CN102809147A - 一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置，包括二次风平衡风室，二次风平衡风室内设有中心定位直筒，从其中心依次向外设有固定于同一法兰上并与燃油助燃风套管连接的中心燃油管和高压点火电极、以及一次风粉套管,在中心燃油管底部向火面装有燃油雾化油嘴，燃油助燃风套管肩部法兰上焊接有与一次风粉通道相通的煤粉入口管，燃油助燃风套管与一次风粉套管通过法兰连接，中心定位直筒和燃油助燃风套管之间形成有一次风粉通道，在底部出口设置锥形的煤粉分散装置。本发明具有炉内周向旋流进风均匀、实现较高的炉内燃烧效率、降低热膨胀带来的变形和开裂等优点，特别适用于立式结构的，且火焰向下传播的液排渣煤粉燃烧炉。

Description

一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置

技术领域

本发明涉及到一种立式液排渣煤粉燃烧装置，特别是一种竖直向下燃烧的煤粉燃烧装置。

背景技术

近年来，随着国际原油价格的不断攀升，众多以燃油、燃气为燃料的窑炉、金属熔炼炉、热风炉、物料干燥塔等设备的燃料营运成本居高不下，严重制约了相关企业的盈利能力和经济状况，成为影响这些企业发展和生存的关键问题。利用我国储量丰富、价格相对低廉的煤炭资源来替代燃油、燃气等燃料是改善企业生存状况和降低燃料成本一种有效的技术方式，符合我国国情。环保型立式液排渣煤粉燃烧炉是一种煤清洁利用的先进方式，它利用煤粉颗粒随旋流风在燃烧室壁面做贴壁燃烧产生的高温，将煤粉中的灰分熔化呈液态，并在旋流流场和重力场作用下被炉壁面捕集流入渣池后排出，得到洁净的高温烟气用于后续的加热，可广泛应用于对加热源清洁度要求较高的工业窑炉、锻造窑炉、轧钢加热炉、金属熔炼炉、陶瓷喷雾干燥塔等设备的加热工艺。在立式液排渣煤粉燃烧炉正常工作时，由于火焰向下燃烧，煤粉燃烧装置处于火焰高温区的正上方，在辐射换热和对流换热的双重作用下经受高温烘烤，会产生很大的向上热膨胀，而煤粉燃烧装置和安装法兰间采用直接焊接方式连接，由此产生的热应力会使煤粉燃烧装置和法兰产生变形，严重时造成煤粉燃烧装置与固定法兰的开裂和燃烧炉的停炉事件，严重影响立式煤粉液排渣燃烧炉的安全稳定运行；现有立式液排渣煤粉燃烧装置助燃风一般采用单侧进风方式，在环形平衡风室内风量分布存在死角，容易造成助燃风在旋流通道的压力分布不均，使得燃烧室内周向旋流二次风均匀性较差，因此容易造成炉内燃烧工况的不稳定，导致燃烧效率下降和炉壁的局部高温现象，严重影响燃烧炉的工作寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效解决煤粉燃烧装置热膨胀变形问题、能改善炉内周向旋流风均匀性、提高立式液排渣煤粉燃烧炉安全稳定性和寿命的立式向下煤粉燃烧装置。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置，包括二次风平衡风室，二次风平衡风室中心设有定位直筒，从其中心依次向外设有固定于同一法兰的中心燃油管和高压点火电极，中心燃油管外侧设置燃油助燃风套管，燃油助燃风套管外侧设置一次风粉套管，一次风粉套管通过法兰固定在二次风室中心的定位直筒上；在中心燃油管底部向火面装有燃油雾化油嘴，燃油助燃风套管肩部法兰上焊接有与一次风粉通道相通的煤粉入口管，燃油助燃风套管与一次风粉套管通过法兰连接，二次风室中心定位直筒和燃油助燃风套管之间形成一次风粉通道，在通道底部出口设置锥形的煤粉分散装置。

所述煤粉燃烧装置二次风平衡风室设置有对称分布的左二次风入口和右二次风入口，内部设置有二次风折流板，在二次风竖直通道入口设置二次风整流片，二次风整流片下方的二次风竖直通道出口设置旋流叶片；在一次风粉通道出口和旋流叶片出口之间的向火面结构均匀地焊接渣钉。

