降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉及煤炭燃烧方法

摘要

本发明属于原煤的燃烧技术及燃烧设备领域，特别涉及一种可降低锅炉烟黑、一氧化碳、多环芳香烃和氮氧化物排放的煤炭子母清洁燃烧炉及煤炭燃烧方法。煤炭子母燃烧炉由两个相对独立的，呈左右对称结构的燃煤炉和这两个燃煤炉之间的烟道构成。一隔墙将燃煤炉的上部隔开为一热解室和一燃烬室，在燃烬室的上侧壁设有与烟道上部连通的上连通口；热解室和燃烬室的下部为一燃烧室，在燃烧室下方安装有炉排，炉排下方为一灰渣室，灰渣室两侧壁分别设有清灰门和与烟道下部连通的下连通口；在烟道的上部设有上翻转挡板，且位于左右燃烬室的上连通口处；在烟道的中部设有中翻转挡板，在烟道的下部设有下翻转挡板，且位于左右灰渣室的下连通口处。

说明书

技术领域

本发明属于原煤的燃烧技术及燃烧设备领域，特别涉及一种可降低锅炉烟黑、一氧化碳(CO)、多环芳香烃(PAH)和氮氧化物(NO_x)排放的煤炭子母清洁燃烧炉及煤炭燃烧方法。

背景技术

煤炭燃烧是造成中国大气污染的主要原因。目前我国大量的小型燃煤锅炉及民用炉都采用传统的燃烧方法，燃烧效率低，污染严重。发展中小型清洁燃烧技术设备，已成为我国当前减少污染，保护环境的工作重点和难点。

传统锅炉结构简单，燃煤直接进入炉膛燃烧，供风和煤燃烧产物同向流动直接排出高温的炉膛。由于烟气在高温区停留时间少且煤燃烧产物和过量空气混合不均，一方面导致煤不能完全燃烧产生大量的CO、烟黑和PAH，另一方面燃烧产生的NO_x未能还原，造成环境污染同时效率较低。若提高过量空气系数或炉膛温度，虽使CO、烟黑及PAH排放降低，但NO_x的排放却随之增加，且排烟损失增大；反之，若降低过量空气系数或炉膛温度，虽使NO_x的排放降低，但CO、烟黑和PAH的排放却随之增加。

专利95 102081.1公开了一种低NO_x无烟燃煤方法和燃烧炉，煤首先在气化室中利用自身燃烧热量热解气化，煤气化后剩下的焦炭在燃烧室进行燃烧，由于在气化室主要进行煤的热解，热解速度较慢，其抑制NO_x排放主要在焦炭区中进行，但是由于很大一部分热解气在焦炭层上方燃烧，该部分热解气燃烧所产生的PAH、烟黑和NO_x没有机会和焦炭层接触，因此焦炭层对这部分PAH、烟黑和NO_x没有消除作用。另外，当对该炉炉排上的灰渣进行清除时会破坏已经形成好的焦炭层，使得该焦炭层消除烟黑和NO_x的作用减弱，出现燃煤炉冒黑烟，CO、PAH和NO_x排放增高现象。

发明内容

本发明的目的是针对以上燃烧炉存在的问题，提供一种降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉。

本发明的另一目的是提供一种实现燃煤低污染排放的煤炭清洁燃烧方法。

本发明的降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉由两个相对独立的，呈左右对称结构的燃煤炉和这两个燃煤炉之间的烟道构成，其结构如图1所示，该煤炭子母燃烧炉包括：加煤门，隔墙，热解室，燃烬室，燃烧室，灰渣室，二次通风门，上连通口，烟囱，引风机，上翻转挡板，除渣门，炉排，清灰门，烟道，下连通口，中翻转挡板，下翻转挡板。

一燃煤炉由热解室、燃烬室、燃烧室和灰渣室构成；在燃煤炉里的上部有一隔墙，将燃煤炉的上部隔开为一热解室和一燃烬室，在热解室的顶部开有加煤门，在燃烬室的下部开有二次通风门，在燃烬室的上侧壁设有与烟道上部连通的上连通口；热解室和燃烬室的下部为一燃烧室，在燃烧室下方安装有一两端分别与燃煤炉两侧壁相连接的炉排，在炉排上方的燃烧室侧壁开有除渣门；炉排下方为一灰渣室，灰渣室两侧壁分别设有清灰门和与烟道下部连通的下连通口；

一烟道位于具有上述结构的两个燃煤炉之间，且两个燃煤炉对称安装；在烟道的上部安装有引风机，引风机的出口与烟囱连通；在烟道里面的上部安装有带有转轴的上翻转挡板，且位于左右燃烬室的上连通口处；在烟道里面的中部安装有带有转轴的中翻转挡板，在烟道里面的下部安装有带有转轴的下翻转挡板，且位于左右灰渣室的下连通口处。

