CN100501232C - 乳化焦浆旋风燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化焦浆旋风燃烧装置，包括由前端壁、后端壁、以及侧壁围成的壳体，壳体的内部形成一圆筒状的燃烧空间，前端壁上设置有至少一个乳化焦浆燃烧器、以及至少一个油燃烧器和/或至少一个气体燃烧器，壳体的侧壁上间隔设置两组或者两组以上的切向风进口，每组切向风进口包括两个或两个以上的且使送入燃烧空间的切向风沿壳体侧壁的内表面形成环流的切向风进口，其中，位于燃烧空间底部的侧壁上开设至少一个液态渣出口，液态渣出口所在的壳体横截面位于最靠近后端壁的一组切向风进口所在的壳体横截面与后端壁的内壁之间。本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置可以实现液态排渣，避免了烟气中的灰渣在受热面上积灰结焦。

Description

乳化焦浆旋风燃烧装置

技术领域

本发明是关于一种热工设备，特别是关于一种以乳化焦浆为燃料的燃烧装置。

背景技术

目前，能源危机已经成为全世界人民关注的问题。能够被人类利用的自然能源越来越少，但人类对能源的需求量却越来越大。因此世界各国都在进行能源结构调整，以最大限度的节约现有的能源。同时，环境污染问题近年来也变成了全世界人民关注的焦点。世界各国都在努力地调整工业结构，开发和提倡清洁污染小的绿色环保能源。

因此，人们在不断的寻求新的清洁能源。一般地，热工设备(比如各类锅炉设备、窑炉设备)目前采用的较为清洁的能源主要是油、天然气或煤气等，但是，这使锅炉设备的燃料费用大幅度上升，严重影响了使用和制造热工设备的企业的生存。

为此，本领域的技术人员都在努力地开发新的可用能源。价格低廉、高效洁净的乳化焦浆燃料逐渐成为了本领域中的新宠。在热工设备中采用乳化焦浆燃料既能合理的利用自然资源，又能降低锅炉设备的燃料费用，因此世界各国都在大力推广乳化焦浆燃烧技术。

然而，乳化焦浆燃烧时存在着火困难、易结焦、火焰发散、难以燃尽的问题，业界在不断的开发能够有效燃烧乳化焦浆的锅炉设备。如中国专利第CN02135439.1号所揭示的一种水焦浆燃烧技术，其包括预燃室及其壁上的两次风切向进风口，切向两次风速为25～40m/s，在预燃室的一端置有一次风旋流燃烧器，一次风的旋流强度大于3.0，旋流燃烧器中心区域安置水焦浆雾化喷枪，由其将进入预燃室的水焦浆雾化成60～100μm粒度，预燃室的另一端是连接工业窑炉或锅炉的开放口，预燃室内温度至少要达到950～1000℃温度后，确保水焦浆稳定着火燃烧。又如中国专利第CN03113078.X号所揭示的一种水焦浆旋流燃烧装置，由喷枪、燃烧室、切向风进口所组成，旋风筒燃烧室为圆筒状，水焦浆喷枪设在旋风筒燃烧室的一端，一次切向风进口、两次切向风进口顺序设置在水焦浆喷枪下游的旋风筒燃烧室的壁上，在旋风筒燃烧室的另一端设有旋风筒燃烧室出口。但是上述两个专利所揭示的水焦浆燃烧装置和方法存在着缺陷，首先，仅采用一个水焦浆喷枪，要达到足够的燃烧强度，必须加大水焦浆的供给量，即，水焦浆颗粒将喷的很远，这样形成的燃烧动力场是细长的、不均匀、不饱满的，从而不能使水焦浆颗粒得到有效充分的燃烧，一旦水焦浆颗粒燃烧不充分，其离开燃烧室以后，随着温度的下降，其将在炉壁或者管道壁上结焦，结焦达到一定程度后，将降低设备的传热效率，严重的还将造成安全事故；其次，仅采用一个水焦浆喷枪，一旦该喷枪熄火必须重新启动点火，影响生产的正常进行；还有，仅采用一个水焦浆喷枪，很难有效将水焦浆充分雾化，不能有效地雾化，就不能保证水焦浆颗粒充分的与空气接触并燃烧，燃烧效率不高；而且，仅采用一个水焦浆喷枪，而不设置其它引燃装置，原则上是没有办法将水焦浆直接点燃的，即使采用先燃油再换水焦浆喷枪的方法实际上也不能将水焦浆点燃；最后，上述两个专利的一次风与切向风采用的空气没有进行区分，若一次风的空气不进行加热，则会导致燃烧不剧烈，若切向风不采用冷空气，则就不能达成有效降低燃烧室内壁温度并避免结焦的效果。

