CN209688813U - 耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉 - Google Patents

Abstract

一种耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，涉及链条炉脱硝处理领域。该装置在链条炉膛上增设煤粉燃烧喷嘴和煤粉气化喷嘴，煤粉与热空气通过煤粉燃烧喷嘴喷入链条炉内燃烧实现链条炉燃烧和煤粉燃烧的耦合，煤粉和水蒸汽、烟气通过煤粉气化喷嘴进入炉膛气化实现链条炉燃烧和煤粉气化耦合。该方式可以将高负荷运行的链条炉顶端温度降低，使得SNCR保持较高的脱硝效率，并且煤气化形成的还原性气氛以及低温均可减少氮氧化物的生成，进而确保氮氧化物达标排放；通过耦合煤粉燃烧的方式可以将低负荷运行的链条炉顶端温度升高，从而使得SNCR保持较高的脱硝效率，确保氮氧化物达标排放并且通过此方法可以充分利用炉膛内的氧气，减少排烟热损失，提高锅炉效率。

Description

耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉

技术领域

本实用新型涉及链条炉脱硝处理领域，特别涉及一种耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉。

背景技术

链条炉燃烧过程会释放大量的NOx，一般的是通过采用脱硝措施确保在NOx可以达标排放。尽管脱硝技术在电厂方面已经非常成熟，但是电厂脱硝技术（主要是SCR和SNCR脱硝技术）却难以直接用于供热锅炉。SCR和SNCR技术都有严格的温度适用范围，不适用于负荷波动较大的锅炉。SNCR脱硝技术反应的窗口温度为850—1100℃，如反应温度过低，反应速率会随之降低，氧化还原反应不能及时充分地发生，导致脱硝效率降低，同时未参加反应的还原剂随烟气进入后部设备，最终排入大气。但是反应温度也不能过高，当温度高于一定温度时，还原剂会被烟气中的O2氧化生成NOx,造成NOx浓度不降反升。SCR脱硝技术反应的窗口温度为300—400℃，高于或低于这一范围温度时脱硝效率显著下降。北方的供热锅炉以链条炉为主，负荷易受外界环境的影响，波动较大，因此SCR和SNCR直接用于链条炉难以获得理想的脱硝效率，无法确保NOx稳定达标。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉。

本实用新型所采用的技术方案是：一种耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，包括煤斗、给煤机、分层给煤装置、炉排、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器及烟囱，其特征在于，还包括筛煤机、风扇磨煤机、粗粉分离器、回粉装置、SNCR脱硝系统、细粉分离器、煤粉仓、螺旋输粉机、混合器、煤粉气化旋流喷嘴、煤粉燃烧旋流喷嘴；煤斗的一个出料口与给煤机的入料端相对，给煤机的出料口与筛煤机的入料端相对，筛煤机的小颗粒出料口与风扇磨煤机的一个进料端相对，风扇磨煤机的进料端同时与空气预热器出口通过管道连接，风扇磨煤机的出料口通过管路与粗粉分离器的进料口连接，粗粉分离器的一个出料口通过回粉管路与风扇磨煤机的进料端连接，粗粉分离器的另一个出料口通过管路与细粉分离器的进料口连接，细粉分离器的出料口与煤粉仓的进料端相对，煤粉仓的出料端通过管路与螺旋输粉机的进料端连接，螺旋输粉机的出料端通过管路与混合器的进料口连接，筛煤机的粗颗粒出料口通过管路与分层给煤装置连接，分层给煤装置的出料口与链条炉炉排相对，链条炉炉膛顶端设置SNCR脱硝系统和温度传感器，链条炉膛的烟气出口通过管路依次连接过热器、省煤器、空气预热器、除尘器和烟囱，过热器蒸汽出口、空气预热器热空气出口和除尘器的烟气出口分别通过管路与混合器连接，混合器的一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛12后拱中下端的煤粉燃烧旋流喷嘴连接，混合器的另一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛后拱中上端的煤粉气化旋流喷嘴连接，在过热器与混合器的连接管路上设有第一阀门，在空气预热器与混合器的连接管路上设有第二阀门，在除尘器与混合器的连接管路上设有第三阀门，在混合器与煤粉燃烧旋流喷嘴的连接管路上设有第四阀门，在混合器与煤粉气化旋流喷嘴的连接管路上设有第五阀门。

