CN101858692A

CN101858692A - 一种防结渣燃煤工业窑炉

Info

Publication number: CN101858692A
Application number: CN 201010212360
Authority: CN
Inventors: 陈智超; 李争起; 杨连杰; 申珊平; 朱群益
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2010-10-13

Abstract

一种防结渣燃煤工业窑炉，它涉及一种工业窑炉。本发明的目的是解决目前采用绝热炉膛的燃煤工业窑炉存在效率低、结渣严重、NOx排放量高的问题。方案一：绝热炉膛与烟气利用设备连接，烟气利用设备与烟气再循环总管道连通，烟气再循环总管道分别与第一烟气再循环分管道和第二烟气再循环分管道连通，第一烟气再循环分管道与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器设在绝热炉膛的前墙上，一组烟气再循环喷口与第二烟气再循环分管道连通；方案二的不同点在于烟气利用设备的出口与第一烟气再循环分管道和第二烟气再循环分管道的入口连通。本发明应用于利用热烟气进行物料干燥的工业领域。

Description

一种防结渣燃煤工业窑炉

技术领域

本发明涉及一种工业窑炉。

背景技术

工业窑炉主要是指用耐火材料砌成的用以燃烧物料或者烧成制品的设备。我国的工业窑炉的发展很快，在工业生产的各领域得到广泛的应用。按燃料种类的不同，可将工业窑炉分成燃煤工业窑炉、燃油工业窑炉、燃气工业窑炉和生物燃料工业窑炉。一般大型窑炉燃料多为重油、轻柴油或者煤气、天然气。由于我国一次能源以煤为主，在我国以煤为燃料的工业窑炉所占的比例将会不断增加。在工业领域中利用热烟气的工业窑炉应用较多，例如利用烟气对水泥缓凝剂进行烘干，这种工业窑炉通常不在炉内布置受热面吸热，而是采用绝热炉膛。目前工业窑炉热力系统一般都不完善，对于采用绝热炉膛的燃煤工业窑炉(见图1)，炉膛内温度达到1700℃左右，从而NOx生成量较高，同时结渣问题严重；烟气利用设备需要的烟气温度一般为800℃左右，为调节进入烟气利用设备入口的烟气温度，需要兑入冷空气，造成排烟热损失高，效率低。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前采用绝热炉膛的燃煤工业窑炉存在效率低、结渣严重、NOx排放量高的问题，提出了一种防结渣燃煤工业窑炉。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：方案一：所述窑炉包括绝热炉膛和烟气利用设备，所述窑炉还包括烟气再循环总管道、第一烟气再循环分管道、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器、第二烟气再循环分管道和一组烟气再循环喷口，所述绝热炉膛的出口与烟气利用设备连接，烟气利用设备的出口与烟气再循环总管道的入口连通，烟气再循环总管道的出口分别与第一烟气再循环分管道的入口和第二烟气再循环分管道的入口连通，第一烟气再循环分管道的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器设在绝热炉膛的前墙上，一组烟气再循环喷口设在绝热炉膛的侧墙上，一组烟气再循环喷口的入口与第二烟气再循环分管道的出口连通；

方案二：所述窑炉包括绝热炉膛和烟气利用设备，所述窑炉还包括第一烟气再循环分管道、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器、第二烟气再循环分管道和一组烟气再循环喷口，所述绝热炉膛与烟气利用设备连接，烟气利用设备的出口与第一烟气再循环分管道和第二烟气再循环分管道的入口连通，第一烟气再循环分管道的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器设在绝热炉膛的前墙上，一组烟气再循环喷口设在绝热炉膛的侧墙上，一组烟气再循环喷口的入口与第二烟气再循环分管道的出口连通。

本发明具有以下有益效果：1.本发明采用再循环烟气代替冷空气，计算结果表明：一台需要热量为35,000,000kcal/h的卧式工业窑炉，烟气利用设备需要的烟气温度为800℃，采用兑冷空气调节进入烟气利用设备的烟气温度时，排烟热损失增加40％左右，采用本发明技术之后，由于在烟气利用设备之后抽取烟气进入烟气利用设备的烟气温度，不再需要兑入冷空气，不增加排烟热损失，与采用兑冷空气调节进入烟气利用设备的烟气温度相比窑炉效率显著提高；2.本发明通过通入再循环烟气，显著降低了炉内温度，可以有效解决炉内结渣问题；3.燃烧煤粉的工业窑炉中产生三种类型的NOx：热力型Nox、燃料型NOx和快速型NOx。其中热力型NOx的生成速度与温度呈指数关系，随着温度的升高而迅速增加。当燃烧温度高于1450℃时，温度每增加100℃，NOx的生成速度将增加6～7倍，燃烧温度低于1450℃时，几乎观测不到热力型NOx的生成反应。如果采用传统的炉内绝热燃烧、在尾部兑冷风调节烟气温度的燃烧系统，炉内的绝热燃烧温度高达1600-1700℃，热力型NOx生成量急剧增加；采用本发明之后可以有效降低炉膛温度，使炉内峰值温度在1300℃左右，有效抑制了热力型NOx的生成。

