CN102252326A - 一种环保型重油热喷燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型重油热喷燃烧系统，包括重油罐、轻油罐以及燃烧设备，在燃烧设备上分布有若干套管路装置；重油罐配置有重油泵送装置，重油泵送装置通过重油输送管路及重油阀门连接管路装置，其重油输送管路由若干节套设有预应力热套管的重油管连接而成，相邻节设有预应力热套管的重油管之间通过蒸汽跨接管连通，在末节设有预应力热套管的重油管上接有一蒸汽入口阀，并在每一节设有预应力热套管的重油管上接疏水阀。与现有技术相比，本发明无冻结死角，完全可实现无回油、无需循环的重油燃烧，且燃烧完全、充分、不冒黑烟，另外不需要不间断的加热和循环，避免消耗大量的能源及运行成本，并节约了宝贵的轻柴油。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧系统，尤其是涉及一种重油燃烧系统，特别涉及一种环保型重油热喷燃烧系统。
背景技术
重油(或热喷燃料油)其价格相对于轻柴油来说低廉得多(轻柴油现今价格约为7800元/吨，重油(或热喷燃料油)约4500元/吨，但为什么发电厂却很少有使用重油(或热喷燃料油)的呢？究其原因有以下几点：一是其粘度高，闪点高，不易输送，不易燃烧，冒黑烟，污染环境；二是重油燃烧和输送过程中都需要加热，操作起来非常麻烦，维护量也大，尤其在冬天，即使不使用也需要加热防止重油(或热喷燃料油)冻结堵死管道。
重油所存在的这些问题对于那些连续烧油的单位，如玻璃厂、炼钢厂等来说不是太大问题，因此重油的使用在这些单位得到很好的普及以及广泛应用。然而在火力发电厂、水泥厂等企业由于烧油只是在机组点火时的最初几个小时使用，另外在煤质不好或负荷过低时需要稳燃时偶尔使用一下以外，其余绝大部分时间都是停着不用的，而火力发电厂等企业的运行特点又决定，油系统即使在平时不使用时也要使油系统随时处于备用状态。为了保持油系统的可靠备用，重油系统就必须不间断的加热并保持油系统的循环。正是这个循环及加热，其耗费的能量及费用很可能将电厂燃烧重油而节约下来的效益全部消耗完，甚至还不够。这就是很多火力发电厂、钢铁厂、水泥厂等企业原来设计本身就是烧重油的，但后来又改为烧轻柴油的真正原因，同时这也是重油在发电厂得不到充分应用的原因。
由于重油(或热喷燃料油)的凝固点较高，一般在25℃即凝固。重油(或热喷燃料油)凝固后，管道将被堵塞，油就根本就无法输送，并且疏通困难。在以前，如果要烧重油(或热喷燃料油)，就必须保证重油(或热喷燃料油)温度远大于25℃，并使油管道的重油(或热喷燃料油)不停的循环，确保管道内的重油(或热喷燃料油)不凝固，同时由于重油(或热喷燃料油)燃烧的特性决定，重油(或热喷燃料油)只有在被充分加热到85℃以上，其雾化效果才能得到保证，燃烧才能完全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷而提供一种停烧时，管道内无重油，而在燃烧时重油又能被充分加热，同时燃烧时雾化效果非常好的环保型重油热喷燃烧系统。
为了上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种环保型重油热喷燃烧系统，包括重油罐、轻油罐以及燃烧设备，在所述燃烧设备上分布有若干套管路装置，每套管路装置上设置有若干个伸入燃烧设备内的燃烧喷枪，在所述重油罐上配置有重油泵送装置，在所述轻油罐上配置有轻油泵送装置，所述重油泵送装置通过重油输送管路及重油阀门连接所述管路装置，所述轻油泵送装置通过轻油输送管路及轻油阀门连接所述管路装置，其特征在于，所述重油输送管路由若干节套设有预应力热套管的重油管连接而成，相邻节设有预应力热套管的重油管之间的预应力热套管通过蒸汽跨接管连通，在末节设有预应力热套管的重油管的预应力热套管上接有一蒸汽入口阀，并在每一节设有预应力热套管的重油管的预应力热套管上接疏水阀。
本发明所述的重油阀门为带加热夹层的保温阀门。
本发明在所述重油罐上接有蒸汽阀和疏水阀。
