CN101825276B - 一种节能环保型液排渣式燃煤供热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能环保型液排渣式燃煤供热***，包括给粉装置、配风装置、点火装置、液渣收集装置、燃尽室、高温空气预热器及多个风烟管道，还包括与燃尽室连通的立式液排渣煤粉燃烧器，燃烧器的煤粉、油、风的进口分别与给粉装置、点火装置、配风装置通过管道联接；在燃烧器内依次竖直连通有二次风预旋室、燃烧室和排渣室，排渣室与液渣收集装置联接，在燃烧室的下部侧壁水平轴向连通有与二次风旋流方向一致、与燃烧器内壁面相切的燃烧器出火口，燃烧器出火口的出口与燃尽室的高温烟气进口联接；燃尽室顶端设有高温烟气出口，底端连接有固渣收集段，所述高温空气预热器设于高温烟气出口上，还包括与高温空气预热器连通的供热管道；整个燃煤供热***通过位于高温空气预热器上方的供热管道与加热设备联接。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业窑炉用煤粉燃烧***，特别是一种用于加热、干燥用途的节能环保型液排渣式燃煤供热***。
背景技术
在工业热风加热、干燥领域，出现过燃煤、油、天然气、水煤浆、煤气化气等多种加热方式，专利87211558U、2092716U、1216814A、1103477A、2847048Y、2191971Y、2540597Y、2328959Y、201129853Y、201355121Y、201331176Y等描述了具体的实施结构，且不少已经取得了工业应用。但是在实际运行中也存在很多突出的问题。
其中，燃柴油、重油或天然气的方式自动化程度好，但燃料成本很高，一般中小型企业难以承受；
传统的块煤(或碎煤)层燃燃烧方式污染严重，烟气中的飞灰及未燃焦炭影响了被加热产品的质量，而为了提高烟气的洁净度，不得不设置庞大的灰沉降室或专门的除灰装置，大大增加了投资成本，也降低了***的热效率；
水煤浆制备、运输及储存工艺较复杂，同时由于水煤浆中含有大量的水分，其蒸发气化消耗了大量的能源，着火时间及距离长，容易直接冲刷炉膛导致结焦，另外水煤浆热风炉炉膛温度较低，易导致煤粉颗粒的燃烬率不高，烟气中飞灰及未燃焦炭的比例依然较大，因此在实际操作的过程中，对于煤种灰含量、热值、水分等物化特性的要求十分苛刻；
煤气化燃烧方式投资高，存在安全隐患，同时间接利用煤炭的方式能源效率较低，这种以降低能源利用率为代价、实现清洁燃烧的方式是不恰当的，不能真正实现“节能”和“减排”的双赢。
因此，上述热风供给技术或设备在应用中还远远没有达到国家或者地区节能减排、降低油(气)耗的要求，仍然需要较大的改进。从我国能源结构、企业接受程度以及加热效率等角度综合考虑，煤粉直接燃烧是最经济有效的加热方式，但关键就是要解决直接燃烧带来的产品污染问题，开发出一种真正实现“高效燃烧”和“低污染排放”的燃煤供热***。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的各种问题，提供一种节能环保型液排渣式燃煤供热***，具有燃烧效率及热效率高、飞灰等常规污染物排放低、***操作维修方便、供热温度可调等优点，特别适用于工业加热、干燥等用途。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种节能环保型液排渣式燃煤供热***，包括给粉装置、配风装置、点火装置、液渣收集装置、燃尽室、高温空气预热器及多个风烟管道，还包括与燃尽室连通的立式液排渣煤粉燃烧器，燃烧器的煤粉、油、风的进口分别与给粉装置、点火装置、配风装置通过管道联接；在燃烧器内依次竖直连通有二次风预旋室、燃烧室和排渣室，排渣室与液渣收集装置联接，在燃烧室的下部侧壁水平轴向连通有与二次风旋流方向一致、与燃烧器内壁面相切的燃烧器出火口，燃烧器出火口的出口与燃尽室的高温烟气进口联接；燃尽室顶端设有高温烟气出口，底端连接有固渣收集段，所述高温空气预热器设于高温烟气出口上，还包括与高温空气预热器连通的供热管道；整个燃煤供热***通过位于高温空气预热器上方的供热管道与加热设备联接。
本发明采用双级旋流、多段供风、两段出渣、高效换热等结构，具有燃烧效率及热效率高、飞灰等常规污染物排放低、***操作维修方便、供热温度可调等优点，适用于工业供热***的“以煤代油”和“节能减排”改造。