上述方案中，在第三阀门与混合器的连接管路上设有加压机。

上述方案中，所述的第五阀门、第一阀门和第三阀门开启，第四阀门和第二阀门关闭，链条炉内同时进行大颗粒的炉排燃烧和煤粉的气化反应。

上述方案中，所述的第四阀门和第二阀门开启，第五阀门、第一阀门和第三阀门关闭，链条炉内同时进行大颗粒煤的炉排燃烧和煤粉的燃烧反应。

上述方案中，所述的煤斗的另一个出料口与另一个给煤机相对，给煤机的出料口与风扇磨煤机的进料端相对。

本实用新型的有益效果是：该耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，使耦合煤粉气化和煤粉燃烧均在带有煤粉燃烧旋流喷嘴和煤粉气化旋流喷嘴的链条炉内进行，通过耦合煤粉气化的方式可以将高负荷运行的链条炉顶端温度降低，从而使得SNCR保持较高的脱硝效率，并且煤气化反应形成的还原性气氛以及低温都可以减少氮氧化物的生成，确保氮氧化物达标排放；通过耦合煤粉燃烧的方式可以将低负荷运行的链条炉顶端温度升高，从而使得SNCR保持较高的脱硝效率，确保氮氧化物达标排放，还可以充分利用炉膛内的氧气，减少排烟热损失，提高锅炉效率。原煤筛分后，小颗粒煤经磨碎后进入炉膛发生煤气化或煤燃烧，大颗粒煤进入链条炉炉排燃烧，此方式即可以减少链条炉炉排的漏煤，同时降低磨煤机的电耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉的结构示意图；

图中序号说明如下： 1煤斗、2给煤机、3筛煤机、4粗颗粒煤、5细颗粒煤、6给煤机、7热空气、8风扇磨煤机、9粗粉分离器、10回粉装置、11分层给煤装置、12炉膛、13SNCR脱硝系统、14温度传感器、15炉排、16细粉分离器、17煤粉仓、18螺旋输粉机、19混合器、20阀门、21煤粉燃烧旋流喷嘴、22煤粉气化旋流喷嘴、23阀门、24阀门、25阀门、26阀门、27加压机、28过热器、29省煤器、30空气预热器、31除尘器、32烟囱、33蒸汽、34热空气、35再循环烟气。

具体实施方式

使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例采用的耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，包括煤斗1、给煤机2、筛煤机3、风扇磨煤机8、粗粉分离器9、回粉装置10、分层给煤装置11、链条炉炉膛12、SNCR脱硝系统13、细粉分离器16、煤粉仓17、螺旋输粉机18、混合器19、煤粉气化旋流喷嘴22、煤粉燃烧旋流喷嘴21、过热器28、省煤器29、空气预热器30、除尘器31及烟囱32。煤斗1的一个出料口与给煤机2的入料端相对，给煤机2的出料口与筛煤机3的入料端相对，筛煤机3细颗粒出料口与风扇磨煤机8的一个进料端相对，风扇磨煤机8的进料端同时与空气预热器30出口的热空气连接，风扇磨煤机8的出料口通过管路与粗粉分离器9的进料口连接，粗粉分离器9的一个出料口通过管路与风扇磨煤机8的进料端连接，粗粉分离器9的另一个出料口通过管路与细粉分离器16的进料口连接，细粉分离器16的出料口与煤粉仓17的进料端相对，煤粉仓17的出料端通过管路与螺旋输粉机18的进料端连接，螺旋输粉机18的出料端通过管路与混合器19的进料口连接，筛煤机3的粗颗粒出料口通过管路与分层给煤装置11连接，分层给煤装置11的出料口与链条炉炉排15相对，链条炉膛12顶端设有SNCR脱硝系统13和温度传感器14，链条炉膛12的烟气出口通过管路依次连接过热器28、省煤器29、空气预热器30、除尘器31和烟囱，过热器28、空气预热器30和除尘器31分别通过管路与混合器19连接，混合器19的一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛12后拱中下端的煤粉燃烧旋流喷嘴连接21，混合器19的另一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛12后拱中上端的煤粉气化旋流喷嘴22连接，在过热器28与混合器19的连接管路上设有阀门24，在空气预热器30与混合器19的连接管路上设有25阀门，在除尘器31与混合器19的连接管路上设有阀门26，在混合器19与煤粉燃烧旋流喷嘴21的连接管路上设有阀门20，在混合器19与煤粉气化旋流喷嘴22的连接管路上设有阀门23。

