CN102732321A - 纵置式煤气一体化散煤手烧炉和组合该炉的承压蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明申请提供的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，炉体的单层炉排上方空间为一次燃烧气化室，前炉墙设有上加煤口、下加煤口和一次风调风门，与前炉墙相对的内炉墙于单层炉排之上设有连通通向二次燃烧室的低火口，低火口流通截面积为0.37-0.41m²/0.7MW，低火口的上平面距单层炉排的高度是前炉墙与内炉墙之间单层炉排纵向有效长度的21-33%。本技术方案在符合自然通风技术规范条件下稳定消烟洁净燃烧、出力运行，达到了环保、低能耗、安全的使用要求，司炉操作安全。

Description

纵置式煤气一体化散煤手烧炉和组合该炉的承压蒸汽锅炉

技术领域

本发明专利申请涉及中小型散煤手烧炉，尤其涉及的是具有低火口构造的煤制气燃烧炉。

背景技术

低火口半煤气化燃烧炉取缔了双层炉排煤制气炉的上层水管炉排，从而根除了“爆管”透水停炉恶性事故的隐患。《节能》杂志于2002年第4期刊登的“低火口半煤气燃烧炉及其应用”一文，阐述了“低火口”煤制气法燃烧炉的基本结构和工作原理，火口位于单层炉排炉墙上方较低位置，是一次燃烧室、也称气化室的燃烧烟气进入二次燃烧室的唯一通道，该火口的流通截面积及其设置结构是否合理对于本结构类型的炉而言至关重要。文章中给出通过火口的物质流量的计算公式和流速V=10～20m/s的取值范围，该流速范围是自然通风技术规范流速的几倍。

若以额定热功率0.7MW炉的耗煤量为137.4Kg/小时，代入其“通过火口的物质流量”计算公式，得出额定热功率0.7MW炉的燃烧产物流量L≈0.886m³/s，从给出的火口流速范围中选取中间值V=15m/s，得出火口流通截面积为0.06m²。该火口流通截面积显然过小，烟风阻力太大，所以为提高“出力”，必须加一定风量和风压的鼓风机，向一次燃烧室内强制鼓风，进而形成正压燃烧。众所周知，正压燃烧是锅炉设计所不允许的，正压燃烧运行产生的烟、尘、一氧化碳等燃烧产物会从各炉门缝隙冒出，严重污染环境，危害司炉人员身体建康和安全。就需要所有炉门加设密封，但势必增加锅炉造价。由于密封不严，特别是在密封损坏时，污染依然严重。实际运行中，这种燃烧炉暴露的三大技术问题有：

一、实际运行时洁净燃烧很不稳定，实际热功率小，且波动很大。

启炉和添加煤时冒黑烟，由于火口流通截面积过小、烟风阻力大，不加鼓风的自然通风运行下，其出力仅为额定值的1/5左右，远不能满足恒温达标供暖和其它供热实际需求；

二、煤种适应性较差、用煤挑剔。

本炉只能燃用弱结焦块煤，煤制气运行，由于是靠加大鼓风风压和风量来提高出力，则不能适用结焦稍有偏重、结渣块偏大、不能由炉排缝隙钩下灰渣的煤；

三、正压燃烧污染严重、安全性差。

鼓风导致正压燃烧运行，烟气和粉尘等溢出，使司炉环境极差，特别是时有爆燃发生及一氧化碳等的溢出，严重危及司炉安全、危害司炉人员身体建康。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于提供一种符合自然通风技术规范、热工性能和环保性能的纵置式煤气一体化散煤手烧炉和组合该手烧炉的承压蒸汽炉。本发明专利申请提供的纵置式煤气一体化散煤手烧炉技术方案，其主要技术内容是：一种纵置式煤气一体化散煤手烧炉，炉体的单层炉排上方空间为一次燃烧气化室，前炉墙设有上加煤口、下加煤口和一次风调风门，与前炉墙相对的内炉墙于单层炉排之上设有连通通向二次燃烧室的低火口，低火口的上平面距单层炉排的高度是前炉墙与内炉墙之间单层炉排纵向有效长度的21-33%，低火口流通截面积为0.37-0.41m²/0.7MW。

在上述的整体技术方案中，低火口的上平面距单层炉排的高度不高于372mm。

在上述的整体技术方案中，单层炉排的有效宽度是纵向有效长度的0.89-1.15倍。

在上述的整体技术方案中，低火口下内平面距单层炉排的高度为80mm至100mm。

在上述整体技术方案中，单层炉排的有效面积为1.8-2.2m²/0.7MW。

在上述的整体技术方案中，二次风管的若干出风管管口方向与低火口并行，且二次风量占总进风量的40%。

本发明专利申请提供了一种组合上述纵置式煤气一体化散煤手烧炉的承压蒸汽炉，本组合纵置式煤气一体化散煤手烧炉的承压蒸汽锅炉，纵置式煤气一体化散煤手烧炉的燃烧气化室为承压蒸汽锅炉的一次燃烧气化室，一次燃烧气化室的低火口与锅炉本体燃烧室、即二次燃烧室相通。

