CN102734808B - 低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉及芦苇浆黑液锅炉燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉及芦苇浆黑液锅炉燃烧方法。它包括锅炉炉本体结构，锅炉炉本体结构中的炉膛内的送风结构包括从下至上依次设置的一次送风风道、二次风送风道和三次风送风道；所述一次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙、左侧墙和右侧墙上；所述二次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；三次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；一次风道、二次风道的进风段连接空气预热器。二次风从前后墙交错送入，有利于空气与烟气和黑液颗粒的充分混合，扰乱上升烟气，提高湍流度，强化燃烧，使烟气在炉膛内分布均匀，提高温度场等高断面的一致性。

Description

低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉及芦苇浆黑液锅炉燃烧方法

技术领域

本发明属于芦苇浆黑液治理技术，具体涉及一种制浆造纸行业碱回收系统黑液燃烧锅炉技术。

背景技术

芦苇浆黑液跟木浆黑液相比水分含量高（含水50%左右）、热值低、膨化度小、粘度大，较木浆黑液燃烧困难，而目前使用的芦苇浆黑液锅炉则是直接借鉴木浆黑液锅炉来设计的，并在锅炉尾部布置圆盘蒸发器来提高入炉黑液浓度。

这些芦苇浆黑液锅炉的二次布风采用四面墙布置、三次风采用左右墙或前后墙对冲布置，这种布置方式易在炉膛中心形成“沟流”，空气与黑液没有充分的混合，黑液燃烧不充分，炉膛高温区上移，造成炉膛上部受热面过烧和尾部受热面积灰严重，严重影响锅炉效率和连续运行周期；工厂的工艺用汽一般为0.5MPa和1.0MPa两种压力的饱和蒸汽，锅炉助燃空气采用上述蒸汽加热后温度不会超过180℃，助燃空气温度低，导致黑液燃烧不稳定，锅炉调节负荷困难；烟气在圆盘蒸发器加热黑液时容易产生大量污染性臭气。现有芦苇浆黑液锅炉普遍存在黑液燃烧不稳定、燃烧效率低、锅炉积灰严重、运行周期短、产生二次污染臭气等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉及芦苇浆黑液锅炉燃烧方法，以解决上述问题。

本发明低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉的技术方案是：包括锅炉炉本体结构，锅炉炉本体结构中的炉膛内的送风结构包括从下至上依次设置的一次送风风道、二次风送风道和三次风送风道；所述一次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙、左侧墙和右侧墙上；所述二次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；三次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；一次送风风道、二次风送风道的进风段连接空气预热器。

上述锅炉炉本体结构是构成燃烧锅炉主体结构，包括墙体、炉膛、受热面、安全装置、排烟装置、芦苇浆黑液喷送装置、排渣装置等，它是现有的锅炉主体结构。

所述前墙上的二次送风风道的出风口与后墙上的二次送风风道的出风口错位设置，出风口布置在同一高度，且前墙上出风口数量和后墙上出风口数量不相同。

所述前墙上的三次送风风道的出风口与后墙上的三次送风风道的出风口错位设置，出风口布置在同一高度，且前墙上出风口数量和后墙上出风口数量不相同。

所述二次送风风道包括上下分层设置的高二次送风风道和低二次送风风道两层。

所述空气预热器设置在锅炉炉本体结构的排烟道内。

所述空气预热器之后设置省煤器。

所述锅炉尾部不设置圆盘蒸发器。

本发明锅炉较现有的木浆黑液锅炉结构有如下创新：

1. 取消圆盘蒸发器后，淘汰了体积庞大、结构笨重导致可靠性安全性不高的圆盘蒸发器落后技术；解决了烟气在加热黑液过程中产生刺激性的臭气而污染环境的问题。

2. 采用空气预热器后，可以将燃烧空气温度提高到较高的水平，提高了炉膛温度，有利于锅炉内黑液燃烧的改善，使黑液燃烧变得稳定，便于调节锅炉负荷，并有利于提高锅炉热效率。

3. 在空预器后布置省煤器可以有效的降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率。

3. 分级送风符合燃烧的基本原理，并有利于控制氮氧化物（NOx）排放。

4. 一次风、二次风和三次风单独配置风机有利于供风系统的稳定，并且根据燃烧的需要可选择不同压头的风机，操作性得到改进。

5. 一次风四面墙均匀布置有利于保持炉膛底部垫层稳定，将黑液干燥裂解后的碳充分燃烬。二次风从前后墙交错送入，有利于空气与烟气和黑液颗粒的充分混合，扰乱上升烟气，提高湍流度，强化燃烧，使烟气在炉膛内分布均匀，提高温度场等高断面的一致性；交错布置二次风有利于控制垫层高度。三次风用于可燃气体燃烬，三次风采用前后墙布置，可以使三次风与高温烟气充分混合，确保在二次风区域残余的可燃气体在此完全燃烬并减少飞灰损失，减少尾部受热面的积灰。