此外，乳化焦浆含氮量高，燃烧后将产生大量的氮氧化物，比如一氧化氮、二氧化氮等，这些氮氧化物化合物排放到空气中将造成大气污染。比如，一氧化氮为无色无臭气体，它一般不会对人体产生有害影响，但当它转变成二氧化氮时，就具有腐蚀性和生理刺激作用；当二氧化氮含量在100ppm以上时，几分钟就能致人和动物死命，吸入浓度为5ppm(即9.4mg/m²)的二氧化氮，几分钟就能造成呼吸系统失调；并且，氮氧化物将会引起光化学烟雾，比如，当HC和NO_X在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物—光化学烟雾。1952年12月伦敦发生的光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍，1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。因此，世界各国都对氮氧化物的排放量作出了严格的限制。所以，针对乳化焦浆含氮量高的特点，必须采用各种措施降低乳化焦浆燃烧过程中氮氧化物的生成。目前可以用于减少氮氧化物的生成的方法和装置主要是针对煤的燃烧。如中国专利第97199607号所揭示的一种粉煤燃烧器，它具有一在主区域和辅助区域之间起缓冲作用的过渡区域。过渡区域通过在主区域和辅助区域之间提供受限制的回流区域，从而改善对燃烧器附近的混合和火焰稳定性的控制。这些受限制的回流区域将放出的氮氧化物送回到燃烧器出口附近的一贫氧高温分解区域以还原成分子氮，从而降低排放和未燃尽燃料的损失。从上述内容可以看出，首先，这种燃烧器结构只适合用于粉煤的燃烧而不适合于乳化焦浆的燃烧；其次，这种燃烧器是通过专门的贫氧高温分解区域将氮氧化物还原成分子氮，其结构和工艺复杂。

还有，乳化焦浆燃烧后的烟气中含有大量灰渣，一旦这些灰渣进入受热面，将形成积灰和结焦，轻则降低受热面的传热效率，重则导致受锅炉设备爆炸，因此必须设法在进入受热面前将大部分灰渣除掉。但是，目前还没有一种较好的装置可以有效地将乳化焦浆烟气中的灰尘除掉。发明人员经过若干次实验发现若使燃烧室内的温度达到灰融点，就可以使绝大部分灰以液体的形式排出。但是目前还没有一种可以有效地使燃烧室内的温度达到灰融点的乳化焦浆燃烧装置。本领域有些技术人员将液态排渣技术用于热工设备，如中国专利第02240518号所揭示的一种逆燃式水煤浆液态排渣燃烧炉，主要由炉体外壳，上燃烧室，锥形缩口，下燃烧室，出风口，集热器，集渣池组成，其特征在于：炉体外壳为金属外壳，其炉膛内壁用耐火材料进行造型，上部为上燃烧室，结构形状为较小直径的筒形结构，其上顶密闭，上燃烧室的下部延续为锥形缩口；锥形缩口的一侧为出风口，其下为下燃烧室，下燃烧室的结构形状为直径比上燃烧室直径稍大的筒形结构，其下部为收敛锥形；出风口的延续部分为集热器，结构形状为圆筒形双壳层结构，内壁敷以一定厚度的耐火材料，其中间为热风通道，双壳中有环形通道，集热器的端部上安装有助燃风机，集热器与一，二次助燃风总管和三次助燃风总管相连接；在上燃烧室的中部炉壁上均布设置具有向上和斜向角度的水煤浆喷口，一次助燃风管与水煤浆喷口和一，二次助燃风总管相连接，在水煤浆喷口的上下置有向上和相同斜向角度的二次助燃风管，并与一，二次助燃风总管相连接，在下燃烧室的中部炉壁上置有斜向角度的三次助燃风管，并与三次助燃风总管相连接。从上述分析可以看出，首先，该逆燃式水煤浆液态排渣燃烧炉不适合用于乳化焦浆的燃烧；其次，该逆燃式水煤浆液态排渣燃烧炉的燃烧室温度还达不到乳化焦浆灰渣的灰熔点，无法将乳化焦浆灰渣液化；最后，该逆燃式水煤浆液态排渣燃烧炉的燃烧室结构复杂，制造成本较高。