所述燃烧室包括一个进口端面和一个出口端面，燃烧室具有一个内筒壁和一个外筒壁，在内外筒壁之间形成冷却风室；燃料进口和点火口设在进口端面，二次风预旋室设在进口端面之上；出口端面位于燃烧室下部侧壁，燃烧器出火口设于出口端面处；所述排渣室设于燃烧器底部，并为具有一定锥度的正圆台，排渣室与燃烧室相接的端部上设有内凹式排渣口。
所述的立式液排渣煤粉燃烧器内为欠氧燃烧气氛，过量空气系数控制在0.75～0.95之间。
所述冷却风室具有一个设置在燃烧器侧壁上并与冷却风室连通的冷却风进口和一个冷却风出口，冷却风进口与配风装置连接，冷却风出口与设置在燃尽室上的三次风进口通过三次风管道联接。
所述高温烟气进口燃尽室的内壁面相切，旋向与燃烧器内二次风旋流方向一致；三次风进口位于高温烟气进口的正对侧，旋向与燃烧器内二次风旋流方向一致。
本发明与现有的燃煤供热***相比，在结构和性能上具有以下特色和优势：
1)采用双级旋流、分段除灰的结构，大大提高了煤灰渣的捕集率。首先，采用创新的立式空冷液排渣燃烧技术，煤粉在燃烧器内高速旋转、分离、燃烧，高温液渣通过燃烧器排渣室排出，经过水淬冷后落入液渣收集装置中，完成了第一级、也是最主要的液排渣过程，捕渣效率达到90％；其次，含少量飞灰、细焦炭及可燃气体的高温烟气从燃烧器切向进入燃尽室，与同旋转方向的三次风混合后，在燃尽室中进行第二次旋流燃烧的过程。由于三次风的强烈的冷却作用，燃尽室内的温度较燃烧器内的低，烟气中夹杂的飞灰再次受到强烈的离心分离作用，呈固态沿燃尽室内壁面下滑至固渣收集段，完成了第二级排渣过程。通过两级旋流作用，灰渣的捕集率可达95％左右。
2)采用多级供风形式，保证各子***之间互不干扰，独立操作、维修方便。煤粉燃烧对于配风的比例要求比较严格，比例的失衡直接导致燃烧工况的恶化。一般中小型工业窑炉上的煤粉燃烧***，经常将磨煤风、一次风、二次风、三次风及冷却风互相混淆、替代。例如，专利CN 1103477A、CN 201078698Y，将磨煤出风作为一次风直接送入燃烧器之内，过大的一次风量导致煤粉着火延迟；专利CN1153018C、CN201043745Y，将燃烧器壁面的冷却风抽出作为二次风使用，由于要保证冷却效果，冷却风量一般比较大，直接作为二次风送入燃烧器，容易导致燃烧偏离理想工况，燃烧效率下降。这些技术和措施虽然减少了管道布置和设备投资费用，却大大增加了供煤、燃烧、冷却等子***之间的干扰，既影响总***的运行效果，也不利于子***的独立维修，反而得不偿失。本发明将磨煤***、输送***、燃烧***、冷却***、调节***等各过程的风源通过设置配风室及流量控制元件进行独立调节，只要增加一些管道和简易的自动控制***，就可以大大提高运行的高效性和维修的方便性，从根本上保证企业生产的顺利进行。
3)采用高效换热结构，充分利用余热，提高了***的热效率。首先，煤粉燃烧一般都需要热风，本发明在保证供热温度的前提下，将燃尽室内的热量回收一部分用于煤粉助燃，而不是直接通过冷风降温的方式，符合“温度对口，合理用能”的利用原则；其次，从燃烧器冷却风室引出的热风送入燃尽室作为三次风补燃，也提高了***的总体热效率。
除了以上三个主要的优点外，本发明还采用了空气分级燃烧技术及液排渣高温脱硫的原理，可大大降低烟气中NOx和SOx的排放，有利于减轻后续烟气处理的负担，减少其运行费用。本发明的这些特点都是目前类似的燃煤供热***所不具备的，是一种真正能满足工业加热、干燥要求的节能环保型燃煤供热***。
附图说明
图1为本发明一种节能环保型液排渣式燃煤供热***示意图；
图2为本发明立式液排渣燃烧器与燃尽室的联接主视图；
图3图2的A-A视图；
附图标记说明：1-磨煤机；2-空气压缩机；3-鼓风机；4-油泵；5-储油罐；6-冷却风管道；7-液渣收集装置；8-立式液排渣煤粉燃烧器；9-配风室；10-燃尽室；11-二次风管道；12-调节风管道；13-喷雾干燥塔；14-供热管道；15-高温空气预热器；16-煤粉输送管道；17-输油管道；18-煤粉仓；19-二次风进口；20-煤粉进口；21-二次风预旋室；22-冷却风出口；23-燃尽室高温烟气出口；24-三次风管道；25-三次风进口；26-固渣收集段；27-燃尽室高温烟气进口；28-燃烧器出火口；29-燃烧器排渣室；30-冷却风进口；31-燃烧器出渣口；32-燃烧器冷却风室；