本发明专利申请所提供的纵置式煤气一体化散煤手烧炉和组合该手烧炉的承压蒸汽锅炉技术方案，在符合自然通风技术规范条件下能够出力运行，并实现了稳定的消烟洁净燃烧，达到了环保、低能耗、安全的使用要求，司炉操作安全，且能够使用结焦偏重、结渣块偏大的煤种，解决了现有散煤手烧炉煤种适用范围偏窄的技术问题，燃烧大烟煤的排烟也无色透明。

附图说明

图1为纵置式煤气一体化散煤手烧炉的实现复合洁净燃烧的一次燃烧气化室总结构图

图2是反烧法消烟工作原理图

图3是煤气化消烟工作原理图

图4是单层炉排立体结构图。

具体实施方式

本发明申请提供的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，炉体的单层炉排1上方空间为一次燃烧气化室A，也称煤制气燃烧室，前炉墙上设有上加煤口3、下加煤口4和单层炉排1之下的一次风调风门5，与前炉墙相对的内炉墙于单层炉排1之上设有连通通向二次燃烧室的低火口2，二次风管的若干出风管7管口方向与低火口2并行。所述的低火口2流通截面积为0.37-0.41m²/0.7MW，它是以每吨热水锅炉对应额定功率值0.7MW为单位，低火口2的上内平面距单层炉排1的高度H是是前炉墙与内炉墙之间单层炉排1纵向有效长度L的21-33%，且最高不超过372mm，单层炉排1的有效宽度是纵向有效长度L的0.89-1.15倍，在该纵向长度和横向宽度范围构成的一次燃烧室具有更有效燃烧运行效果。在本实施结构中，低火口2的下内平面距单层炉排1的高度h为80mm至100mm，且最好使单层炉排1的有效面积为1.8-2.2m²/0.7MW，确保本手烧炉出力。一次风调风门5为插板结构，调整一次风调风门5滑开位置，控制自然通风运行所需供氧量，从而控制氧化层的燃烧速度，达到无级调节控制出力的目的。本实施例结构中，单层炉排1为钢板焊接制成，如图4所示，它由多道并排的炉排8、每一炉排下部的加强筋板9和炉排两端和中间的纵向连接板10固定焊接构成，本单层炉排1易于制造、易于达到工艺指标要求，造价成本低。

以下将通过具体运行情况来说明本发明技术内容。

一、反烧消烟法运行：如图2所示

本纵置式煤气一体化散煤手烧炉的反烧法为火始终保持在煤上的燃烧运行方法，其消烟燃烧原理为：

即炭与氧在380℃以上高温燃烧环境中完全放热燃烧，式中的380℃是黑烟即炭黑的燃点温度。本纵置式煤气一体化散煤手烧炉的低火口流通截面积为0.37m²～0.41m²/0.7MW，低火口2的上内平面距单层炉排1的高度H是单层炉排1纵向有效长度L的21-33%，且最高不超过372mm，在本低火口结构条件下实现自然通风出力运行，并使低火口2入口处温度始终高于380℃，确保了从点火至正常运行的整个过程都能稳定的消烟反烧运行中，由自然通风力，也为烟囱抽力，该自然通风力近似等于环境空气密度与烟囱出田烟烟气密度之差乘以烟囱有效高度，配备许用最低高度的烟囱，即可实现自然通风出力运行的技术目的，满足了节能运行需求。在本结构中，为确实降低燃烧气化室A水冷度、保持燃烧状态、减少固体不完全燃烧损失，促使煤的洁净燃烧，炉体四周炉墙内壁设耐火利燃保温层6。

反烧点火至正常反烧运行的操作过程：

①、引燃启炉：

单层炉排1上平铺块煤，厚度为80mm～100mm，上铺干木柴层，厚度约为150mm，关闭所有炉门，只从下加煤口4点燃煤层上的干木柴，根据情况续加干木柴，直至将块煤上层引燃，关闭下加煤口4，开启一次风调风门5，此时烟囱排烟无色透明；

②、调整一次风调风门5大小，使本炉自然通风燃烧运行，按“少、勤、快”由下加煤口4添加散煤，待新加煤燃旺，再向低火口2方向推近，增强低火口区域的热辐射高温，低火口上内平面距单层炉排高度H范围，也是为了保证可燃物在低火口及低火口周围区域强烈的热辐射高温下完全燃烧，彻底的消烟反烧。