因此，提供一种燃烧效率高的、可实现液态排渣的、并且可以有效降低排入大气的尾气中氮氧化物含量的乳化焦浆旋风燃烧装置成为了业界需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现液态排渣的乳化焦浆旋风燃烧装置。

本发明的一种技术方案是：提供一种乳化焦浆旋风燃烧装置，包括由前端壁、后端壁、以及侧壁围成的壳体，壳体的内部形成一圆筒状的燃烧空间，前端壁上设置有至少一个乳化焦浆燃烧器、以及至少一个油燃烧器和/或至少一个气体燃烧器，壳体的侧壁上间隔设置两组或者两组以上的切向风进口，每组切向风进口包括两个或两个以上的且使送入燃烧空间的切向风沿壳体侧壁的内表面形成环流的切向风进口，后端壁的内壁到前端壁的内壁之间的距离为燃烧空间的内直径的1倍到5倍，其中，位于燃烧空间底部的侧壁上开设至少一个液态渣出口，液态渣出口所在的壳体横截面位于最靠近后端壁的一组切向风进口所在的壳体横截面与后端壁的内壁之间。

其中，液态渣出口所在的壳体横截面可以是液态渣出口的中心点所在的壳体的横截面，也可以是液态渣出口的最靠近前端壁的边缘点所在的壳体的横截面。

可供选择地，乳化焦浆旋风燃烧装置设有一个液态渣出口，液态渣出口在侧壁的肉壁上的开口面积小于燃烧空间的横截面面积的十分之一。

可供选择地，乳化焦浆旋风燃烧装置设有两个或者两个以上的液态渣出口，每个液态渣出口在侧壁的肉壁上的开口面积小于燃烧空间的横截面面积的二十分之一。

优选地，乳化焦浆燃烧器设有用于向燃烧空间内输送已预热空气的一次配风口，壳体的侧壁上间隔设置两组或两组以上用于向燃烧空间内输送未预热空气且总流量为已预热空气流量的0.05～0.15倍的切向风进口。

其中，所谓已预热空气是指经过适当加热的空气，加热可以采用专门设备进行，也可以在该燃烧装置的尾部管道内设置余热利用装置，利用烟气的余热将空气加热到一定的温度，以便提高燃烧效率。所谓未预热空气是指温度较低的空气，可以直接采用周围环境中的空气也可以采用专门装置进行适当冷却，以便有效降低燃烧室内壁温度并避免结焦。切向风的总流量采用一次配风流量的0.05～0.15倍是为了控制燃烧室内的过量空气系数，以便降低氮氧化合物的生成。并且，稳定、饱满、高速旋转、混合剧烈、充分避免结焦的燃烧动力场保证了在较低过量空气系数的情况下仍然能充分高效地燃烧。

具体地，两组或者两组以上的切向风进口分别位于壳体的相互平行的两个或者两个以上的横截面上，最靠近前端壁的其中一个横截面位于前端壁的内壁到后端壁的内壁之间的距离的六分之一到三分之一处，最靠近后端壁的其中一个横截面位于前端壁的内壁到后端壁的内壁之间的距离的二分之一到五分之四处。优选地，壳体的侧壁上间隔设置两组用于向燃烧空间内输送未预热的且总流量为已预热空气的0.08～0.12倍的切向风进口。两组切向风进口分别位于壳体的相互平行的两个横截面上，靠近前端壁的其中一个横截面位于前端壁的内壁到后端壁的内壁之间的距离的五分之一到四分之一处，靠近后端壁的其中一个横截面位于前端壁的内壁到后端壁的内壁之间的距离的二分之一到三分之二处。

可供选择地，壳体的侧壁上可以间隔设置三组或者三组以上且总流量为已预热空气流量的0.06～0.1倍的切向风进口。

可供选择地，每组切向风进口可以包括三个或三个以上的等间隔分布的切向风进口。

可供选择地，乳化焦浆旋风燃烧装置包括一个乳化焦浆燃烧器、一个油燃烧器以及一个气体燃烧器，其中，油燃烧器和气体燃烧器设置在乳化焦浆燃烧器下方。气体燃烧器可以燃烧天然气或液化气。

