CN218095908U - 一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉。包括半气化炉、燃气炉、分离器、返料器和烟道，燃气炉设置于分离器与烟道之间，半气化炉的燃烧室出口与分离器入口相连，分离器的出气管与燃气炉炉膛上部设置的燃烧器相连，分离器的下部与返料器相连，返料器的返料管与半气化炉流化床的上部相连；燃气炉炉膛下部的出口与烟道相连。本实用新型在一套锅炉***中同时设置半气化炉与燃气炉，半气化炉流化床上的燃料被流化、气化后，气化气经旋风分离器分离进入燃气炉燃烧，而未燃尽的物料被分离下来通过返料器返回至半气化炉燃烧室，继续进行流化气化，如此循环往复，把燃煤变成半煤气燃烧，达到了最佳燃烧工况，燃烧完全彻底，提高了锅炉热效率。

Description

一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤工业锅炉，尤其涉及一种半气化燃烧的燃煤工业锅炉。

背景技术

在我国燃煤工业锅炉领域，成熟的炉型按燃烧方式可分为4种:①层燃炉:原煤经破碎成粒径为25～40毫米的碎块后,用炉前煤斗的煤闸板或播煤机平铺在链条炉排上作层状燃烧；层燃炉优点是附属设备少,制造、安装简便,易于运行操作，适用于中小容量锅炉；缺点为是煤的燃烧不完全,炉渣和飞灰中可燃物含量多,锅炉效率一般为75～85%，对煤质的要求较高。②室燃炉:又称煤粉炉，原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于0.1毫米的煤粉后,经燃烧器喷入炉膛作悬浮状燃烧；煤粉喷入炉膛后能很快着火,烟气能达到1500℃左右的高温；但煤粉和周围气体间的相对运动很微弱,煤粉在较大的炉膛内停留约2～3秒才能基本上烧完,故煤粉炉的炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛约大一倍；这种锅炉的优点是能燃烧各种煤且燃烧较完全,所以锅炉容量可做得很大,适用于大、中型及特大型锅炉；锅炉效率一般可达90～92%；其缺点是附属机械多,自动化水平要求高,锅炉给水须经过处理,基建投资大。③旋风炉:将粒径小于10毫米的碎煤粒或粗煤粉先在前置式旋风筒内作旋风状燃烧,所产生的高温烟气再进入主炉膛冷却室内进行辐射换热；旋风炉的优点是炉膛容积热强度高,炉子的尺寸小；过剩空气系数小(仅为1.05～1.10,可以降低排烟热的损失；燃用粗煤粉可简化制粉设备；排渣率高，飞灰浓度低，提高烟气速度加强对流受热面的传热；其缺点是适用煤种受灰熔点和渣的粘滞性的限制；锅炉负荷变动范围较小；不能快速启停；由于炉内温度可达2000℃左右,有害气体NOx排放量大，对大气污染较严重。④沸腾燃烧炉:分鼓泡床锅炉和流化床锅炉，以循环流化床锅炉为主；循环流化床锅炉具有燃料适应性广，燃烧稳定高效，环保性能优越等显著优点，循环流化床锅炉负荷允许30%～110%调节，但是流化床锅炉运行不可避免的会造成各受热面磨损，因此可靠性相对较差是其最显著的缺点，另外循环流化床锅炉机组能耗水平相对较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，以解决现有锅炉在燃烧效率、环保参数、运行可靠性、负荷调节能力等方面存在的问题，使锅炉保持高效率连续稳定运行，同时降低自耗电量，降低检修维护的各项成本，显著提高经济效益。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，包括半气化炉、燃气炉、分离器、返料器和烟道，其特征在于：所述的燃气炉设置于分离器与烟道之间；所述半气化炉的燃烧室出口与所述的分离器入口相连，分离器的出气管与所述的燃气炉相连，分离器的下部与返料器相连，返料器的返料管与半气化炉流化床的上部相连；燃气炉炉膛下部的出口与所述的烟道相连。

