一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法，通过旋转式热解板达到热解气和焦炭分离的目的，结构简单，分离效率高。所述装置，包括锅炉，热解筒，同轴转动设置在热解筒内的热解板，以及设置在热解筒上部的给粉装置；所述的热解板水平布置，且间歇性绕中心轴翻转；热解板将热解筒分隔为上部的预热解室和下部的焦炭室；预热解室的前端设置有用于提供热解气氛的混气室，后端连通设置热解气喷嘴；焦炭室的前端设置一次风管，后端连通设置焦炭喷嘴；所述锅炉炉膛的还原区设置热解气喷嘴，燃尽区设置控制喷嘴，主燃区设置焦炭喷嘴；炉膛出口烟气经烟气再循环管路连接混气室的输入端，混气室的输入端还设置有中心一次风管路和天然气管路。

A High Efficiency Burning-out and Low Nitrogen Reduction Device and Method for Prepyrolysis of Pulverized Coal

【技术实现步骤摘要】
一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法
本专利技术属于热能与动力工程
的燃烧装置，涉及能源清洁利用装置，具体为一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法。
技术介绍
我国富煤贫油少气的能源格局决定了我国以煤为主的能源利用现状，我国又是一个工业大国，电力、钢铁、冶金等行业都以燃煤为主，而煤炭燃烧产生的氮氧化物会带来光化学烟雾等环保问题，控制氮氧化物排放已成为燃眉之急，亟待研发出低氮高效的煤粉燃烧装置。专利【CN101761920B】通过将炉膛出口的高温烟气直接引入热解反应器为热解过程提供热解热源，该专利技术存在以下问题：当锅炉负荷较低时，炉膛出口烟温不足以提供热解所需热量时，再没有其他热源作为补充；当燃用挥发分较低的无烟煤等煤种时，热解反应器无法提供足够的热解气还原主燃区生成的氮氧化物时，亦没有其他还原性气体作为补充，最终导致氮氧化物生成量偏高。该专利技术无法根据运行负荷和煤种的变化来调节热解温度，灵活性较差。专利【CN103697469A】直接通过燃气燃烧作为热解热源，基本实现了热解与燃烧过程的解耦，与专利【CN101761920B】相比，热解温度不受锅炉运行负荷和煤种等因素的限制，提高了灵活性，但燃气价格昂贵，如果热解过程所需热量完全依靠燃气燃烧来提供，势必大幅增加运行费用。煤粉燃烧过程中主要为挥发分和固定碳在起作用，而挥发分在热解过程中会以热解气的形式释放出来，煤粉燃烧时以燃料型NOx为主要成分，而热解气会在热解过程中将一部分氮元素以HCN和NH3的形式带出，其次将还原性较强的热解气送入还原区将部分NOx还原为N2，可以显著降低燃料型NOx的生成。传统热解装置都是通过旋风分离器将热解气和焦炭分离，结构复杂。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法，通过旋转式热解板达到热解气和焦炭分离的目的，结构简单，分离效率高。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，包括锅炉，热解筒，同轴转动设置在热解筒内的热解板，以及设置在热解筒上部的给粉装置；所述的热解板水平布置，且间歇性绕中心轴翻转；热解板将热解筒分隔为上部的预热解室和下部的焦炭室；预热解室的前端设置有用于提供热解气氛的混气室，后端连通设置热解气喷嘴；焦炭室的前端设置一次风管，后端连通设置焦炭喷嘴；所述锅炉炉膛的还原区设置热解气喷嘴，燃尽区设置控制喷嘴，主燃区设置焦炭喷嘴；炉膛出口烟气经烟气再循环管路连接混气室的输入端，混气室的输入端还设置有中心一次风管路和天然气管路。优选的，所述的给粉装置包括依次设置的煤斗、给粉机、给粉管道和拨煤机，拨煤机靠近混合气室的一侧设置。进一步，所述的给粉机设置有反馈控制装置，反馈控制装置用于实时接收煤种热解特性、炉膛出口氮氧化物含量和运行负荷参数，并根据接收到的参数计算给煤量控制给粉机。优选的，所述的热解板呈板状设置，采用刚玉制成；热解板两端安装有轴承，并与设置在热解筒外的驱动装置连接。优选的，所述热解板的末端与热解筒内壁处设置有密封齿；焦炭室和预热解室均设有压力传感器，预热解室压力比焦炭室的压力高70-90Pa。优选的，在预热解室的出口设有热电偶实时测定热解气温度，温度低于设定阈值时，通入天然气。优选的，锅炉炉膛每面炉墙均由上到下布置有空气喷嘴、热解气喷嘴和焦炭喷嘴；热解气喷嘴或焦炭喷嘴的同一层四周均布有两组喷嘴，为对冲燃烧煤粉炉，对向的喷嘴为一组，两组喷嘴分别连接两个热解筒的预热解室且交替投运，用于连续供气或给粉。优选的，混气室输入端的中心一次风管路、天然气管路和烟气再循环管路依次由内向外同轴套设；中心一次风管路和天然气管路上设置第一阀门，一次风管上设置第二阀门，烟气再循环管路上设置第三阀门，连接空气喷嘴的燃尽风管路上设置第四阀门。一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原方法，基于上述任意一项所述的装置，将炉膛出口的部分高温烟气从烟气再循环管路送入预热解室使煤粉热解，热解结束后的热解气通过热解气喷嘴送入炉膛的还原区，将主燃区生成的NOx还原成N2，随后从空气喷嘴送入空气在燃尽区将未完全燃烧的热解气和煤粉燃烧；同时，位于预热解室中心位置的热解板绕中心轴旋转180°，热解生成的焦炭在重力作用下脱离热解板落入焦炭室，热解气与焦炭分离，再由一次风管送入的空气携带热解产生的焦炭从焦炭喷嘴送入炉膛主燃区。优选的，当因煤种变化，热解气产量不足以还原生成的氮氧化物导致炉膛出口氮氧化物偏高时，由天然气管路送入天然气调整还原效果；在低负荷下当烟气温度偏低不足以提供热解所需热量时，通过天然气管路增加天然气输送量和中心一次风管一次风量，增加预热解室内热量释放。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的装置通过热解板的间歇式旋转实现热解气与焦炭的分离，待预热解室内的热解气被带走后，热解板旋转，将焦炭带入下方的焦炭室，提高了分离效率；热解板的两面均可进行煤粉热解，缩短了间隔时间；同时通过在预热解室内投入天然气和空气有效提高了煤种适应性和工况范围；预热解后的焦炭在被热解后及时送入炉膛，提高了燃料初温，起到了稳燃的作用。进一步的，炉膛四周均布两组对冲燃烧的燃烧器，交替运行，进一步缩短由于热解板旋转造成的时间间隔。附图说明图1为本专利技术实例中所述装置的整体结构示意图。图2为本专利技术实例中所述燃烧器的布置示意图。图3为本专利技术实例中所述热解筒示意图。图4为本专利技术实例中所述套管局部放大示意图。图5为本专利技术实例中所述热解筒左视剖面图。图6为本专利技术实例中所述汽封局部放大示意图图中：第一阀门1、第二阀门2、煤斗3、给粉机4、混气室5、拨煤机6、热解板7、焦炭室8、预热解室9、第三阀门10、空气喷嘴11、第四阀门12、热解气喷嘴13、焦炭喷嘴14、第一喷嘴15、第二喷嘴16、第三喷嘴17、第四喷嘴18、中心一次风管路19、天然气管路20、烟气再循环管路21、一次风管22、给粉管道23、轴承24、热电偶25、密封齿26。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本专利技术保护内容的限制。本专利技术一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置和方法，通过将热解气和焦炭分离进行快捷简便的分离，实现煤粉的预热解再燃；具体的，利用再循环高温烟气预热解煤粉，通过热解板间歇式旋转将热解气和焦炭分离实现三区燃烧的低NOx再燃。本专利技术一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，如图1所示，包括预热解室9、焦炭室8、热解板7、烟气再循环管路21、天然气管路20、中心一次风管路19、热解气喷嘴13、空气喷嘴11、焦炭喷嘴14及其他辅助部件组成。所述给粉装置由煤斗3、给粉机4、拨煤机6及给粉管道23组成。所述热解装置包括热解筒拨煤机、心一次风管路19、天然气管路20、烟气再循环管道21、预热解室9、焦炭室8、热解板7等。为了避免由于间歇式热解给粉造成的间歇时间过长，如图1和图2所示，本专利技术在炉膛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，包括锅炉，热解筒，同轴转动设置在热解筒内的热解板(7)，以及设置在热解筒上部的给粉装置；所述的热解板(7)水平布置，且间歇性绕中心轴翻转；热解板(7)将热解筒分隔为上部的预热解室(9)和下部的焦炭室(8)；预热解室(9)的前端设置有用于提供热解气氛的混气室(5)，后端连通设置热解气喷嘴(13)；焦炭室(7)的前端设置一次风管(22)，后端连通设置焦炭喷嘴(14)；所述锅炉炉膛的还原区设置热解气喷嘴(13)，燃尽区设置控制喷嘴(11)，主燃区设置焦炭喷嘴(14)；炉膛出口烟气经烟气再循环管路(21)连接混气室(5)的输入端，混气室(5)的输入端还设置有中心一次风管路(19)和天然气管路(20)。

