CN100498059C - 一种水煤浆燃料清洁热空气炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水煤浆燃料清洁热空气炉，含有炉体，炉体主要包括炉膛，灰尘导流板，炉罩，收灰斗和鼓风机，炉膛下端有若干个水煤浆喷口，本发明还含有灰分沉降器，所述炉膛为锥形炉膛，锥形炉膛的最下端连接收灰斗，最上端连接灰尘导流板，灰尘导流板上方连接炉罩，炉罩通过热空气管道与灰分沉降器连接；鼓风机通过锥形炉膛的回旋二次喷口与锥形炉膛相连通，把空气导进锥形炉膛内，并形成回旋气流。本发明由于采取锥形炉体、灰尘导流板、灰分沉降器等措施，使燃料燃烧更完全，灰尘更少，可以大幅度减少灰尘在炉壁上的结渣，而且不需要运动部件，可靠性很高。本发明可用于需要清洁热空气的地方。

Description

一种水煤浆燃料清洁热空气炉

技术领域

本发明属于空气炉领域，尤其涉及一种水煤浆燃料清洁热空气炉。

背景技术

目前，陶瓷行业和其他很多行业使用喷雾干燥塔，使用热空气在高温下干燥物料，喷雾干燥方式产量大，燃料消耗也很大，所以采取价格较低的燃料是一种重要的方向。喷雾干燥可以使用的燃料很多，如柴油，重油，水煤浆等。由于近年来，燃料的价格上升很快，以前一些不受重视的燃料如水煤浆目前已经在大量使用，特别是在陶瓷浆料的干燥中使用，水煤浆价格低，基本和重油一样的使用方法。但水煤浆本身也有一些固有的缺陷，其本身残留灰分大，所以水煤浆炉容易在炉膛壁上结渣和所产生的热空气中含有大量的细灰。如果利用水煤浆炉所产生的热空气来干燥，一般只能提供给一些对灰分要求不严格的物料干燥使用，如深色的陶瓷料浆干燥使用。很多对灰分严格要求的物料如浅色陶瓷的物料仍然使用重油为燃料的热空气炉提供空气干燥。

一般水煤浆炉的热空气在燃烧后直接排出炉膛，炉膛一般为圆柱体结构。通过喷枪喷入炉膛燃烧，并有鼓风机鼓风助燃。燃烧后灰尘有很高的表面能，大量灰分颗粒通过吸附作用沉积在炉膛的壁上，少量的较粗大的颗粒可以逆气流流动方向沉向底部的出灰口，另有大量细小灰分将随热气流来到喷雾干燥塔。目前已有的水煤浆热空气炉基本没有采用除尘措施，主要原因有两点，一是出炉膛的灰分较多，很难一次清除干净，另一个原因是热空气的温度很高，一般的除尘设备很难承受长时间的高温。

