CN102494345A - 高效废液燃烧锅炉 - Google Patents

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刘明华
熊波
鲁彬
李健
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本发明公开了一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室、汽包和空气预热器，锅炉燃烧室的上部连接有横向烟道和纵向烟道，高温过热器和低温过热器设于横向烟道内，省煤器设于纵向烟道内的上部，空气预热器设于纵向烟道内的下部；汽包设于锅炉燃烧室的顶部，通过连接管道分别与锅炉燃烧室、高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器连接；锅炉燃烧室的中部设有废液绝热燃烧器，底部设有水冷炉排和排灰口；纵向烟道内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口。本发明能够有效解决锅炉燃烧不稳定和由于粘灰造成的换热效率低的问题，并且它无需设置流化床，有效降低钢材用量和电能消耗，能够充分降低设备的制造成本并提高设备的工作效率。

Description

高效废液燃烧锅炉
技术领域
本发明涉及一种锅炉，特别是一种高效废液燃烧锅炉。
背景技术
高浓度有机废液是制糖、食品、造纸、纺织等轻工业的污染物。如果不作处理将严重污染环境。
高浓度有机废液的燃烧处理方法，目前一般都采用浓缩后的有机废水喷入流化床锅炉的燃烧方法。但是该方法存在以下问题和缺点：
由于浓缩后的废水还含有50％左右的水分，喷入锅炉后，水分蒸发吸热致使炉膛燃烧段温度下降燃烧不稳定。
由于需要稳定燃烧，而采用有储热作用的流化床，同时需要添加补助燃料使流化床保持所需要的流化温度。流化床需要配大风量高压风机，因此耗电较大。
喷入锅炉的有机废液，由于需要蒸发水分后其中的有机物才能在高温下着火燃烧。设计需要较高的炉膛容积，因此耗钢材量大。
高浓度有机废液中富含钾、钠、镁等700℃以下低熔点的物质，在燃烧温度1000℃时产生熔融状态的粘灰，因此锅炉的对流管和省煤器都会设计减轻粘灰的顺流式换热管。因此，也会带来换热效率低、耗钢量大的问题。同时，因粘灰问题，不能布置空气预热器，而要另外在锅炉外增加蒸汽式空气预热器，致使锅炉的效率大为降低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高效废液燃烧锅炉，它能够有效解决锅炉燃烧不稳定和由于粘灰造成的换热效率低的问题，并且它无需设置流化床，有效降低钢材用量和电能消耗，能够充分降低设备的制造成本并提高设备的工作效率。
本发明的技术方案，一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室、汽包、高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器，锅炉燃烧室的上部连接有横向烟道和纵向烟道，高温过热器和低温过热器设于横向烟道内，省煤器设于纵向烟道内的上部，空气预热器设于纵向烟道内的下部；汽包设于锅炉燃烧室的顶部，并通过连接管道分别与锅炉燃烧室、高温过热器、低温过热器、省煤器，空气预热器连接；锅炉燃烧室的中部设有废液绝热燃烧器，底部设有水冷炉排和排灰口；纵向烟道内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口。由于设置了废液绝热燃烧器，废液在绝热燃烧器中燃烧，废液中的水分蒸发掉后高温烟气再进入炉膛燃烧，可以有效解决废液中水分造成炉膛燃烧段温度下降燃烧不稳定的问题，同时可以降低炉膛容积，节约钢材，降低设备制造成本。
前述的高效废液燃烧锅炉中，所述废液绝热燃烧器包括废液绝热燃烧器壳体、燃烧器二次风进口、燃油点火喷嘴和废液燃烧喷嘴，废液绝热燃烧器壳体的底部与锅炉燃烧室连通，废液绝热燃烧器壳体的顶部设有燃油点火喷嘴和废液燃烧喷嘴，废液绝热燃烧器壳体的中部设有2个燃烧器二次风进口。
前述的高效废液燃烧锅炉中，水冷炉排的底部设有水冷炉排布风箱，水冷炉排的上部设有蒸汽吹灰器。由于设有水冷炉排，取消了传统的流化床，使设备电耗极大的降低。
