CN211502751U

CN211502751U - 燃烧设备

Info

Publication number: CN211502751U
Application number: CN201922129641.8U
Authority: CN
Inventors: 吕清刚; 朱建国; 李百航; 满承波; 朱书骏; 李诗媛
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-09-15
Anticipated expiration: 2029-12-02

Abstract

本实用新型涉及一种燃烧设备，包括炉膛；预热燃料喷口，设置于所述炉膛，炉膛一次风适于携带煤粉燃料经由预热燃料喷口进入炉膛；生物质燃料喷口，设置于所述炉膛且在预热燃料喷口上方，生物质燃料适于经由所述生物质燃料喷口进入炉膛。基于该方案，可缓解或解决生物质粉与煤粉混合掺烧时出现的生物质粉与煤粉分层的问题。

Description

燃烧设备

技术领域

本实用新型的实施例涉及燃烧领域，尤其涉及一种煤粉燃烧设备。

背景技术

我国工业燃煤锅炉存量大、煤耗高、能效低、污染重，能源技术革命创新行动计划(2016-2030)明确指出，需要大力开发新型高效煤粉锅炉，提升工业燃煤锅炉效率，降低污染物排放水平。

现有的煤粉工业锅炉主要以煤粉为燃料，但煤粉燃烧产生的CO₂是促使全球气候变暖的重要诱因，全球气候大会提出应减少煤炭消耗、控制CO₂排放总量。

由于生物质能源为可再生能源，生物质的产生是通过固定大气中的CO₂，而将其燃烧，不会新增大气中CO₂的总量，从这一角度上来说，生物质的燃烧可以被认为是CO₂零排放技术，因此，发展生物质燃料的利用技术，以生物质能源部分代替煤炭，是控制全球CO₂排放的一种技术方案。

由于生物质的低熔点等特性，生物质在锅炉中的燃烧往往存在运行安全稳定性等问题，现有技术中采用生物质粉和煤粉混合掺烧的方法，利用煤燃烧的稳定性，保证生物质燃料的利用，但由于煤粉和生物质粉的密度不同，在掺烧过程中，很容易造成生物质粉和煤粉的分层。有必要针对生物质燃料的燃烧，开发新的炉型。

实用新型内容

为缓解或解决生物质粉与煤粉混合掺烧时出现的生物质粉与煤粉分层的问题，提出本实用新型。

根据本实用新型的实施例，提出了一种燃烧设备，包括：

炉膛；

预热燃料喷口，设置于所述炉膛，炉膛一次风适于携带煤粉燃料经由预热燃料喷口进入炉膛；和

生物质燃料喷口，设置于所述炉膛且在预热燃料喷口上方，生物质燃料适于经由所述生物质燃料喷口进入炉膛。

可选的，所述燃烧设备还包括二次风布风装置，二次风布风装置包括二次风箱以及与之相通的二次风口，所述二次风口适于向炉膛内提供二次风。可选的，所述二次风口布置在预热燃料喷口的下方。

可选的，所述二次风布风装置包括多个二次风管，所述二次风管水平穿过炉膛设置，二次风管设置有所述二次风口，其中，二次风管设置有向下出风的二次风口或者在二次风管向上的一面均匀布置的二次风风帽。进一步可选的，所述多个二次风管彼此间隔开平行布置。可选的，所述炉膛还设置有位于二次风管下方的灰斗与排灰管。可选的，所述二次风管沿整个炉膛截面排布。

可选的，所述燃烧设备还包括三次风口，所述三次风口布置在生物质燃料喷口上方。

可选的，所述燃烧设备包括流态化反应预热单元，所述预热单元包括两两相通的提升管、旋风分离器与返料器，煤粉自给煤口进入到所述提升管；且所述旋风分离器的烟气出口与所述预热燃料喷口相通。

可选的，所述燃烧设备为锅炉。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的燃烧设备的主视示意图。

图2沿图1中的A-A向的剖视图，示出了二次风管的布置。

图3为图1中的B-B向的剖视图，示出了灰斗与排灰管的布置。

附图标记：

煤粉预热装置10；提升管11；旋风分离器12；返料器13；流化风布风装置14；流化风管141；流化风室142；流化风室布风板143；流化风室布风板风帽144；预热燃料喷管15；

炉膛20，预热燃料喷口21；生物质粉喷口22；灰斗23；排灰管24；

二次风布风装置30；二次风箱31；二次风管32。

具体实施方式

下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的燃烧设备的主视示意图。图1所示的燃烧设备可以为一种煤生物质多燃料燃烧工业锅炉。如图1所示，其包括：预热单元10，炉膛单元20，和二次风供风单元30。

预热单元10为流态化反应装置，包括提升管11，旋风分离器12，返料器13，流化风布风装置14和预热燃料喷管15；其中，流化风布风装置14包括流化风管141，流化风室142，流化风室布风板143，流化风室布风板风帽144。

