CN102901089A - 一种工业锅炉的煤粉掺烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能在炉膛内形成层燃和悬浮燃的工业锅炉的煤粉掺烧系统，包括锅炉、原煤供应装置及掺烧装置。锅炉包括炉膛、位于炉膛的前端壁下部的进煤口及设在炉膛的内腔下部的链条式炉排，原煤供应装置通过煤斗与进煤口连接。掺烧装置布置在锅炉的尾部，掺烧装置包括炉前磨粉机、煤粉燃烧器及煤粉输送管。炉前磨粉机包括一贯通于依次连接的初磨腔、中磨腔、精磨腔的转轴、初级锤式叶轮、中级锤式叶轮及末级锤式叶轮，初磨腔的前端壁上部开设一入煤口，精磨腔的腔壁上部设置一煤粉喷口；煤粉燃烧器包括燃烧器本体及燃烧喷嘴，燃烧器本体上设有二次风入口和煤粉进口；煤粉输送管连接在燃烧器本体上的煤粉进口与炉前磨粉机上的煤粉喷口之间。

Description

一种工业锅炉的煤粉掺烧系统

技术领域

本发明涉及一种燃煤工业锅炉，特别涉及一种工业锅炉的煤粉掺烧系统。

背景技术

链条炉排锅炉是目前我国燃煤工业锅炉的主要炉型，由于其结构简单、操作方便、价格低廉等优点，市场占有率非常高，达到总数的60％以上，被广泛应用于化工、造纸、纺织、供热等行业。但是，在用链条炉排锅炉的运行热效率远低于设计热效率，究其原因，除了运行操作外，最根本的原因在于链条炉排锅炉采用的层燃燃烧方式以及我国的燃煤使用状况。由于链条炉排锅炉的煤种适应性差，对燃煤颗粒度和焦渣特征要求较高，国家标准（GB/T18342-2001《链条炉排锅炉用煤技术条件》）要求“链条炉排锅炉用煤的最佳粒度范围在6～25mm，焦渣特征≤5”，但是工业锅炉实际用煤中粒度小于6mm的粉煤和小于13mm的末煤比例高达30％以上，难以满足链条炉排锅炉的用煤条件。锅炉设计的燃烧煤种与实际使用的煤种之间较大差别，极大地影响了锅炉的经济运行，使得长期以来链条炉排锅炉的运行效率只有70％左右。近年来，随着煤价不断攀升，节能意识的提高，纯煤粉燃烧技术也逐渐应用到工业锅炉的领域，但工业锅炉使用煤粉燃烧技术存在只能燃烧优质煤、燃烧稳定性差和易结焦等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供解决上述缺陷，提供一种工业锅炉的煤粉掺烧系统，它既继承了煤炭在链条炉排上进行层燃时燃烧稳定、运行可靠的优势，又发挥了煤粉在悬浮燃烧时速度快、火焰温度高、燃烧充分的优势。

实现本发明目的技术方案是：一种工业锅炉的煤粉掺烧系统，包括锅炉、原煤供应装置及掺烧装置，所述锅炉包括炉膛、位于炉膛的前端壁下部的进煤口、位于炉膛的尾端壁上部的烟气出口及设在炉膛的内腔下部并且一头与所述进煤口衔接的链条式炉排，所述原煤供应装置通过煤斗与所述进煤口连接，所述掺烧装置布置在所述锅炉的尾部，所述掺烧装置包括炉前磨粉机、煤粉燃烧器及煤粉输送管并布置在所述锅炉的尾部，其中，

所述炉前磨粉机包括一连接在传动机构上并贯通于依次连接的初磨腔、中磨腔、精磨腔的转轴及安装在转轴上并一一对应地位于所述初磨腔、中磨腔及精磨腔内的初级锤式叶轮、中级锤式叶轮及末级锤式叶轮，所述初磨腔的前端壁上部开设一连接给煤机的入煤口，所述精磨腔的径向腔壁上部设置一煤粉喷口；

所述煤粉燃烧器包括燃烧器本体及设在燃烧器本体前端的燃烧喷嘴，燃烧喷嘴连接在所述炉膛的尾端壁下部，所述燃烧器本体的后部设有二次风入口和煤粉进口，所述二次风入口通过拔风管与一连接在所述炉前磨粉机的转轴末端的助燃风机连接；