可供选择地，前端壁上可以设置两个或两个以上的乳化焦浆燃烧器、两个或两个以上的油燃烧器、以及两个或两个以上的气体燃烧器。

可供选择地，乳化焦浆燃烧器为四个，四个乳化焦浆燃烧器等间隔设置在以前端壁的中心为圆心的圆周上，四个乳化焦浆燃烧器所在的圆周的直径大于等于燃烧空间的内直径的三分之一，小于等于燃烧空间的内直径的四分之三，油燃烧器为三个，两个设置在前端壁下部，一个设置在前端壁的上部，气体燃烧器为两个，分别设置在下部的两个油燃烧器附近，乳化焦浆燃烧器的一次配风口设有旋流配风器。

可供选择地，后端壁的内壁到前端壁的内壁之间的距离为燃烧空间的内直径的2.5倍到3倍，后端壁的中央开设一出口，该出口的直径为燃烧空间的内直径的四分之一到三分之二，出口与壳体的侧壁之间形成一圆锥状过渡腔室。

优选地，后端壁的内壁到前端壁的内壁之间的距离为燃烧空间的内直径的2.5倍到4倍，后端壁的中央开设一出口，该出口的直径为燃烧空间的内直径的四分之一到三分之一。各个切向风进口的开设方向与侧壁的内壁轮廓线相切，各个切向风进口的孔直径小于等于燃烧空间的内直径的六分之一。

可供选择地，乳化焦浆燃烧器喷出的乳化焦浆的雾化分散角度大于等于90度小于等于150度，比如120度或150度。

优选地，油燃烧器、气体燃烧器均设有配风口，其中，至少在乳化焦浆燃烧器的配风口设置有旋流配风器。

优选地，在壳体的内壁填敷硅酸铝纤维保温层和磷酸盐耐火混凝土；在前端壁和侧壁各布置至少一个观火孔；在壳体上方设置一个测量燃烧空间内温度的测点，以便于监测和自动控制。

优选地，切向风进口形成的旋流空气的旋转方向与旋流配风器喷入的空气的旋转方向相同，比如都为逆时针方向。

优选地，本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置进一步包括自能控制系统，进行全自动化运行，可以自动调节各股风所占的比例以适应不同负荷下的燃烧要求。并配上先进的大屏显示的人机对话界面，只要轻触屏上的功能键，就可按每一步完成操作，显示系统可监控设备的运行状态和实时信息，故障显示及记录。

本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置可用于其他各种类型的锅炉设备或者窑炉设备，比如蒸汽相变锅炉、水浴炉、陶瓷热风炉、冶金反射炉、玻璃窑、导热油炉、工业锅炉、油田注气炉等。

本发明的有益效果是：首先，使乳化焦浆充分燃烧并超过灰融点，以便乳化焦浆燃烧后产生的灰变成液态而从液态渣出口排出，避免了烟气中的大量灰渣在受热面上积灰结焦，进而避免了危险事故的发生；其次，切向风的总流量采用一次配风流量的0.05～0.15倍使燃烧室内的过量空气系数保持在较低的水平，充分降低氮氧化合物的生成；再次，后端壁的内壁到前端壁的内壁之间的距离为燃烧空间的内直径的2倍到5倍从而形成了一个粗短、饱满的燃烧动力场，可以在燃烧室中形成一种火球状燃烧；此外，侧旋风使得由乳化焦浆燃烧器喷入的乳化焦浆雾滴做高速旋转，一方面稳定燃烧工况，另一方面将已经燃烧的高温火焰抽吸到稳燃室前端，有效地解决水焦浆的着火和燃烬问题，燃料和空气混合剧烈，燃烧温度高，燃烬率高，在较高的旋流强度使的燃料和空气混合强烈，可以在较小的过剩空气系数下实现完全燃烧，从而降低氮氧化物的生成，并且使燃烧温度远远超过灰融点；进一步地，侧旋风分级逐次加入燃烧中，可以实现分级燃烧，局部低温，提高燃烧过程中的脱硫效率；更进一步地，采用两组四个切向风进口，并流入冷空气，形成切向旋转空气流，既增强了乳化焦浆雾滴混合燃烧强度，又降低了壳体内壁的温度，避免了乳化焦浆雾滴在壳体内壁上结焦，同时，切向旋流还可以将乳化焦浆火炬包裹在其中，避免其直接与壳体内壁接触；最后，采用多个乳化焦浆燃烧器均匀设置在前端壁上，可以加大乳化焦浆的雾化强度，缩短乳化焦浆的喷射长度，形成粗短、均匀、饱满、充分混合的燃烧动力场；采用三个油燃烧器、二个气体燃烧器，并按顺序依次点燃四个乳化焦浆燃烧器，真正有效的将四个乳化焦浆燃烧器充分点燃，并稳定的燃烧，四个乳化焦浆燃烧器之间可以相互引燃，相互辅助燃烧，避免了熄火现象。