本发明末节设有预应力热套管的重油管与所述轻油输送管路的末端之间通过切换阀连接。当重油燃烧结束后，关闭重油泵送装置，开始切换阀以及轻油泵送装置，轻油即可重油输送管路中的重油全部压回到重油罐中，使重油输送管路不在存有重油，因此预应力热套管内也不在需要通蒸汽加热重油，节约了能源。
本发明的设有预应力热套管的重油管包括重油输送管和固定在重油输送管两端的第一连接法兰以及套在所述重油输送管外且两端与所述重油输送管外管壁焊接的预应力热套管，在所述预应力热套管的两端设置有与所述蒸汽跨接管连接的第二连接法兰。
所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的前墙及两侧墙处。
所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的前墙或后墙处。
所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的四个角上且呈两层及两层以上布置。
所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的两侧墙处。
本发明所述的燃烧喷枪包括一雾化喷头、接头以及分配体构成，所述雾化喷头为一端封闭、一端开口的中空套状结构，在所述雾化喷头开口的一端内设有与所述接头上的外螺纹连接的内螺纹，所述接头与所述雾化喷头开口的一端连接并将所述的分配体压入到所述的雾化喷头内；在所述雾化喷头封闭的一端内设置有雾化腔并在雾化喷头封闭的一端上以燃烧喷嘴的中心轴线为圆心均布有若干雾化喷油孔；在所述接头内设置有与油管连接的内螺纹，所述油管接于该内螺纹上，所述油管外围为蒸汽通道；在所述内螺纹的外围均布有一端与所述蒸汽通道连通的第一蒸汽分配孔；在所述分配体的中心设置有油孔，在所述油孔的周围均布有第二蒸汽分配孔，第二蒸汽分配孔的一端与对应的第一蒸汽分配孔的另一端连通，第二蒸汽分配孔的另一端与所述雾化腔连通；在所述分配体的前端设置有伸入所述雾化腔内的雾化导引端，在所述雾化导引端的周面上均布有若干沟通雾化腔与所述油孔的径向油孔。
所述若干雾化喷油孔的中心轴线在以一个锥顶角为70-120°的圆锥体的锥面上均布，所述圆锥体的锥顶位于所述燃烧喷嘴的中心轴线上。
与现有技术相比，本发明适用正在使用轻柴油点火或稳燃的循环流化床锅炉和煤粉锅炉、水泥厂旋转窑的点火及燃烧，本系统无冻结死角，完全可实现无回油、无需循环的重油(热喷燃料油)燃烧，使重油(热喷燃料油)燃烧简单化且燃烧完全，经济性能够得到保证和体现，使烧重油(或热喷燃料油)不仅就象烧轻柴油一样简单、可靠，且燃烧完全、充分、不冒黑烟；更难得的是重油(或热喷燃料油)不需要不间断的加热和循环，避免消耗大量的能源及运行成本，真正为火力发电厂、钢铁厂、水泥厂等企业节约燃料成本，为国家节约宝贵的轻柴油。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明设有预应力热套管的重油管以及两节设有预应力热套管的重油管之间连接的结构示意图。
图3为本发明燃烧喷枪在燃烧设备炉膛内一种分布方式示意图。
图4为本发明燃烧喷枪在燃烧设备炉膛内另一种分布方式示意图。
图5为本发明燃烧喷枪在燃烧设备炉膛内又一种分布方式示意图。
图6为本发明燃烧喷枪在燃烧设备炉膛内再又一种分布方式示意图。
图7为本发明燃烧喷枪的结构示意图。
具体实施方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
参见图1，图1为本发明环保型重油热喷燃烧系统的结构示意图，图中所示的环保型重油热喷燃烧系统包括重油罐100、轻油罐200以及燃烧设备。燃烧设备为电厂所使用的锅炉300。图1中所示的环保型重油热喷燃烧系统为两台锅炉300并联运行的环保型重油热喷燃烧系统。在每一台锅炉300上分布有三套管路装置310。管路装置310基本上有管道和阀门按照工况需要组建而成，但是无论管路装置310如何组建，至少具有一条轻油支路311和一条重油支路312，轻油支路311和重油支路312并联设置，在轻油支路311上设置有一轻油阀门311a，在重油支路312上设置有重油阀门312a。点火时，关闭重油阀门312a，而开始轻油阀门311a，正常燃烧时，则关闭轻油阀门311a，而开始重油阀门312a。
