扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构制造技术

本发明专利技术扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构涉及燃煤工业锅炉技术领域。该结构利用氮气必须在高温和氧化环境下才能生成氮氧化物的特性，在炉膛内的前拱与后拱之间特制一“┐”型中拱，把炉膛分成了前、后、上三个区域共七个区段，并赋予了不同的功能，使之在不同的区段通过分段供风装置控制不同的风量和温度，从而达到扼制氮氧化物-NOx的生成量，实现减少污染排放的目的。本发明专利技术技术将氮氧化物-NOx生成后处理变为生成前处理，以简单的方式扼制了氮氧化物-NOx的生成，达到了燃煤工业锅炉洁净燃烧的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构涉及燃煤工业锅炉
。该结构利用氮气必须在高温和氧化环境下才能生成氮氧化物的特性，在炉膛内的前拱与后拱之间特制一“┐”型中拱，把炉膛分成了前、后、上三个区域共七个区段，并赋予了不同的功能，使之在不同的区段通过分段供风装置控制不同的风量和温度，从而达到扼制氮氧化物-NOx的生成量，实现减少污染排放的目的。本专利技术技术将氮氧化物-NOx生成后处理变为生成前处理，以简单的方式扼制了氮氧化物-NOx的生成，达到了燃煤工业锅炉洁净燃烧的目的。【专利说明】扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构
本专利技术涉及燃煤工业锅炉
，具体地说是一种能扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构。
技术介绍
李克强总理在政府工作报告中提出了向雾霾宣战的要求。而燃煤工业锅炉是目前我国主要大气污染源之一，要减少雾霾，必须尽快地拿出治理方案并加紧进行治理。中小型工业锅炉中的层燃结构，利用燃料在炉膛内燃烧，释放大量的热并生成二氧化碳。煤碳从进入炉膛到燃烧完毕，一般要经历四个阶段:①水分蒸发干燥。当温度达到105°C左右时，水分全部被蒸发。②挥发份着火阶段。煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧，挥发物燃烧速度快，一般只为煤整个燃烧时间的1/10左右。③焦碳燃烧阶段。煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量。煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段。④燃烬阶段。这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低锅炉热损失，提高效率。良好的燃烧必须具备三个条件:1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100--130(TC。2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触愈好，燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 在碳燃烧释放热量的过程中，不仅生成二氧化碳，而且在氧化氛围和高温的条件下，空气中的氮气与氧气氧化生成氮氧化物-N0X，如N2+202=2N02、N2+02=2N0。Ν0、Ν02通常称为氮氧化物-NOx，温度越高一1350°C以上、氧化氛围越强，生成的氮氧化物越多。氮氧化物的排放是锅炉燃烧后的主要污染源。而氮氧化物一旦生成，处理难度和处理成本都很大，那么，如何抑制氮氧化物的生成，减少氮氧化物的排放，是目前燃煤工业锅炉的一个主要污染控制项目。
技术实现思路
本专利技术是根据碳和氮气燃烧特性及生成条件，利用氮气必须在高温和氧化环境下才能生成氮氧化物的特殊特性，在炉膛内的前拱与后拱之间特制一 “Π ”形中拱，设计成特殊的七区段燃烧炉膛结构，把炉膛分成三个区域七个区段并赋予不同的功能，使之在不同的区段通过控制不同的风量和温度，从而达到扼制氮氧化物-NOx的生成量，实现减少污染排放的目的。本专利技术技术将氮氧化物-NOx生成后处理变为生成前处理，以简单的方式扼制了氮氧化物-NOx的生成，达到燃煤工业锅炉洁净燃烧的目的。本专利技术所采取的技术方案是:在炉膛内的前拱与后拱之间特制一 “π ”形中拱，“Π ”形中拱的下部有一垂直向下的直墙，直墙与炉排上煤层之间有空档，形成CO后出口 ；“π ”形中拱的上部横向向前倾斜，把炉膛分为前、后、上三个区域；在前区域，前拱、“π ”形中拱与炉排之间形成煤炭干燥段、挥发份着火段、碳燃烧段及CO积聚区；在该区域，煤炭在煤炭干燥段时，因温度很低，不可能产生NOx;当煤炭进入挥发份着火段，因煤炭刚点火，这时煤炭层的温度也较低，燃烧动力不足，也不可能产生NOx ;当煤炭进入碳燃烧段后，因有前拱和“Π ”形中拱的辐射热，而且没有水冷壁的吸热，使煤炭层温度快速增高，下层煤炭高速燃烧大量生成CO2，当控制进风量后，使空气过量系数小于1，在上层的灼热碳因氧气不足与下层的燃烧产物CO2还原为CO，并吸收热量，这时，在碳燃烧段的高温区内，因燃烧环境在还原的情况下，难以生成NOx ;在后区域，后拱、“π ”形中拱与炉排之间形成燃烬段和过氧区；在该区域，燃烬段将没有燃烧完的C继续燃烧，但由于C的存量较少，从CO后出口流出的CO也不多，因而过氧区燃烧动力不足，加之CO在过氧区被大风量稀释，温度在1200°C以下，也难以生成NOx ;在上区域，前拱、后拱与“π ”形中拱组成CO燃烧区；在该区域，大量的CO从CO前出口涌向CO燃烧区，并与从过氧区过来的含氧烟气混合后在CO燃烧区继续燃烧时，因有水冷壁吸热的原因，炉膛温度一般在1000°C左右，NOx生成条件不足，使NOx生成量降低。