CN102734921B - 全汽化高温燃烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全汽化高温燃烧锅炉，在炉内两个相互对称的燃烧室分布于竖火道两侧，燃烧室分为产汽区和高温燃烧区，高温燃烧室后侧面设有通向竖火道的出火口，竖火道由竖火道水套围成，产汽区炉箅与高温区炉箅由间隔水套隔开；燃烧室的上方设加料供氧门，加料供氧门与产汽区炉箅之间设有小供氧门；燃烧室后上方设置的通气口与竖火道相通；竖火道上方是平行火道，平行火道中设有分汽火水套和聚汽火水套。本发明炉中燃料经全部汽化后，通过高温燃烧层全部高温过滤燃烧，一氧化碳、炭尘和焦油等可燃物无法产生，排放接近于零，且火势强猛，热功输出大，供氧量增大1.2倍，锅炉的燃烧效果与传统炉比较燃烧效率增加55％以上，炭排放总量减少一半。

Description

全汽化高温燃烧锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种以燃煤及生物质为燃料的常压锅炉，特别是使燃料能充分燃烧，热效率高、传热、吸热面积大、节省燃料的全汽化高温燃烧锅炉。

背景技术

传统的燃烧锅炉结构大多是由炉体，炉体内空间形成燃烧室，燃烧室下有通风口、炉箅、炉灰室和炉门，与燃烧室相连接有排烟管；在炉体上端有燃料入口，炉内燃烧室排布有水管，与水管相接有回水口和热水出口。传统炉体的燃烧方式有以下缺点：一般情况下，常规燃料的燃烧都必须经过三个阶段：一是炭化阶段；二是炭燃烧阶段；三是可燃气燃烧阶段，炭化是燃烧的必要条件，在一般燃烧的情况下，第一步是外部高温将燃料点燃，被点燃的燃料可持续燃烧，这种持续燃烧完全包含了炭化、炭燃烧、可燃气燃烧这三个阶段。燃料炭化后产生炭和可燃气两种形态的可燃物，这两种可燃物的燃烧都需要点燃和氧气，然而用传统燃烧方式所进行的持续燃烧，往往使炭、可燃气不能得到足够的氧气和有效点燃，只是部分的，还容易产生焦渣。这是因为传统燃烧方式是从炉箅子下面往上供氧燃烧，炭燃烧层在最下部，燃料在上面，空气从底部进入满足炭燃烧而维持燃烧层持续燃烧时，消耗掉了大约60％的氧气，只有40％的氧气混合在可燃气中进入上部，可是燃料整个燃烧成分，炭燃烧只占20％不足，其余的燃烧成分为可燃气占80％的比重，用40％的氧气来满足80％可燃气的燃烧，是不充分的，所以传统燃烧方式是很不充分的，总是伴随着烟尘，而烟尘中一氧化碳是主要成分。传统燃烧方式不能进行有效燃烧的第二个因素是燃料层对高温的阻隔使可燃气不能有效点燃，一般情况下，燃料层的厚度决定着可燃气的燃烧程度，越厚上面的可燃气越难点燃，实践证明：炭燃烧层只有突破燃料层才能点燃可燃气，但突破燃料层也应该添加燃料了，往往又产生新的阻隔，所以人们看到的烟囱总是黑烟不断。实验证明氧气不足和不能有效点燃只有能使可燃气燃烧40％左右，其余60％浪费掉了，这就是传统燃烧方式达不到节能减排效果的原因所在。申请人近年来先后发明了多项汽化燃烧技术，如ZL200720013960.7《多功能秸秆燃汽炉》；ZL200920012920.X《燃气锅炉》；ZL201020510446.6《炭氢混燃双火口锅炉》；ZL201020510453.6《炭化汽混燃常化锅炉》；ZL201020510448.5《白热汽化双火口民用锅炉》；ZL201020510451.7《炭氢混燃单火口锅炉》；ZL201020510436.2《炭氢混燃压力锅炉》等专利是申请人近年的研制技术，但是在燃烧炉吸热结构与燃烧室的设计结构乃至燃烧技术方面仍存在着诸多不合理之处。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术存在的诸多缺陷，提供一种弥补传统燃烧存在的弊病，燃烧充分、吸热结构先进且传热速度快、热效率高、节能无污染的全汽化高温燃烧锅炉。