以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明实施例1的纵向剖视示意图。

图2是图1中沿A-A线的横向剖视示意图。

图3是本发明实施例2的纵向剖视示意图。

图4是图3中沿B-B线的横向剖视示意图。

具体实施方式

实施例1

请参照图1及图2，本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置包括壳体10、乳化焦浆燃烧器70、油燃烧器以及气体燃烧器(图未示)。

壳体10由前端壁20、后端壁40、以及侧壁60围成。壳体10为圆筒状，壳体10的内部形成一圆筒状的燃烧空间30。后端壁40的内壁到前端壁20的内壁之间的垂直距离为燃烧空间30的内直径的3倍。

壳体前端壁20上均匀设有乳化焦浆燃烧器70以及油燃烧器和气体燃烧器，其中，乳化焦浆燃烧器70设置在前端壁20的中央，油燃烧器和气体燃烧器设置在乳化焦浆燃烧器70的下方。乳化焦浆燃烧器70以及油燃烧器和气体燃烧器均设有用于向燃烧空间30内输送已预热空气的一次配风口(图未示)，并且，乳化焦浆燃烧器70设有旋流配风器。

壳体后端壁40的中央开设一出口44，该出口44的直径长度为燃烧空间30的内直径的四分之一。

壳体侧壁60上间隔设置两组用于向燃烧空间30内输送未预热空气切向风进口610、620。两组切向风进口分别位于壳体10的相互平行的两个横截面上，靠近前端壁20的其中一个横截面位于前端壁20的内壁到后端壁40的内壁之间的垂直距离的大约四分之一处，靠近后端壁40的其中一个横截面位于前端壁20的内壁到后端壁40的内壁之间的垂直距离的大约三分之二处。其中，各个切向风进口610、620的开口方向与侧壁60的内壁轮廓线相切，各个切向风进口610、620的孔直径约等于燃烧空间30的内直径的十分之一。各组切向风进口610、620分别形成的旋流空气的旋转方向与旋流配风器喷入的空气的旋转方向相同，均为逆时针方向。

燃烧空间30底部的侧壁60上开设一个液态渣出口66，液态渣出口66所在的壳体横截面位于最靠近后端壁40的一组切向风进口620所在的壳体横截面与后端壁40的内壁之间。液态渣出口66下方可以设置用于收集液态渣的接渣装置(图未示)。液态渣出口66在侧壁60的内壁上的开口面积约为燃烧空间30的横截面面积的十五分之一。

为了进一步提高燃烧效率，乳化焦浆燃烧器70以及油燃烧器和气体燃烧器的一次配风口向燃烧空间30内输送的均为已预热的温度较高的空气。

为了降低壳体10内壁温度，避免乳化焦浆雾滴在壳体10内壁上结焦，各个切向风进口610、620向燃烧空间30内输送的均为未预热的温度较低的空气。

为了使乳化焦浆雾滴在燃烧空间30内做高速旋转，以便乳化焦浆雾滴和空气剧烈混合燃烧从而在较小的过剩空气系数下充分提高燃烬率，各个切向风进口610、620向燃烧空间30内输送的切向风的风速为30米/秒。

为了充分地将乳化焦浆雾化分散，以便乳化焦浆雾滴充分地和空气混合形成一个粗短的火球状燃烧动力场从而提高燃烧效率，乳化焦浆燃烧器喷出的乳化焦浆的雾化分散角度选用大约150度。