前述的高效废液燃烧锅炉中，钢砂清灰系统包括钢砂喷布装置、钢砂喉管输送管、钢砂和灰分离器、钢砂输送风机和灰出口，钢砂和灰分离器设于纵向烟道内的底部，灰出口设置在钢砂和灰分离器的底部，钢砂和灰分离器与钢砂输送风机和钢砂喉管输送管连接，钢砂喉管输送管与设置在纵向烟道内顶部的钢砂喷布装置连接。锅炉受热面采用喷钢砂清灰装置，可以设计受热面为常规高效横向冲刷受热面，同时也可以在炉内布置空气预热器，提高了锅炉热效率和节约钢材。
前述的高效废液燃烧锅炉中，锅炉燃烧室采用膜式水冷壁。
前述的高效废液燃烧锅炉中，纵向烟道内设有1～5个省煤器。
前述的高效废液燃烧锅炉中，纵向烟道内设有3个省煤器。
前述的高效废液燃烧锅炉中，纵向烟道内设有1～3个空气预热器。
前述的高效废液燃烧锅炉中，纵向烟道内设有2个空气预热器。
与现有技术相比，由于本发明设置了废液绝热燃烧器，使废液在进入锅炉燃烧室之前先在废液绝热燃烧器内燃烧，将废液中的水分去除，这样高温烟气再进入锅炉燃烧室内就可以稳定燃烧，可以有效解决传统废液燃烧锅炉炉膛燃烧段温度下降燃烧不稳定的问题。另外由于设置了废液绝热燃烧器可以缩小锅炉燃烧室的体积，这样就可以降低钢材使用量，从而达到降低设备制造成本的目的。
由于在锅炉燃烧室底部设有水冷炉排，有效解决了传统流化床耗电量大的问题。
由于设置了钢砂清灰系统，可以设计受热面为常规高效横向冲刷受热面，同时也可以在炉内布置空气预热器，提高了锅炉热效率，并节约了钢材。
本发明在投入使用后，本案发明人将本发明与传统燃烧炉做了详细的对比，下面就从三个方面说明本发明与传统废液燃烧锅炉的不同之处：
首先列举几项目前常用技术所涉及的专利：造纸黑液流化床碱回收装置及方法，其申请号为200710144923.4；热管式有机废液处理器，其申请号为02207082.6；燃烧酒精废液浓缩液锅炉其申请号为01267108.8；有机废液热管蒸发浓缩燃烧锅炉其申请号为00207222.X。
一、热效率对比，现有技术中大部分燃烧炉都是采用流化床燃烧技术(如上面所列举专利)，因为废液中富含熔点小于700度的粘灰，不能采用循环流化床，只能采用流化床，他们的热效率只有70％左右。而本发明采用固定水冷炉排、绝热废液燃烧器，热效率达到83％，热效率提高非常显著。
二、能耗降对比，由于传统燃烧炉采用流化床燃烧，因此需要配置高压流化风机，和大风量的引风机，因此耗电非常明显。而本发明电耗量仅为上面列举专利技术耗电量的2/3。
三、制造生产成本对比，所列专利技术中的锅炉，由于要防止废液中富含熔点小于700度的粘灰，对流管和省煤器都设计为自清灰能力较好的顺流结构，但是这种结构换热效果只是横流50％。而本发明由于设计有钢砂清灰装置，对流管和省煤器可以采用横流结构，因此钢耗为对比专利技术的1/2。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是废液绝热燃烧器的结构示意图。
附图中的标记为：1-锅炉燃烧室，2-汽包，3-高温过热器，4-低温过热器，5-省煤器，6-空气预热器，7-横向烟道，8-纵向烟道，9-废液绝热燃烧器，10-烟气出口，11-水冷炉排，12-排灰口，13-废液绝热燃烧器壳体，14-燃烧器二次风进口，15-燃油点火喷嘴，16-废液燃烧喷嘴，17-水冷炉排布风箱，18-蒸汽吹灰器，19-钢砂喷布装置，20-钢砂喉管输送管，21-钢砂和灰分离器，22-钢砂输送风机，23-灰出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的实施例1：如图1所示，一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室1、汽包2、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5和空气预热器6，锅炉燃烧室1的上部连接有横向烟道7和纵向烟道8，高温过热器3和低温过热器4设于横向烟道7内，省煤器5设于纵向烟道8内的上部，空气预热器6设于纵向烟道8内的下部；汽包2设于锅炉燃烧室1的顶部，并通过连接管道分别与锅炉燃烧室1、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5、空气预热器6连接；锅炉燃烧室1的中部设有废液绝热燃烧器9，底部设有水冷炉排11和排灰口12；纵向烟道8内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口10。水冷炉排11的底部设有水冷炉排布风箱17，水冷炉排11的上部设有蒸汽吹灰器18。