附图说明

图1是现有技术中燃煤工业窑炉的结构示意图，图2是本发明方案一的结构示意图，图3是方案一中增加烟气再循环总挡板3-1、第一烟气再循环挡板4-1和第二烟气再循环分挡板6-1的结构示意图，图4是本发明方案二的结构示意图，图5是方案二增加第一烟气再循环挡板4-1和第二烟气再循环分挡板6-1的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的窑炉包括绝热炉膛1和烟气利用设备2，所述窑炉还包括烟气再循环总管道3、第一烟气再循环分管道4、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5、第二烟气再循环分管道6和一组烟气再循环喷口8，所述绝热炉膛1的出口与烟气利用设备2连接，烟气利用设备2的出口与烟气再循环总管道3的入口连通，烟气再循环总管道3的出口分别与第一烟气再循环分管道4的入口和第二烟气再循环分管道6的入口连通，第一烟气再循环分管道4的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5设在绝热炉膛1的前墙上，一组烟气再循环喷口8设在绝热炉膛1的侧墙上，一组烟气再循环喷口8的入口与第二烟气再循环分管道6的出口连通。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括烟气再循环总挡板3-1，所述烟气再循环总管道3上装有烟气再循环总挡板3-1，此结构可以控制再循环的烟气量从而控制烟气利用设备2的入口烟温和炉膛温度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括第一烟气再循环挡板4-1，所述第一烟气再循环分管道4上装有第一烟气再循环挡板4-1，此结构可以控制通向一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5部分的再循环的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括第二烟气再循环分挡板6-1，所述第二烟气再循环分管道6上安装有第二烟气再循环分挡板6-1，此结构可控制通向绝热炉膛1的炉墙部分的再循环烟气的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括烟气再循环风箱7，所述烟气再循环风箱7设在绝热炉膛1的外部，所述第二烟气再循环分管道6的出口与烟气再循环风箱7的入口连通，烟气再循环风箱7的出口与一组烟气再循环喷口8连通，此结构可以方便分配从每个烟气再循环喷口8进入炉内的风量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的窑炉包括绝热炉膛1和烟气利用设备2，窑炉还包括第一烟气再循环分管道4、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5、第二烟气再循环分管道6和一组烟气再循环喷口8，所述绝热炉膛1与烟气利用设备2连接，烟气利用设备2的出口与第一烟气再循环分管道4和第二烟气再循环分管道6的入口连通，第一烟气再循环分管道4的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5设在绝热炉膛1的前墙上，一组烟气再循环喷口8设在绝热炉膛1的侧墙上，一组烟气再循环喷口8的入口与第二烟气再循环分管道6的出口连通。

具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括烟气再循环总挡板3-1，所述烟气再循环总管道3上装有烟气再循环总挡板3-1，此结构可以控制再循环的烟气量从而控制烟气利用设备2的入口烟温和炉膛温度。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括第一烟气再循环挡板4-1，所述第一烟气再循环分管道4上装有第一烟气再循环挡板4-1，此结构可以控制通向一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器5部分的再循环的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：结合图5说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括第二烟气再循环分挡板6-1，所述第二烟气再循环分管道6上安装有第二烟气再循环分挡板6-1，此结构可控制通向绝热炉膛1的炉墙部分的再循环烟气的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式十：结合图5说明本实施方式，本实施方式的窑炉还包括烟气再循环风箱7，所述烟气再循环风箱7设在绝热炉膛1的外部，所述第二烟气再循环分管道6的出口与烟气再循环风箱7的入口连通，烟气再循环风箱7的出口与一组烟气再循环喷口8连通，此结构可以方便分配从每个烟气再循环喷口8进入炉内的风量。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

