阅读说明：本技术 一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统及方法 (Reverse alpha-shaped flame air distribution type grate-fired furnace combustion system and method ) 是由 杜谦 高建民 栾积毅 赵义军 冷浩 崔朝阳 赵广播 吴少华 秦裕琨 于 2020-11-20 设计创作，主要内容包括：一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统及方法,它属于锅炉技术领域。它包括前拱、后拱、炉排和配风系统；前拱和后拱分别倾斜布置,前拱的顶部高度小于后拱的顶部高度,后拱的长度小与前拱的长度,且前拱与后拱的夹角为钝角,前拱、后拱和分隔板分隔为前区和后区,前区为燃烧区,后区为冷却区；所述配风系统包括主管、风机、排烟管和多个配风管；排烟管和多个配风管的一端与主管连接,多个配风管的另一端分别由前拱或后拱伸入燃烧室,每个配风管上设有一个调节阀,排烟管的另一端伸入冷却排烟区,主管与现有锅炉的空气预热器连通,主管和排烟管上分别设有一个风机。本发明减少氮氧化合物生成,减少排烟损失。(A combustion system and a method of a reverse alpha-shaped flame air distribution type grate-fired furnace belong to the technical field of boilers. It comprises a front arch, a rear arch, a fire grate and an air distribution system; the front arch and the rear arch are respectively obliquely arranged, the top height of the front arch is smaller than that of the rear arch, the length of the rear arch is smaller than that of the front arch, an included angle between the front arch and the rear arch is an obtuse angle, the front arch, the rear arch and the partition plate are divided into a front area and a rear area, the front area is a combustion area, and the rear area is a cooling area; the air distribution system comprises a main pipe, a fan, a smoke exhaust pipe and a plurality of air distribution pipes; the one end of discharging fume pipe and a plurality of air distribution pipes is connected with being responsible for, and the other end of a plurality of air distribution pipes stretches into the combustion chamber by preceding arch or back arch respectively, is equipped with an governing valve on every air distribution pipe, and the other end of discharging fume the pipe stretches into cooling exhaust area, is responsible for the air heater intercommunication with current boiler, is responsible for and is equipped with a fan on the pipe of discharging fume respectively. The invention reduces the generation of nitrogen oxides and reduces the loss of smoke exhaust.)

一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统及方法

技术领域

本发明涉及一种锅炉及锅炉燃烧方法，具体涉及一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统及方法，属于锅炉技术领域。

背景技术

层燃炉因结构简单、操作方便和对司炉人员素质要求不高而被广泛使用,据统计其在工业锅炉中占比高达90％,应用遍及建材、化工、印染、热处理、制药等诸多行业领域，是我国锅炉一种重要的燃烧方式。层燃炉的热损失是影响其燃烧效率的因素,现有的层燃率存在以下问题：

1、现有的层燃炉燃烧控制不佳，煤层燃尽困难，数据表明在很多情况下炉排灰渣含炭量可达30％-40％。如发明专利申请《一种往复炉排层燃炉》(申请号：201310365289.2，申请日：2013.08.19)利用后拱再辐射将煤引燃，加长炉排使煤燃尽，并未彻底解决煤燃尽困难的问题且使炉体尺寸增大。

2、采用前后拱形成的α火焰，由于前部高挥发分的气流和后部高温富氧气流难以实现良好的混合，为燃尽可燃气体，使得烟气中未燃尽气体较多,存在烟气中过量空气系数较大的问题,造成排烟热损失较大；；同时在低负荷工况下，α火焰难以形成，烟气中和未燃尽气体更多。排烟热损失在锅炉热损失中占有很大比重，降低排烟热损失是锅炉节能方向之一。如发明专利《一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统》(专利号：ZL201610963638.4，申请日：2016.10.28)采用PLC控制系统内嵌层燃炉分级燃烧控制系统，通过现场测量和数值模拟仿真，获得不同负荷下层燃炉内高度方向的温度场分布，并建立层燃炉温度场数据库，未完全解决未燃尽气体过多的问题。

3、层燃炉α火焰将后拱高氧高温的烟气卷入到热解区，使氮氧化物大量生成。目前,层燃炉NO_x排放控制技术主要以烟气再循环和选择性非催化还原(SNCR)为主或其联合技术。烟气再循环技术存在灰渣含碳量升高和进一步降低炉膛温度等问题,导致层燃炉热效率下降。SNCR技术因层燃炉炉膛空间有限和炉温偏低,多选用反应温度较低的氨水为还原剂,经常遇到有效喷氨点寻找困难、还原反应时间不足、氨逃逸率上升等问题，氨逃逸也会产生严重的大气污染问题。如发明专利申请《一种用于链条炉的和烟气再循环耦合脱硝系统》(申请号：201610817509.4，申请日：2016.09.12)采用耦合技术，存在所述的容易造成炉膛温度分布不均匀、空间有限及温度偏低的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，而提供一种反α形火焰配分式层燃炉燃烧系统及低氮燃烧方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统，它包括前拱、后拱、炉排和配风系统；前拱和后拱的下方设置有炉排；前拱和后拱分别倾斜布置，前拱的顶部高度小于后拱的顶部高度，后拱的长度小与前拱的长度，且前拱与后拱的夹角为钝角，前拱、后拱和分隔板分隔为前区和后区，前区为燃烧区，后区为冷却区，前拱和后拱之间的燃烧区可产生反α形火焰；配风系统包括主管、风机、排烟管和多个配风管；排烟管和多个配风管的一端与主管连接，多个配风管的另一端分别由前拱或后拱伸入燃烧室，每个配风管上设有一个调节阀，排烟管的另一端伸入冷却排烟区，主管与现有锅炉的空气预热器连通，主管和排烟管上分别设有一个风机。