33-燃烧器燃烧室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图1到图3所示，一种节能环保型液排渣式燃煤供热***，包括给粉装置、配风装置、点火装置、液渣收集装置7、燃尽室10、高温空气预热器15及多个风烟管道，还包括与燃尽室10连通的立式液排渣煤粉燃烧器8，燃烧器8的煤粉、油、风的进口分别与给粉装置、点火装置、配风装置通过管道联接；给粉装置包括磨煤机1、煤粉仓18、流化器、给料机、空气压缩机2、气力输送喷射器及配套的煤粉输送管道16；配风装置包括相互连接的鼓风机3、配风室9、二次风管道11、冷却风管道6及多个出风口；点火装置包括油管、油泵4、储油罐4、点火油枪及配套的输油管道17；
在燃烧器8内依次竖直连通有二次风预旋室21、燃烧室33和排渣室29，排渣室29与液渣收集装置7联接；
在燃烧室33的下部侧壁水平轴向连通有与二次风旋流方向一致、与燃烧器8内壁面相切的燃烧器出火口28，燃烧器出火口28的出口与燃尽室10的高温烟气进口27联接；
燃尽室10顶端设有高温烟气出口23，底端连接有固渣收集段26，其作用在于收集从燃烧器出火口28逃逸的残留飞灰，固渣收集段侧壁开有清灰门，以便定期清理；高温空气预热器15设于高温烟气出口23上，还包括与高温空气预热器15连通的供热管道14，该供热管道14连接到喷雾干燥塔13；
整个燃煤供热***通过位于高温空气预热器15上方的供热管道14与加热设备联接；从高温空气预热器15出来的烟气与调节风混合后经过供热管道14送入加热或干燥设备之中。
燃烧室33为近似圆筒形的燃烧室，其包括一个进口端面和一个出口端面，在进口端面处设有二次风进口19和煤粉进口20，其分别与二次风管道11、煤粉输送管道16连通；燃烧室33具有一个内筒壁和一个外筒壁，在内外筒壁之间形成冷却风室32；燃料进口和点火口设在进口端面，二次风预旋室21设在进口端面之上；出口端面位于燃烧室33下部侧壁，燃烧器出火口28设于出口端面处；排渣室29设于燃烧器8底部，并为具有一定锥度的正圆台。
立式液排渣煤粉燃烧器8内为欠氧燃烧气氛，过量空气系数控制在0.75～0.95之间。
冷却风室32具有一个设置在燃烧器8侧壁上并与冷却风室32连通的冷却风进口30和一个冷却风出口22，其中冷却风出口22与设置在燃尽室10上的三次风进口25通过三次风管道24联接。上述冷却风进口30与冷却风管道6连通。
高温烟气进口27与燃尽室10的内壁面相切，旋向与燃烧器8内二次风旋流方向一致；三次风进口25位于高温烟气进口27的正对侧，旋向与燃烧器8内二次风旋流方向一致。
高温空气预热器15为对流式或辐射式预热器，优选为辐射式换热器。
供热管道14上设有调节风进口，与调节风进口连接有调节风管道12，调节风管道12另一端与配风装置的配风室9连接，调节风来自配风室9，用于控制供热温度。
以下简述本实施例节能环保型液排渣式燃煤供热***的工作过程：
如图1所示，一种用于陶瓷行业喷雾干燥过程的节能环保型液排渣式燃煤供热***，燃煤量500kg/h，***全封闭设置，现场无扬尘。
碎煤经过磨煤机1处理为粒度80～200目之间的煤粉，送入煤粉仓18中。启动油泵4开始燃烧器8的预热升温，直至燃烧室33内温度升至800℃满足投煤条件；打开压缩机2以及各气力输送设备等开始投煤，同时启动鼓风机3，打开配风室9的二次风阀门，经过空气预热器15后送入二次风预旋室21与一次风混合，经过整流作用，气粉混合物在燃烧器8内开始进行强旋流欠氧燃烧，在很短的时间内炉膛温度升至灰渣的流动温度以上，液渣沿燃烧器8内表面流下，从位于排渣室29与燃烧室33相通的端部处的内凹式出渣口31排出，经过排渣室29被液渣收集装置7收集，完成第一级、也是最主要的除灰过程。
燃烧器内的高温烟气通过出火口28切向喷出，通过高温烟气进口27送入燃尽室10中，由于燃烧器表面温度很高，为了保证燃烧器的运行安全，从配风室9引出一路风至冷却风室32的冷却风进口30，经过充分换热后，从冷却风出口22流出，再经过三次风管道24和三次风进口25，送入燃尽室10中。含有未燃气体和少量焦炭的高温烟气与三次风切向混合，烟气中的半熔融态飞灰受到三次风的强烈的冷却作用而固化，并再次受到强烈的离心分离作用，沿燃尽室10内壁面下滑至固渣收集段26，完成了第二级除灰过程。