工作原理：方案一：煤粉从带烟气再循环的旋流燃烧器5喷入绝热炉膛1内燃烧，产生大量的高温烟气，高温烟气经过烟气利用设备2之后，温度降低为150℃左右，烟气再循环总管道3从烟气利用设备2的出口抽出部分烟气循环利用，循环烟气从两处喷入炉膛：一部分烟气经过第一烟气再循环分管道4后从带烟气再循环的旋流燃烧器5喷入炉膛，降低火焰温度峰值，抑制了热力型NOx的生成，另一部分烟气经过第二烟气再循环分管道6后，通过烟气再循环喷口8从绝热炉膛1的侧墙喷入绝热炉膛1，可以有效的降低炉膛温度，对绝热炉墙1的侧墙起到保护作用，防止炉内结渣；

方案二：煤粉从带烟气再循环的旋流燃烧器5喷入绝热炉膛1内燃烧，产生大量的高温烟气，高温烟气经过烟气利用设备2之后，温度降低为150℃左右，从烟气利用设备2的出口的部分烟气循环利用，循环烟气从两处喷入炉膛：一部分烟气经过第一烟气再循环分管道4后从带烟气再循环的旋流燃烧器5喷入炉膛，降低火焰温度峰值抑制了热力型NOx的生成，另一部分烟气经过第二烟气再循环分管道6后，通过烟气再循环喷口8从绝热炉膛1的侧墙喷入绝热炉膛1，可以有效的降低炉膛温度，对绝热炉墙1的侧墙起到保护作用，防止炉内结渣。

Claims

1.一种防结渣燃煤工业窑炉，所述窑炉包括绝热炉膛(1)和烟气利用设备(2)，其特征在于所述窑炉还包括烟气再循环总管道(3)、第一烟气再循环分管道(4)、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)、第二烟气再循环分管道(6)和一组烟气再循环喷口(8)，所述绝热炉膛(1)的出口与烟气利用设备(2)连接，烟气利用设备(2)的出口与烟气再循环总管道(3)的入口连通，烟气再循环总管道(3)的出口分别与第一烟气再循环分管道(4)的入口和第二烟气再循环分管道(6)的入口连通，第一烟气再循环分管道(4)的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)设在绝热炉膛(1)的前墙上，一组烟气再循环喷口(8)设在绝热炉膛(1)的侧墙上，一组烟气再循环喷口(8)的入口与第二烟气再循环分管道(6)的出口连通。

2.根据权利要求1所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括烟气再循环总挡板(3-1)，所述烟气再循环总管道(3)上装有烟气再循环总挡板(3-1)。

3.根据权利要求1或2所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括第一烟气再循环挡板(4-1)，所述第一烟气再循环分管道(4)上装有第一烟气再循环挡板(4-1)。

4.根据权利要求3所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括第二烟气再循环分挡板(6-1)，所述第二烟气再循环分管道(6)上安装有第二烟气再循环分挡板(6-1)。

5.根据权利要求4所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括烟气再循环风箱(7)，所述烟气再循环风箱(7)设在绝热炉膛(1)的外部，所述第二烟气再循环分管道(6)的出口与烟气再循环风箱(7)的入口连通，烟气再循环风箱(7)的出口与烟气再循环喷口(8)连通。

6.一种防结渣燃煤工业窑炉，所述窑炉包括绝热炉膛(1)和烟气利用设备(2)，其特征在于所述窑炉还包括第一烟气再循环分管道(4)、一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)、第二烟气再循环分管道(6)和一组烟气再循环喷口(8)，所述绝热炉膛(1)与烟气利用设备(2)连接，烟气利用设备(2)的出口与第一烟气再循环分管道(4)和第二烟气再循环分管道(6)的入口连通，第一烟气再循环分管道(4)的出口与相对应的带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)的入口连通，一组带烟气再循环的旋流煤粉燃烧器(5)设在绝热炉膛(1)的前墙上，一组烟气再循环喷口(8)设在绝热炉膛(1)的侧墙上，一组烟气再循环喷口(8)的入口与第二烟气再循环分管道(6)的出口连通。

7.根据权利要求6所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括烟气再循环总挡板(3-1)，所述烟气再循环总管道(3)上装有烟气再循环总挡板(3-1)。

8.根据权利要求6或7所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括第一烟气再循环挡板(4-1)，所述第一烟气再循环分管道(4)上装有第一烟气再循环挡板(4-1)。

9.根据权利要求8所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括第二烟气再循环分挡板(6-1)，所述第二烟气再循环分管道(6)上安装有第二烟气再循环分挡板(6-1)。

10.根据权利要求9所述一种防结渣燃煤工业窑炉，其特征在于所述窑炉还包括烟气再循环风箱(7)，所述烟气再循环风箱(7)设在绝热炉膛(1)的外部，所述第二烟气再循环分管道(6)的出口与烟气再循环风箱(7)的入口连通，烟气再循环风箱(7)的出口与烟气再循环喷口(8)连通。