从而，通过上述结构能够实现乳化焦浆稳定地、高效地、高温地燃烧，燃烧温度超过灰融点，使绝大部分灰以液体的形式从液态渣出口66排出，避免了烟气中的大量灰渣进入受热面。

另外，为了降低乳化焦浆燃烧过程中氮氧化合物的生成，各个切向风进口610、620向燃烧空间30内输送的未预热空气的总流量约为乳化焦浆燃烧器70的一次配风口向燃烧空间30内输送的已预热空气的0.1倍。

此外，在壳体10的内壁填敷硅酸铝纤维保温层和磷酸盐耐火混凝土以便于防火和保温。在前端壁20和侧壁60各布置一个观火孔(图未示)。在壳体10的前段、中段和后段分别设置一个测量燃烧空间内温度大小的温度传感器(图未示)，分别监测燃烧空间各个区段的燃烧状况，以便于组合分析和自动控制。

运行过程是，先点着气体燃烧器，然后依靠气体燃烧器点着油燃烧器，油燃烧器稳定后关闭气体燃烧器；当燃烧空间30内的炉温升到约650～700℃后，开始由供浆系统向乳化焦浆燃烧器70输送乳化焦浆，乳化焦浆燃烧器70将乳化焦浆雾滴喷入燃烧空间30内，并在旋流配风器和切向风进口610、620的作用下，与空气充分的混合从而形成一个强大的旋转燃烧动力场，有效地解决了水焦浆挥发分低，难着火的技术难题；当乳化焦浆燃烧器70稳定燃烧后关闭油燃烧器。

实施例2

请参照图3及图4，本实施例与实施例1相似，不同之处在于：

液态渣出口66在侧壁60的内壁上的开口面积约等于燃烧空间30的横截面面积的二十分之一。

前端壁20的内壁到后端壁40的内壁之间的垂直距离为燃烧空间30的肉直径的1.5倍。

出口44的直径约等于燃烧空间30的内直径的二分之一，在出口44与壳体10的侧壁60之间形成一圆锥状过渡腔室48。即，在后端壁40上形成了一喇叭形开口。

乳化焦浆燃烧器70为四个，四个乳化焦浆燃烧器70分别装设在前端壁20上，并且等间隔分布在以前端壁20的中心为圆心的圆周上，四个乳化焦浆燃烧器70的中心所在的圆周的直径为壳体10的内直径的三分之二。其中，每个乳化焦浆燃烧器70喷出的乳化焦浆的雾化分散角度约等于45度。从而，当乳化焦浆被点燃以后，在壳体10内部的燃烧空间30内将形成由四条火炬构成的粗短的饱满的燃烧动力场。

油燃烧器80为三个，其中两个设置在前端壁20的下部，一个设置在前端壁20的上部，气体燃烧器90为两个，分别设置在下部的两个油燃烧器80附近。

切向风进口610、620的孔直径小于等于四个乳化焦浆燃烧器70的最外侧所在的圆周到壳体10内壁的距离。其中，一组切向风进口610靠近前端壁20设置，且邻近四个乳化焦浆燃烧器70喷出的乳化焦浆开始交叉的位置。

点火时，先靠点火电极点着气体燃烧器90，然后由气体燃烧器90点着与其邻近的两支油燃烧器80，再依靠燃烧空间30内的火焰点着上部的一个油燃烧器80，油燃烧器80运行一定时间燃烧空间30内的炉温升到约650～700℃后，开始由供浆系统向乳化焦浆燃烧器70输送乳化焦浆，乳化焦浆燃烧器70逐个点火投入运行，因为本实施例中切向风进口610、620的旋转风向为逆时针，所以先投入右下方的乳化焦浆燃烧器70，接着按逆时针方向逐个投入乳化焦浆燃烧器70。这样一个乳化焦浆燃烧器70被点燃后其又可以用于点燃另一个乳化焦浆燃烧器70，从而有效的将四个乳化焦浆燃烧器70全部点燃。因为乳化焦浆燃烧器70的配风口装设旋流配风器，使燃烧空气也进行逆时针旋转，所以燃烧空间30肉四支旋转的火炬被切向风进口610、620内流入的切向风加大旋流力度，并形成一个大的旋转燃烧动力场，有效地解决了水焦浆挥发分低，难着火的技术难题。

本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置布置了四个对称的乳化焦浆燃烧器70，通过它们之间互相引燃，提高炉膛火焰充满度的方法用来点燃乳化焦浆。

