一種同時(shí)降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖爐制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種同時(shí)降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的燃煤采暖爐，所述燃煤采暖爐主體頂部一側(cè)設(shè)置加煤口，燃煤采暖爐主體頂部與加煤口相對(duì)一側(cè)設(shè)置煙囪；燃煤采暖爐主體內(nèi)上部豎直設(shè)置水套隔板，將燃煤采暖爐主體內(nèi)上部分為與加煤口相連的干餾熱解區(qū)以及與煙囪相連的煙氣燃盡換熱區(qū)；燃煤采暖爐主體內(nèi)下部未設(shè)隔板的區(qū)域?yàn)榘虢谷紵齾^(qū)；半焦燃燒區(qū)下部傾斜設(shè)置爐箅子，所述爐箅子下方設(shè)有一次風(fēng)口；所述半焦燃燒區(qū)上部的燃盡區(qū)設(shè)有二次風(fēng)口；所述燃盡區(qū)內(nèi)設(shè)設(shè)置采暖用水換熱管。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過對(duì)現(xiàn)有民用采暖爐的改進(jìn)，使所述燃煤采暖爐具有燃燒穩(wěn)定，熱效率高，適用各種煙煤，生物質(zhì)等燃料的無煙排放。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種同時(shí)降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖爐
本技術(shù)屬于燃煤燃燒設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種燃煤采暖爐，尤其涉及一種同時(shí)降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖爐。
技術(shù)介紹
民用燃煤爐主要指以散煤為燃料(包括煙煤及無煙煤)，以炊事或取暖為目的的家用小型燃煤爐具；民用燃煤爐也包括用蜂窩煤和煤球?yàn)槿剂系臓t具。目前，市面上民用爐具的主要型式有兩種：正燒爐(圖1(a))：即傳統(tǒng)的最簡單也是最普遍的直燃方式，固體燃料燃燒時(shí)火焰順熱煙氣自然流動(dòng)方向傳播，燃燒強(qiáng)度高，火力旺，能滿足用戶炊事需求。正燒爐適用于無煙煤等揮發(fā)分低的燃料。正燒爐雖然具有良好的炊事能力，但在使用煙煤散煤或以煙煤為原料制成的型煤時(shí)，由于燃煤加入后受熱升溫，揮發(fā)分析出，隨煙氣立即排出，揮發(fā)分難以燃盡，導(dǎo)致大量黑煙(焦油，CO，VOC，硫和氮的氧化物等)冒出，嚴(yán)重污染環(huán)境。此外，正燒爐用于采暖時(shí)，需要頻繁加煤，且加煤時(shí)燃燒強(qiáng)度，污染物排放大幅變化，具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性和周期性。反燒爐(圖1(b))：即固體燃料燃燒時(shí)火焰逆熱煙氣自然流動(dòng)方向傳播的燃燒方式，具有能延緩揮發(fā)分析出速度的特點(diǎn)，爐溫高、燃燒充分，可基本消除黑煙，顆粒物排放濃度低，適用于煙煤等揮發(fā)分高的燃料，適合采暖。然而，反燒燃燒強(qiáng)度高，燃燒區(qū)溫度高，導(dǎo)致SO2和氮氧化物排放濃度高。為了有效消煙，反燒爐多采用多回程煙道，因而炊事火力較弱，不適宜于炊事，只能取暖，難以被大部分老百姓接受。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究表明，目前市面上的民用爐具均存在爐具燃燒周期性強(qiáng)、負(fù)荷不易調(diào)節(jié)，封火時(shí)間短，耗煤量大等缺陷。不論是正燒爐還是反燒爐，其在加煤后會(huì)迅速升溫，揮發(fā)分快速析出，導(dǎo)致大量的硫及氮氧化物急劇析出排放。