本发明全汽化高温燃烧锅炉代替了传统燃炉的燃烧技术，是把燃料在锅炉的燃烧室内进行全部汽化与全部燃烧并最大限度利用热能的一个全新的炉体结构。该燃烧炉设计有四次供氧与三次燃烧，四次供氧为：产汽区供氧、可燃气混合供氧、白热燃烧区直接供氧和火焰辅助供氧；三次燃烧是：产汽区的炭燃烧、白热燃烧区的白热燃烧、白热燃烧室内的助氧燃烧。通过四次供氧与三次燃烧可满足燃料内所有可燃分子的燃烧。本发明提出的技术解决方案是：一种全汽化高温燃烧锅炉，包括炉体、炉箅、有燃烧室、供氧口、出火口组成的供氧燃烧部分，有主水套、间隔水套、分汽火水套和聚汽火水套组成的吸热循环部分，其特征是：炉内两个相互对称的燃烧室分布在竖火道两侧，燃烧室分为产汽区和高温燃烧区，产汽区与高温燃烧区下面布设产汽区炉箅与高温区炉箅；高温区炉箅下部为高温燃烧室，产汽区炉箅下方为灰仓；高温燃烧室后侧面设有通向竖火道的出火口，竖火道由竖火道水套围成，产汽区炉箅与高温区炉箅由间隔水套隔开；燃烧室的上前方设加料供氧门，加料供氧门与产汽区炉箅之间且在产汽区炉箅上方设有小供氧门；燃烧室后上方设置的通气口与竖火道相通，灰仓的前侧面设有产汽供氧口；竖火道上方是平行火道，平行火道中设有分汽火水套和聚汽火水套。

所述的高温燃烧室前面设有辅助进氧口，两个高温燃烧室设置的出火口通向位于燃烧室中间的竖火道，两个出火口相对应且共用一个竖火道，竖火道一侧的下方设有燃烧调节口。

所述的分汽火水套和聚汽火水套为一组或一组以上交替布设。

本发明与传统的锅炉燃烧技术完全不同，它完全改变了传统的燃烧模式，该技术弥补了传统燃烧存在的弊病。本发明与现有技术相比具有以下特点：

1、本发明的最大特点是所有燃料必需全部汽化后，通过高温燃烧层，进行全部的高温过滤燃烧，一氧化碳、炭尘、焦油等可燃的物质无法产生，排放接近于零，且火势强猛；火焰亮白，热工输出大，燃烧炉的燃烧效果与传统锅炉比较燃烧效率增加55％以上，炭排放总量减少一半；

2、本发明在持续1000℃左右高温燃烧，并且全部汽化、全部燃烧且燃烧完全、烟囱无烟，燃烧时火焰不在上面在下面，炉箅子上部不需产生明火，可燃气必须全部经过白热高温燃烧层过滤燃烧，供氧量增大1.2倍，燃烧效率增加一倍以上，可根除由燃煤、植物排放的PM2.5，能大大降低炭排放指标；

3、供氧方式科学，所有燃烧和供氧都是可调控的；同一炉体内能进行多种不同形式的燃烧，如正烧、反烧，不需任何辅助设备进行燃烧、不耗电能，可使电价降低，降低生产和生活成本；

4、可利用的燃料广泛，能够很容易的消灭生活垃圾，烧可燃的生活垃圾、安全无污染，不产生二噁英；可使不可再生的矿石能源的使用期限大大延长，可用石灰直接除硫，除硫面积只占燃烧面积的很少部分，节省材料；

5、应用范围广泛，结构简单、造价低，易于制作，具有良好的经济社会效益和推广前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为图1中A-A向剖面示意图。

图3为图1中B-B向剖面示意图。

图4为图1中C-C向剖面示意图。

图中：1、主水套，2、竖火道水套，3、间隔水套，4、产汽区炉箅，5高温区炉箅，4a、产汽区，5a、高温燃烧区，6、竖火道，7、高温燃烧室，8、分汽火水套，9聚汽火水套，10、平行火道，11、排气口，12清污口，13、灰仓，14、加料供氧门，15、小供氧门，16、辅助进氧口，17、燃烧调节口，18、出火口，19、通气口，20、产汽供氧口，21、燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作详细描述。

如图1、图2所示，本发明炉体结构为：炉内设计两个相互对称的燃烧室21分布在竖火道6两侧，其左右结构完全对称相同，每个燃烧室21又分为产汽区4a和高温燃烧区5a，产汽区与高温燃烧区下面分别布设产汽区炉箅4与高温区炉箅5，炉箅子互相平行且紧密相连；高温区炉箅5下部为高温燃烧室7，燃烧室7的后侧面设有出火口18，两个高温燃烧室7设置的出火口18通向位于燃烧室21中间的竖火道6，两个出火口18相对应且共用一个竖火道6，竖火道6一侧的下方设有燃烧调节口17；高温燃烧室7前面设有辅助进氧口16，两边出火口18外是竖火道6，竖火道由竖火道水套2围成；产汽区炉箅4下方为灰仓13；高温燃烧室7后侧面设有通向竖火道6的出火口18，产汽区炉箅4与高温区炉箅5的中间略上部与下部完全被间隔水套3隔开阻断；燃烧室上部的前方设加料供氧门14，加料供氧门14与产汽区炉箅之间且在产汽区炉箅上方设有小供氧门15；燃烧室21后上方设有压炉用的通气口19直接与竖火道6相通，构成一个维持高效燃烧的结构；灰仓的前侧面设有一可调控的产汽供氧口20；竖火道上方是平行火道10，平行火道10中设有分汽火水套8和聚汽火水套9，分汽火水套8和聚汽火水套9交替布设，可根据炉体大小设计为一组或多组，通过这两种水套上下交错迂回在平行火道中，构成一个高效热利用的吸热循环结构。平行火道10末端即炉顶部为排气口11，整个炉体由主水套1包围，在主水套1对应平行火道10区域设置清污口12，主水套1外设置若干个供炉内水循环的进出口。

