[实用新型]一种劣质煤高效低NOx分段耦合燃烧装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高效洁净煤燃烧技术领域。

背景技术

在中国，煤直接燃烧发电的火电高达70％以上的比例，其中，绝大部分火电厂燃用劣质煤，而我国已探明可开采煤储量中劣质煤达50﹪左右的比例，仅无烟煤和贫煤的比例就接近30﹪，且优质无烟煤和贫煤很少；进口的劣质煤也越来越多。尽管国内外研发了各种各样的各具特色的燃煤技术，表现在难燃的低挥发分无烟煤、贫煤、焦炭、三高煤燃烧上，由于实现着火稳燃、高效、低NOx、不结渣和负荷响应快等的条件往往互相制约，因此，同时实现着火稳燃、高效、低NOx、不结渣和负荷响应快等的煤燃烧技术研发依然面临严峻挑战。

针对难燃的低挥发分无烟煤燃烧，现有技术提供了一种锅炉，角置四角切圆燃烧器被平移调整到高热流密度炉墙中间并且喷口下倾，燃烧器为垂直浓淡燃烧器或低速常规燃烧器,着火稳燃性能得到改善，扩展的还原性气氛区域利于NOx抑制，但其切圆燃烧的稳定性差、还原性气氛角部回流区的存在使该区域水冷壁面易于结渣和高温腐蚀。

现有的无烟煤燃烧方法，通过燃烧器区域角置四角切圆二次风消除了现有一种锅炉角部回流区的不利影响，但没有描述抑制NOx的具体方法，而且传统煤粉燃烧的煤种适应性差等缺点并没有得到克服。

现有技术还提供了另一种降低循环流化床NOx的燃烧方法，通过旋风分离器将煤燃烧过程分为主燃烧室还原性气氛燃烧煤颗粒和烟道内氧化性气氛燃尽飞灰两个阶段，由于对主燃烧室还原性气氛燃烧即部分氧化或气化可进行相对独立的控制，减低了NOx排放，但由于循环流化床低温燃烧，排渣中的碳因无法实施高温燃烧的独立控制、并没有被燃尽，所以，导致提高燃烧效率和减低NOx排放量无法同时实现，燃烧效率方面无法与煤粉炉竞争。所以，热化学转换的不同阶段得不到相应的独立强化或抑制，无法同时解决难燃煤的各种问题。

此外，商业应用还表明，煤粉燃烧的优势是燃烧效率高，但需磨煤系统，煤种适应性差，热力型NOx生成量高，着火稳燃需专门技术，还原性气氛燃烧需专门防结渣和高温腐蚀技术,中储仓热风送粉系统存在难于处理的三次风；循环流化床燃烧优势明显，备煤简单、煤种适应性强、负荷响应快、不存在热力型NOx、着火稳燃技术简单可靠、还原性气氛低温燃烧无需专门防结渣和高温腐蚀技术，但飞灰和排渣含碳量高、燃烧效率低、磨损严重、备煤系统筛余的煤粉利用存在困难、规模化单系列化技术水平低；采用分段独立控制燃烧的概念，通过分段热解、气化、燃烧并采用炉膛内新结构有效耦合，将两种燃烧方式结合起来，打破高效洁净煤燃烧要求的相互制约，才能发挥两种燃烧方式各自优势并克服各自劣势，从而同时实现煤、生物质及其混合物、特别是难燃的劣质煤的着火稳燃、高效、低NOx、不结渣和负荷响应快地燃烧。

综上，针对现有煤燃烧技术在燃烧难燃的低挥发分无烟煤、贫煤、焦炭及三高煤等劣质固态燃料时，无法同时实现低NOx排放与高燃烧效率及燃烧过程中需配备磨煤系统的问题，现亟需提供一种解决上述问题的燃烧方法。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有煤燃烧技术在劣质煤燃料时，无法同时实现低NOx排放与高燃烧效率及燃烧过程中需配备磨煤系统的问题，提供了一种劣质煤高效低NOx分段耦合燃烧装置。

一种劣质煤高效低NOx分段耦合燃烧装置，包括N个流化床和一个煤粉炉，N个流化床的粗煤气输出管均与煤粉炉的粗煤气燃烧器连通，N为大于或等于1的整数，

所述的流化床包括三个反应区，从下至上依次为密相区、旋风分离区和稀相区，

流化床底部设有中心锥体，顶部设有百叶窗，且中心锥体和百叶窗均位于流化床内；

流化床外部侧壁上设置至少一层流化气流喷嘴、至少一层破碎气流喷嘴、旋转二次风喷管和加料装置，且所述的至少一层流化气流喷嘴、至少一层破碎气流喷嘴、旋转二次风喷管和加料装置均位于流化床的密相区，

加料装置用于将粒度为10mm以下的颗粒送入流化床内，

每层破碎气流喷嘴均位于流化气流喷嘴的上部，

旋转二次风喷管位于破碎气流喷嘴的上部，

加料装置位于旋转二次风喷管的上部；

煤粉炉的炉膛为水平截面呈矩形或圆形的直筒结构，

煤粉炉的底部设有冷灰斗，所述冷灰斗为水平截面呈矩形或圆形的锥筒结构，

煤粉炉的粗煤气燃烧器由至少一个粗煤气喷口和至少一个一级配风喷口组合而成，且粗煤气燃烧器位于炉膛的下部；煤粉炉的侧壁上还设有二级配风喷口，且二级配风喷口位于粗煤气燃烧器的上方。