所述煤粉输送管连接在所述燃烧器本体上的煤粉进口与所述炉前磨粉机上的煤粉喷口之间。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述煤粉燃烧器为切向旋流燃烧器，它由内而外依次设有中心风通道、一次风通道及旋流式二次风通道，所述中心风通道和二次风通道分别与所述二次风入口连通，所述一次风通道与所述煤粉进口连通。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述煤粉燃烧器的燃烧喷嘴由耐热、耐磨的钢材制作。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述炉前磨粉机的初磨腔、中磨腔及精磨腔的内表面分别覆有由高铬钢材制成的内衬板。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述炉前磨粉机的初级锤式叶轮、中级锤式叶轮及末级锤式叶轮上分别布置有采用高铬钢材制成的冲击板。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述给煤机包括原煤料斗、设置在原煤料斗上部的粗细分离筛及连接在原煤料斗的下端与所述入煤口之间的落煤管，该落煤管还与所述锅炉的烟气出口连接。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述煤粉输送管为绞龙式管道。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述锅炉还包括位于炉膛的底壁后部的出渣口，该出渣口连接一出渣机。

上述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其中，所述烟气出口还依次通过一除尘器及一引风机连接烟囱。

本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统的技术方案，采用在原有的链条炉排锅炉的尾部连接掺烧装置，与设在锅炉前部的链条炉排形成层燃和煤粉悬浮燃的两级燃烧区，可以将煤炭和煤粉作为锅炉的燃煤，通过复合燃烧装置将符合锅炉燃烧标准的煤粉以总燃煤消耗总量的30～70％的比例喷入炉膛内以悬浮燃的方式燃烧，其余燃煤在链条炉排上以层燃的方式燃烧，从而形成了层燃加悬浮燃的掺烧技术，强化了炉膛的燃烧，提高燃煤的燃尽率，使燃烧更加稳定，既继承了煤炭在链条炉排上进行层燃时燃烧稳定、运行可靠的优势，又发挥了煤粉在悬浮燃烧时速度快、火焰温度高、燃烧充分的优势，在不改变锅炉结构和辅机配置的情况下，锅炉的环保排放指标均能满足国家标准。与现有的层燃技术对比，其优势体现为：

1.提高了锅炉出力，使锅炉负荷调节更加快捷和方便；

2.提高了炉膛温度，降低了炉渣、漏煤的可燃物含量，减少机械不完全燃烧损失；

3.降低了过剩空气系数，减少了排烟热损失；

4.提高了锅炉热效率，使节煤率达到5％以上；

5.煤种适应性好，不仅能燃用优质烟煤，而且能经济地燃用高水分、高灰分的各种劣质烟煤、褐煤以及挥发分低的贫煤和无烟煤；

6.不需要改变锅炉的结构和辅机配置，与其它节能改造技术比较，具有投资省、造价低、经济实用的特点。

附图说明

图1是本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统的结构框图；

图2是本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统中炉前磨粉机、煤粉燃烧器及煤粉输送管之间的连接结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统中的煤粉燃烧器的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图4，本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统，包括锅炉1、原煤供应装置2及掺烧装置。

锅炉1包括炉膛、位于炉膛的前端壁下部的进煤口、位于炉膛的尾端壁上部的烟气出口11、位于炉膛的底壁后部的出渣口及设在炉膛的内腔下部并且一头与进煤口衔接的链条式炉排12；出渣口连接一出渣机13；烟气出口11还依次通过一除尘器8及一引风机9连接烟囱10。

原煤供应装置2通过煤斗20与进煤口连接。

掺烧装置布置在锅炉1的尾部，该掺烧装置包括炉前磨粉机3、煤粉燃烧器5及煤粉输送管7，其中：

炉前磨粉机3包括一连接在传动机构30上并贯通于依次连接的初磨腔31、中磨腔32、精磨腔33的转轴34及安装在转轴34上并一一对应地位于初磨腔31内的初级锤式叶轮310、中磨腔32内的中级锤式叶轮320及精磨腔33内的末级锤式叶轮330；初磨腔31、中磨腔32及精磨腔33的内表面分别覆有由高铬钢材制成的内衬板；初级锤式叶轮310、中级锤式叶轮320及末级锤式叶轮3 30上均布置有冲击板，这些冲击板分别采用高铬钢材制成；初磨腔31的前端壁上部设置一入煤口；精磨腔23的径向腔壁上部设置一煤粉喷口；