在阀门26与混合器19的连接管路上设有加压机27。

阀门23、阀门24和阀门26开启，阀门20和阀门25关闭，链条炉内同时进行大颗粒煤的炉排燃烧和煤粉的气化反应。

煤斗1的另一个出料口与给煤机6相对，给煤机6的出料口与风扇磨煤机8的进料端相对。当煤粉仓17的煤粉量能满足要求时，给煤机6停止运转，否则部分原煤直接通过给煤机6输送到风扇磨煤机8进行研磨。

阀门20和阀门25开启，阀门23、阀门24和阀门26关闭，链条炉内同时进行大颗粒煤的炉排燃烧和煤粉的燃烧反应。

本实施例中，耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉的工作过程为：

煤斗1通过给煤机2将原煤输送到筛煤机3进行筛选，筛分得到的粗颗粒煤4通过分层给煤装置11落到链条炉炉排15，随着炉排15的转动，依次发生预热、挥发分析出、燃烧和燃尽阶段。筛分得到的细颗粒煤5输送到风扇磨煤机8，同时从空气预热器30的热空气7也通入风扇磨煤机8，对煤粉5进行干燥。磨碎后的煤粉在热烟气的携带下进入粗粉分离器9，不符合粒径要求的煤粉通过回粉装置10返回到风扇磨煤机8继续研磨，达到粒径要求的煤粉进入细粉分离器16实现煤粉与烟气的分离。分离后的煤粉落入煤粉仓17。煤粉仓17的煤粉经输粉机18输送到混合器19。当煤粉仓17的煤粉量能满足要求时，给煤机6停止运转，否则部分原煤直接通过给煤机6输送到风扇磨煤机8进行研磨。

链条炉高负荷运行，当SNCR反应区域温度传感器14监测温度超过1150℃时，进行煤粉气化反应。过热器28产生的蒸汽33与由除尘器31出口抽取的烟气35经加压风机27加压后通入混合器19，并携带煤粉通过炉膛12后拱上端的旋流煤粉气化喷嘴22进入炉膛12，此时阀门23、阀门24和阀门26开启，阀门20和阀门25关闭。水蒸气33、再循环烟气35进入炉膛12后被迅速加热，并与煤粉发生气化反应。水蒸气33、再循环烟气35的加热以及煤气化反应都会降低炉膛12，尤其是炉膛12中上端的温度。通过改变煤粉量、水蒸气33和再循环烟气35的体积实现将温度传感器10监测的温度降至850-1100℃（此温度区间为SNCR脱硝的最佳反应温度），此时SNCR脱硝系统13将尿素或氨喷入炉膛进行高效脱硝，确保氮氧化物稳定达标。此外，炉膛温度的降低可以减少热力型氮氧化物的生成；煤粉气化会形成还原性气氛，利于氮氧化物的脱除。