爐具與原料煤不匹配，導(dǎo)致爐膛燃燒溫度及過量空氣系數(shù)過高，不僅經(jīng)常出現(xiàn)爐膛結(jié)焦影響正常使用，NOx排放濃度升高，并且不利于爐內(nèi)燃燒過程中的煤灰的自固硫或添加的固硫劑的固硫。高揮發(fā)分含量(Vdaf大于15％左右)的煙煤在傳統(tǒng)正燒爐中燃燒，有大量黑煙冒出；在反燒爐中燃燒，會(huì)使?fàn)t膛及尾部煙道中有大量煤焦油附著，影響換熱效果的同時(shí)造成煙道堵塞，影響通風(fēng)，難以清洗。針對(duì)傳統(tǒng)正燒爐和反燒爐中存在的問題，人們又研究出可同時(shí)應(yīng)用于炊事和采暖的民用燃煤爐-氣化爐(如CN201212696Y和CN201555250U等)。氣化爐本質(zhì)上屬于正燒爐，不同于傳統(tǒng)的正燒爐，其將燃煤析出的揮發(fā)分在隨煙氣排出前，經(jīng)過二次風(fēng)燃燒，降低排煙黑度。然而有的氣化爐，如圖2所示，在每次加煤前都要將切換拉桿到供暖狀態(tài)，進(jìn)而使加煤時(shí)爐內(nèi)燃燒狀態(tài)變化較大(如火力強(qiáng)弱和污染物的排放量等)。并且，氣化爐在炊事時(shí)依然為“正燒”，使用煙煤炊事時(shí)依然冒煙，并未從根本上解決穩(wěn)定燃燒和降低SO2，染氣體排放的問題。作為民用燃煤爐有效降低氮氧化物的低氮燃燒技術(shù)，CN1110776公開了一種抑制氮氧化物的無煙燃燒方法及燃煤爐。該燃燒方法稱為分級(jí)燃燒方法，其要點(diǎn)是在煤爐內(nèi)將煤層分為預(yù)熱干餾區(qū)和一次燃燒區(qū)，經(jīng)爐箅進(jìn)入的空氣僅通過一次燃燒區(qū)，預(yù)熱干餾區(qū)缺氧干餾產(chǎn)生的可燃物直接經(jīng)煤層導(dǎo)向進(jìn)入一次燃燒區(qū)，與其中的煤(焦和半焦)和空氣混合燃燒，未燃盡的可燃物進(jìn)入二次燃燒區(qū)進(jìn)一步燃燒，排出物潔凈無煙。分級(jí)燃燒可以有效降低燃煤過程氮氧化物排放，其基本原理如圖3所示。當(dāng)煤從加煤口加入后，首先被從焦炭燃燒區(qū)傳來的熱量加溫，逐漸在貧氧環(huán)境中進(jìn)行干餾、熱解。產(chǎn)生的焦油，揮發(fā)分和半焦一起向下流動(dòng)到半焦燃燒區(qū)。在半焦燃燒區(qū)，一次燃燒空氣從進(jìn)風(fēng)口流入，使焦油、半焦和揮發(fā)分燃燒，同時(shí)熱解氣和半焦發(fā)生如下反應(yīng)：C+2NO＝CO2+N2；2CO+2NO＝2CO2+N2；NH3+NO+O2＝N2+3/2H2O其結(jié)果是，煤自身產(chǎn)生的還原性物質(zhì)半焦(C)、CO和NH3，有效還原煤燃燒生產(chǎn)的NO，實(shí)現(xiàn)了擬制和降低氮氧化物的目的。然而已有分級(jí)燃燒爐主要針對(duì)燃燒散煤而設(shè)計(jì)。由于散煤尺寸不均勻，煤粒/塊間空隙小，所以爐體高度低，半焦燃燒區(qū)熱強(qiáng)度大，燃燒溫度高達(dá)1300℃以上，雖然有利于消煙和焦炭燃盡，但一定程度上增加了半焦氮生成氮氧化物的趨勢(shì)，抵消了分級(jí)燃燒對(duì)NOx的減排作用。若在分級(jí)燃燒爐中使用型煤為燃料時(shí)，由于型煤形狀規(guī)整，空隙率大，干餾熱解區(qū)容易過熱，發(fā)生加煤側(cè)煤層全部燃燒(燒透)而失去熱解區(qū)和半焦燃燒區(qū)的區(qū)別，從而不能實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒脫除氮氧化物的作用；這也造成了爐具由于加煤，排渣等操作造成燃燒和污染物排放的不穩(wěn)定性(或周期性)。另外，為了提高燃盡率，半焦燃燒區(qū)燃燒強(qiáng)度大，溫度高，在使用低熔點(diǎn)煙煤時(shí)，容易結(jié)焦，影響爐具正常使用。