通过采用上述技术方案，在一套锅炉***中同时设置半气化炉与燃气炉，半气化炉与现有的流化床锅炉结构相近，但上部没有二次风助燃，燃烧室上部处于欠氧状态，流化床上的燃料被流化、气化，气化气经旋风分离器分离进入燃气炉燃烧，而未燃尽的物料被分离下来通过返料器返回至半气化炉燃烧室，继续进行流化气化，如此循环往复，把燃煤变成半煤气燃烧，达到了最佳燃烧工况，燃烧完全彻底，提高了锅炉热效率，可降低锅炉出口烟气的含尘量，能有效的降低大气污染物，达到了节能环保的目的。与层燃炉相比锅炉效率大大提升，与煤粉炉相比机组自耗电量大大降低且负荷适应范围更广，与循环流化床锅炉相比连续运行可靠性大大增加。

上述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉中，所述的燃气炉竖向设置，炉膛的上部设置有燃烧器，燃烧器与分离器的出气管之间通过半气化气输送管相连接。

通过采用上述技术方案，燃烧器设置于炉膛的上部，燃烧火焰在燃气炉炉膛内向下喷射充分燃烧，利于燃烧烟气中的灰尘分离进入排渣灰斗，由排渣口排出，使相对洁净的烟气转弯向上进入烟道与过热器、蒸发器等受热面换热。

进一步地，所述的烟道包括依次顺序相连的第一烟道、第二烟道、第三烟道、第四烟道，第一烟道、第三烟道均竖向设置，第二烟道、第四烟道水平设置，第一烟道的进口与燃气炉炉膛下部的出口相连，第一烟道的出口与第三烟道的进口之间通过第二烟道相连；第三烟道的下端设置锅炉出口灰斗，第四烟道一端与锅炉出口灰斗相连，另一端与烟囱相连；第一烟道的进口与燃气炉炉膛下部的出口的下部设置排渣灰斗。

更进一步地，所述的第一烟道内按烟气流向依次设置过热器和蒸发器；所述的第三烟道内按烟气流向依次设置省煤器和空预器。

通过采用上述技术方案，设置依次顺序相连的第一烟道、第二烟道、第三烟道、第四烟道，延长了烟气流程，增加换热，同时便于布置多级过热器受热面；通过多烟道布置使烟气流程更长，延长热烟气在锅炉内的停留时间，进一步提高锅炉效率；并有利于布置吹灰器，及时清除锅炉对流受热面积灰，确保锅炉长期、高效、安全运行。

上述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉中，所述的排渣灰斗、锅炉出口灰斗由耐热钢骨架和保温浇注料制成。各灰斗相互独立，高效清灰，保证了锅炉的长期、高效、安全运行。

上述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉中，还包括鼓风机，鼓风机的进口与所述的空预器的空气出口相连，鼓风机的出口与燃烧器相连。

通过采用上述技术方案，空气预热器利用烟气废热加热空气，使进入燃烧器的空气温度提高，在燃烧器中与半气化气输送管送入的可燃气混合后燃烧，使燃烧充分，提高了燃料的燃尽率，提高了锅炉的燃烧效率。

进一步地，所述燃气炉的炉膛后墙与第一烟道的前墙共用一面水冷膜式壁。

通过采用上述技术方案，燃气炉与第一烟道共用一面水冷膜式壁，不仅可以节省材料，降低成本，还能够使整台锅炉结构更紧凑，节省空间，减少占地面积。

有益效果：

1、在一套锅炉***中同时设置半气化炉与燃气炉，半气化炉流化床上的燃料被流化、气化后，气化气经旋风分离器分离进入燃气炉燃烧，而未燃尽的物料被分离下来通过返料器返回至半气化炉燃烧室，继续进行流化气化燃烧，如此循环往复，把燃煤变成半煤气燃烧，达到了最佳燃烧工况，燃烧完全彻底，提高了锅炉热效率，可降低锅炉出口烟气的含尘量，能有效的降低大气污染物，达到了节能环保的目的。

2、燃气炉的燃烧器设置于炉膛的上部，燃烧火焰在燃气炉炉膛内向下喷射充分燃烧，利于燃烧烟气中的灰尘分离进入排渣灰斗，由排渣口排出，使相对洁净的烟气转弯向上进入烟道与过热器、蒸发器等受热面换热。

3、通过多烟道布置使烟气流程更长，延长热烟气在锅炉内的停留时间，进一步提高锅炉效率；并有利于布置吹灰器，及时清除锅炉对流受热面积灰，确保锅炉长期、高效、安全运行。