初磨腔31的入煤口连接一给煤机4，该给煤机4包括原煤料斗41、设置在原煤料斗41上部的粗细分离筛及连接在原煤料斗41的下端与入煤口之间的落煤管42，该落煤管42还与锅炉的烟气出口11连接；

煤粉燃烧器5（见图4）包括燃烧器本体51及设在燃烧器本体51前端的燃烧喷嘴52；燃烧喷嘴52连接在锅炉1的炉膛的尾端壁下部，燃烧器本体51的后部设有二次风入口53和煤粉进口54，煤粉进口54还作为煤粉燃烧器5的一次风入口，二次风入口53通过拔风管50与一连接在炉前磨粉机3的转轴34末端的助燃风机6连接；

煤粉燃烧器5为切向旋流燃烧器，它由内而外依次设有中心风通道521、一次风通道522及旋流式二次风通道523，中心风通道521和二次风通道523分别与二次风入口53连通，一次风通道522与煤粉进口54连通；燃烧喷嘴52由耐热、耐磨的钢材制作；

煤粉输送管7为绞龙式管道，它连接在燃烧器本体51上的煤粉进口54与炉前磨粉机3上的煤粉喷口之间。

本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统的工作原理是：

煤炭从原煤供应装置2通过煤斗20并经过进煤口送入锅炉1的链条炉排1 2上进行层燃方式的燃烧，同时煤炭还从给煤机4的原煤料斗41上部加入，在原煤料斗41上部的粗细分离筛将粗大的颗粒煤去除，经粗细分离筛分离后的细小的煤粒从原煤料斗41落下经落煤管42从炉前磨粉机3的入煤口供给炉前磨粉机3，煤粒在炉前磨粉机3内经过初磨、中磨和精磨后形成具有筛下比例大于40％的90微米以下粒径的细煤粉，再由精磨腔33内形成的送粉气流携带依次通过煤粉喷口和煤粉输送管7送入煤粉燃烧器5，煤粉在燃烧器本体51内进行预热后与中心风、一次风和二次风混合后由煤粉燃烧器5的燃烧喷嘴52喷入炉膛内，进入炉膛的煤粉受到炉膛内大于600℃以上的高温火焰辐射点燃而进行悬浮燃烧，此时，链条炉排12上的煤炭仍为层燃方式燃烧，故在炉膛内形成“层燃+煤粉悬浮燃”掺烧的二级燃烧区，当悬浮燃烧的煤粉比例达到燃煤消耗总量的7 0％时，炉膛内的火焰高温区的温度能达到1600℃以上，使燃烧更加充分彻底。燃烬后的灰渣通过链条炉排12输送到出渣口通过出渣机13排出。煤粉燃烧器5内的中心风通道521内的中心风和二次风通道523内的二次风60由助燃风机6产生并提供。燃烧产生的高温烟气从锅炉1的烟气出口经烟道和引风机9引入炉前磨粉机3中形成送粉气流，再通过煤粉输送管7引入一次风通道522内形成一次风61。本发明工业锅炉的煤粉掺烧系统可使用已经磨制好的煤粉，再通过供粉设备直接送入煤粉燃烧器5。

本发明的工业锅炉的煤粉掺烧系统的特点是：

1.用于悬浮燃烧的煤粉量可以是锅炉燃煤消耗总量的30～70％，其余的燃煤仍以层燃方式在链条炉排上输送燃烧，强化了炉膛燃烧，提高燃煤的燃尽率，使燃烧更加稳定，煤粉占总量的比例越大，节约燃料就越多，可达到高效燃烧的目的；

2.由于掺烧装置布置在锅炉的尾部，一是能充分利用炉膛的纵向空间，避免火焰碰到炉墙引起的结焦现象；二是可减小燃烧喷嘴由于高温烧损事故的概率；三是提高了炉膛尾部的温度，促进链条炉排上未燃烬煤炭的完全燃烧；

