CN103148477A - 一种螺旋入粉式煤粉燃烧机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋入粉式煤粉燃烧机，包括竖直（或水平或倾斜）设置的预燃炉，配合安装在所述预燃炉顶壁、且穿过预燃炉顶壁中心的炉顶导火管，出风口面向所述炉顶导火管、且设置在预燃炉上方的鼓风机，设置在所述预燃炉顶部、且以切线形式引入炉内的煤粉输入管，开设在所述预燃炉的炉壁上的多个送风口，以及安装在所述预燃炉侧壁和炉顶导火管上的旋转风口和多个温度传感器。本发明所述螺旋入粉式煤粉燃烧机，可以克服现有技术对煤粉要求较高、燃料利用率低、环保性差和成本高等缺陷，以实现节能降耗、高环保性能和降低成本的优点。

Description

一种螺旋入粉式煤粉燃烧机

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体地，涉及一种螺旋入粉式煤粉燃烧机。

背景技术

煤粉燃烧器的现状，可参见如图1所示的常规煤粉燃烧器。在图1中，常规煤粉燃烧器包括壳体，在壳体的一端安装有鼓风机6、设置有用于向壳体内部输送一次送粉风1的送风口、在该送风口的外侧环状安装有用于向燃烧器壳体内部输送二次旋转风2的旋转风口，壳体的另一端设有出火口7，在出火口7的边缘处还设置有用于向出火口7处输送四次风4的送风口，壳体包括炉体外壳，以及贴覆在炉体外壳内壁、且由绝热材料构成的保温层；在保温层上，对称地设置有用于向壳体内部输送三次旋转风3的旋转风口。

现用各种煤粉燃烧器的共同特点是顺向喷粉，即煤粉与火焰的走向相同。当冷风与煤粉同时从炉体尾部喷入预燃炉时由于温度很低煤粉并未燃烧，当煤粉行进到高温区边缘挥发分开始析出时才被点燃，因此常规煤粉燃烧器普遍存在着下述问题。

1、由于预燃炉内的风速较高（通常都为几十米/秒），多数煤粉颗粒在炉中高温区内的时间大多不足0.1秒，因此煤粉品质稍差就会燃烧不完全。

2、为了使煤粉尽可能燃尽，常规煤粉燃烧器对煤粉的挥发分、热值和细度都有着严格的要求，尤其是那些没有大型预燃室和充裕燃烧空间的煤粉燃烧器，要求煤粉的挥发分很高（≥40%）、煤粉的热值≥6000大卡、煤粉的粒度﹤45μm（即300目）。对煤粉的苛刻要求带来了制粉设备的高能耗和高成本，在储存输送煤粉的过程中更存在着发生爆炸与爆燃的高风险。

3、为了在很短的时间内完成煤粉的氧化还原反应，常规煤粉燃烧器预燃炉高温区的温度必须很高，这样不仅缩短了保温材料的寿命，同时还加重了炉渣的生成与氮氧化物的排放。

4、常规煤粉燃烧器的控制系统一般都比较简单，火焰的调节比也不高（通常不到1：4），因此生产过程中温度控制误差较大，产品质量难以保证。

综上所述，常规煤粉燃烧器对煤粉的要求和煤粉制备的成本较高，煤粉品质稍差就会造成高煤耗、高污染以及燃烧不稳定，同时火焰调节范围很窄温度控制误差较大。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种螺旋入粉式煤粉燃烧机，采用螺旋入粉方式，大大延长了大颗粒煤粉在高温区的停留时间，以实现燃料利用率高、环保性能好和煤粉制备成本低的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种螺旋入粉式煤粉燃烧机，包括竖直（或水平或倾斜）设置的预燃炉，配合安装在所述预燃炉顶壁、且穿过预燃炉顶壁中心的炉顶导火管，出风口面向所述炉顶导火管、且设置在预燃炉上方的鼓风机，设置在所述预燃炉顶部、且以切线形式引入炉内的煤粉输入管，开设在所述预燃炉的炉壁上的多个送风口，以及安装在所述预燃炉侧壁和炉顶导火管上的环状旋转风口和多个温度传感器。