所述的上翻转挡板与下翻转挡板之间可进一步安装有使两翻转挡板联动的连接杆。

所述的炉排是倾斜的，炉排倾斜角度为5～40度，低端位于灰渣室与烟道下部连通的下连通口的上面，高端位于燃烧室侧壁的除渣门下面。

所述的燃煤炉是由水冷壁构成。

本发明的降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉的煤炭清洁燃烧方法包括以下步骤：

(1).首先将两燃煤炉之间的烟道中部的中翻转挡板翻转至水平位置，使烟道下部与上部不能连通；将烟道上翻转挡板翻转至垂直位置，使位于烟道两侧的燃烬室与烟道连通；关闭烟道两侧燃烧室的除渣门，打开烟道两侧燃烬室的二次通风门，同时打开烟道两侧灰渣室的清灰门；

(2).通过烟道两侧热解室的加煤门分别向两热解室和燃烧室加入一定煤炭，开通引风机，然后从烟道两侧燃煤炉的炉排底部分别将煤炭点燃；

(3).煤炭稳定燃烧后，在两燃烧室内的煤炭分别形成焦炭层，将烟道中部的中翻转挡板翻转至垂直位置使烟道上下连通；

(4).调整烟道上部的上翻转挡板，使上翻转挡板的顶端与一燃煤炉的燃烬室的上连通口相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一燃煤炉的燃烬室的上连通口相对接的烟囱开口下沿连接；同时调整烟道下部的下翻转挡板，使下翻转挡板与上翻转挡板平行，下翻转挡板的顶端与灰渣室的下连通口相对接的烟囱开口上沿连接，同时下翻转挡板的下端与另一燃煤炉的灰渣室的下连通口相对接的烟囱开口下沿连接，以使一燃煤炉的燃烬室和另一燃煤炉的灰渣室与烟道连通；

(5).步骤(4)中所述的一燃煤炉的燃烬室和另一燃煤炉的灰渣室与烟道连通后；其燃烬室内的烟气可以通过燃烬室与烟道上部相连通的上连通口进入烟道，并通过烟道下部的与另一燃煤炉的灰渣室相连通的下连通口进入另一燃煤炉的灰渣室，然后这部分烟气通过该燃煤炉中的炉排进入燃烧室，最后这部分烟气穿过该燃烧室的焦炭层进入燃烬室，并通过与烟道相连通的上连通口进入烟道，通过引风机排出烟囱；这部分烟气中的烟黑、CO和PAH在经过该燃烧室的高温焦炭层时被氧化燃烬，同时烟气中的NO被焦炭层还原为N₂，通过这样一个过程减少了烟黑、CO、PAH和NOx的排放；

(6).当需要对步骤(5)中所述的燃烧室中的焦炭燃烧所产生的灰渣进行清理时，调整烟道中的上翻转挡板和下翻转挡板，使上翻转挡板的顶端与该燃煤炉的燃烬室的上连通口相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一燃煤炉的燃烬室的上连通口相对接的烟囱开口下沿连接；下翻转挡板的顶端与步骤(5)中所述的燃烧室相邻的灰渣室的下连通口相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一灰渣室的下连通口相对接的烟囱开口下沿连接；以使需要进行灰渣清理的燃煤炉的燃烬室和另一燃煤炉的灰渣室与烟道连通；这时，需要进行灰渣清理的燃煤炉的燃烬室的烟气通过烟道进入另一燃煤炉的灰渣室，然后进入燃烬室，并通过与烟道相连通的上连通口进入烟道，通过引风机排出烟囱；同样在这过程中烟气中NO被焦炭层还原为N₂，通过这样一个过程减少了烟黑、CO、PAH和NO_x的排放，同时能有效降低由于进行灰渣清理的燃煤炉的燃烧室内焦炭层的破坏导致烟气中烟黑、CO、PAH和NO_x排放的增加；使锅炉清渣过程中烟气排放始终处于一个比较稳定的状态；

(7).当需要对步骤(6)中所述的上连通口与烟道相连通的燃烬室中的焦炭层进行清渣时，调整烟道中的上翻转挡板和下翻转挡板的位置，使它们回到步骤(4)所处的位置；这样可以避免由于该燃烧室内的焦炭层被破坏而导致的烟气中烟黑、CO、PAH和NO_x排放的增加；这样可以使锅炉在清渣过程中烟气中排放始终处于一个比较稳定的状态；