本发明工作原理及过程：打开加料供氧门14和产汽供氧口20，关闭辅助进氧口16、燃烧调节口17和清污口12，把燃料从加料口添入炉内适量，在产汽区炉箅快速向高温燃烧区扩散燃烧，在锅炉烟囱的抽力下，产汽区迅速形成炭燃烧层，并且快速向高温燃烧区5a扩散燃烧，在此情况下，产汽区4a的炭燃烧层对上部燃料迅速炭化，进而生产大量的可燃气，这些可燃气在穿过燃料层或上部快速向高温燃烧区运动，由于加料供氧门14是敞开的，此时大量空气进入炉体，一部分进入燃料层与运动中的可燃气进行混合，另一部分直接流向高温燃烧区，这时高温燃烧区的炭燃烧层已经形成，当空气和已经混合了空气的可燃气一同向下方穿过炭燃烧层时，立即产生猛烈燃烧，由于高温燃烧区的炭燃烧层有氧气和可燃气助燃，在此高温下会快速地将上部燃烧炭化，进而又形成大量的可燃气，这些可燃气产生后瞬间进入炭燃烧层助燃，使高温燃烧区的炭燃烧层处于白热燃烧状态，所有可燃气必须完全通过高温燃烧层的过滤点燃，无所遗漏。而可燃气的燃烧会在高温燃烧区炉箅子下部产生很强大的白色火焰。为了能保证可燃分子更充分燃烧，还要适当打开辅助进氧口16，适量的进入空气，以满足火焰中可能残留的可燃分子完全燃烧。滚动的高温汽火迅速从出火口18进入竖火道6，两个出火口18的火焰同时流入火道，在火道底部搅拌流动进一步使火焰中的可燃分子进行彻底燃烧。当汽火进入平行火道10时，被分汽火水套8拦截，把汽火一分为二，迫使汽化火散开紧贴着上面的水套运行，汽火从分汽火水套8两端出来后，立即进入聚汽火水套9下部，相向而行汇聚在一起一同进入上部，交错循环运动，使汽化的热量被水套充分吸收，直到理想的状态，从排气口11进入烟囱。如果需要控制火力可调整辅助进氧口16，也可通过调整调节口17来实现。如果需要增加产汽量，可打开小供氧门15，直接向产汽区的炭燃烧层助氧。在关闭辅助进氧口或燃烧调节口，打开产汽供氧口时，形成一个空气由产汽供氧口进入，通过产汽区炉箅子进入到上面后，平行进入高温燃烧区炉箅上部后，向下穿过高温燃烧区炉箅进入高温燃烧室，从出火口入火道，形成正反燃烧过程。

Claims (1)

1.一种全汽化高温燃烧锅炉，包括炉体、炉箅、由燃烧室、供氧口、出火口、燃烧调节口组成的供氧燃烧部分，由主水套、间隔水套、竖火道水套、分汽火水套和聚汽火水套组成的吸热循环部分，其特征是：

炉体内两个相互对称的燃烧室分布在竖火道两侧，竖火道由竖火道水套围成；每个燃烧室包括产汽区和高温燃烧区，产汽区与高温燃烧区下面分别布设产汽区炉箅与高温区炉箅；产汽区炉箅与高温区炉箅由间隔水套隔开，各区炉箅互相平行且紧密相连；各燃烧室的上前方设加料供氧口，加料供氧口与产汽区炉箅之间且在产汽区炉箅上方设有小供氧口；各燃烧室后上方设置的通气口与竖火道相通；

产汽区炉箅下方为灰仓，灰仓的前侧面设有产汽供氧口；高温区炉箅下部为高温燃烧室，高温燃烧室后侧面设有通向竖火道的出火口，高温燃烧室前面设有辅助供氧口，两个高温燃烧室设置的出火口相对应且共用一个竖火道，竖火道一侧的下方设有燃烧调节口；竖火道上方是平行火道，平行火道中设有分汽火水套和聚汽火水套，分汽火水套和聚汽火水套为一组或多于一组交替布设。