在每套管路装置310上设置有两个伸入锅炉300的炉膛内的燃烧喷枪320。三套管路装置310中的燃烧喷枪320在锅炉300炉膛内的分布方式可以包括但不限于以下几种：
参见图2，燃烧喷枪320分布在锅炉300的炉膛330内的前墙331及两侧墙332、333处。
参看图3，燃烧喷枪320分布在锅炉300的炉膛330内的前墙331处。当然也可以分布在后墙334处。
参见图4，燃烧喷枪320分布在锅炉300的炉膛330内的四个角处，燃烧喷枪320可以呈两层及两层以上布置。
参见图5，燃烧喷枪320分布在锅炉300的炉膛330内两侧墙332、333处。
鉴于雾化空气的温度也是不能忽视的一个问题。在北方如果气候在寒冬，雾化空气温度可达-30℃以下，这时雾化空气将对已经加热了的重油(热喷燃料油)产生极大的冷却作用，轻一点会破坏燃烧喷枪320的雾化，使燃烧不好，严重的甚至会凝固重油(热喷燃料油)，堵塞燃烧喷枪320。为了确保雾化空气不会因为气候的变化而影响燃烧喷枪320的雾化，甚至堵塞燃烧喷枪320，本发明采用了如图7所示的燃烧喷枪320。
参看图7，燃烧喷枪320包括一雾化喷头321、接头322以及分配体323构成。雾化喷头321为一端封闭、一端开口的中空套状结构，在雾化喷头321开口的一端321a内设有与接头322上的外螺纹322a连接的内螺纹321b。接头322与雾化喷头321开口的一端321a连接并将分配体323压入到雾化喷头321内。接头322与分配体323之间设置有密封垫327。
在雾化喷头321封闭的一端321c内设置有雾化腔321d，并在雾化喷头321封闭的一端321c上以燃烧喷嘴320的中心轴线324为圆心均布有若干雾化喷油孔321e；若干雾化喷油孔321e的中心轴线321e′在以一个锥顶角为70-120°的圆锥体的锥面上均布，该圆锥体的锥顶位于燃烧喷嘴320的中心轴线324上。
在接头322内设置有与油管325连接的内螺纹322b，油管325接于该内螺纹322b上，油管325走重油或轻油，油管325外围为蒸汽通道326，走蒸汽。
在内螺纹322b的外围均布有若干个蒸汽分配孔322c，蒸汽分配孔322c为直孔，蒸汽分配孔322c一端与蒸汽通道326连通。
在分配体323的中心设置有油孔323a，在油孔323a的周围均布有若干蒸汽分配孔323b，蒸汽分配孔323b为斜孔，其一端与蒸汽分配孔322c另一端连通，蒸汽分配孔323b另一端与雾化腔321d连通，在分配体323的前端设置有伸入雾化腔321d内的雾化导引端323c，在雾化导引端323c的周面上均布有若干沟通雾化腔321d与油孔323a的径向油孔323d。
该燃烧喷枪320的工作原理是：高温蒸汽由蒸汽通道326、蒸汽分配孔322c、323b高速喷入雾化腔321d中，与由油孔323a和径向油孔323d高速喷入雾化腔321d的油，在雾化腔321d内高速混合雾化，再由雾化喷油孔321e喷入锅炉的炉膛内进行燃烧。
采用该燃烧喷枪320后，本具体实施方式的环保型重油热喷燃烧系统具有如下的优点：
(1)可以使雾化空气温度在极端气候条件下仍保持在30℃左右，确保雾化空气不会因为气候的变化影响油枪，实现无回油、无需循环的重油燃烧，使重油燃烧简单化且燃烧完全，燃烧效率高达99.555％；
(2)可烧轻油、重柴油、重油、焦油、渣油、沥青油、奥里油等燃料，且对任何品质的燃油，均能实现冷态电子自动点火；
(3)使用重渣油等劣质油作点火燃料，节约点火费用30％以上，使用轻油点火可保证节油10％以上；
(4)油雾颗粒度小(SMD＜40μm；尺寸分布均匀(尺寸分布指数N＞2)，雾化效果好，燃油粘度使用范围不大于8°F；
(5)调节比大，流量调节幅度达1∶4以上；
(6)由于采用气泡雾化理论，油孔和气孔均较大，加上良好的加工工艺，因而很好地解决了喷嘴堵塞、结焦问题，并且燃烧充分、不冒黑烟、不滴油，燃烧产物中烟尘黑度含量达到国家环保局规定的指标。
