化为无害的氮气，从而有效减少nox，co等多污染物的排放，另一方面通过不同的布风方式将燃烧区域分成热解区、半焦燃烧区、半焦还原区、燃尽区的分级燃烧方式，提高了燃料燃尽率，特别是较难燃尽的洁净燃料型煤的燃尽率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部和/或侧部设有加煤口，所述第一腔体内部为热解预热区；所述第二腔体内部设置有隔板，所述隔板与所述第一腔体和所述第二腔体的连接部相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱，在后拱与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排，所述后拱在所述第一链条炉排上部形成烟气流通区域，所述第一链条炉排与所述第一腔体、所述隔板以及所述第二腔体间留有空隙；

所述第一链条炉排下方设置至少2个风室；

所述层燃锅炉外设有气体传输装置；所述气体传输装置中的管道分别与所述热解气化区与所述半焦燃烧区相连。

其中，风室的个数可为2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个等以及更多，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述“第一”和“第二”仅仅是为了在命名上进行区分，并不是对设备或装置使用顺序上的限制。

本发明中所述加煤口处设置给料机，其一方面控制固体燃煤的给料量，另一方面可以有效减少锅炉的漏风。

本发明中，第一腔体和第二腔体之间可以通过区域分隔板进行分隔，区域分隔板与后拱以及第一链条炉排之间形成烟气流通区域，后拱端部与区域分隔板之间设置燃尽风口。

本发明中，所述隔板可以是直线型、折线形或弧线形中的任意一种；所述隔板与第一腔体和第二腔体连接处的第一腔体外壁和/或第二腔体内壁形成上端封闭下端开口的热解气化区；或所述隔板与区域分隔板形成上端封闭下端开口的热解气化区。所述第一腔体可以与所述气化热解区通过第一腔体外壁或区域分隔板分隔，也可撤去分隔第一腔体与气化热解区的第一腔体外壁或区域分隔板，使得第一腔体下部也成为气化热解区的一部分。

本发明中，设置的后拱可以将炉排后部的高温烟气引导至前端，并与还原性热解气充分混合燃烧。

本发明中，设置的燃尽风管，加强烟气扰动并为烟气充分燃烧提供适当的氧气，降低气体不完全燃烧热损失。

本发明中，通过设置与半焦燃烧区分隔的热解气化区，使得还原性热解气可以通过气体传输装置传输至半焦燃烧区转化为无害的氮气，实现烟气再循环，从而有效减少nox，co等多污染物的排放。

本发明中，通过优化第一链条炉排的分级配风，在第一链条炉排上沿物料运行方向依次分为半焦燃烧区、燃尽区和热回收冷却区。

作为本发明优选的技术方案，所述气体传输装置包括风机，连接风机和热解气化区的第一热解气管，以及连接风机和半焦燃烧区下方风室的第二热解气管。

优选地，所述气体传输装置将热解气化区产生的热解气传输至所述半焦燃烧区。

作为本发明优选的技术方案，所述第一链条炉排下方设置的至少2个风室沿第一链条炉排依次设置，优选为5个风室沿第一链条炉排依次设置。

本发明中，所述炉排采用分级配风，半焦还原预燃区产生的半焦随第一链条炉排移动依次进入第二腔室中的半焦燃烧区，燃尽区和热回收冷却区，最后以燃尽的灰渣排除炉膛。

作为本发明优选的技术方案，于所述第一腔体下方，第一链条炉排上方设置第二链条炉排。

优选地，所述第二链条炉排的运行长度不大于第一腔体的宽度。

此处，所述第一腔体的宽度是指第一腔体的隔板至与隔板相对的炉壁之间的距离。

本发明中，设置第二链条炉排的目的在于将第一腔体的产生物料送入第一链条炉排，同时减少炉体漏风，并实现半焦还原预燃和半焦燃烧的分开控制，进而提高锅炉负荷调整能力，并充分保证燃料燃尽率。

优选地，所述第二链条炉排下方设有排渣口。

作为本发明优选的技术方案，所述第一腔体的炉壁倾斜设置，并于第一链条炉排相连，以减少第一链条炉排的长度。

本发明目的之二在于提供一种层燃锅炉的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口加入，在热解预热后进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦；