以反烧法燃用煤种，包括那些其它炉能燃用的煤，包括燃用大烟煤时，亦会稳定排放的无色透明烟气，还可以洁净燃用结焦偏重的煤种，煤种适应范围广。

二、煤制气运行，即煤燃烧时始终保持于煤在火上的运行方式，如图3所示，煤制气主要发生在还原层，主要生成物包括有一氧化碳、氢气等可燃气体，其主要反应式为：

CO₂+C=2CO-162,414KJ

H₂O+C=H+CO-118,828KJ

H₂O+CO=CO₂+H₂-43,587KJ。

本煤制气运行中的消烟原理是：在充足供氧和高温条件下，点燃一氧化碳等可燃气体，彻底消除形成炭黑的可能，其反应式为：

本手烧炉的燃烧气化室在自然通风条件下维持负压燃烧状态，还原层生成的可燃气体被上方高温氧化层点燃，由低火口进入二次燃烧室时与二次风强烈混合中完全燃尽，从而彻底消除了可燃气体在高温中因供氧不足而形成不完全热分解、生成炭黑、冒黑烟的可能性，排烟无色透明，达到环保要求。

本手烧炉的负压运行方式保障了司炉操作安全。在司炉操作中，无论是钩渣、清灰或加煤操作，只开启一个炉门，其它炉门保持关闭状态，如煤层总高度己低至600mm时，在打开上加煤口3加煤之前，必须关闭包括已开启的一次风调风门5在内的其它所有炉门，当煤层总高度达到约700mm时，关闭上加煤口3，打开一次风调风门5，使炉继续正常制气出力运行。

本煤制气运行操作是所述的反烧法完成点火启动直至第②步状态，其后继续按“少、勤、快”操作由下加煤口4添加散煤，直至红火块煤层埋住低火口2，关闭下加煤口4，由上加煤口3将煤层总高度加至约700mm，如图3所示，煤层包括灰渣层、还原层、氧化层和预备层，关闭上煤口3，开启一次风调风门5，使煤层煤制气负压燃烧。

司炉人员只需掌握室内供暖达标时锅炉回水温度及其所对应的一次风调风门5开度大小，使一次风调风门5保持与回水温度相对应的开度大小，即使锅炉稳定在该回水温度下出力运行，保证了用户室内昼夜恒温达标供暖，实现了低耗、连续不间断达标供热的技术目的。

对于洗浴等用途的供热炉，在启炉前必须先开启备用引风机，以增加抽力，为消除爆燃提供了双保险技术手段；备用引风机的启用，可实现快速启炉，待达到出力运行时，停用备用引风机，进入自然通风节能运行状态。

本发明还为解决目前的承压蒸汽锅炉烟尘污染问题提供了技术解决方案，提供的是一种组合所述纵置式煤气一体化散煤手烧炉的承压蒸汽锅炉，本组合纵置式煤气一体化散煤手烧炉的燃烧气化室A为承压蒸汽锅炉的一次燃烧气化室，一次燃烧气化室的低火口2与锅炉本体燃烧室B相通,燃烧室B作为二次燃烧室。本额定功率为0.7MW的纵置式煤气一体化散煤手烧炉与额定蒸发量1吨/h，蒸汽出口压力0.7MPa的承压蒸汽锅炉组合构成，成为环保、低耗、安全型锅炉。

综上所述，本纵置式煤气一体化散煤手烧炉从启炉至运行，均能稳定洁净燃烧，为环保和热工性能稳定的、低耗的、安全和环保型炉，适用更多煤种。

Claims (8)

1.一种纵置式煤气一体化散煤手烧炉，炉体的单层炉排（1）上方空间为一次燃烧气化室（A），其特征在于前炉墙设有上加煤口（3）、下加煤口（4）和一次风调风门（5），与前炉墙相对的内炉墙于单层炉排之上设有连通通向二次燃烧室的低火口（2），低火口的上平面距单层炉排的高度（H）是前炉墙与内炉墙之间单层炉排纵向有效长度（L）的21-33%，低火口流通截面积为0.37-0.41m²/0.7MW。

2.根据权利要求1所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，其特征在于低火口（2）的上平面距单层炉排的高度不高于372mm。

3.根据权利要求1或2所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，其特征在于单层炉排的有效宽度是纵向长度（L）的0.89-1.15倍。

4.根据权利要求1所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，其特征在于低火口（2）下内平面距单层炉排的高度为80mm至100mm。

5.根据权利要求1所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，其特征在于单层炉排的有效面积为1.8-2.2m²/0.7MW。

6.根据权利要求1所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉，其特征在于二次风管的若干出风管管口方向与低火口（2）并行，且二次风量占总进风量的40%。

7.一种组合权利要求1、2、4、5或6所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉的承压蒸汽锅炉，其特征在于纵置式煤气一体化散煤手烧炉的燃烧气化室（A）为承压蒸汽锅炉的一次燃烧气化室，一次燃烧气化室的低火口(2)与锅炉本体燃烧室(B)、即二次燃烧室相通。

8.一种组合权利要求3所述的纵置式煤气一体化散煤手烧炉的承压蒸汽锅炉，其特征在于纵置式煤气一体化散煤手烧炉的燃烧气化室（A）为承压蒸汽锅炉的一次燃烧气化室，一次燃烧气化室的低火口(2)与锅炉本体燃烧室(B)、即二次燃烧室相通。

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