專利名稱：一種煤粉鍋爐的前置反應裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤粉鍋爐燃燒技術領域，特別是涉及一種煤粉鍋爐的前置反應裝置。
背景技術：
我國一次能源以煤為主，目前火力發(fā)電裝機超過7億千瓦、NOx排放量巨大，2007年我國火電NOx排放量為855萬噸，2010年為1038萬噸，由于排放量和危害的逐年增加，我國政府對NOx排放采取積極的治理措施，制訂了更加嚴格的標準。2011年，環(huán)保部頒布新的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)替代GB13223-2003，從2012年I月I日起實施。最新排放標準規(guī)定:自2014年7月I日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐、自2012年I月I日起，新建火力發(fā)電鍋爐和所有重點地區(qū)火力發(fā)電鍋爐的氮氧化物排放限值為100mg/Nm3。目前國內外控制NOx排放的方法主要有兩大類:一是爐內脫硝，在煤粉燃燒過程中控制NOx的生成，即低NOx燃燒技術；二是煙氣脫硝，通過對煙氣的凈化處理脫除大部分N0X。盡管目前我國火電廠已經(jīng)積極采用爐內低NOx燃燒技術，多數(shù)也只能達到200-500mg/Nm3，仍無法滿足國家最新減排要求，因此必須在鍋爐尾部煙道增加煙氣凈化系統(tǒng)，即利用選擇性催化還原技 術(SCR)。但SCR不僅建設投資巨大，運行費用高，而且?guī)砗艽蟮陌踩[患和新的環(huán)保問題，特別是許多在用機組根本就沒有安裝這些設備的空間。由于電煤供應基本上是市場行為，煤電價格不能聯(lián)動，使很多發(fā)電企業(yè)進入了微利甚至虧損的局面。提高鍋爐的適應能力，為鍋爐燃用廉價煤創(chuàng)造條件，使發(fā)電企業(yè)擴大利潤空間或減少虧損，非常必要。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種煤粉鍋爐的前置反應裝置，解決煙氣中NOx含量高，運行成本高，鍋爐對煤質的適應性差的問題?；谏鲜瞿康模緦嵱眯滦吞峁┑拿悍坼仩t的前置反應裝置，包括前置反應機構、濃淡煤粉分離機構、點火機構、蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)，所述前置反應機構的入口通道、反應室和出口通道依次連通，所述出口通道的末端與鍋爐的爐膛連通；其中，所述濃淡煤粉分離機構包括濃淡分離器、濃煤粉段和淡煤粉段，所述濃淡分離器通過濃煤粉段與前置反應機構的入口通道連通、并通過所述淡煤粉段與鍋爐的爐膛連通；所述點火機構設置于反應室的入口處，用于點燃進入所述前置反應機構的濃煤粉；所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)分別設置于反應室上，分別用于調節(jié)進入所述反應室的蒸汽、空氣和氧氣的流量?？蛇x地,所述入口通道的橫截面面積小于反應室的橫截面面積?？蛇x地，所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)均與中央主控制模塊相連，所述中央主控制模塊用于調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。較佳地，所述反應室上還設置有火焰檢測部件，所述火焰檢測部件用于接收火焰信號，并將所述火焰信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊控制蒸汽、空氣和氧氣的開啟或者關閉；同時，火焰信號還發(fā)送至電站機組的集散控制系統(tǒng)，由集散控制系統(tǒng)控制煤粉的開啟或者關閉。較佳地，所述反應室和/或出口通道上還設置有溫度檢測部件，所述溫度檢測部件用于接收溫度信號，并將所述溫度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。優(yōu)選地，所述溫度檢測部件為熱電偶。較佳地，所述出口通道上還設置有氣氛檢測部件，所述氣氛檢測部件用于接收氣體濃度信號，并將所述氣體濃度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。優(yōu)選地，所述氣氛檢測部件為在線氣體分析儀?？蛇x地，所述出口通道上還設置有用于輸出反應室內生成的氣體的導出管?？蛇x地，所述點火機構上還設置有用于向點火機構輸入氧氣或者空氣的供氧部件。