所述煤粉燃烧装置通过安装大法兰固定于燃烧室，煤粉燃烧装置与安装大法兰间通过头部膨胀环连接，安装大法兰上焊接有燃烧装置定位筒。

本煤粉燃烧装置中心设置燃油管和雾化油嘴，在其正常工作时采用高压电极点火，在燃烧装置中心形成稳定向下的燃油火焰，一次风携带煤粉通过煤粉入口管进入一次风粉通道，并通过底部的煤粉分散装置后送入燃烧室，热助燃风通过左右两个二次风入口送入，在平衡风室内部二次风折流板的作用下二次风风向由水平方向变为竖直方向进入竖直通道，二次风在竖直通道内经过整流片和旋流叶片变为均匀的周向旋流风进入燃烧室。燃油火焰将煤粉颗粒点燃后，调节煤粉量和二次风量，在燃烧室得到稳定的煤粉贴壁燃烧火焰，关闭燃油流量后，保持一定量的燃油助燃风，可实现对油枪和雾化油嘴的冷却保护。本煤粉燃烧装置一次风粉通道出口和旋流二次风通道出口间的向火面结构焊接有渣钉，渣钉间敷设耐火料捣打填实，以减少火焰对立式煤粉燃烧装置的直接烧损。

本煤粉燃烧装置运行时整体处于火焰上方，在煤粉火焰辐射换热和对流换热的双重作用下经受高温烘烤，会产生较大向上的热膨胀，安装大法兰将本煤粉燃烧装置固定于燃烧室上部，头部膨胀环对安装大法兰和煤粉燃烧装置之间产生的热应力提供了能自由伸缩的弹性补偿，从而降低了两者直接焊接所带来的热变形和开裂问题，保证了立式煤粉燃烧装置的安全与稳定运行。

本煤粉燃烧装置具有对称分布的左右两个二次风入口，两股对向风在二次风平衡室内均匀混合，二次风平衡风室内部设置二次风折流板和整流装置，有效减少了单侧进风带来的二次风室和旋流风进风通道的压力分布不均现象，尤其在二次风压力降低时，可以保证竖直进风的均匀性，使炉内得到均匀的周向旋流风，减少了燃烧室炉壁局部高温，保证燃烧炉内燃烧工况的正常进行，从而在有限的燃烧室空间提高煤粉的燃烧效率，保证了液态渣被正常捕集，提高了立式液排渣煤粉燃烧炉的运行寿命。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明具有炉内周向旋流进风均匀、实现较高的炉内燃烧效率，降低热膨胀带来的变形和开裂问题等优点，可有效提高立式液排渣煤粉燃烧装置的安全稳定性和寿命，特别适用于立式结构的，且火焰向下传播的液排渣煤粉燃烧炉。

附图说明

图1为本发明立式液排渣煤粉燃烧装置结构示意图；

附图标记说明：1-左二次风入口；2-二次风整流片；3-二次风折流板；4-中心燃油管；5-燃油助燃风套管；6-煤粉入口管；7-一次风粉套管；8-高压点火电极；9-一次风粉通道；10-二次风平衡风室；11-右二次风入口；12-头部膨胀环；13-安装大法兰；14-燃烧装置定位筒；15-旋流叶片；16-煤粉分散装置；17-雾化油嘴；18-中心定位直筒；19-渣钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图1所示，一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置，包括二次风平衡风室10，二次风平衡风室10内设有中心定位直筒18，从其中心依次向外设有固定于同一法兰上并与燃油助燃风套管5连接的中心燃油管4和高压点火电极8、以及一次风粉套管7,中心油管、油枪助燃风套管、一次风粉套管、中心定位直筒依次成阶梯状从上向下通过法兰连接，从而将油枪和一次风粉进口装置安装并固定在煤粉燃烧装置中心位置，在中心燃油管4底部向火面装有燃油雾化油嘴17，燃油助燃风套管5肩部法兰上焊接有与一次风粉通道9相通的煤粉入口管6，燃油助燃风套管5与一次风粉套管7通过法兰连接，中心定位直筒18和燃油助燃风套管5之间形成有一次风粉通道9，在底部出口设置锥形的煤粉分散装置16，使得煤粉颗粒更易于被周向旋流风所卷吸；二次风平衡风室10旁侧设置有对称分布的左二次风入口1和右二次风入口11，内部设置有二次风折流板3，二次风折流板3的设置位置要保证二次风风向由水平方向变为竖直方向进入燃烧室，在二次风竖直通道入口设置二次风整流片2，二次风整流片2下方的二次风竖直通道出口设置旋流叶片15；在一次风粉通道9出口和旋流叶片15出口之间的向火面结构均匀地焊接渣钉19。