随着近年来油价攀升的影响，开发能提供清洁热空气炉的水煤浆炉的研发需求显得非常迫切，如何减少水煤浆热空气炉产生的热空气的残留灰分和减少在水煤浆炉的壁上结渣，是很多热工工程师的研究课题，但由于水煤浆热空气炉产生的热空气在顶端出口处的温度高达1200摄氏度，热空气到达喷雾干燥塔的热空气温度在600～800摄氏度，而且热空气炉的使用周期很长，要采取高可靠性的措施来达到去除残留灰分是很困难的，而且还要保证热空气在处理过程中温度降低幅度尽可能少。一般常规的空气收尘方法很难使用，如布袋收尘装置，旋风收尘，电收尘装置等，只能利用沉降除尘。如何高效率高可靠地减少灰分，同时，如何减少在炉膛壁上的结渣，是急待解决的问题。由于水煤浆燃料的优越性，科技人员对新型热空气炉的构造和为了除尘产生清洁热空气的水煤浆炉也有一定的研究，如中国专利ZL02240518.6《逆燃式水煤浆液态排渣燃烧炉》和ZL97234040.8《一种水煤浆立式分段除尘热风燃烧炉》。前者提出在燃烧炉膛内利用助燃风的涡流，使热空气和产生液态灰渣同向流动，液态灰渣不会在热空气出口和炉膛壁堆积，而能顺利排出，但该专利没有提及对炉膛结构和排气出口作大的改动，很难排除热空气中的灰分，该方法只能在燃烧过程中燃烧不完全的较大的颗粒，燃烧过程中产生的热空气中依然存在大量的细小灰尘。后者主要采用一个顶置除尘装置和一个出口较小的锥形中间段使空气流速减少，顶置除尘装置包括一个锥形罩，顶端排出的热空气冲进罩内，然后逆向排出，这个过程中，空气速度减少，有少量灰尘沉积，直径较小的中间段强迫气流减速，但该结构产生了很大的问题，气流减速的同时把大量的灰分直接沉积在炉膛壁上和该段的出口上，结渣情况变得非常严重，而且这种结构的排渣是非常困难的。另外在中间段以上，上燃烧室的水煤浆继续燃烧，仍然产生大量的灰分，这部分灰尘仅仅通过沉降方式除尘，由于在出炉的热空气中含有大量的灰尘，但经验证明仅通过沉降方式很难把较大量的灰尘减少。为了同时减少在炉膛壁上的结渣和热空气中的灰分含量，必须对热空气水煤浆炉的构造和输送高温热空气的管道作出有创新性的改造，采用综合措施，才能清除大部分的结渣和灰尘。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点及不足，提供一种水煤浆燃料清洁热空气炉。本发明通过控制燃烧过程中燃烧气流的流动方式和产生的热空气的灰尘沉降这两种措施，提供了热空气基本不含有残留灰分的新型清洁水煤浆热空气炉。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明含有炉体，炉体主要包括炉膛，灰尘导流板，炉罩，收灰斗和鼓风机，炉膛下端有若干个水煤浆喷口，本发明还含有灰分沉降器，所述炉膛为锥形炉膛，锥形炉膛的最下端连接收灰斗，最上端连接灰尘导流板，灰尘导流板上方连接炉罩，炉罩通过热空气管道与灰分沉降器连接；鼓风机通过锥形炉膛的回旋二次喷口与锥形炉膛相连通，把空气导进锥形炉膛内，并形成回旋气流。

所述锥形炉膛呈上小下大的圆锥台型结构，其内壁是光滑的，下上底面的直径比值在1.35～1.45之间，圆锥台型结构的高与下底面的直径比值在1.85～1.95之间。

灰尘导流板是一种圆环形装置，中心部分是空的，连接炉罩的一面为平面，连接锥形炉膛的一面是圆环的外环面且圆环的中心为一上大下小且中空的圆台形结构，它可以把热空气中的灰尘进一步导向锥形炉膛中心，把细小的灰尘进一步导向收灰斗。

为了进一步减少已出炉的热空气中的灰分含量，需要采取适当的灰尘沉降措施。本发明采用一种膨胀减速原理来进一步降低灰分的含量。这种方式可以快速除尘而且热气流的温度下降不是很多，这对后续喷雾干燥是有利的。在本发明中，在已采取了改变炉膛几何结构的基础上，进一步采用气流膨胀减速原理。为了实现该目标，设置了横截面面积比管道更大的灰分沉降器。

灰分沉降器为箱式，下端有一个尘气入口，上端有一个净气出口；灰分沉降器横截面为方形，有三层，每层有三个方形通道，每个方形通道的两端有除灰口，气流从下方气流通道逐层向上方成S形流动，在流动过程中，灰尘逐渐沉积，以方便除灰。

所述热空气管道的横截面和灰分沉降器的横截面面积比为1：30～1：3，需要多沉降的话，面积比最好小于等于1：10，但一般不小于1：30。

热空气从下端的尘气入口进入灰分沉降器的第一层并扩散到第一层的每个方形通道，热空气到方形通道尽头后向箱子上方的另一层流动，这样一直到最后一层，然后汇合从上端的净气出口排出。