(8).燃烧过程中产生的灰渣分别进入两燃煤炉的灰渣室中，当灰渣堆积到一定程度后，由位于炉底部的灰渣室的清灰门清除；在燃烧过程中可以根据燃煤要求和锅炉负荷要求调整清灰门的开关大小，控制锅炉一次风量，通过调整二次通风门，控制二次风量。

本发明的技术特点是：一个燃煤炉产生的烟气经过另外一燃煤炉后排出，在这过程中烟气中的NO被焦炭还原为N₂，CO被氧化为C0₂，烟黑和PAH被燃烬。本发明的煤炭子母燃烧炉的两个燃煤炉可作成结构一样但体积可为一大一小，这样在运行过程中可进一步降低烟气中烟黑、CO、PAH和NO_x排放量。

附图说明

图1.本发明的降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉的结构示意图。

附图标记

1，14.加煤门      2，13.隔墙       3，16.燃烧室

4，11.燃烬室      5，12.二次通风门 6，10.上连通口

7.烟囱            8.引风机         9.上翻转挡板

15，30.热解室     17，29.除渣门    18，28.炉排

19，26.清灰门     20，27.灰渣室    21.烟道

22，25.下连通口   23.中翻转挡板    24.下翻转挡板

31.水冷壁

具体实施方式

请参见图1。一降低燃煤污染物排放的煤炭子母燃烧炉由两个相对独立的，呈左右对称结构的燃煤炉和这两个燃煤炉之间的烟道构成。

其中一由水冷壁31构成的燃煤炉由热解室30、燃烬室4、燃烧室3和灰渣室27构成；在燃煤炉里的上部有一隔墙2，将燃煤炉的上部隔开为一热解室30和一燃烬室4，在热解室30的顶部开有加煤门1，在燃烬室4的下部开有二次通风门5，在燃烬室4的上侧壁设有与烟道上部连通的上连通口6；热解室30和燃烬室4的下部为一燃烧室3，在燃烧室3下方安装有一两端分别与燃煤炉两侧壁相连接的倾斜角度为15度的水冷炉排或铸铁炉排28；在水冷炉排或铸铁炉排28上方的燃烧室3侧壁开有除渣门29；水冷炉排或铸铁炉排28下方为一灰渣室27，灰渣室27两侧壁分别设有清灰门26和与烟道下部连通的下连通口25；其中水冷炉排或铸铁炉排28的低端位于灰渣室27与烟道下部连通的下连通口25的上面，高端位于燃烧室4侧壁的除渣门29下面，组成水冷炉排的管道与水冷壁31相连通，在水冷壁31中有循环水。

另一由水冷壁31构成的燃煤炉由热解室15、燃烬室11、燃烧室16和灰渣室20构成；在燃煤炉里的上部有一隔墙13，将燃煤炉的上部隔开为一热解室15和一燃烬室11，在热解室15的顶部开有加煤门14，在燃烬室11的下部开有二次通风门12，在燃烬室11的上侧壁设有与烟道上部连通的上连通口10；热解室15和燃烬室11的下部为一燃烧室16，在燃烧室16下方安装有一两端分别与燃煤炉两侧壁相连接的倾斜角度为15度的水冷炉排或铸铁炉排18；在水冷炉排或铸铁炉排18上方的燃烧室16侧壁开有除渣门17；水冷炉排或铸铁炉排18下方为一灰渣室20，灰渣室20两侧壁分别设有清灰门19和与烟道下部连通的下连通口22；其中水冷炉排或铸铁炉排18的低端位于灰渣室20与烟道下部连通的下连通口22的上面，高端位于燃烧室16侧壁的除渣门17下面，组成水冷炉排的管道与水冷壁31相连通，在水冷壁31中有循环水。

一烟道21位于上述结构的两个燃煤炉之间，且两个燃煤炉对称安装；在烟道21的上部安装有引风机8，引风机的出口与烟囱7连通；在烟道里面的上部设有上翻转挡板9，且位于左右燃烬室的上连通口处；在烟道里面的中部设有中翻转挡板23，在烟道里面的下部设有下翻转挡板24，且位于左右灰渣室的下连通口处。

利用上述煤炭子母燃烧炉进行煤炭清洁燃烧方法包括以下步骤：

(1).首先将两燃煤炉之间的烟道中部的中翻转挡板23翻转至水平位置，使烟道下部与上部不能连通；将烟道上翻转挡板9翻转至垂直位置，使位于烟道两侧的燃烬室4和燃烬室11与烟道21连通；关闭烟道两侧燃烧室的除渣门17和除渣门29，打开烟道两侧燃烬室的二次通风门5和二次通风门12，同时打开烟道两侧灰渣室的清灰门19和清灰门26；