從上面所述可以看出，本實用新型提供的煤粉鍋爐的前置反應裝置通過對反應物濃度、反應室溫度和火焰等信號的檢測來控制反應過程的速度和程度；同時，利用該條件下的高溫、C、C0、CHx和H2等形成的強還原氣氛，抑制NOx生成，使燃料中揮發(fā)分氮的絕大部分因生成氮氣而無害化。由于前置反應產(chǎn)物具有強烈的還原性，且?guī)Щ鹑脲仩t，非常有利于爐內在實施深度的欠氧燃燒，可以進一步減少NOx的生成，并將已生成NOx還原為無害的氮氣。本實用新型具有投資少，運行費用低，安全可靠，可以深度降低煤粉鍋爐煙氣中NOx含量的優(yōu)點；該前置反應裝置對煤質沒有特殊要求，可以大幅度提高鍋爐的煤質適應性；增設該前置反應裝置相當于擴大了鍋爐的燃燒空間，煤粉已經(jīng)在該裝置內進行了初步燃燒，因此可以提高煤粉燃盡度和鍋爐效率。

圖1為本實用新型實施例前置反應裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例前置反應裝置的控制單元的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。本實用新型提供的煤粉鍋爐的前置反應裝置包括前置反應機構、濃淡煤粉分離機構、點火機構、蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)，所述前置反應機構的入口通道、反應室和出口通道依次連通，所述出口通道的末端與鍋爐的爐膛連通；其中，所述濃淡煤粉分離機構包括濃淡分離器、濃煤粉段和淡煤粉段，所述濃淡分離器通過濃煤粉段與前置反應機構的入口通道連通、并通過所述淡煤粉段與鍋爐的爐膛連通；所述點火機構設置于入口通道處，用于點燃進入所述前置反應機構的濃煤粉；所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)分別設置于反應室上，分別用于調節(jié)進入所述反應室的蒸汽、空氣和氧氣的流量。參考圖1，其為本 實用新型實施例前置反應裝置的結構示意圖，作為本實用新型的一個實施例，所述前置反應裝置包括前置反應機構8、濃淡煤粉分離機構1、點火機構2、蒸汽系統(tǒng)3、空氣系統(tǒng)4、氧氣系統(tǒng)5，所述前置反應機構8的入口通道81、反應室82和出口通道83依次連通，所述出口通道83的末端與鍋爐的爐膛連通。其中，所述濃淡煤粉分離機構I包括淡煤粉段11、濃淡分離器12和濃煤粉段13，所述濃淡分離器12通過濃煤粉段13與前置反應機構8的入口通道81連通、并通過所述淡煤粉段11與鍋爐的爐膛連通。濃淡分離器12將煤粉進行濃淡分離，濃煤粉進入反應室82進行前置反應，然后再進入鍋爐的爐膛；而淡煤粉則直接進入鍋爐的爐膛，并與前置反應的生成物混合，以保證鍋爐原有的火焰組織。需要指出的是，所述淡煤粉段11的尾段(即靠近爐膛處)設置于出口通道83的外壁，淡煤粉段11尾段的直徑大于出口通道83的直徑，使淡煤粉與前置反應的生成物充分混
八
口 ο所述點火機構2設置于反應室82的入口處，用于點燃進入所述前置反應機構8的濃煤粉，所述點火機構2可以選擇燃油、燃氣、電熱或等離子體的方式點燃濃煤粉?？蛇x地，也可以在點火機構2上設置供氧部件21，通過供氧部件21向點火機構2輸入氧氣或者空氣，以提高點燃煤粉時的氧氣濃度，達到火焰旺盛燃燒的目的。所述入口通道81的橫截面面積小于反應室82的橫截面面積，當濃煤粉進入入口通道81時達到減速的目的，使?jié)饷悍廴菀妆稽c火機構2點燃，且點燃后能保證濃煤粉穩(wěn)定地燃燒。所述蒸汽系統(tǒng)3、空氣系統(tǒng)4和氧氣系統(tǒng)5分別設置于反應室82上，所述蒸汽系統(tǒng)
3、空氣系統(tǒng)4和氧氣系統(tǒng)5均與中央主控制模塊相連，所述中央主控制模塊用于調節(jié)進入反應室82的蒸汽、空氣和氧氣的流量`。需要說明的是，所述蒸汽系統(tǒng)3可以包括蒸汽母管、將蒸汽從蒸汽母管輸送至反應室82的蒸汽管路和蒸汽管路上的流量壓力監(jiān)控機構，中央主控制模塊通過流量壓力監(jiān)控機構控制蒸汽的流量；所述空氣系統(tǒng)4可以包括鼓風機、連接鼓風機與反應室82的空氣管路和空氣管路上的流量壓力監(jiān)控機構，中央主控制模塊通過流量壓力監(jiān)控機構控制空氣的流量；所述氧氣系統(tǒng)5可以包括氧氣站、將氧氣從氧氣站輸送至反應室82的氧氣管路和氧氣管路上的流量壓力監(jiān)控機構，中央主控制模塊通過流量壓力監(jiān)控機構控制氧氣的流量。參考圖2，其為本實用新型實施例前置反應裝置的控制單元的示意圖。