本发明的芦苇浆黑液锅炉燃烧方法是：它是将预热后的空气通过锅炉炉膛内从下至上以次设置的一次送风风道、二次风送风道送入炉膛，三次风送风道将常温空气送入炉膛，与黑液混合燃烧，所述一次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙、左侧墙和右侧墙上；所述二次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；三次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；前墙上的二次送风风道的出风口与后墙上的二次送风风道的出风口错位设置；前墙上的三次送风风道的出风口与后墙上的三次送风风道的出风口错位设置；所述一次送风风道的风压为500Pa~1200Pa，一次风率0.3~0.4；二次送风风道的风压为1500Pa~3000Pa，二次风率0.4~0.5；二次送风风道的风压为2500Pa~4000Pa，三次风率为0.1~0.3。一次风率、二次风率和三次风率之和为1。

本发明工艺组合合理，良好的炉内燃烧空气动力场可有效降低炉底流出的熔融碱灰中的含碳量，使绿液澄清度降低，提高了绿液品质。

附图说明

图1  低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉结构示意图。

图2  一次送风风道的出风口布置示意图。

图3  二次送风风道的出风口布置示意图

图4  三次送风风道的出风口布置示意图。

图5  本发明空气射流截图。

图6  本发明锅炉温度场分布图。

图7  本发明锅炉速度场的分布图。

图8  本发明锅炉飞灰机械携带分布图。

具体实施方式

本发明锅炉锅炉炉本体结构是构成燃烧锅炉主体结构，包括墙体、炉膛、受热面、安全装置、排烟装置、芦苇浆黑液喷送燃烧装置、排渣装置等，它是现有的锅炉主体结构，其具体结构不累述，针对本发明技术特征加以描述解释。

如图1所示，炉膛1是空气和黑液混合发生反应的主燃烧区，炉膛的四面墙由膜式水冷壁构成，外侧被保温层覆盖，以减少散热损失；锅炉炉本体结构中的炉膛1内设芦苇浆黑液喷送燃烧装置13。炉膛1内的送风结构包括从下至上以次设置的一次送风风道9、二次风送风道10和三次风送风道11；锅炉炉本体结构中的排烟烟道14中设有空气预热器2。

一次送风风道9的进风风管连接联通一次风机4、二次送风风道10的进风风管连接联通二次风机5，三次送风风道11的进风风管连接联通三次风机8；一次风机4连接联通一次风加热器6，二次风机5连接联通二次风加热器7。一次风加热器6、二次风加热器7与空气预热器2连接联通，空气预热器2为板式结构，采用板式结构可有利于清灰，根据实际设计布置需要空气预热器可选择3级或5级。空气预热器2末端输出分别与一次送风风道9和二次送风风道10连接联通。排烟烟道14内的空气预热器后布置省煤器3；省煤器3采用卧式结构顺列布置，可以减少布置空间和利于清灰，省煤器可以进一步降低烟气温度，使排烟温度达到200℃以下，提高能源利用效率。

一次送风风道的出风口的布置如图2所示，一次送风风道的出风口12.1设置在炉膛的前墙1.1、后墙1.2、左侧墙1.3和右侧墙1.4上，形成在炉膛四面墙上均匀布置，出风口12.1在炉膛的前墙1.1、后墙1.2上相对对应设置；出风口12.1在炉膛的左侧墙1.3和右侧墙1.4上相对对应设置。炉膛四面墙上的出风口12.1高度位置与炉膛底部垫层相对，利于保持炉膛底部垫层稳定，将黑液干燥裂解后的碳充分燃烬。

二次送风风道的出风口的布置如图3所示，二次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙1.1、后墙1.2；其中炉膛的前墙1.1上的二次送风风道的出风口12.2与炉膛的后墙1.2上的二次送风风道的出风口12.3错位设置。前墙上的二次送风风道的出风口数量与后墙上的二次送风风道的出风口数量不相同，后墙上的二次送风风道的出风口二次送风风道的出风口数量±1。二次送风风道的各出风口的设置高度相同。

如图4所示，三次送风风道的出风口的布置形式与二次送风风道的出风口的布置形式相同，但三次送风风道的出风口12.3数量m与二次送风风道的出风口12.2数量x不相同；三次送风风道的出风口数量少于二次送风风道的出风口数量。三次送风风道设在芦苇浆黑液喷送燃烧装置13上部。