(2).通过热解室的加煤门1向热解室30和燃烧室3中加入一定量煤炭；通过加煤门14向热解室15和燃烧室16中加入一定量煤炭，开通引风机8，然后从烟道两侧燃煤炉中的水冷炉排或铸铁炉排底部，分别将煤炭点燃；

(3).煤炭稳定燃烧后，在两燃烧室3和燃烧室16内的煤炭分别形成焦炭层，将烟道21中部的中翻转挡板23翻转至垂直位置使烟道上下连通；

(4).调整烟道上部的上翻转挡板9，使上翻转挡板的顶端与燃煤炉的燃烬室4的上连通口6相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一燃煤炉的燃烬室11的上连通口10相对接的烟囱开口下沿连接；同时调整烟道下部的下翻转挡板24，使下翻转挡板24与上翻转挡板9平行，下翻转挡板的顶端与灰渣室27的下连通口25相对接的烟囱开口上沿连接，同时下翻转挡板24的下端与另一燃煤炉的灰渣室20的下连通口22相对接的烟囱开口下沿连接，以使一燃煤炉的燃烬室4和另一燃煤炉的灰渣室20与烟道连通(上翻转挡板9和下翻转挡板24如图1中翻转挡板的实线位置)；

(5).步骤(4)中所述的燃煤炉的燃烬室4和另一燃煤炉的灰渣室20与烟道21连通后；其燃烬室4内的烟气可以通过燃烬室4与烟道21上部相连通的上连通口6进入烟道，并通过烟道下部的与另一燃煤炉的灰渣室20相连通的下连通口22进入另一燃煤炉的灰渣室20，然后这部分烟气通过该燃煤炉中的水冷炉排或铸铁炉排18进入燃烧室16，最后这部分烟气穿过该燃烧室的焦炭层进入该燃烬室11，并通过与烟道相连通的上连通口10进入烟道，通过引风机8进入烟囱7，最后由烟囱7排出；燃烬室4内烟气中的烟黑、CO和PAH在经过该燃烧室16的高温焦炭层时被氧化燃烬，同时这部分烟气中的NO被焦炭层还原为N₂，通过这样一个过程减少了烟黑、CO、PAH和NO_x的排放；

(6).当需要对步骤(5)中所述的燃烧室16中的焦炭燃烧所产生的灰渣进行清理时，调整烟道中的上翻转挡板9和下翻转挡板24，使上翻转挡板9的顶端与该燃煤炉的燃烬室11上连通口10相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一燃煤炉的燃烬室4的上连通口6相对接的烟囱开口下沿连接；下翻转挡板24的顶端与步骤(5)中所述的燃烧室16相邻的灰渣室20的下连通口22相对接的烟囱开口上沿连接，同时下端与另一灰渣室27的下连通口25相对接的烟囱开口下沿连接(上翻转挡板9和下翻转挡板24如图1中翻转挡板的虚线位置)；以使需要进行灰渣清理的燃煤炉的燃烬室11和另一燃煤炉的灰渣室27与烟道连通；这时，需要进行灰渣清理的燃煤炉的燃烬室11的烟气通过烟道进入另一燃煤炉的灰渣室27，然后进入燃烬室4，并通过与烟道相连通的上连通口6进入烟道，通过引风机8进入烟囱7，最后由烟囱7排出；同样在这过程中燃烬室11内烟气中NO被燃烧室3内的焦炭层还原为N2，烟气中的烟黑，CO和PAH在过燃烧室3内的焦炭层时被氧化分解，通过这样一个过程减少了烟气中烟黑、CO、PAH和NO_x的排放，同时能有效降低由于进行灰渣清理的燃煤炉的燃烧室内焦炭层的破坏导致烟气中烟黑、CO、PAH和NO_x排放的增加；使锅炉清渣过程中烟气排放始终处于一个比较稳定的状态；

(7).当需要对燃烬室4中的焦炭层进行清渣时，调整烟道中的上翻转挡板和下翻转挡板的位置，使它们回到步骤(4)所处的位置；这样可以避免由于该燃烧室内的焦炭层被破坏而导致的烟气中烟黑、CO、PAH和NOx排放的增加；可以使锅炉在清渣过程中烟气中排放始终处于一个比较稳定的状态；

(8).燃烧过程中产生的灰渣分别进入两燃煤炉的灰渣室中，当灰渣堆积到一定程度后，由位于炉底部的灰渣室的清灰门清除；在燃烧过程中可以根据燃煤要求和锅炉负荷要求调整清灰门的开关大小，控制锅炉一次风量，通过调整二次通风门，控制二次风量。