本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置通过四个乳化焦浆燃烧器70的旋流配风器所喷入的四股旋流风和由侧壁60喷入的两股切向旋流风共同完成水焦浆的加热、烘干、着火以及燃烧过程。旋流空气与乳化焦浆雾滴进行充分的混合，在燃烧空间30内形成复杂的旋转和轴向运动，提高燃烧强度，使燃烧温度远远超过灰融点，实现了液态排渣。

本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置的出口44设计成喇叭形，一方面可以加速高温火焰的旋转强度以便使乳化焦浆充分燃烬，另一方面还可以避免高温火焰冲出出口44后直接与炉管接触，彻底避免了烧炉管现象的发生。

实施例3

本实施例与实施例1相似，不同之处在于：

乳化焦浆旋风燃烧装置设有两个间隔分布的大小相同的液态渣出口66，每个液态渣出口66在侧壁60的内壁上的开口面积约等于燃烧空间的横截面面积的三十分之一。

后端壁40的内壁到前端壁20的内壁之间的垂直距离为燃烧空间30的内直径的4倍。

各个切向风进口向燃烧空间30内输送的切向风的风速为28米/秒。壳体10的侧壁上间隔设置三组且总流量为已预热空气流量的0.08倍的切向风进口。

乳化焦浆燃烧器喷出的乳化焦浆的雾化分散角度选用大约120度。

各组切向风进口610、620分别形成的旋流空气的旋转方向与旋流配风器喷入的空气的旋转方向相同，均为顺时针方向。

实施例4

本实施例与实施例1相似，不同之处在于：

液态渣出口66在侧壁60的内壁上的开口面积约等于燃烧空间30的横截面面积的二十五分之一。

后端壁40的内壁到前端壁20的内壁之间的垂直距离为燃烧空间30的内直径的3.5倍。

各个切向风进口向燃烧空间30内输送的切向风的风速为45米/秒。各个切向风进口向燃烧空间30内输送的切向风的总流量为已预热空气流量的0.13倍。

在壳体10上设置一个测量燃烧空间内温度大小的温度传感器以便于监测和自动控制。

实施例5

本实施例与实施例1相似，不同之处在于：

液态渣出口66在侧壁60的内壁上的开口面积约等于燃烧空间30的横截面面积的十分之一。

每组切向风进口610、620包括三个等间隔分布的切向风进口。

后端壁40的内壁到前端壁20的内壁之间的垂直距离为燃烧空间30的内直径的2.5倍。

各个切向风进口向燃烧空间30内输送的切向风的风速为35米/秒。各个切向风进口向燃烧空间30内输送的切向风的总流量为已预热空气流量的0.11倍。

实施例6

本实施例与实施例1相似，不同之处在于：

本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置的进一步包括自能控制系统，其采用西门子中型可编程逻辑控制器，全自动化运行，可以自动调节各股风所占的比例以适应不同负荷下的燃烧要求。并配置人机对话界面，只要轻触屏上的功能键，就可按每一步完成操作，显示系统可监控设备的运行状态和实时信息，故障显示及记录。

智能控制系统具有蒸汽超温、蒸汽超压、烟道超温、管壁超温、柱塞泵进口水压低、系统水流量低、柱塞泵油压低、高压风风压低、鼓风机风压低、无火焰信号、浆压低、浆压高、浆流量低、鼓风机故障、供浆泵故障、输浆泵故障、浆罐浆料低、浆罐浆料高、柱塞泵电机故障、压力传感器故障等各路传感器故障自动保护功能，可无人值守。

此外，本发明的乳化焦浆旋风燃烧装置进一步包括主送风系统和副送风系统。主送风系统由主鼓风机、空气预热器、风道、旋流配风器等组成。主送风系统的送风过程为：所需的燃烧空气，经鼓风机加压，经过空气预热器加温到100℃左右，由主风道分流器分别送到乳化焦浆燃烧器70、油燃烧器和气体燃烧器，其中每个乳化焦浆燃烧器70按比例分配成为旋转风和直流风，提供燃烧所需大部分空气。副送风系统由小鼓风机经风道不经加热直接进入切向风进口，产生切向旋流的冷风。

Claims (10)