由于半焦燃燒區(qū)燃燒溫度高，在使用有固硫劑的高硫煤為型煤原料時(shí)，型煤固硫效果差，難以達(dá)到“高硫煤燃燒低硫排放”的目的。可見，已有分級(jí)燃燒爐并不適合于散煤之外的固硫型煤。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有民用取暖爐和分級(jí)燃燒爐中存在的燃燒和污染物排放的不穩(wěn)定性，對(duì)燃煤種類的普適性較低，降低了分級(jí)燃燒對(duì)NOx的減排作用等問題，本技術(shù)提供了一種具有降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃燒的燃煤采暖爐。本技術(shù)通過對(duì)現(xiàn)有民用采暖爐的改進(jìn)，在分級(jí)燃燒理論的基礎(chǔ)上，通過對(duì)采暖爐爐體的改進(jìn)，使技術(shù)中所述燃煤采暖爐可適用于更多煤種，特別是具有復(fù)合添加劑的固硫型煤，包括含硫量較高的煙煤或高硫無煙煤型煤。并且，本技術(shù)所述燃煤采暖爐爐體結(jié)構(gòu)緊湊通風(fēng)阻力小，換熱面設(shè)計(jì)合理，通過合理布局熱解和燃燒區(qū)，控制爐溫，在提高燃煤的燃燒效率的同時(shí)，提高固硫型煤的固硫效率，降低氮氧化物生成和排放。同時(shí)具有供暖穩(wěn)定，周期性小，勞動(dòng)強(qiáng)度低，干凈整潔，安全性高，外觀漂亮，一爐多用，可在穩(wěn)定供暖的同時(shí)連續(xù)提供生活用熱水等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)此目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：本技術(shù)提供了一種基于分級(jí)燃燒，同時(shí)降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放的高效燃煤采暖爐，所述燃煤采暖爐主體頂部一側(cè)設(shè)置加煤口，燃煤采暖爐主體頂部與加煤口相對(duì)一側(cè)設(shè)置煙囪；所述燃煤采暖爐主體內(nèi)上部與爐頂垂直設(shè)置水套隔板，水套隔板將燃煤采暖爐主體內(nèi)上部分為與加煤口相連的干餾熱解區(qū)以及與煙囪相連的煙氣燃盡及換熱區(qū)；所述燃煤采暖爐主體內(nèi)水套隔板的下部區(qū)域?yàn)榘虢谷紵齾^(qū)；半焦燃燒區(qū)下部傾斜設(shè)置爐箅子，所述爐箅子下方設(shè)有一次風(fēng)口；所述半焦燃燒區(qū)與煙氣燃盡換熱區(qū)相接處設(shè)有二次風(fēng)口；所述燃盡區(qū)內(nèi)設(shè)設(shè)置采暖用水換熱管。所述爐箅子下方設(shè)有收灰斗；所述干餾熱解區(qū)與半焦燃燒區(qū)相接處的燃煤采暖爐主體的爐壁上設(shè)有一次空氣補(bǔ)充進(jìn)口；所述煙囪外側(cè)環(huán)繞煙囪設(shè)置第一水冷套；所述燃煤采暖爐主體外部加煤口一側(cè)設(shè)置第二水冷套。其中，所述干餾熱解區(qū)為貧氧干餾熱解區(qū)；所述煙氣燃盡換熱區(qū)為富氧煙氣燃盡換熱區(qū)。以下作為本技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本技術(shù)提供的技術(shù)方案的限制，通過以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的技術(shù)目的和有益效果。作為本技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述水套隔板與第一水冷套相連通。作為本技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述爐箅子為固定式或活動(dòng)式，且爐箅子上設(shè)有布風(fēng)孔。