本发明与现有的水煤浆炉相比，具有如下优点和有益效果：

(1)由于采取多种炉内的灰尘沉降措施，包括锥形炉体、灰尘导流板等措施，使燃料燃烧更完全，灰尘更少，而且灰尘主要在炉膛中心下沉，可以大幅度减少灰尘在炉壁上的结渣，基本不需要停炉清理；

(2)由于设置了灰分沉降器，可以进一步减少灰尘，热空气经过灰分沉降器以后排出，空气中基本上不存在肉眼可见的灰尘，而且利用膨胀减速原理，不需要运动部件，可靠性很高，另外对灰分沉降器的灰尘清理也不需要停炉即可进行。

附图说明

图1是本发明的水煤浆燃料清洁热空气炉的炉体结构示意图；

图2是本发明的灰尘导流板的结构示意图；

图3是本发明的灰分沉降段的结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图。

图中：1-锥形炉膛  2-收灰斗  3-灰尘导流板  4-炉罩  5-鼓风机  6-热空气管道  7-灰分沉降器  1.1-水煤浆喷口  1.2-回旋二次喷口  7.1-尘气入口  7.2-净气出口  7.3-除灰口  7.4-方形通道

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

如图1所示，本发明的水煤浆燃料清洁热空气炉含有炉体，炉体主要包括锥形炉膛1，灰尘导流板3，炉罩4，收灰斗2和鼓风机5，锥形炉膛1下端有若干个水煤浆喷口1.1，本发明还含有灰分沉降器7；锥形炉膛1的最下端连接收灰斗2，最上端连接灰尘导流板3，灰尘导流板3上方连接炉罩4，炉罩4通过热空气管道6与灰分沉降器7连接；鼓风机5通过锥形炉膛1的回旋二次喷口1.2与锥形炉膛1相连通，把空气导进锥形炉膛1内，并形成回旋气流。

锥形炉膛1呈上小下大的圆锥台型结构，其内壁是光滑的，下上底面的直径比值在1.35～1.45之间，圆锥台型结构的高与下底面的直径比值在1.85～1.95之间；如图2所示，灰尘导流板3是一种圆环形装置，中心部分是空的，连接炉罩4的一面为平面，连接锥形炉膛1的一面是圆环的外环面且圆环的中心为一上大下小且中空的圆台形结构，它可以把热空气中的灰尘进一步导向锥形炉膛1中心，把细小的灰尘进一步导向收灰斗2。

本发明采用锥形炉膛1强迫气流以回旋的方式逐步上升，然后才排出锥形炉膛1。由于燃烧后的热空气在喷枪喷射的推动下，形成回旋气流和烟气流，热空气回旋上升并且只能以顺着锥形炉膛1内壁的速度上升，而且是逐步流动逐步偏向锥形炉膛1中心。这样，热空气在锥形炉膛1中央位置是基本静止的，其夹带的灰分在流动上升的过程中，逐步从中央位置沉降，当热空气到达顶端的出口时，绝大部分的灰分已直接沉降到锥形炉膛1底部。这种结构的优点在于气流顺着锥形炉膛1内壁流动，灰尘很难在内壁上沉积，而且气流在锥形炉膛1内螺旋运动，水煤浆能与空气充分混合，延长燃烧时间，提高它的燃烧效率，而且有较长的流动距离，气流在到达顶端出口的位置时，速度已经很低，而且在锥形炉膛1的末端设置了灰尘导流板3，可以把热空气中的流动方向贴着锥形炉膛1内壁导向锥形炉膛1中心，夹带在热空气中的灰分也被带往锥形炉膛1中心下方，即使非常细小的灰尘也很难夹带在热空气中，基本都直接沉降在锥形炉膛1底部。