1、一种乳化焦浆旋风燃烧装置，包括由前端壁、后端壁、以及侧壁围成的壳体，所述壳体的内部形成一圆筒状的燃烧空间，所述前端壁上设置有至少一个乳化焦浆燃烧器、以及至少一个油燃烧器和/或至少一个气体燃烧器，所述壳体的侧壁上间隔设置两组以上的切向风进口，每组所述切向风进口包括两个以上的、使送入所述燃烧空间的切向风沿所述壳体侧壁的内表面形成环流的切向风进口，所述后端壁的内壁到所述前端壁的内壁之间的垂直距离为所述燃烧空间的内直径的1倍到5倍，其特征在于，位于所述燃烧空间底部的所述侧壁上开设至少一个液态渣出口，所述液态渣出口所在的壳体横截面位于最靠近所述后端壁的一组所述切向风进口所在的壳体横截面与所述后端壁的内壁之间。

2、如权利要求1所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述乳化焦浆旋风燃烧装置设有一个所述液态渣出口，该液态渣出口在所述侧壁的内壁上的开口面积小于所述燃烧空间的横截面面积的十分之一。

3、如权利要求1所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述乳化焦浆旋风燃烧装置设有两个以上的所述液态渣出口，每个所述液态渣出口在所述侧壁的内壁上的开口面积小于所述燃烧空间的横截面面积的二十分之一。

4、如权利要求2或3所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述乳化焦浆燃烧器设有用于向所述燃烧空间内输送已预热空气的一次配风口，所述壳体的侧壁上间隔设置两组以上用于向所述燃烧空间内输送未预热空气且总流量为所述已预热空气流量的0.05～0.15倍的切向风进口，所述两组以上的切向风进口分别位于所述壳体的相互平行的两个以上的横截面上，最靠近所述前端壁的其中一个横截面位于所述前端壁的内壁到所述后端壁的内壁之间的垂直距离的六分之一到三分之一处，最靠近所述后端壁的其中一个横截面位于所述前端壁的内壁到所述后端壁的内壁之间的垂直距离的二分之一到五分之四处。

5、如权利要求4所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述壳体的侧壁上间隔设置两组且总流量为所述已预热空气的0.08～0.12倍的切向风进口，所述两组切向风进口分别位于所述壳体的相互平行的两个横截面上，靠近所述前端壁的其中一个横截面位于所述前端壁的内壁到所述后端壁的内壁之间的垂直距离的五分之一到四分之一处，靠近所述后端壁的其中一个横截面位于所述前端壁的内壁到所述后端壁的内壁之间的垂直距离的二分之一到三分之二处。

6、如权利要求4所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，每组所述切向风进口包括三个以上的等间隔分布的切向风进口，各组所述切向风进口的未预热空气总流量为所述已预热空气流量的0.06～0.1倍。

7、如权利要求4所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述乳化焦浆旋风燃烧装置包括一个所述乳化焦浆燃烧器、一个所述油燃烧器以及一个所述气体燃烧器，其中，所述油燃烧器和所述气体燃烧器设置在所述乳化焦浆燃烧器下方，所述乳化焦浆燃烧器的一次配风口设有旋流配风器。

8、如权利要求4所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述乳化焦浆燃烧器为四个，所述四个乳化焦浆燃烧器等间隔设置在以前端壁的中心为圆心的圆周上，该圆周的直径大于或等于所述燃烧空间的内直径的三分之一，小于或等于所述燃烧空间的内直径的四分之三，所述油燃烧器为三个，两个设置在所述前端壁下部，一个设置在所述前端壁的上部，所述气体燃烧器为两个，分别设置在所述的下部的两个油燃烧器附近，所述乳化焦浆燃烧器的一次配风口设有旋流配风器。

9、如权利要求8所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，所述后端壁的内壁到所述前端壁的内壁之间的垂直距离为所述燃烧空间的内直径的2.5倍到3倍，所述后端壁的中央开设一出口，该出口的直径为所述燃烧空间的内直径的四分之一到三分之二，所述出口与所述壳体的侧壁之间形成一圆锥状过渡腔室。

10、如权利要求1所述的乳化焦浆旋风燃烧装置，其特征在于，各个所述切向风进口的开设方向与所述侧壁的内壁轮廓线相切，所述各个切向风进口的孔直径小于或等于所述燃烧空间的内直径的六分之一。

Images