作為本技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，所述干餾熱解區(qū)爐膛的高徑比H/D≥2，例如2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或5.5等以及更高比值，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。作為本技術(shù)優(yōu)選的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種燃煤采暖爐，其特征在于，所述燃煤采暖爐主體(1)頂部一側(cè)設(shè)置加煤口(2)，燃煤采暖爐主體(1)頂部與加煤口(2)相對(duì)一側(cè)設(shè)置煙囪(3)；所述燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)上部與爐頂垂直設(shè)置水套隔板(4)，水套隔板(4)將燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)上部分為與加煤口(2)相連的干餾熱解區(qū)(5)以及與煙囪(3)相連的煙氣燃盡換熱區(qū)(6)；所述燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)水套隔板(4)的下部區(qū)域?yàn)榘虢谷紵齾^(qū)(7)；半焦燃燒區(qū)(7)下部傾斜設(shè)置爐箅子(8)，所述爐箅子(8)下方設(shè)有一次風(fēng)口(9)；所述半焦燃燒區(qū)(7)與煙氣燃盡換熱區(qū)(6)相接處設(shè)有二次風(fēng)口(10)；所述煙氣燃盡換熱區(qū)(6)內(nèi)設(shè)置采暖用水換熱管(11)；所述爐箅子(8)下方設(shè)有收灰斗(12)；所述干餾熱解區(qū)(5)與半焦燃燒區(qū)(7)相接處的燃煤采暖爐主體(1)的爐壁上設(shè)有一次空氣補(bǔ)充進(jìn)口(13)；所述煙囪(3)外側(cè)環(huán)繞煙囪設(shè)置第一水冷套(14)；所述燃煤采暖爐主體(1)外部加煤口(2)一側(cè)設(shè)置第二水冷套(15)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種燃煤采暖爐，其特征在于，所述燃煤采暖爐主體(1)頂部一側(cè)設(shè)置加煤口(2)，燃煤采暖爐主體(1)頂部與加煤口(2)相對(duì)一側(cè)設(shè)置煙囪(3)；所述燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)上部與爐頂垂直設(shè)置水套隔板(4)，水套隔板(4)將燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)上部分為與加煤口(2)相連的干餾熱解區(qū)(5)以及與煙囪(3)相連的煙氣燃盡換熱區(qū)(6)；所述燃煤采暖爐主體(1)內(nèi)水套隔板(4)的下部區(qū)域?yàn)榘虢谷紵齾^(qū)(7)；半焦燃燒區(qū)(7)下部傾斜設(shè)置爐箅子(8)，所述爐箅子(8)下方設(shè)有一次風(fēng)口(9)；所述半焦燃燒區(qū)(7)與煙氣燃盡換熱區(qū)(6)相接處設(shè)有二次風(fēng)口(10)；所述煙氣燃盡換熱區(qū)(6)內(nèi)設(shè)置采暖用水換熱管(11)；所述爐箅子(8)下方設(shè)有收灰斗(12)；所述干餾熱解區(qū)(5)與半焦燃燒區(qū)(7)相接處的燃煤采...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：白丁榮，王振平，梁斌，劉新華，張海燕，白浩隆，馬喜紅，郝江平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：兗礦集團(tuán)有限公司，中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：新型
國別省市：山東,37