4、空气预热器利用烟气废热加热空气，使进入燃烧器的空气温度提高，在燃烧器中与半气化气输送管送入的可燃气混合后燃烧，使燃烧充分，提高了燃料的燃尽率，提高了锅炉的燃烧效率。

附图说明

图1是本实用新型半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉的示意图。

图中：1半气化炉，101给煤管，102流化风室，103布风板，104放渣管，105燃烧室，2分离器入口烟道，3分离器，31出气管，4返料器，41立管，42返料管，5半气化气输送管，6燃烧器，7燃气炉，71炉膛，72出口，8第一烟道，9过热器，10蒸发器，11第二烟道，12第三烟道，13省煤器，14空预器，15锅炉出口灰斗，16第四烟道。

具体实施方式

为能清楚说明本实用新型的技术特点，下面通过非限定性的实施例并结合附图，对本实用新型做进一步的说明。

请见图1，一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，包括半气化炉1、燃气炉7、分离器3、返料器4和烟道，燃气炉7设置于分离器3与烟道之间；半气化炉1与现有的流化床锅炉结构相近，燃烧室105的上部设有烟气出口，通过一段水平的分离器入口烟道2与分离器入口相连，燃烧室105的中部设有给煤管101和防暴门，下部设有布风板103、流化风室102和返料接口，布风板103上设有与流化风室102相连通的风帽，与布风板103一起构成流化床，燃烧室105既是流化室也是气化室；布风板103上设有放渣管104，放渣管104的下端向下穿过流化风室102，放渣管104的下端伸出风室后连接有排渣阀、冷渣机。

燃气炉7竖向设置，炉膛71的上部设置有燃烧器6，分离器3的出气管31与燃烧器6之间通过半气化气输送管5相连接，分离器3下部与返料器4的立管41相连，返料器4的返料管42与半气化炉1流化床的上部的返料接口相连；燃气炉炉膛71下部的出口72与烟道相连。

所述的烟道包括依次顺序相连的第一烟道8、第二烟道11、第三烟道12、第四烟道16，第一烟道8、第三烟道12均竖向设置，第二烟道11、第四烟道16水平设置，第一烟道8的进口与燃气炉炉膛71下部的出口72相连，第一烟道8的出口与第三烟道12的进口之间通过第二烟道11相连；第三烟道12的下端设置锅炉出口灰斗15，第四烟道16一端与锅炉出口灰斗15相连，另一端与烟囱相连；第一烟道8的进口与燃气炉炉膛71下部的出口72的下部设置排渣灰斗。排渣灰斗、锅炉出口灰斗15由耐热钢骨架和保温浇注料制成。本实施例中，燃气炉7的炉膛后墙与第一烟道8的前墙共用一面水冷膜式壁。

第一烟道8内按烟气流向依次设置过热器9和蒸发器10；第三烟道12内按烟气流向依次设置省煤器13和空预器14。本实施例还包括鼓风机，鼓风机的进口与所述的空预器14的空气出口相连，鼓风机的出口与燃烧器6相连。鼓风机、空预器14为现有技术，在现有的循环流化床锅炉中，鼓风机的出口通过风管与燃烧室105的上部相连通，作为燃烧室105的二次风为燃料助燃；本实施例在中，燃烧室105上部没有二次风助燃，燃烧室105上部处于欠氧状态，流化床上的燃料被流化、气化，气化气经旋风分离器3分离进入燃气炉7燃烧，而未燃尽的物料被分离下来通过返料器4返回至半气化炉1燃烧室105，继续进行流化气化燃烧，如此循环往复，把燃煤变成半煤气燃烧。而鼓风机的出口与燃烧器6相连，空气预热器利用烟气废热加热空气，使进入燃烧器6的空气温度提高，在燃烧器6中与半气化气输送管5送入的可燃气混合后燃烧，使燃烧充分，提高了燃料的燃尽率，提高了锅炉的燃烧效率。燃烧器6根据锅炉参数可采用旋流燃烧器或四角切圆直流燃烧器，本实施例中，采用旋流燃烧器。