所述反應室82上還設置有火焰檢測部件6 (具體設置位置參見圖1)，所述火焰檢測部件6用于接收反應室82內的火焰信號，并將所述火焰信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊控制蒸汽、空氣和氧氣的開啟或者關閉。同時，火焰信號還發(fā)送至電站機組的集散控制系統(tǒng)，并由集散控制系統(tǒng)控制煤粉的開啟或者關閉。因此，當反應室82內火焰的熄滅時，中央主控制模塊就會迅速切斷蒸汽、空氣和氧氣的供給；電站機組的集散控制系統(tǒng)接收到反應室82內火焰熄滅的信號后就會切斷煤粉供給?？蛇x地，所述反應室82上還設置有溫度檢測部件7，所述溫度檢測部件7用于接收反應室82內的溫度信號，并將所述溫度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。優(yōu)選地，所述溫度檢測部件7為熱電偶。[0034]可選地，也可以在出口通道83上設置溫度檢測部件7，也可以在反應室82和出口通道83上均設置溫度檢測部件7。也可以在反應室82和出口通道83的多個截面上都設置溫度檢測部件7。也可以在每個橫截面上都設置f 6個溫度檢測部件7，以提高檢測的準確性?？蛇x地，所述出口通道83上還設置有氣氛檢測部件9，所述氣氛檢測部件9用于接收前置反應機構8內的氣體濃度信號，并將所述氣體濃度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量，使前置反應機構8內的各組分濃度場始終在設定范圍。優(yōu)選地，所述氣氛檢測部件9為在線氣體分析儀，該分析儀可以連續(xù)地測試氣體濃度，并將該氣體濃度信號發(fā)送給中央主控制模塊?？蛇x地，可以在出口通道83的多個截面上都設置氣氛檢測部件。也可以在每個橫截面上都設置廣6個氣氛檢測部件，以提高檢測的準確性。需要指出的是，所述中央主控制模塊可以包括溫度檢測及控制模塊、氣氛檢測及控制模塊和火焰檢測及控制模塊，所述三個模塊分別與溫度檢測部件、氣氛檢測部件和火焰檢測部件連接，并接受相應的溫度信號、氣體濃度信號和火焰信號。可見，所述中央主控制模塊通過所述三個模塊可以實現(xiàn)對所述三種信號的接收和對蒸汽、空氣和氧氣流量的及時控制，從而控制反應過程的速度和程度，達到減少或抑制氮氧化物的生成和控制生成物濃度的目的?？蛇x地，所述出口通道83上還設置有氣體導出管10，可以根據(jù)需要部分輸出反應室82內生成的氣體，以便進一步處理和利用該氣體。所述前置反應機構8的截面并無限定，可以是圓形的，方形的，也可以是橢圓形的。本實用新型提供·的煤粉鍋爐的前置反應裝置使?jié)饷悍圻M入爐膛前，在前置反應裝置內發(fā)生以部分氧化、升溫、揮發(fā)分析出裂解、氰化、還原、水煤氣過程等為主的一系列復雜的物理、化學變化，通過對反應物濃度、反應室溫度和火焰等信號的檢測來控制反應過程的速度和程度；同時，利用該條件下的高溫、C、CO、CHx和H2等形成的強還原氣氛，抑制NOx生成，使燃料中揮發(fā)分氮的絕大部分因生成氮氣而無害化。由于前置反應產(chǎn)物具有強烈的還原性，且?guī)Щ鹑脲仩t，非常有利于爐內在實施深度的欠氧燃燒，可以進一步減少生成，并將已生成NOx還原為無害的氮氣。另外，由于煤粉在所述前置反應裝置內已經(jīng)發(fā)生一系列復雜的物理、化學變化，形成超過燃點的碳粉-燃氣熱兩相流，使入爐后的燃燒過程變得更容易并且便于操控，使燃燒組織更加合理，所以有利于提高鍋爐對煤質的適應能力、有利于提高鍋爐的運行穩(wěn)定性、有利于提高煤粉的燃盡度和鍋爐效率。如上所述，本實用新型提供的煤粉鍋爐的前置反應裝置具有投資少，運行費用低，安全可靠，可以深度降低煤粉鍋爐煙氣中NOx含量的優(yōu)點；該前置反應裝置對煤質沒有特殊要求，可以大幅度提高鍋爐的煤質適應性；增設該前置反應裝置相當于擴大了鍋爐的燃燒空間，煤粉已經(jīng)在該裝置內進行了初步燃燒，因此可以提高煤粉燃盡度和鍋爐效率。提高燃料利用率和鍋爐效率是降低發(fā)電成本，提高經(jīng)濟效益的重要手段，是經(jīng)營企業(yè)的永恒話題。特別是我國電力行業(yè)煤炭消耗量基數(shù)巨大，微小的節(jié)約也不容忽略。