炉膛单元20为燃料的燃烧装置，包括预热燃料喷口21，生物质粉喷口22，灰斗23，排灰管24，三次风口25。

二次风供风单元30为燃料燃烧的供风装置，包括二次风箱31和二次风管32其中，煤粉预热装置包括两两相连通的提升管11、旋风分离器12和返料器13。还包括流化风布风装置14，具体的，包括：流化风管141、流化风室142、流化风室布风板143、流化风室布风板风帽144。

提升管、旋风分离器和返料器两两相连通，共同构成循环回路，其结构大致与循环流化床相同，该循环回路为煤粉燃料提供预热的空间，煤粉燃料在其中部分燃烧/气化，释放热量，生产高温气固混合物。流化风布风装置在提升管下部，为提升管内的燃料提供流化风和部分燃烧/气化反应用风。提升管下部侧面设置有给粉管，用于将待预热的煤粉燃料通入提升管内。

流化风布风装置中，流化风管与流化风室相连，流化风室上面为布风板，布风板上为风帽，风帽以上为提升管，流化风经过流化风管进入流化风室，经过布风板上的风帽，进入提升管内，起到流化提升管内燃料的作用。

预热装置通过预热燃料喷管15与炉膛的预热燃料喷口21连接，经过预热装置预热后的燃料，进入炉膛内与炉膛内的二次风、三次风发生燃烧反应。

炉膛侧面预热燃料喷口上方设置有生物质粉喷口22，生物质燃料从生物质粉喷口进入炉膛参与燃烧。将生物质粉喷口设置在预热燃料喷口21的上方，由于预热燃料已经具备较好的着火和燃烧特性，高温的预热燃料进入炉膛后即稳定燃烧，从而产生向上的热烟气气流，该热烟气能够有效地将生物质粉引燃、向上托起，从而保证了生物质粉的燃烧、避免生物质粉的沉粉，炉膛上部设置三次风口25，在三次风的作用下，实现煤和生物质的燃尽。

二次风布风装置，设置在预热燃料喷口以下，包括二次风箱31和二次风管32，二次风箱设置在炉膛外侧，二次风管均匀分布在炉膛横截面上，二次风管上可设置向下出风的出风口，也可在二次风管向上的一面均匀布置风帽。二次风布风装置可在炉膛底部形成均匀向上的二次风，从而将进入炉膛的燃料向上托起，并参与燃料的燃烧，从而有效防止炉内燃料沉积。

本实用新型所述的煤生物质多燃料燃烧工业锅炉还包括三次风管，设置在炉膛生物质粉喷口和预热燃料喷口之上的炉膛壁面上。炉膛三次风管以下主要为还原性气氛，即采用分级燃烧的方式降低煤粉或生物质燃烧的氮氧化物。

在可选的实施例中，为保证锅炉的长期稳定运行，炉膛二次风布风装置以下设置有灰斗和排灰管，炉膛二次风管之间具有一定的空隙，在非正常运行条件下，炉膛燃烧温度过高，煤粉或生物质等在炉膛内燃烧结渣时，渣粒可从二次风管之间的空隙下落到灰斗，经炉膛底部的排灰管排出。炉膛底部排灰方便，保证了锅炉的稳定运行。

下面分别说明单独燃用煤粉、生物质粉以及煤和生物质的混烧的实施过程。

1、单独燃用煤粉

输送煤粉到预热装置内，预热装置内形成贫氧气氛，煤粉在预热装置内部分燃烧/气化，放出热量，并形成预热燃料，预热燃料喷入炉膛后与二次风相遇直接燃烧，未燃尽的煤粉与通入炉内的三次风继续发生反应直至燃尽。此时，生物质粉喷口22可作为分级配风的入口，对炉膛内的燃料进行分级配风。

2、单独燃用生物质粉

输送生物质粉到炉膛内，生物质粉在炉膛内直接燃烧，控制生物质粉燃烧温度在灰熔点下100℃，防止生物质灰的结渣，未燃尽的生物质炭与炉膛三次风相遇后再次燃烧，直至燃尽。

3、同时燃用煤粉和生物质粉

输送煤粉到预热装置内，预热装置内形成贫氧气氛，煤粉在预热装置内部分燃烧/气化，放出热量，并形成预热燃料，预热燃料喷入炉膛后与二次风相遇直接燃烧，炉膛底部温度高于900℃时。将生物质粉输送到炉膛内，生物质粉在炉膛内高温烟气的作用下引燃。生物质粉喷入炉膛后，炉膛二次风喷口至三次风喷口的还原性气氛变强，可通过增大二次风量的方法进行调整。在煤粉供入量不变的条件下，若需要继续增加负荷，则可加大生物质粉喷入量，实现锅炉负荷的灵活调整。