3.煤粉燃烧器采用切向旋流燃烧器，旋流强度大，风分三股送入，从中心向外依次为三次风，相当于中心风、一次风以及二次风，中心风量占总风量比为8～15％，一次风比率为10～20％，其余为二次风，这种结构可减少火焰中心的含氧量，有效降低氮氧化合物的排放，可实现煤粉在极短的时间内迅速充分燃烧，燃烬距离是普通煤粉燃烧器的1/2，特别适合蒸发量＜35t/h的中小型锅炉使用；煤粉燃烧器喷嘴采用逐级供风和自预热结构，可适用于多煤种，实现低挥发分煤种稳定燃烧；煤粉燃烧器的二次风和给煤机变频联动，实现煤粉燃烧器自动比例调节；煤粉燃烧器喷嘴采用优质耐热耐磨钢，保证长期使用；

4.炉前磨粉机除担负磨煤外，还能产生l500Pa～2000Pa压力的一次风量给煤粉燃烧器，用以克服煤粉管和煤粉燃烧器的阻力；炉前磨粉机采用湍流多级磨原理，通过三级叶轮的分级磨制，噪音小，使磨粉效率提高30％，粉体更均匀；炉前磨粉机的内衬板和叶轮冲击板分别采用高铬钢材制成，使得叶轮冲击板的寿命可以达到半年，内衬板的使用寿命可以达到一年；

5.利用了高温烟气，燃烧产生的高温烟气从锅炉尾部烟道经风机引入煤粉燃烧器，既能对煤粉加热干燥，防止煤粉堵塞，同时也能提高燃烧效率。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种工业锅炉的煤粉掺烧系统，包括锅炉、原煤供应装置及掺烧装置，所述锅炉包括炉膛、位于炉膛的前端壁下部的进煤口、位于炉膛的尾端壁上部的烟气出口及设在炉膛的内腔下部并且一头与所述进煤口衔接的链条式炉排，所述原煤供应装置通过煤斗与所述进煤口连接，其特征在于，所述掺烧装置布置在所述锅炉的尾部，所述掺烧装置包括炉前磨粉机、煤粉燃烧器及煤粉输送管并布置在所述锅炉的尾部，其中，

所述炉前磨粉机包括一连接在传动机构上并贯通于依次连接的初磨腔、中磨腔、精磨腔的转轴及安装在转轴上并一一对应地位于所述初磨腔、中磨腔及精磨腔内的初级锤式叶轮、中级锤式叶轮及末级锤式叶轮，所述初磨腔的前端壁上部开设一连接给煤机的入煤口，所述精磨腔的径向腔壁上部设置一煤粉喷口；

所述煤粉燃烧器包括燃烧器本体及设在燃烧器本体前端的燃烧喷嘴，燃烧喷嘴连接在所述炉膛的尾端壁下部，所述燃烧器本体的后部设有二次风入口和煤粉进口，所述二次风入口通过拔风管与一连接在所述炉前磨粉机的转轴末端的助燃风机连接；

所述煤粉输送管连接在所述燃烧器本体上的煤粉进口与所述炉前磨粉机上的煤粉喷口之间。

2.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述煤粉燃烧器为切向旋流燃烧器，它由内而外依次设有中心风通道、一次风通道及旋流式二次风通道，所述中心风通道和二次风通道分别与所述二次风入口连通，所述一次风通道与所述煤粉进口连通。

3.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述煤粉燃烧器的燃烧喷嘴由耐热、耐磨的钢材制作。

4.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述炉前磨粉机的初磨腔、中磨腔及精磨腔的内表面分别覆有由高铬钢材制成的内衬板。

5.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述炉前磨粉机的初级锤式叶轮、中级锤式叶轮及末级锤式叶轮上分别布置有采用高铬钢材制成的冲击板。

6.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述给煤机包括原煤料斗、设置在原煤料斗上部的粗细分离筛及连接在原煤料斗的下端与所述入煤口之间的落煤管，该落煤管还与所述锅炉的烟气出口连接。

7.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述煤粉输送管为绞龙式管道。

8.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述锅炉还包括位于炉膛的底壁后部的出渣口，该出渣口连接一出渣机。

9.根据权利要求1所述的工业锅炉的煤粉掺烧系统，其特征在于，所述烟气出口还依次通过一除尘器及一引风机连接烟囱。

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