上述二次风出风口、三次风出风口的布置有很好的刚性和穿透性，可以保证与炉内高温烟气完全充分的混合，强化黑液的燃烧，利于黑液颗粒和可燃气体完全燃尽，提高燃烧效率。此种供风方式可使炉膛内的主燃烧区控制在二次风附近，高温区位于炉膛下部，利于黑液的干燥、热解和燃尽。

对于500tds/d以上容量的锅炉的二次送风风道包括上下分层设置的高二次送风风道和低二次送风风道两层，形成高二次风送风风道、低二次风送风风道。

上述锅炉燃烧芦苇浆黑液：一次风加热器6和二次风加热器7是一种带鳍片的管式加热器，以饱和蒸汽为热源将冷空气加热到80℃~150℃，一次送风、二次送风通过空气预热器2加热后的空气温度达到200℃~300℃，送到一次送风风道的出风口和二次送风风道的出风口；一次送风风道的9的静压达到500Pa~1200Pa、一次风率0.3~0.4；二次送风风道10静压达到1500Pa~3000Pa、二次风率0.4~0.5；三次送风风道11风压达到2500Pa~4000Pa、三次风率为0.1~0.3；三次送风采用室温空气。一次风率、二次风率和三次风率之和为1。

具体实施该数值仿真计算是以320tds/d芦苇浆黑液锅炉作为模拟对象的，空气总流量为42300Nm³/h，其中一次风率0.35、风道风压550Pa，二次风率0.45、风道风压1600Pa，三次风率0.20、风道风压3500Pa，炉膛漏风量为4100 Nm³/h。一次风口每面墙各9个，二次风口前墙4个后墙3个，三次风口前墙3个后墙2个。采用3级空气预热器，一次风和二次风温度260℃，三次风温25℃，排烟温度180℃。

燃烧后，图5为空气射流截图，从图中可以明显看出，本发明炉膛中一次风送入稳定；二次风在炉膛中心不形成交汇，具有较强的穿透性；前后墙的三次风之间没有形成对冲，解决了现有技术中三次风加剧了空气动力场恶化的问题，整个炉膛的烟气充满度不好的问题。

图6  为温度场分布，从图中可以看出，本发明锅炉解决了现有锅炉由于空气动力场不好导致炉膛高温区上移，造成炉膛出口区域烟气温度过高，这对炉膛上部的安全不利；并且在炉膛中心没有形成狭长的高温带，这对黑液的干燥有利，易于调节碱炉负荷。

图7 为速度场的分布，从图中可以看出，发明锅炉整个速度流场分布均匀，并且流速比现有黑液锅炉低很多，这样就延长了可燃物在炉内的停留时间，提高了燃烧效率。

图8为飞灰机械携带分布，可以看出发明锅炉的机械携带和飞灰损失大大降低，这会降低对流受热面的积灰，大大延长碱回收锅炉的运行周期，一般可比现有黑液锅炉提高2倍以上。

上述表明较高二、三次风口采用前后墙错位布置和高风速，有很好的刚性和穿透性，可以保证与炉内高温烟气完全充分的混合，强化黑液的燃烧，利于黑液颗粒和可燃气体完全燃尽，提高燃烧效率。此种供风方式可使炉膛内的主燃烧区控制在二次风附近，高温区位于炉膛下部，利于黑液的干燥、热解和燃尽。二次风流速较高，具有较强的穿透性，可以有效控制垫层的高度，提高锅炉运行的安全性。三次风位于炉膛上部，在此区域形成气屏，即可以将烟气中未燃尽的可燃气体燃烧充分也可以减少飞灰携带。

现有锅炉中的圆盘蒸发器取消后，烟气和黑液没有接触，消除了臭气的产生，提高了环保性能。

Claims (4)

1.一种低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉，它包括锅炉炉本体结构，锅炉炉本体结构中的炉膛内的送风结构包括从下至上依次设置的一次送风风道、二次风送风道和三次风送风道；其特征在于所述一次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙、左侧墙和右侧墙上；所述二次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；三次送风风道的出风口设置在炉膛的前墙、后墙上；一次送风风道、二次风送风道的进风段连接空气预热器；所述空气预热器设置在锅炉炉本体结构的排烟道内；所述空气预热器之后设置省煤器。

2.如权利要求1所述低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉，其特征在于前墙上的二次送风风道的出风口与后墙上的二次送风风道的出风口错位设置，出风口布置在同一高度，且前墙上出风口数量和后墙上出风口数量不相同。

3.如权利要求1所述低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉，其特征在于前墙上的三次送风风道的出风口与后墙上的三次送风风道的出风口错位设置，出风口布置在同一高度，且前墙上出风口数量和后墙上出风口数量不相同。

4.如权利要求1或2所述低臭型芦苇浆黑液燃烧锅炉，其特征在于所述二次送风风道包括上下分层设置的高二次送风风道和低二次送风风道两层。