(b)步骤(a)产生的热解气通过气体传输装置传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体。

作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述燃料为固体燃料和/或固体燃料与脱硫剂的混合物。

优选地，步骤(a)所述燃料洁净型煤。

优选地，步骤(a)所述热解预热的温度为300-400℃，如300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述热解气化的温度为500-600℃，如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述半焦燃烧的温度为900-1000℃，如900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃或1000℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(b)所述燃尽的温度为700-900℃，如700℃、720℃、750℃、780℃、800℃、820℃、850℃、880℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(b)中排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口加入，在热解预热后载下进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解预热的温度为300-400℃，热解气化的温度为500-600；

(b)步骤(a)产生的热解气通过气体传输装置传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为为900-1000℃，燃尽的温度为700-900℃，排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明通过再循环方式使还原性热解气通过半焦燃煤区转化为无害的氮气，从而有效减少nox，co等多污染物的排放，使排放的烟气co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³；

(2)本发明通过通过不同的布风方式将燃烧区域分成热解区、半焦燃烧区、半焦还原区、燃尽区的分级燃烧方式，提高了燃料燃尽率，特别是较难燃尽的洁净燃料型煤的燃尽率，使燃料燃尽率达到80％。

附图说明

图1是本发明实施例1中所述层燃锅炉的结构示意图；

图2是本发明实施例2中所述层燃锅炉的结构示意图；

其中，1-加煤口，2-隔板，3-汽包，4-后拱，5-燃尽风口，6-第一链条炉排，7-风室，8-风机9-第一热解气管，10-第二热解气管。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

本发明具体实施例部分提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部和/或侧部设有加煤口1，所述第一腔体内部为热解预热区；所述第二腔体内部设置有隔板2，所述隔板2与所述第一腔体和所述第二腔体的连接部相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包3，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱4，在后拱4与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口5；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排6，所述后拱4在所述第一链条炉排6上部形成烟气流通区域，所述第一链条炉排6与所述第一腔体、所述隔板2以及所述第二腔体间留有空隙；

所述第一链条炉排下方设置至少2个风室7；

所述层燃锅炉外设有气体传输装置；所述气体传输装置中的管道分别与所述热解气化区与所述半焦燃烧区相连。

本发明具体实施例部分还提供一种上述层燃锅炉的处理方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口1加入，在热解预热后进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦；

(b)步骤(a)产生的热解气通过气体传输装置8传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排4进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体。

实施例1

本实施例部分提供一种层燃锅炉，如图1所示，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部和/或侧部设有加煤口1，所述第一腔体内部为热解预热区；所述第二腔体内部设置有折线形隔板2，所述折线形隔板2与所述第一腔体和所述第二腔体的连接部的第一腔体外壁相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包3，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱4，在后拱4与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口5；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排6，所述后拱4在所述第一链条炉排6上部形成烟气流通区域，所述第一链条炉排6与所述第一腔体、所述隔板2以及所述第二腔体间留有空隙；

所述第一链条炉排下方设置5个风室7；

所述层燃锅炉外设有风机8；所述风机8分别通过第一热解气管9和第二热解气管10与所述热解气化区以及靠近第一腔体的第三个风室7相连。

所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口1加入，在热解预热后进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解预热的温度为300℃，热解气化的温度为500℃；

(b)步骤(a)产生的热解气通过风机8、第一热解气管9和第二热解气管10传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排6进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为900℃，燃尽的温度为700℃，排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

本实施例中固体燃料的燃尽率达到95％，锅炉热效率达到80％。

实施例2

本实施例部分提供一种层燃锅炉，如图2所述，层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部和/或侧部设有加煤口1，所述第一腔体内部为热解预热区，第一腔体中远离汽包一侧的炉壁侧倾斜设置；所述第二腔体内部设置有直线形隔板2，所述直线形隔板2与所述第一腔体和所述第二腔体的连接部的第二腔体内壁相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包3，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱4，在后拱4与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口5；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排6，所述后拱4在所述第一链条炉排6上部形成烟气流通区域，所述第一链条炉排6与所述第一腔体、所述隔板2以及所述第二腔体间留有空隙；

所述第一链条炉排下方设置5个风室7；

所述层燃锅炉外设有风机8；所述风机8分别通过第一热解气管9和第二热解气管10与所述热解气化区以及靠近第一腔体的第三个风室7相连。

所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口1加入，在热解预热后进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解预热的温度为350℃，热解气化的温度为550℃；