烟气中的可燃气体沿燃尽室10边上行、边燃烧，至燃尽室高温烟气出口23已经燃烧完毕，洁净的烟气进入空气预热器15中与冷二次风进行充分的热交换，整个***稳定后，二次风可被加热至300～400℃，而烟气被降至600～700℃。如果烟气温度依然较高，可开启配风室9的调节风阀门并控制流量，通过调节风管道12送入供热管道14，烟气经过调制并满足干燥温度要求后送入喷雾干燥塔13中。
如图2、3所示，通过燃烧器冷却风室32的冷却风可作为燃尽室10的三次风利用；燃烧器出火口28、燃尽室高温烟气进口27、燃尽室三次风进口25的旋向保持一致，保证了旋流流场的规律性。
通过两级捕渣，烟气中煤灰的去除效果可达95％左右，收集的灰渣经过处理还可以作为玻璃、陶瓷等建材的原料使用。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (8)
1.一种节能环保型液排渣式燃煤供热***，包括给粉装置、配风装置、点火装置、液渣收集装置(7)、燃尽室(10)、高温空气预热器(15)及多个风烟管道，其特征在于：
还包括与燃尽室(10)连通的立式液排渣煤粉燃烧器(8)，燃烧器(8)的煤粉、油、风的进口分别与给粉装置、点火装置、配风装置通过管道联接；
在燃烧器(8)内依次竖直连通有二次风预旋室(21)、燃烧室(33)和排渣室(29)，排渣室(29)与液渣收集装置(7)联接；
在燃烧室(33)的下部侧壁水平轴向连通有与二次风旋流方向一致、与燃烧器(8)内壁面相切的燃烧器出火口(28)，燃烧器出火口(28)的出口与燃尽室(10)的高温烟气进口(27)联接；
燃尽室(10)顶端设有高温烟气出口(23)，底端连接有固渣收集段(26)，所述高温空气预热器(15)设于高温烟气出口(23)上，还包括与高温空气预热器(15)连通的供热管道(14)；整个燃煤供热***通过位于高温空气预热器(15)上方的供热管道(14)与加热设备联接。
2.如权利要求1所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述燃烧室(33)包括一个进口端面和一个出口端面，燃烧室(33)具有一个内筒壁和一个外筒壁，在内外筒壁之间形成冷却风室(32)；燃料进口和点火口设在进口端面，二次风预旋室(21)设在进口端面之上；出口端面位于燃烧室(33)下部侧壁，燃烧器出火口(28)设于出口端面处；所述排渣室(29)设于燃烧器(8)底部，并为具有一定锥度的正圆台，排渣室(29)与燃烧室(33)相接的端部上设有内凹式排渣口(31)。
3.如权利要求1所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述的立式液排渣煤粉燃烧器(8)内为欠氧燃烧气氛，过量空气系数控制在0.75～0.95之间。
4.如权利要求1所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述二次风预旋室(21)与高温空气预热器(15)通过二次风管道(11)联接。
5.如权利要求2所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述冷却风室(32)具有一个设置在燃烧器(8)侧壁上并与冷却风室(32)连通的冷却风进口(30)和一个冷却风出口(22)，冷却风进口(30)与配风装置连接，冷却风出口(22)与设置在燃尽室(10)上的三次风进口(25)通过三次风管道(24)联接。
6.如权利要求5所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述高温烟气进口(27)与燃尽室(10)的内壁面相切，旋向与燃烧器(8)内二次风旋流方向一致；三次风进口(25)位于高温烟气进口(27)的正对侧，旋向与燃烧器(8)内二次风旋流方向一致。
7.如权利要求6所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述高温空气预热器(15)为对流式或辐射式预热器。
8.如权利要求7所述的节能环保型液排渣式燃煤供热***，其特征在于：所述供热管道(14)上设有调节风进口，与调节风进口连接有调节风管道(12)，调节风管道(12)另一端与配风装置连接。
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