所述的“π ”形中拱的前端出口高度比前拱的出口高度低，从而形成CO前出口，“Π ”形中拱的后端上部比后拱的出口低，比后拱的后端高。本专利技术与原技术相比，一是本专利技术在传统的燃煤工业锅炉炉膛内的前拱与后拱之间特制一 “Π ”形中拱，把炉膛分为三个区域，改原四段燃烧为七区段燃烧，使燃烧更为充分，利用率也就越高。二是在燃烧过程中能有效控制氮氧化物的生成条件，从而扼制氮氧化物的生成量，减少燃煤工业锅炉的污染排放，以减少雾霾天气的生成条件，实现燃煤工业锅炉洁净燃烧的目的，有效提升社会效益。三是通过对炉膛结构的改造，把氮氧化物生成后处理变为生成前处理，以简单的方式扼制了氮氧化物的生成，这种化繁为简的方式不仅降低了氮氧化物的处理难度，还提升了处理效果，同时还能通过避免氮氧化物生成后处理而节约大量的人力、物力及设备投资，具有明显的经济效益。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术炉膛结构示意图。图中1.煤炭干燥段 2.挥发份着火段 3.前拱 4.CO积聚区 5.CO前出口6.碳燃烧段7.CO燃烧区8.“π ”形中拱9.炉排10.CO后出口 11.0)2出口 12.过氧区13.分段供风装置14.燃烬段15.后拱16.锅炉部件。【具体实施方式】如图1所示，在炉膛内的前拱3与后拱15之间特制一 “π ”形中拱8，特制的“π ”形中拱8的后端上部比后拱15的出口低，比后拱15的后端高，特制的“π ”形中拱8的前端出口高度比前拱3的出口高度低，从而形成CO前出口 5，特制的“π ”形中拱8的下部有一垂直向下的直墙，直墙与炉排9上煤层之间有空档，形成CO后出口 10，特制的“π ”形中拱8的上部横向向前倾斜，把炉膛分为前、后、上三个区域。在前区域，前拱3、“π ”形中拱8与炉排9之间形成煤炭干燥段1、挥发份着火段2、碳燃烧段6及CO积聚区4。在该区域，通过分段供风装置13把煤炭干燥段I和挥发份着火段2的风门按正常链条炉排的燃烧方式调整。当煤碳进入煤炭干燥段1，温度达到105°C左右时，水分全部被蒸发，当进入挥发份着火段2后，煤不断吸收热量，温度继续上升，挥发物随之析出，温度达到着火点时，挥发物开始燃烧，但此时煤炭刚点火，煤层的温度较低，挥发物燃烧速度又快，燃烧温度不足1000°c，无法产生NOx ;当煤碳进入到碳燃烧段6时，因有前拱3和“π ”形中拱8的辐射热，而且没有水冷壁的吸热，使煤炭层温度快速增高，下层煤炭高速燃烧大量生成CO2,当通过分段供风装置13把碳燃烧段6的风门调小后，控制上层煤炭空气过量系数小于1，使在上层的灼热碳因氧气不足与下层的燃烧产物CO2还原为CO并吸收热量，被还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
扼制氮氧化物生成的七区段燃烧炉膛结构，其特征是：在炉膛内的前拱(3)与后拱(15)之间特制一 “┐”形中拱(8)，“┐”形中拱(8)的下部有一垂直向下的直墙，直墙与炉排(9)上煤层之间有空档，形成CO后出口(10)；“┐”形中拱(8)的上部横向向前倾斜，把炉膛分为前、后、上三个区域；在前区域，前拱(3)、“┐”形中拱(8)与炉排(9)之间形成煤炭干燥段(1)、挥发份着火段(2)、碳燃烧段(6)及CO积聚区(4)；在该区域，煤炭在煤炭干燥段(1)时，因温度很低，不可能产生NOx；当煤炭进入挥发份着火段(2)时，因煤炭刚点火，这时煤炭层的温度也较低，燃烧动力不足，也不可能产生NOx；当煤炭进入碳燃烧段(6)后，因有前拱(3)和“┐”形中拱(8)的辐射热，而且没有水冷壁的吸热，使煤炭层温度快速增高，下层煤炭高速燃烧大量生成CO2，当控制进风量后，使空气过量系数小于1，在上层的灼热碳因氧气不足与下层的燃烧产物CO2还原为CO,并吸收热量，这时，在碳燃烧段(6)的高温区内，因燃烧环境在还原的情况下，难以生成NOx；在后区域，后拱(15)、“┐”形中拱(8)与炉排(9)之间形成燃烬段(14)和过氧区(12)；在该区域，燃烬段(14)将没有燃烧完的C继续燃烧，但由于C的存量较少，从CO后出口(10)流出的CO也不多，因而过氧区(12)燃烧动力不足，加之CO在过氧区(12)被大风量稀释，温度在1200℃以下，也难以生成NOx ；在上区域，前拱(3)、后拱(15)与“┐”形中拱(8)组成 CO燃烧区(7)；在该区域，大量的CO从CO前出口(5)涌向CO燃烧区(7)，并与从过氧区(12)过来的含氧烟气混合后在CO燃烧区(7)继续燃烧时，因有水冷壁吸热的原因，炉膛温度一般在1000℃左右，NOx生成条件不足，使NOx生成量降低。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华佛根，张垂德，秦安军，程金成，王桂林，
申请(专利权)人：江苏维德锅炉有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32