【技术特征摘要】
1.一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，包括锅炉，热解筒，同轴转动设置在热解筒内的热解板(7)，以及设置在热解筒上部的给粉装置；所述的热解板(7)水平布置，且间歇性绕中心轴翻转；热解板(7)将热解筒分隔为上部的预热解室(9)和下部的焦炭室(8)；预热解室(9)的前端设置有用于提供热解气氛的混气室(5)，后端连通设置热解气喷嘴(13)；焦炭室(7)的前端设置一次风管(22)，后端连通设置焦炭喷嘴(14)；所述锅炉炉膛的还原区设置热解气喷嘴(13)，燃尽区设置控制喷嘴(11)，主燃区设置焦炭喷嘴(14)；炉膛出口烟气经烟气再循环管路(21)连接混气室(5)的输入端，混气室(5)的输入端还设置有中心一次风管路(19)和天然气管路(20)。2.根据权利要求1所述的一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，所述的给粉装置包括依次设置的煤斗(3)、给粉机(4)、给粉管道(23)和拨煤机(6)，拨煤机(6)靠近混合气室(5)的一侧设置。3.根据权利要求2所述的一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，所述的给粉机(4)设置有反馈控制装置，反馈控制装置用于实时接收煤种热解特性、炉膛出口氮氧化物含量和运行负荷参数，并根据接收到的参数计算给煤量控制给粉机(4)。4.根据权利要求1所述的一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，所述的热解板(7)呈板状设置，采用刚玉制成；热解板(7)两端安装有轴承(24)，并与设置在热解筒外的驱动装置连接。5.根据权利要求1所述的一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，所述热解板(7)的末端与热解筒内壁处设置有密封齿(26)；焦炭室(7)和预热解室(9)均设有压力传感器，预热解室(9)压力比焦炭室(7)的压力高70-90Pa。6.根据权利要求1所述的一种煤粉预热解高效燃尽及低氮还原装置，其特征在于，在预热解室(9)的出口设有热电偶(25)实时测定热解...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭厚章，卢旭超，熊小鹤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61