返混自预热燃烧的锅炉系统、煤粉自预热燃烧方法技术方案

本发明专利技术涉及一种锅炉系统，包括炉膛和煤粉自热式燃烧器。所述煤粉自热式燃烧器包括预热室、返混装置、高温燃料连通管和燃料喷口。所述预热室形成内部空腔且底部设置有送粉风入口。所述返混装置包括气固分离器和料腿，所述气固分离器的入口位于预热室上部而与预热室的内部空腔相通，所述料腿与气固分离器的下部相通且向下延伸，所述料腿适于形成料封。所述连通管的一端与所述气固分离器的出口相通。所述燃料喷口与所述连通管的另一端连通。通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风入口送入的煤粉；且所述燃料喷口适于将燃料喷入到所述炉膛内。本发明专利技术还涉及一种煤粉的自预热燃烧方法。

【技术实现步骤摘要】
返混自预热燃烧的锅炉系统、煤粉自预热燃烧方法
本专利技术的实施例涉及锅炉领域，尤其涉及一种自预热燃烧的锅炉系统，一种煤粉自预热燃烧方法。
技术介绍
煤炭是中国主要能源和重要的化工原料。煤炭燃烧发电是煤炭作为一次能源利用的主要方式，煤炭热解或者气化制合成气和油品是煤炭作为化工原料以及清洁高效转化的重要方式。但是煤炭在利用过程中，均存在二次污染问题。比如煤粉燃烧过程中产生的氮氧化物是形成雾霾的主要污染物之一，对环境的危害较大；煤炭在热解或气化转化过程中产生大量挥发分含量较低，热值较低的残渣(又称热解半焦和气化残炭)，这类残渣处理不当，一方面危害环境，另一方面大大降低煤炭的利用率。因此，在中国煤炭利用技术已基本成熟的现状下，仍然有二次污染，包括气体污染物和固体污染物，未充分控制和解决等问题。
技术实现思路
为缓解或解决上述问题中的至少一个方面，提出本专利技术。本专利技术将粉体燃料的燃烧强制分成燃料预热和组织燃烧两个阶段，粉体燃料先通过自预热达到一定温度，然后再进行燃烧，此种预热强化燃烧的方法将实现粉体燃料的稳定高效燃烧，燃烧后烟气中氮氧化物排放远低于传统燃烧方法。同时，能够实现超低挥发分碳基燃料的高效清洁燃烧。在燃料预热阶段，使用了内置返混装置的预热室。根据本专利技术的实施例的一个方面，本专利技术提出一种锅炉系统，包括炉膛和煤粉自热式燃烧器，所述煤粉自热式燃烧器包括：预热室，所述预热室形成内部空腔且底部设置有送粉风入口；返混装置，设置于所述预热室的内部空腔，所述返混装置包括：气固分离器，所述气固分离器的入口位于预热室上部而与预热室的内部空腔相通；和料腿，所述料腿与气固分离器的下部相通且向下延伸，所述料腿适于形成料封；高温燃料连通管，所述连通管的一端与所述气固分离器的出口相通；和燃料喷口，与所述连通管的另一端连通，其中：通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风入口送入的煤粉；所述燃料喷口适于将燃料喷入到所述炉膛内。可选的，所述燃料喷口与在径向方向上依次设置在其外侧的内二次风喷口和外二次风喷口一起构成同轴射流多通道喷口。可选的，所述锅炉系统还包括燃烧器控制装置，用于控制或者调整给煤量、送粉风量、内二次风量、外二次风量中的至少一种。可选的，预热室的送粉风入口与制粉系统连通。可选的，所述锅炉系统还包括第二燃烧器，用于向炉膛内喷入燃料。可选的，所述锅炉系统还包括烟气再循环管道，用于引出燃烧烟气作为再循环烟气，所述再循环烟气作为送粉风的一部分和/或自所述燃料喷口喷入炉膛内的燃料的助燃风的一部分。可选的，所述预热室为筒体和/或所述返混装置为水冷结构或者由耐火耐磨材料制成。可选的，所述料腿包括与气固分离器的下部连接的竖直部以及与竖直部的下端连接的倾斜部。所述倾斜部与纵向形成的夹角可在大于等于20度小于30度的范围内；或者所述倾斜部与纵向形成的夹角可在大于等于30度小于等于50度的范围内。可选的，所述料腿的出口段为出口通道的横截面积渐缩的形状。可选的，所述料腿的出口设置有挡板，所述挡板用于限缩料腿出口的通道横截面积或者为煤粉从料腿的出口流出提供阻力。根据本专利技术的实施例的另一方面，提出了一种煤粉自预热燃烧方法，包括步骤：提供预热室、返混装置和燃料喷口，返混装置设置于预热室的内部空间，返混装置包括气固分离器和与之相连的料腿，气固分离器的出口与燃料喷口相通，燃料喷口适于将来自气固分离器出口的燃料喷入炉膛燃烧；从预热室的底部向预热器的内部空间通入携带煤粉的送粉风；和利用气固分离器从进入气固分离器的风粉混合物中分离煤粉，分离的煤粉通过料腿的出口进入预热室的内部空间，其中：由送粉风送入的煤粉在预热室内在还原性气氛下发生燃烧和部分气化反应；通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风送入的煤粉。可选的，送粉风的风量占煤粉完全燃烧理论空气量的10～25％。进一步的，所述方法还包括步骤：在燃料喷口处加入完全燃烧理论空气量的30～70％空气或空气/再循环烟气的混合物；以及在燃料喷口上方再加入完全燃烧理论空气量的20～60％的空气。可选的，所述料腿包括与气固分离器的下部连接的竖直部以及与竖直部的下端连接的倾斜部；且所述方法还包括步骤：选择或者确定所述倾斜部与竖直线之间的夹角以调节或者确定料腿内封料的高度。可选的，所述方法还包括步骤：选择或者确定所述料腿的出口通道的横截面的渐缩形状以调节或者确定料腿内封料的高度。可选的，在料腿的出口端面处设置挡板以限缩料腿的出口通道的横截面积或者为煤粉从料腿的出口流出提供阻力。可选的，所述方法还包括步骤：将燃烧烟气作为再循环烟气，所述再循环烟气作为送粉风的一部分和/或自所述燃料喷口喷入炉膛内的燃料的助燃风的一部分。附图说明图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的煤粉自预热设备的示意图；图2为根据本专利技术的一个示例性实施例的煤粉自热式燃烧器的示意图；图3为根据本专利技术的一个示例性实施例的料腿结构的示意图；图4为根据本专利技术的一个示例性实施例的锅炉系统的示意图；图5为根据本专利技术的另一个示例性实施例的锅炉系统的示意图；图6为根据本专利技术的再一个示例性实施例的锅炉系统的示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的煤粉自预热设备的示意图。如图1所示，一种煤粉自热式燃烧器包括：预热室2，所述预热室2形成内部空腔且底部设置有送粉风入口；和返混装置3，设置于所述预热室2的内部空腔，所述返混装置3包括：气固分离器3-1，所述气固分离器3-1的入口3a位于预热室上部而与预热室的内部空腔相通，所述气固分离器3-1的出口适于与预热室外部相通；和料腿3-2，所述料腿3-2与气固分离器的下部相通且向下延伸，所述料腿适于形成料封，其中：通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风入口送入的煤粉。如图1-3所示，所述料腿3-2包括与气固分离器3-1的下部连接的竖直部以及与竖直部的下端连接的倾斜部。虽然没有示出，所述料腿的出口段为出口通道的横截面积渐缩的形状。如图3所示，所述料腿的出口设置有挡板5，所述挡板用于限缩料腿出口的通道横截面积或者为煤粉从料腿的出口流出提供阻力。如图3所示，所述挡板5位于料腿的出口端面的上半部。虽然没有示出，煤粉自预热设备还可包括挡板控制装置，用于控制所述挡板在料腿的出口端面处的位置。在本专利技术中，在预热室内部设置返混装置，取消需要单独控制的返料器，简单可靠，易于操作，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锅炉系统，包括炉膛和煤粉自热式燃烧器，所述煤粉自热式燃烧器包括：/n预热室，所述预热室形成内部空腔且底部设置有送粉风入口；/n返混装置，设置于所述预热室的内部空腔，所述返混装置包括：/n气固分离器，所述气固分离器的入口位于预热室上部而与预热室的内部空腔相通；和/n料腿，所述料腿与气固分离器的下部相通且向下延伸，所述料腿适于形成料封；/n高温燃料连通管，所述连通管的一端与所述气固分离器的出口相通；和/n燃料喷口，与所述连通管的另一端连通，/n其中：/n通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风入口送入的煤粉；/n所述燃料喷口适于将燃料喷入到所述炉膛内。/n