钢砂清灰系统包括钢砂喷布装置19、钢砂喉管输送管20、钢砂和灰分离器21、钢砂输送风机22和灰出口23，钢砂和灰分离器21设于纵向烟道8内的底部，灰出口23设置在钢砂和灰分离器21的底部，钢砂和灰分离器21与钢砂输送风机22和钢砂喉管输送管20连接，钢砂喉管输送管20与设置在纵向烟道8内顶部的钢砂喷布装置19连接。
锅炉燃烧室1采用膜式水冷壁。纵向烟道8内设有1个省煤器5。纵向烟道8内设有1个空气预热器6。
如图2所示，废液绝热燃烧器9包括废液绝热燃烧器壳体13、燃烧器二次风进口14、燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的底部与锅炉燃烧室1连通，废液绝热燃烧器壳体13的顶部设有燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的中部设有2个燃烧器二次风进口14。
本发明的实施例2：如图1所示，一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室1、汽包2、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5和空气预热器6，锅炉燃烧室1的上部连接有横向烟道7和纵向烟道8，高温过热器3和低温过热器4设于横向烟道7内，省煤器5设于纵向烟道8内的上部，空气预热器6设于纵向烟道8内的下部；汽包2设于锅炉燃烧室1的顶部，并通过连接管道分别与锅炉燃烧室1、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5、空气预热器6连接；锅炉燃烧室1的中部设有废液绝热燃烧器9，底部设有水冷炉排11和排灰口12；纵向烟道8内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口10。水冷炉排11的底部设有水冷炉排布风箱17，水冷炉排11的上部设有蒸汽吹灰器18。
钢砂清灰系统包括钢砂喷布装置19、钢砂喉管输送管20、钢砂和灰分离器21、钢砂输送风机22和灰出口23，钢砂和灰分离器21设于纵向烟道8内的底部，灰出口23设置在钢砂和灰分离器21的底部，钢砂和灰分离器21与钢砂输送风机22和钢砂喉管输送管20连接，钢砂喉管输送管20与设置在纵向烟道8内顶部的钢砂喷布装置19连接。
锅炉燃烧室1采用膜式水冷壁。纵向烟道8内设有3个省煤器5。纵向烟道8内设有2个空气预热器6。
如图2所示，废液绝热燃烧器9包括废液绝热燃烧器壳体13、燃烧器二次风进口14、燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的底部与锅炉燃烧室1连通，废液绝热燃烧器壳体13的顶部设有燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的中部设有2个燃烧器二次风进口14。
本发明的实施例3：如图1所示，一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室1、汽包2、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5和空气预热器6，锅炉燃烧室1的上部连接有横向烟道7和纵向烟道8，高温过热器3和低温过热器4设于横向烟道7内，省煤器5设于纵向烟道8内的上部，空气预热器6设于纵向烟道8内的下部；汽包2设于锅炉燃烧室1的顶部，并通过连接管道分别与锅炉燃烧室1、高温过热器3、低温过热器4、省煤器5、空气预热器6连接；锅炉燃烧室1的中部设有废液绝热燃烧器9，底部设有水冷炉排11和排灰口12；纵向烟道8内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口10。水冷炉排11的底部设有水冷炉排布风箱17，水冷炉排11的上部设有蒸汽吹灰器18。
钢砂清灰系统包括钢砂喷布装置19、钢砂喉管输送管20、钢砂和灰分离器21、钢砂输送风机22和灰出口23，钢砂和灰分离器21设于纵向烟道8内的底部，灰出口23设置在钢砂和灰分离器21的底部，钢砂和灰分离器21与钢砂输送风机22和钢砂喉管输送管20连接，钢砂喉管输送管20与设置在纵向烟道8内顶部的钢砂喷布装置19连接。
锅炉燃烧室1采用膜式水冷壁。纵向烟道8内设有5个省煤器5。纵向烟道8内设有3个空气预热器6。