一种低氮燃烧方法，包括：由风机驱动从空气预热器来的热空气送入主管，与由风机驱动从冷却区出来的高温烟气混合后，煤粉燃烧后的炉渣落入后拱的末端，风机将炉渣未燃尽挥发分和未燃尽的气体通过排烟管带入主管内并与主管内的热空气混合，混合后的高温气体经配风管送入燃烧区，再循环燃烧，燃烧产生反α形火焰，使燃烧更加充分。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、通过将前拱设置的比后拱低，前拱的倾斜角度小于后拱的倾斜角度，前拱相对较长较低，而后拱设计较短较高，使煤粉燃烧时形成反α形火焰，并设置配风系统使燃烧的烟气与预热的空气混合再循环燃烧，解决未燃尽气体过多的问题，同时高温的烟气有助于燃烧并提高燃尽区的燃烧温度，减少灰渣含碳量和固相未完全燃烧损失。前拱和后拱之间燃烧区产生反α形火焰，避免高氧高温的烟气卷入热解区(前拱下端位置)，减少氮氧化物生成。

二、针对炉排上燃烧产生的未燃尽挥发分和未燃尽气体，在炉排的对应位置，从前拱或后拱引入从冷却区来的高温烟气及空气预热器过来的热空气的混合高温气体，利用配分系统实现燃烧过程的精准配风，一方面使未燃尽气体充分燃烧，进一步减少氮氧化物生成，减少气相未完全燃烧损失，同时降低助燃空气量，降低过剩空气系数，从而减少排烟热损失。

三、煤加入锅炉后水分先蒸发，继而挥发分挥发，温度高则挥发速率快。挥发分都是碳氢化合物，它挥发后形成何种物质，与其挥发时是在富氧环境中，还是在缺氧环境中差别很大。在富氧情况下挥发时，碳氢化物有氧存在就成为羟基化合物，羟基化合物与氧又生成醛。一部分醛直接燃烧生成H₂O及CO₂；另一部分分解成H₂及CO，然后燃烧，而H₂及CO很容易燃烧。挥发分在缺氧情况下挥发时，由于缺氧，不可能形成羟基化合物，而进行热分解形成H₂及炭黑(C)。H₂很容易燃烧生成H₂O，进而造成着火困难；通过引入高温富氧烟气，促进挥发分析出并形成易着火成分，解决前拱的热解区(前拱下方区域)着火问题。

附图说明

图1是本发明示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明，本实施方式大的一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统，它包括前拱1、后拱2和炉排3；前拱1和后拱2的下方设置有炉排3；还包括配风系统4；前拱1和后拱2分别倾斜布置，前拱1的顶部高度HA小于后拱2的顶部高度HB，后拱2的长度小与前拱1的长度，且前拱1与后拱2的夹角为钝角，前拱、后拱和分隔板分隔为前区和后区，前区为燃烧区，后区为冷却区，前拱1和后拱2之间的燃烧区可产生反α形火焰；配风系统4包括主管4-1、风机、排烟管4-2和多个配风管4-3；排烟管4-2和多个配风管4-3的一端与主管4-1连接，多个配风管4-3的另一端分别由前拱1或后拱2伸入燃烧室，每个配风管4-3上设有一个调节阀，排烟管4-2的另一端伸入冷却排烟区，主管4-1与现有锅炉的空气预热器连通，主管4-1和排烟管4-2上分别设有一个风机。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式多个配风管4-3中的一个配风管4-3伸入前拱1下方的热解区。前拱下方由左至右分别为预热区、热解区和着火区，中间为主燃区，右侧是燃尽区5。通过向前拱1的热解区通入高温混合烟气，解决前拱1的热解区着火困难的问题。高温气体引入前拱的热解区，引燃热气，从而解决点火问题；利用冷却区降低从炉排排出的灰渣温度，降低灰渣物理热损失，同时从冷却区排出的富氧高温烟气引入前后拱，使这部分气体得到充分利用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式所述前拱1与水平面的夹角β为25°-30°。如此设置，尽可能增长前拱1的长度，使燃烧的火焰在前拱1与后拱2形成反α火焰。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述后拱2与水平面的夹角θ为40°-45°。如此设置，使前拱1的长度大于后拱2的长度，使燃烧的火焰在前拱1与后拱2形成反α形火焰。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式一种反α形火焰配风式层燃炉燃烧系统的低氮燃烧方法包括如下：由风机驱动从空气预热器来的热空气送入主管4-1，与由风机驱动从冷却区出来的高温烟气混合后，煤粉燃烧后的炉渣落入后拱2的末端，风机将炉渣未燃尽挥发分和未燃尽的气体通过排烟管4-2带入主管4-1内并与主管4-1内的热空气混合，混合后的高温气体经配风管4-3送入燃烧区，再循环燃烧，使燃烧更加充分。