[0044]所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應 包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述前置反應裝置包括前置反應機構、濃淡煤粉分離機構、點火機構、蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)，所述前置反應機構的入口通道、反應室和出口通道依次連通，所述出口通道的末端與鍋爐的爐膛連通； 其中，所述濃淡煤粉分離機構包括濃淡分離器、濃煤粉段和淡煤粉段，所述濃淡分離器通過濃煤粉段與前置反應機構的入口通道連通、并通過所述淡煤粉段與鍋爐的爐膛連通；所述點火機構設置于反應室的入口處，用于點燃進入所述前置反應機構的濃煤粉；所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)分別設置于反應室上，分別用于調節(jié)進入所述反應室的蒸汽、空氣和氧氣的流量。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述入口通道的橫截面面積小于反應室的橫截面面積。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)均與中央主控制模塊相連，所述中央主控制模塊用于調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。
4.根據(jù)權利要求3所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述反應室上還設置有火焰檢測部件，所述火焰檢測部件用于接收火焰信號，并將所述火焰信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊控制蒸汽、空氣和氧氣的開啟或者關閉；同時，火焰信號還發(fā)送至電站機組的集散控制系統(tǒng)，由集散控制系統(tǒng)控制煤粉的開啟或者關閉。
5.根據(jù)權利要求3所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，所述反應室和/或出口通道上還設置有溫度檢測部件，所述溫度檢測部件用于接收溫度信號，并將所述溫度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。
6.根據(jù)權利要求5所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，所述溫度檢測部件為熱電偶。
7.根據(jù)權利要求3所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述出口通道上還設置有氣氛檢測部件，所述氣氛檢測部件用于接收氣體濃度信號，并將所述氣體濃度信號發(fā)送給中央主控制模塊，由中央主控制模塊調節(jié)蒸汽、空氣和氧氣的流量。
8.根據(jù)權利要求7所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，所述氣氛檢測部件為在線氣體分析儀。
9.根據(jù)權利要求1所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述出口通道上還設置有用于輸出反應室內生成的氣體的導出管。
10.根據(jù)權利要求1所述的煤粉鍋爐的前置反應裝置，其特征在于，所述點火機構上還設置有用于向點火機構輸入氧氣或者空氣的供氧部件。
專利摘要本實用新型公開了一種煤粉鍋爐的前置反應裝置，所述前置反應裝置包括前置反應機構、濃淡煤粉分離機構、點火機構、蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)，所述前置反應機構的入口通道、反應室和出口通道依次連通，所述出口通道的末端與鍋爐的爐膛連通；所述濃淡煤粉分離機構包括濃淡分離器、濃煤粉段和淡煤粉段，所述濃淡分離器通過濃煤粉段與反應室的入口通道連通、并通過所述淡煤粉段與鍋爐的爐膛連通；所述點火機構設置于入口通道處，用于點燃進入所述反應室的濃煤粉；所述蒸汽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和氧氣系統(tǒng)分別設置于反應室上，分別用于調節(jié)進入所述反應室的蒸汽、空氣和氧氣的流量。本實用新型可以降低煙氣中NOx含量，降低運行成本，提高鍋爐對煤質的適應性。
文檔編號F23C6/04GK203131805SQ20132005328
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權日2013年1月30日
發(fā)明者王雨勃, 李毅, 張濤, 楊朔, 張偉, 李偉, 李承彥, 梅兆軍, 王俊峰 申請人:王雨勃