(b)步骤(a)产生的热解气通过风机8、第一热解气管9和第二热解气管10传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排6进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为950℃，燃尽的温度为800℃，排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

本实施例中固体燃料的燃尽率达到96％，锅炉热效率达到82％。

实施例3

本实施例部分提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包通过区域分隔板分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部设有加煤口1，所述第一腔体内部为热解预热区；所述第二腔体内部设置有折线形隔板2，所述折线形隔板2与所述区域分隔板底部相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包3，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱4，在后拱4与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口5；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排6，所述后拱4在所述第一链条炉排6上部形成烟气流通区域，所述第一链条炉排6与所述第一腔体、所述隔板2以及所述第二腔体间留有空隙；

所述第一链条炉排下方设置5个风室7；

所述层燃锅炉外设有风机8；所述风机8分别通过第一热解气管9和第二热解气管10与所述热解气化区以及靠近第一腔体的第三个风室7相连。

所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口1加入，在热解预热后进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解预热的温度为380℃，热解气化的温度为580℃；

(b)步骤(a)产生的热解气通过风机8、第一热解气管9和第二热解气管10传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排6进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为980℃，燃尽的温度为850℃，排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

本实施例中固体燃料的燃尽率达到95.8％，锅炉热效率达到81.5％。

实施例4

本实施例部分提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的炉体内包括底部连通的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体顶部和/或侧部设有加煤口1，所述第一腔体内部为热解预热区；所述第二腔体内部设置有弧线形隔板2，所述弧线形隔板2与所述第一腔体和所述第二腔体的连接部的第一腔体外壁相连，所述隔板靠近第一腔体一侧为热解气化区，另一侧为半焦燃烧区；第二腔体顶部设有汽包3，汽包下方于第二腔体的炉壁上设有后拱4，在后拱4与第一腔体和第二腔体的连接部之间的空间设有燃尽风口5；

所述第一腔体和第二腔体下部设有第一链条炉排6，所述后拱4在所述第一链条炉排6上部形成烟气流通区域，第一链条炉排6上方设置第二链条炉排，第二链条炉排的运行长度不大于第一腔体的宽度，第一腔体靠近汽包的一侧、所述隔板2以及所述第二腔体与第一链条炉排4之间留有供物料流通的间隙；

所述第一链条炉排下方设置5个风室7；

所述层燃锅炉外设有风机8；所述风机8分别通过第一热解气管9和第二热解气管10与所述热解气化区以及靠近第一腔体的第三个风室7相连。

所述层燃锅炉的处理方法包括以下步骤：

(a)将燃料从加煤口1加入，在热解预热后通过第二链条炉排12进行热解气化，产生焦油、热解气和半焦，其中热解预热的温度为400℃，热解气化的温度为600℃；

(b)步骤(a)产生的热解气通过风机8、第一热解气管9和第二热解气管10传输至半焦燃烧区，步骤(a)产生的焦油和半焦通过第一链条炉排6进入半焦燃烧区，并依次经半焦燃烧、燃尽和热回收冷却，得到的渣体排出炉体，产生烟气和步骤(a)中产生的烟气在燃尽风作用下燃尽后，排出炉体，其中半焦燃烧的温度为1000℃，燃尽的温度为900℃，排出炉体的烟气中co<500mg/nm³，nox<200mg/nm³，so2<400mg/nm³。

本实施例中固体燃料的燃尽率达到95.3％，锅炉热效率达到81.1％。

对比例1

本对比例提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的结构参照实施例1中的结构，区别在于，第二腔体中没有设置隔板2，以及不设置风机8、第一热解气管9和第二热解气管10。

本对比例锅炉排出的烟气中nox排放大于300mg/nm³，固体燃料的燃尽率仅为87％，锅炉热效率仅为75％。

对比例2

本对比例提供一种层燃锅炉，所述层燃锅炉的结构参照实施例1中的结构，区别在于，不设置风机8、第一热解气管9和第二热解气管10。

本对比例锅炉排出的烟气中nox排放大于300mg/nm³，固体燃料的燃尽率仅为90％，锅炉热效率仅为78％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。