继续参看图1，在重油罐100上配置有重油泵送装置110，重油泵送装置110包括两台重油泵111和分别驱动两台重油泵111运行的重油泵电机112以及将两台重油泵111与重油罐100连接的管路、阀门，在正常燃烧时，开始重油泵电机112，通过重油泵111以及管路和阀门将重油输送输出。
在轻油罐200上配置有轻油泵送装置210，轻油泵送装置210包括两台轻油泵211和分别驱动两台轻油泵211运行的轻油泵电机212以及将两台轻油泵211与轻油罐200连接的管路、阀门，在点火及停机时，开始轻油泵电机212，通过轻油泵211以及管路和阀门将轻油输送输出并将重油压回到重油罐100内。
重油泵送装置110通过重油阀门121和重油输送管路120与管路装置310中的重油支路312连接。轻油泵送装置210通过轻油阀门221和轻油输送管路220与管路装置310中的轻油支路311连接。
重油输送管路120由若干节套设有预应力热套管的重油管连接而成。参看图6，每一节设有预应力热套管的重油管包括重油输送管121和焊接在重油输送管121两端的连接法兰122以及套在重油输送管121外且两端与重油输送管121外管壁焊接的预应力热套管123，在预应力热套管123的两端设置有接口管124，在接口管124上焊接有连接法兰125，蒸汽跨接管126的两端也焊接有连接法兰127，蒸汽跨接管126两端的连接法兰127与相邻两节设有预应力热套管的重油管中的连接法兰125连接，即可将相邻两节设有预应力热套管的重油管中的预应力热套管123连通，由此可以实现蒸汽的输送。在连接法兰125与127之间设置有密封垫128，在相邻两节设有预应力热套管的重油管中的连接法兰122之间也设置有密封垫129。由于本发明的重油输送管路120采用了设有预应力热套管的重油管，很好的解决内外管的热膨胀不一致的问题，满足油管焊口完全可视的要求，彻底避免油、汽互串。
结合参看图1，在末节设有预应力热套管的重油管的预应力热套管上接有一蒸汽入口阀130，高温蒸汽由此蒸汽入口阀130导入到预应力热套管123，对重油输送管121内的重油(或热喷燃料油)进行加热，以保证重油(或热喷燃料油)输送通畅和好的雾化效果，实现了重油(或热喷燃料油)就像烧轻柴油一样可靠燃烧，具有很好的经济性。同时可以确保油管道在气温低于5℃导致油管道凝固堵塞后能快速解冻和疏通。在每一节设有预应力热套管的重油管上设置有疏水阀140，以及时将重油输送管路120中的冷凝水排放出去。
为了加热重油，在重油罐100上还连有蒸汽阀150和疏水阀160，向重油罐100内通入蒸汽，以加热重油罐100中的重油(或热喷燃料油)。
继续参看图1，在轻油输送管路220的末端与重油输送管路120末端之间通过一切换阀400连通，在点火及正常燃烧时，切换阀400是关闭的。当重油燃烧结束后，关闭重油泵送装置110，开始切换阀400以及轻油泵送装置210，轻油输送管路220中的轻油即可将重油输送管路120中的重油全部压回到重油罐100中，使重油输送管路120中不在存有重油，因此预应力热套管123内也不在需要通蒸汽加热重油，节约了能源，并彻底解决了现有重油燃烧系统所存在的在气温低于5℃导致油管道凝固堵塞后需要通入蒸汽进行解冻和疏通以及油管道的重油(或热喷燃料油)要不停的循环的技术问题。同时由于重油(或热喷燃料油)系统不需要循环，也就不需要回油，就不用担心高温回油回到重油罐后，重油罐的油温会累积的越来越高而增加安全风险。在解除了高温回油给油罐带来的潜在安全风险后，即可放心的采用重油(或热喷燃料油)更高温度的燃烧技术。在采用设有预应力热套管的重油管后，重油(或热喷燃料油)从油罐出来后，一边走，一边被加热，到达锅炉炉前时重油(或热喷燃料油)温度可高达150℃左右，这时的重油(或热喷燃料油)燃烧起来，将是非常容易和充分的，丝毫不会比燃用轻柴油差。
本发明在重油(或热喷燃料油)系统在无回油和不循环的情况下，可确保在任何恶劣气候下，重油(或热喷燃料油)系统不会凝固堵塞，系统更无需专门的重油(或热喷燃料油)加热器。