链条炉低负荷运行，当SNCR反应区域温度传感器14监测温度低于850℃时，进行煤粉燃烧反应。空气预热器30产生的热空气34通入混合器19，并携带煤粉通过炉膛12后拱下端的旋流煤粉燃烧喷嘴21进入炉膛，同时减少链条炉层燃的给煤量。此时阀门20和阀门25开启，阀门23、阀门24和阀门26关闭。与传统链条炉相比，相同负荷下耦合煤粉燃烧的链条炉炉膛12下部的温度降低，炉膛12上端的温度升高。通过改变燃烧中煤粉所占份额实现炉膛顶端SNCR反应区域的温度升高至850-1100℃，此时SNCR脱硝系统13将尿素或氨喷入炉膛进行高效脱硝，确保氮氧化物稳定达标。此外，耦合煤粉燃烧的链条炉锅炉效率也明显升高。

当SNCR反应区域温度传感器14监测温度在850-1100℃之间，煤气化和煤燃烧均不启动。阀门20、阀门25、阀门23、阀门24和阀门26均关闭。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，包括煤斗、给煤机、分层给煤装置、炉排、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器及烟囱，其特征在于，还包括筛煤机、风扇磨煤机、粗粉分离器、回粉装置、SNCR脱硝系统、细粉分离器、煤粉仓、螺旋输粉机、混合器、煤粉气化旋流喷嘴、煤粉燃烧旋流喷嘴；煤斗的一个出料口与给煤机的入料端相对，给煤机的出料口与筛煤机的入料端相对，筛煤机的小颗粒出料口与风扇磨煤机的一个进料端相对，风扇磨煤机的进料端同时与空气预热器出口通过管道连接，风扇磨煤机的出料口通过管路与粗粉分离器的进料口连接，粗粉分离器的一个出料口通过回粉管路与风扇磨煤机的进料端连接，粗粉分离器的另一个出料口通过管路与细粉分离器的进料口连接，细粉分离器的出料口与煤粉仓的进料端相对，煤粉仓的出料端通过管路与螺旋输粉机的进料端连接，螺旋输粉机的出料端通过管路与混合器的进料口连接，筛煤机的粗颗粒出料口通过管路与分层给煤装置连接，分层给煤装置的出料口与链条炉炉排相对，链条炉炉膛顶端设置SNCR脱硝系统和温度传感器，链条炉膛的烟气出口通过管路依次连接过热器、省煤器、空气预热器、除尘器和烟囱，过热器蒸汽出口、空气预热器热空气出口和除尘器的烟气出口分别通过管路与混合器连接，混合器的一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛后拱中下端的煤粉燃烧旋流喷嘴连接，混合器的另一个出气口通过管路与位于链条炉炉膛后拱中上端的煤粉气化旋流喷嘴连接，在过热器与混合器的连接管路上设有第一阀门，在空气预热器与混合器的连接管路上设有第二阀门，在除尘器与混合器的连接管路上设有第三阀门，在混合器与煤粉燃烧旋流喷嘴的连接管路上设有第四阀门，在混合器与煤粉气化旋流喷嘴的连接管路上设有第五阀门。

2.如权利要求1所述的耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，其特征在于，在第三阀门与混合器的连接管路上设有加压机。

3.如权利要求1所述的耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，其特征在于，所述的第五阀门、第一阀门和第三阀门开启，第四阀门和第二阀门关闭，链条炉内同时进行大颗粒煤的炉排燃烧和煤粉气化反应。

4.如权利要求1所述的耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，其特征在于，所述的第四阀门和第二阀门开启，第五阀门、第一阀门和第三阀门关闭，链条炉内同时进行大颗粒煤的炉排燃烧和煤粉燃烧反应。

5.如权利要求1所述的耦合煤粉气化及燃烧的一体式链条炉，其特征在于，所述的煤斗的另一个出料口与另一个给煤机相对，给煤机的出料口与风扇磨煤机的进料端相对。