如图2所示，废液绝热燃烧器9包括废液绝热燃烧器壳体13、燃烧器二次风进口14、燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的底部与锅炉燃烧室1连通，废液绝热燃烧器壳体13的顶部设有燃油点火喷嘴15和废液燃烧喷嘴16，废液绝热燃烧器壳体13的中部设有2个燃烧器二次风进口14。
本发明的工作原理：在锅炉启动时，燃油点火喷嘴15点火启动，使废液绝热燃烧器9内的温度迅速提高到600℃以上，这时废液燃烧喷嘴16喷入废液，废液在600℃以上高温下，水分迅速蒸发，废液中的有机固形物着火燃烧，在燃烧器二次风进口14喷入的二次风作用下，废液在废液绝热燃烧器9中保持在1000℃温度中稳定燃烧，高温烟气通过废液绝热燃烧器9喷入锅炉燃烧室1继续燃烧，未燃烧尽的高温灰渣落到水冷炉排11上，布置在水冷炉排11下的水冷炉排布风箱17的一次风的作用下，使水冷炉排11上的高温灰渣燃尽，燃尽后的灰渣由蒸汽吹灰器18吹落炉排排灰口12，锅炉燃烧室1内的高温烟气依次通过受热面高温过热器3、低温过热器4、省煤器5、空气预热器6，高温烟气经过受热面冷却后由烟气出口10排出。
各受热面经与高温烟气热交换后，膜式水冷壁、低温过热器4、省煤器5产生的饱和蒸汽输送到汽包2中，汽包2的饱和蒸汽输送到高温过热器3使饱和蒸汽加温产生过热蒸汽。
受热面省煤器5、空气预热器6上的粘灰，由钢砂和灰分离器21、钢砂喉管输送管20、钢砂输送风机22、钢砂喷布装置19组成的钢砂清灰系统进行清理，灰尘从灰出口23输出。

Claims (9)

1.一种高效废液燃烧锅炉，包括锅炉燃烧室(1)、汽包(2)、高温过热器(3)、低温过热器(4)、省煤器(5)和空气预热器(6)，其特征在于：锅炉燃烧室(1)的上部连接有横向烟道(7)和纵向烟道(8)，高温过热器(3)和低温过热器(4)设于横向烟道(7)内，省煤器(5)设于纵向烟道(8)内的上部，空气预热器(6)设于纵向烟道(8)内的下部；汽包(2)设于锅炉燃烧室(1)的顶部，并通过连接管道分别与锅炉燃烧室(1)、高温过热器(3)、低温过热器(4)、省煤器(5)，空气预热器(6)连接；锅炉燃烧室(1)的中部设有废液绝热燃烧器(9)，底部设有水冷炉排(11)和排灰口(12)；纵向烟道(8)内的顶部设有钢砂清灰系统，底部设有烟气出口(10)。
2.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：所述废液绝热燃烧器(9)包括废液绝热燃烧器壳体(13)、燃烧器二次风进口(14)、燃油点火喷嘴(15)和废液燃烧喷嘴(16)，废液绝热燃烧器壳体(13)的底部与锅炉燃烧室(1)连通，废液绝热燃烧器壳体(13)的顶部设有燃油点火喷嘴(15)和废液燃烧喷嘴(16)，废液绝热燃烧器壳体(13)的中部设有2个燃烧器二次风进口(14)。
3.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：水冷炉排(11)的底部设有水冷炉排布风箱(17)，水冷炉排(11)的上部设有蒸汽吹灰器(18)。
4.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：钢砂清灰系统包括钢砂喷布装置(19)、钢砂喉管输送管(20)、钢砂和灰分离器(21)、钢砂输送风机(22)和灰出口(23)，钢砂和灰分离器(21)设于纵向烟道(8)内的底部，灰出口(23)设置在钢砂和灰分离器(21)的底部，钢砂和灰分离器(21)与钢砂输送风机(22)和钢砂喉管输送管(20)连接，钢砂喉管输送管(20)与设置在纵向烟道(8)内顶部的钢砂喷布装置(19)连接。
5.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：锅炉燃烧室(1)采用膜式水冷壁。
6.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：纵向烟道(8)内设有1～5个省煤器(5)。
7.根据权利要求6所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：纵向烟道(8)内设有3个省煤器(5)。
8.根据权利要求1所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：纵向烟道(8)内设有1～3个空气预热器(6)。
9.根据权利要求8所述的高效废液燃烧锅炉，其特征在于：纵向烟道(8)内设有2个空气预热器(6)。
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