本发明的环保型重油热喷燃烧系统经检测，燃油压力≥0.3MPa，燃油温度：轻油、常温、重油≥155℃，雾化介质压力≥0.40MPa，燃油最大流量≤535L/h，雾化空气耗量≤107.5m3/h，雾化蒸汽耗量≤92.4m3/h，燃烧效率≥99.556％。
以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (11)
1.一种环保型重油热喷燃烧系统，包括重油罐、轻油罐以及燃烧设备，在所述燃烧设备上分布有若干套管路装置，每套管路装置上设置有若干个伸入燃烧设备内的燃烧喷枪，在所述重油罐上配置有重油泵送装置，在所述轻油罐上配置有轻油泵送装置，所述重油泵送装置通过重油输送管路及重油阀门连接所述管路装置，所述轻油泵送装置通过轻油输送管路及轻油阀门连接所述管路装置，其特征在于，所述重油输送管路由若干节套设有预应力热套管的重油管连接而成，相邻节设有预应力热套管的重油管之间的预应力热套管通过蒸汽跨接管连通，在末节设有预应力热套管的重油管的预应力热套管上接有一蒸汽入口阀，并在每一节设有预应力热套管的重油管的预应力热套管上接疏水阀。
2.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述的重油阀门为带加热夹层的保温阀门。
3.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，在所述重油罐上接有蒸汽阀和疏水阀。
4.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，末节设有预应力热套管的重油管与所述轻油输送管路的末端之间通过切换阀连接。
5.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述设有预应力热套管的重油管包括重油输送管和固定在重油输送管两端的第一连接法兰以及套在所述重油输送管外且两端与所述重油输送管外管壁焊接的预应力热套管，在所述预应力热套管的两端设置有与所述蒸汽跨接管连接的第二连接法兰。
6.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的前墙及两侧墙处。
7.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的前墙或后墙处。
8.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的四个角上且呈两层及两层以上布置。
9.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述燃烧喷枪分布在所述燃烧设备炉膛内的两侧墙处。
10.如权利要求1所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述的燃烧喷枪包括一雾化喷头、接头以及分配体构成，所述雾化喷头为一端封闭、一端开口的中空套状结构，在所述雾化喷头开口的一端内设有与所述接头上的外螺纹连接的内螺纹，所述接头与所述雾化喷头开口的一端连接并将所述的分配体压入到所述的雾化喷头内；在所述雾化喷头封闭的一端内设置有雾化腔并在雾化喷头封闭的一端上以燃烧喷嘴的中心轴线为圆心均布有若干雾化喷油孔；在所述接头内设置有与油管连接的内螺纹，所述油管接于该内螺纹上，所述油管外围为蒸汽通道；在所述内螺纹的外围均布有一端与所述蒸汽通道连通的第一蒸汽分配孔；在所述分配体的中心设置有油孔，在所述油孔的周围均布有第二蒸汽分配孔，第二蒸汽分配孔的一端与对应的第一蒸汽分配孔的另一端连通，第二蒸汽分配孔的另一端与所述雾化腔连通；在所述分配体的前端设置有伸入所述雾化腔内的雾化导引端，在所述雾化导引端的周面上均布有若干沟通雾化腔与所述油孔的径向油孔。
11.如权利要求10所述的环保型重油热喷燃烧系统，其特征在于，所述若干雾化喷油孔的中心轴线在以一个锥顶角为70-120°的圆锥体的锥面上均布，所述圆锥体的锥顶位于所述燃烧喷嘴的中心轴线上。
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