[发明专利]一种用于半焦类难燃燃料的无焰燃烧系统

说明书

本发明属于半焦燃烧领域，并具体公开了一种用于半焦类难燃燃料的无焰燃烧系统，该系统包括燃烧室、燃烧器、给粉装置和烟气处理装置，其中燃烧室被隔板分隔为内燃烧室和外环燃烧室，内燃烧室的下端设置有燃烧器，隔板的上端设置有切向导流出口，外环燃烧室的外壁设置有水冷管和烟气出口，其底端设置有返料斗；燃烧器包括同轴设置的一次风喷管、有焰二次风喷管、无焰二次风喷管和返料喷管，同时还包括伸入内燃烧室的点火组件；给粉装置与一次风喷管连接，用于为其提供燃料；烟气处理装置包括依次连接的余热换热器和除尘器。本发明将燃烧过程和烟气利用过程进行分离，既能够保证内燃烧室进行无焰燃烧所需的高温环境，又能够实现烟气热量的有效利用。

技术领域

本发明属于半焦燃烧领域，更具体地，涉及一种用于半焦类难燃燃料的无焰燃烧系统。

背景技术

半焦是煤加氢气化得到的副产品，它是一种挥发分含量极低(一般5％)、固定碳含量较高的燃料。半焦具有着火温度高、反应速率慢、燃尽时间长的特点，现有燃烧工艺较难实现这类燃料的高效率利用。因此，需研发适合于这类燃料的专用技术和装置以实现半焦的大规模应用。

针对超低挥发分燃料，CN103982894B提出了一种气化半焦类难燃细颗粒燃料的燃烧装置及利用该装置燃烧的方法，期望解决半焦在循环流化床中燃烧效率低的问题，该专利提出半焦颗粒燃料通过原料仓、气力喷射器、返料斜管等装置进入炉膛密相区燃烧，但是在燃烧过程中，半焦颗粒未经预热直接送入炉膛，会造成其燃尽率仍较低且易熄火。CN106556007A提出一种采用浓淡粗细深度分离及可控涡稳燃技术燃烧煤气化半焦颗粒的方法，该专利提出将携带气化半焦粉的一次风进行浓淡分离，得到浓相及稀相半焦粉，分别送入燃烧室的内层、中间层、外层喷口，但因采用物理分隔的方法，燃烧室喷管磨损可能较严重，经济性不强。同时，上述燃烧装置或方法虽都能在一定程度上提升燃料的利用效率，但仍未摆脱传统燃烧的束缚，炉内存在高温燃烧区，氮氧化物排放仍将较高。

无焰燃烧是一种发生在中度或极度稀释的氧化剂气氛容积式燃烧状态。与传统燃烧方式相比，该技术的反应区域增加、温度均匀、不存在可见火焰锋面；在工业应用中，其热效率能提高约30％，而NOx排放量则能减少近70％。采用无焰燃烧能改善半焦燃料的着火性能，增大其在炉内的停留时间，从而提高其利用效率，但是在无焰燃烧中如何提高半焦类燃料的利用效率仍是研究热点。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于半焦类难燃燃料的无焰燃烧系统，其中利用隔板将燃烧室分隔为内燃烧室和外环燃烧室，并在隔板的上端设置切向导流出口，能够将燃烧过程和换热过程分离，实现无焰燃烧，同时通过在外环燃烧室下端设置返料斗，能够提高燃料的利用效率，因而尤其适用于半焦类难燃燃料的利用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种用于半焦类难燃燃料的无焰燃烧系统，包括燃烧室、燃烧器、给粉装置和烟气处理装置，其中：

所述燃烧室被环形分布的隔板分隔为内燃烧室和外环燃烧室，所述内燃烧室的下端设置有燃烧器，用于将燃料和氧化剂混合喷入所述内燃烧室，从而实现有焰燃烧或无焰燃烧，所述隔板的上端设置有切向导流出口，用于将燃烧产生的烟气以旋流的方式从所述内燃烧室送入所述外环燃烧室，所述外环燃烧室的外壁设置有水冷管和烟气出口，分别用于吸收所述烟气的热量和排出所述烟气，此外所述外环燃烧室的底端设置有返料斗，用于收集所述烟气中的未燃颗粒物；

所述燃烧器包括同轴设置的一次风喷管、有焰二次风喷管、无焰二次风喷管和返料喷管，同时还包括伸入所述内燃烧室的点火组件，所述一次风喷管位于所述燃烧器的中心，用于向所述内燃烧室喷射携带燃料的所述氧化剂，所述有焰二次风喷管套设在所述一次风喷管的外侧，用于在有焰燃烧阶段喷射所述氧化剂，所述无焰二次风喷管设置在所述有焰二次风喷管的外侧，用于在无焰燃烧阶段喷射所述氧化剂，所述返料喷管设置在所述无焰二次风喷管的外侧，并且其入口与所述返料斗连接，用于将所述未燃颗粒物喷入所述内燃烧室进行再次燃烧；

所述给粉装置与所述一次风喷管连接，用于为其提供燃料；