煤粉燃烧装置通过头部膨胀环12与安装大法兰13连接，可有效降低燃烧装置和法兰热膨胀所带来的变形和开裂问题，安装大法兰13上焊接有燃烧装置定位筒14，用于煤粉燃烧装置的安装定位。

本燃烧装置工作时，高压燃油通过中心燃油管4进入雾化油嘴17，被雾化为均匀的细小颗粒，高压点火电极8通过对雾化油嘴17放电产生火花，油雾被点燃并在燃油助燃风的作用下形成具有一定长度的燃油火焰。150~250℃的热助燃风通过左右二次风入口送入二次风平衡风室10，在二次风折流板3的作用下进入向下的竖直通道，两股对向风在环形风室内均匀混合，使得二次风在进入竖直通道时保持足够的周向均匀性，在二次风整流片2和旋流叶片15的作用下变为均匀的周向旋流风送入燃烧室，克服了单侧进风所带来的周向旋流风分布不均现象。一次风和煤粉通过煤粉入口管5进入煤粉通道，通过煤粉通道底部的煤粉分散装置被均匀散开，煤粉颗粒被燃油火焰点燃，并被周向旋流风卷吸携带到燃烧室壁面进行贴壁燃烧，调节煤粉量和二次风量，形成稳定的煤粉贴壁燃烧火焰，逐步调小和关闭燃油流量，保持一定燃油助燃风风量以保护油嘴。稳定燃烧的贴壁煤粉火焰使炉内温度逐渐上升，在燃烧温度高于灰分的熔点温度时，灰分呈液态并在旋流流场和重力场作用下被炉壁面捕集流入渣池而后排出，得到洁净的高温烟气用于后续加热工艺，此时煤粉燃烧装置受到温度高于1300℃火焰的辐射换热和对流换热的高温烘烤，未被渣钉和耐火料保护的部件被直接加热，煤粉燃烧装置产生了很大的向上热膨胀，其与安装大法兰之间产生的热应力被头部环形膨胀环9进行了弹性补偿，使煤粉燃烧装置与安装大法兰的变形与开裂现象大大减少，有效提高了立式液排渣煤粉燃烧装置的安全稳定性和寿命。

本发明特别适用于立式结构火焰向下传播的液排渣煤粉清洁燃烧炉，燃烧后得到的洁净高温烟气可用于对洁净度要求较高的加热工艺，以代替燃油和燃气进行燃烧和加热，可广泛应用于工业窑炉、金属熔炼炉、锻造窑炉、轧钢加热炉、热风炉、陶瓷喷雾干燥塔等的加热和燃油替代改造。市场应用前景广阔。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种立式向下液排渣煤粉燃烧装置，其特征在于：包括二次风平衡风室（10），二次风平衡风室（10）内设有中心定位直筒（18），从其中心依次向外设有固定于同一法兰上并与燃油助燃风套管（5）连接的中心燃油管（4）和高压点火电极（8）、以及一次风粉套管（7）,在中心燃油管（4）底部向火面装有燃油雾化油嘴（17），燃油助燃风套管（5）肩部法兰上焊接有与一次风粉通道（9）相通的煤粉入口管（6），燃油助燃风套管（5）与一次风粉套管（7）通过法兰连接，中心定位直筒（18）和燃油助燃风套管（5）之间形成有一次风粉通道（9），一次风粉通道（9）出口设置锥形煤粉分散装置（16），锥形煤粉分散装置（16）焊接在燃油助燃风套管（5）上。

2.如权利要求1所述的立式向下液排渣煤粉燃烧装置，其特征在于：所述煤粉燃烧装置通过头部膨胀环（12）与安装大法兰（13）连接，安装大法兰（13）上焊接有燃烧装置定位筒（14）。

3.如权利要求1所述的立式向下液排渣煤粉燃烧装置，其特征在于：头部二次风平衡风室（10）设置有对称分布的左二次风入口（1）和右二次风入口（11），二次风平衡风室（10）内部设置有环形布置的二次风折流板（3），在二次风竖直通道入口设置二次风整流片（2），二次风整流片（2）下方的二次风竖直通道出口设置有旋流叶片（15），在一次风粉通道（9）出口和旋流叶片（15）出口之间的向火面结构均匀地焊接渣钉（19）。

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