为了进一步减少已出炉的热空气中的灰分含量，本发明采用一种膨胀减速原理来进一步降低灰尘的含量。这种方式可以快速除尘而且热气流的温度下降不是很多，这对后续喷雾干燥是有利的。为了实现该目标，如图3和4所示，在炉罩4的出口处通过热空气管道6与灰分沉降器7的尘气入口7.1相连通。

灰分沉降器7为箱式，下端有一个尘气入口7.1，上端有一个净气出口7.2；灰分沉降器7横截面为方形，有若干层，每层有若干个方形通道7.4，每个方形通道7.4的两边有除灰口7.3，以方便除灰；热空气管道6的横截面和灰分沉降器7的横截面面积比为1：30～1：3，需要多沉降的话，面积比最好小于等于1：10，但一般不小于1：30，否则灰分沉降器7的体积过大，在炉罩4的上端布置是有困难的。灰分沉降器7的长度没有明显限制，其长度可以设定为温度下降不超过要求值即可。这种布置方式不仅节约空间，而且方便加工，灰分沉降器7的长度和管道的大小可以视喷雾干燥塔的温度要求而设定。

热空气从下端的尘气入口7.1进入灰分沉降器7的第一层并扩散到第一层的每个方形通道7.4，热空气到方形通道7.4尽头后向箱子上方的另一层流动，这样一直到最后一层，然后汇合从上端的净气出口7.2排出。在灰分沉降器7上，可以通过运行时的间歇性的清理工作完成收集灰尘的工作。

使用本发明的水煤浆燃料清洁热空气炉提供的清洁热空气可以给浅色陶瓷料浆的干燥配套使用，当然，其他需要清洁热空气的其他炉子和干燥其他物料的喷雾干燥塔都可以使用本发明的水煤浆燃料清洁热空气炉的结构。本发明并不限定在陶瓷料浆的喷雾干燥中使用。本发明可以将残留的灰分减少99％以上，出口温度在1200摄氏度，通过灰分沉降器后热空气的温度仍然保持在700～800摄氏度，完全可以满足浅色陶瓷的物料的喷雾干燥需要。干燥后的物料制成浅色的陶片后基本上观察不到灰分产生的斑点。而且本发明的水煤浆燃料清洁热空气炉在不间断使用三个月后结渣仍不需要清理，比现有水煤浆炉子的使用时间延长数倍以上，基本达到重油热空气炉的水平。

Claims (4)

1.一种水煤浆燃料清洁热空气炉，含有炉体，炉体主要包括炉膛，灰尘导流板，炉罩，收灰斗和鼓风机，炉膛下端有若干个水煤浆喷口，其特征在于还含有灰分沉降器，所述炉膛为锥形炉膛，锥形炉膛的最下端连接收灰斗，最上端连接灰尘导流板，灰尘导流板上方连接炉罩，炉罩通过热空气管道与灰分沉降器连接；鼓风机通过锥形炉膛的回旋二次喷口与锥形炉膛相连通，所述锥形炉膛呈上小下大的圆锥台型结构，其内壁是光滑的，下上底面的直径比值在1.35～1.45之间，圆锥台型结构的高与下底面的直径比值在1.85～1.95之间。

2.根据权利要求1所述的水煤浆燃料清洁热空气炉，其特征在于所述灰尘导流板是一种圆环形装置，中心部分是空的，其圆环面和炉罩相连接，连接锥形炉膛的一面是圆环的外环面且圆环的中心为一上大下小且中空的圆台形结构。

3.根据权利要求2所述的水煤浆燃料清洁热空气炉，其特征在于所述灰分沉降器为箱式，下端有一个尘气入口，上端有一个净气出口；灰分沉降器横截面为方形，有三层，每层有三个方形通道，每个方形通道的两端有除灰口，气流从下方气流通道逐层向上方成S形流动，在流动过程中，灰尘逐渐沉积。

4.根据权利要求3所述的水煤浆燃料清洁热空气炉，其特征在于所述热空气管道的横截面和灰分沉降器的横截面面积比为1：30～1：3。

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