本实施例中，返料器4采用旋风分离器，燃烧室105、旋风分离器和返料器4均采用外部钢护板内部浇注料的纯绝热结构。

本实施例中，半气化炉1、燃气炉7在不同位置设有温度、压力、氧量等测点，实现自动化控制燃烧，为现有技术，不多赘述。

本实施例的工作过程：

从粗制粉***制得的粗煤粉通过件给煤管101进入半气化炉1燃烧室105，落入布风板103上的流化床，流化风室102引入流化气化风穿过布风板103，对布风板103上的物料进行流化，在这里流化气化燃烧，流化气化形成的气化气以及灰渣经过分离器入口烟道2进入绝热旋风分离器3，经过高温分离，气化气被分离出来离开半气化炉1，未燃尽的物料被分离下来进入返料器4，通过返料风返回至半气化炉1燃烧室105，继续进行流化气化燃烧，燃尽的灰渣经布风板103上设置的放渣管104排出半气化炉1。半气化炉1产生的可燃气经过半气化气输送管5道引入到旋流燃烧器6，鼓风机送风经过空气预热器加热后引入旋流燃烧器6，在燃烧器6中与半气化气输送管5送入的可燃气混合后燃烧，整个火焰在燃气炉炉膛71内向下喷射充分燃烧；燃烧烟气中的部分灰尘经过炉膛71下部的出口72时会被部分的分离下来，落入排渣灰斗中排出，相对洁净的烟气转弯向上，冲刷第一烟道8中的过热器9、蒸发器10受热面，到达顶部经第二烟道11转弯向下，再依次冲刷第三烟道12中的省煤器13和空气预热器受热面，最后经第四烟道16与烟囱连接排出锅炉。

本实施例与层燃炉相比锅炉效率大大提升，层燃炉锅炉效率只有75%-85%，本实施例锅炉热效率高达90%-93%；与煤粉炉相比机组自耗电量大大降低且负荷适应范围更广，煤粉炉需要燃烧细煤粉的粒径小于0.1mm,制粉***需要消耗大量能量，本实施例锅炉只需粗制煤粉即可完成半气化燃烧，另外煤粉锅炉的负荷适应一般为40%-110%,本实施例锅炉负荷变化率可以控制在10%-110%；与旋风炉相比NOx原始排放大大降低。与循环流化床锅炉相比连续运行可靠性大大增加，循环流化床锅炉由于物料的磨损一般3-6个月就需要停炉检修，本实施例锅炉半气化炉1为绝热结构，不存在磨损问题，同时燃气炉7可靠性高，连续运行时间长，检修费用低，检修时间省，大大降低锅炉检修成本。

在对本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，包括半气化炉、燃气炉、分离器、返料器和烟道，其特征在于：所述的燃气炉设置于分离器与烟道之间；所述半气化炉的燃烧室出口与所述的分离器入口相连，分离器的出气管与所述的燃气炉相连，分离器的下部与返料器相连，返料器的返料管与半气化炉流化床的上部相连；燃气炉炉膛下部的出口与所述的烟道相连。

2.根据权利要求1所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：所述的燃气炉竖向设置，炉膛的上部设置有燃烧器，燃烧器与分离器的出气管之间通过半气化气输送管相连接。

3.根据权利要求2所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：所述的烟道包括依次顺序相连的第一烟道、第二烟道、第三烟道、第四烟道，第一烟道、第三烟道均竖向设置，第二烟道、第四烟道水平设置，第一烟道的进口与燃气炉炉膛下部的出口相连，第一烟道的出口与第三烟道的进口之间通过第二烟道相连；第三烟道的下端设置锅炉出口灰斗，第四烟道一端与锅炉出口灰斗相连，另一端与烟囱相连；第一烟道的进口与燃气炉炉膛下部的出口的下部设置排渣灰斗。

4.根据权利要求3所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：所述的第一烟道内按烟气流向依次设置过热器和蒸发器；所述的第三烟道内按烟气流向依次设置省煤器和空预器。

5.根据权利要求3所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：所述的排渣灰斗、锅炉出口灰斗由耐热钢骨架和保温浇注料制成。

6.根据权利要求4所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：还包括鼓风机，鼓风机的进口与所述的空预器的空气出口相连，鼓风机的出口与燃烧器相连。

7.根据权利要求3或4或5或6所述的一种半气化组合燃烧的燃煤工业锅炉，其特征在于：所述燃气炉的炉膛后墙与第一烟道的前墙共用一面水冷膜式壁。

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