【技术特征摘要】
1.一种锅炉系统，包括炉膛和煤粉自热式燃烧器，所述煤粉自热式燃烧器包括：
预热室，所述预热室形成内部空腔且底部设置有送粉风入口；
返混装置，设置于所述预热室的内部空腔，所述返混装置包括：
气固分离器，所述气固分离器的入口位于预热室上部而与预热室的内部空腔相通；和
料腿，所述料腿与气固分离器的下部相通且向下延伸，所述料腿适于形成料封；
高温燃料连通管，所述连通管的一端与所述气固分离器的出口相通；和
燃料喷口，与所述连通管的另一端连通，
其中：
通过料腿的出口进入预热室的内部空间的煤粉适于加热由送粉风入口送入的煤粉；
所述燃料喷口适于将燃料喷入到所述炉膛内。


2.根据权利要求1所述的锅炉系统，其中：
所述燃料喷口与在径向方向上依次设置在其外侧的内二次风喷口和外二次风喷口一起构成同轴射流多通道喷口。


3.根据权利要求2所述的锅炉系统，还包括：
燃烧器控制装置，用于控制或者调整给煤量、送粉风量、内二次风量、外二次风量中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的锅炉系统，其中：
预热室的送粉风入口与制粉系统连通。


5.根据权利要求1所述的锅炉系统，还包括：
第二燃烧器，用于向炉膛内喷入燃料。


6.根据权利要求1所述的锅炉系统，还包括：
烟气再循环管道，用于引出燃烧烟气作为再循环烟气，所述再循环烟气作为送粉风的一部分和/或自所述燃料喷口喷入炉膛内的燃料的助燃风的一部分。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的锅炉系统，其中：
所述预热室为筒体和/或所述返混装置为水冷结构或者由耐火耐磨材料制成。


8.根据权利要求1-6中任一项所述的锅炉系统，其中：
所述料腿包括与气固分离器的下部连接的竖直部以及与竖直部的下端连接的倾斜部，且
所述倾斜部与纵向形成的夹角在大于等于20度而小于30度的范围内；或者所述倾斜部与纵向形成的夹角在大于等于30度小于等于50度的范围内。


9.根据权利要求1-6中任一项所述的锅炉系统，其中：
所述料腿的出口段为出口通道的横截...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诗媛，欧阳子区，那永洁，刘敬樟，朱建国，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11