需要指出的是，预热单元可以不限于图示的提升管、旋风分离器与返料器组成的装置，只要可以实现煤粉燃料改性且提高煤粉温度的预热装置均可以用于本实用新型的技术方案。

还需要指出的是，二次风的布置方式也限于图示的实施例。例如，二次风入口可以直接设置在炉膛侧壁，而不是如图示的示例中那样为布置在位于炉膛内的二次风管上的出风口。

还需要指出的是，也可以不设置三次风入口。

基于以上，提出了一种燃烧设备，包括：炉膛；预热燃料喷口，设置于所述炉膛，炉膛一次风适于携带煤粉燃料经由预热燃料喷口进入炉膛；和生物质燃料喷口，设置于所述炉膛且在预热燃料喷口上方，生物质燃料适于经由所述生物质燃料喷口进入炉膛。

本实用新型中，生物质燃料喷口设置在预热燃料喷口上方，预热燃料的燃烧将产生高温烟气，有利于生物质燃料的燃烧和悬浮。此外，在本实用新型中，利用炉膛底部的二次风大截面供风结构，可有效防止预热燃料或生物质粉在炉膛底部的沉积，物料喷入炉膛后，尤其是生物质等密度较轻，易悬浮在炉膛中，不会下沉，从而在煤粉锅炉中实现生物质的直接燃烧。因此，对于挥发分含量高、燃点低、易着火的生物质燃料，本实用新型的一种煤生物质多燃料燃烧工业锅炉有利于实现高效稳定的燃烧。

在本实用新型中，因为同时设置生物质燃料喷口与煤粉燃料喷口，从而可以通过生物质和煤粉燃料的供给调节，实现对锅炉负荷的灵活调节。由于给粉***均具备一定的调节范围，在给粉***的调节限度以下或以上时，采用控制给粉***给入量来调节锅炉负荷则不可能实现。因此，通过调整不同热值的燃料的量，实现锅炉负荷的调整则具有更好的适应性。由于生物质的热值比较低，可通过调整煤粉和生物质燃料的比例实现锅炉负荷的调整，例如，在锅炉负荷较高时，可加大煤粉的投入量/投入比例，从而使进入炉膛总的燃料热值更高；在锅炉负荷偏低时，可增加生物质燃料的投入比例，从而降低燃料总的热值，进而调控锅炉负荷。

另外，根据本实用新型的煤生物质多燃料燃烧工业锅炉，可实现：1.单独煤粉的预热燃烧；2.单独的生物质粉的直接喷入炉膛燃烧；以及3.煤和生物质的混烧。从而根据本实用新型的煤生物质多燃料燃烧工业锅炉具有在一台锅炉上可燃用煤或生物质等多燃料的特点，拓宽了锅炉的燃料适应性和灵活调节性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化、要素组合，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种燃烧设备，包括：

炉膛；和

预热燃料喷口，设置于所述炉膛，炉膛一次风适于携带煤粉燃料经由预热燃料喷口进入炉膛，

其特征在于，

所述燃烧设备还包括生物质燃料喷口，设置于所述炉膛且在预热燃料喷口上方，生物质燃料适于经由所述生物质燃料喷口进入炉膛。

2.根据权利要求1所述的燃烧设备，其特征在于，

所述燃烧设备还包括二次风布风装置，二次风布风装置包括二次风箱以及与之相通的二次风口，所述二次风口适于向炉膛内提供二次风。

3.根据权利要求2所述的燃烧设备，其特征在于，

所述二次风口布置在预热燃料喷口的下方。

4.根据权利要求3所述的燃烧设备，其特征在于，

所述二次风布风装置包括多个二次风管，所述二次风管水平穿过炉膛设置，二次风管设置有所述二次风口，其中，二次风管设置有向下出风的二次风口或者在二次风管向上的一面均匀布置的二次风风帽。

5.根据权利要求4所述的燃烧设备，其特征在于，

所述多个二次风管彼此间隔开平行布置。

6.根据权利要求5所述的燃烧设备，其特征在于：

所述炉膛还设置有位于二次风管下方的灰斗与排灰管。

7.根据权利要求5所述的燃烧设备，其特征在于：

所述二次风管沿整个炉膛截面排布。

8.根据权利要求1所述的燃烧设备，其特征在于，

所述燃烧设备还包括三次风口，所述三次风口布置在生物质燃料喷口上方。

9.根据权利要求1所述的燃烧设备，其特征在于，

所述燃烧设备包括流态化反应预热单元，所述预热单元包括两两相通的提升管、旋风分离器与返料器，煤粉自给煤口进入到所述提升管；且

所述旋风分离器的烟气出口与所述预热燃料喷口相通。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的燃烧设备，其特征在于：

所述燃烧设备为锅炉。