进一步地，所述多个送风口，包括开设在所述预燃炉的侧壁顶部、且用于向预燃炉内部输送一次煤粉风使煤粉从预燃炉的高温区以切线方向喷入的一次送粉风口，以及开设在所述预燃炉的底壁、且用于向预燃炉内部输送三次炉底风的三次送风口。

进一步地，所述一次送粉风口位于预燃炉内顶壁的下方，所述三次送风口设置在预燃炉底壁的中心位置。

进一步地，所述多个旋转风口，包括对称地安装在所述预燃炉的侧壁、且用于向预燃炉内部输送二次旋转风的二次旋转风口，和安装在所述炉顶导火管出火口处、且用于向火焰出口提供助燃氧气的四次旋转风的环状四次风旋转风口。

进一步地，所述温度传感器，包括安装在所述炉顶导火管侧壁的炉顶温度传感器，和安装在所述预燃炉侧壁底部的炉底温度传感器。

进一步地，所述炉顶导火管为L形，其竖直端穿透并安装在预燃炉的顶壁中心。

进一步地，所述预燃炉，包括炉壁，以及位于炉壁内部的预燃室；所述炉壁，包括炉体外壳，以及设置在所述炉体外壳内部的筒形高温绝热层。

进一步地，所述L形导火管的竖直端穿过预燃炉顶壁的高温绝热层、且上部位于炉顶上部外壳内的风道中，所述L形导火管的水平端穿过预燃炉顶部的炉体外壳处为出火口。

本发明的螺旋入粉式煤粉燃烧机，由于离心力的作用使煤粉在螺旋下落的过程中紧贴炉壁，大大的延长了煤粉在高温区的停留时间。从根本上改变了传统煤粉燃烧器对煤粉品质的苛刻要求，简化了制粉设备、降低了煤粉成本和能源消耗、也降低了尾气对环境的严重污染。此种方式的火焰调节比可以做到1：10以上，从而可以克服现有煤粉燃烧器温度控制误差大、燃料利用率低、环保性差和成本高的缺陷，以实现节能环保、温度控制精度高和煤粉低成本的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为常规煤粉燃烧器的结构示意图；

图2为本发明螺旋入粉式煤粉燃烧机的结构示意图。

结合附图1，本发明实施例中附图标记如下：

1-一次送粉风；2-二次旋转风；3-三次旋转风；4-四次旋转风；5-绝热材料；6-鼓风机；7-出火口。

结合附图2，本发明实施例中附图标记如下：

1-一次煤粉风；2-二次旋转风；3-三次炉底风；4-四次旋转风；5-炉顶导火管；6-高温CO气流；7-鼓风机；8-高温绝热层；9-火焰；10-炉体外壳；11-炉底热电偶；12-炉顶热电偶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，提供了一种螺旋入粉式煤粉燃烧机。如图2所示，本实施例的螺旋入粉式煤粉燃烧机，包括竖直（或水平或倾斜）设置的预燃炉，配合安装在预燃炉顶壁、且穿过预燃炉顶壁中心的炉顶导火管（如炉顶导火管5），出风口面向炉顶导火管、且安装在预燃炉上方的鼓风机（如鼓风机7），设置在预燃炉顶部、且以切线形式引入炉内的煤粉输入管，开设在预燃炉的炉壁上的多个送风口，以及安装在预燃炉侧壁和炉顶导火管上的旋转风口和多个温度传感器。

这里，预燃炉，包括炉体外壳（如炉体外壳10）以及位于炉体内部的炉壁。所述炉壁，包括设置在所述炉体内部的筒形高温绝热层（如高温绝热层8）。所述L形导火管的竖直端穿过预燃炉顶壁中心的高温绝热层、且上部位于炉顶上部外壳内的风道中，所述L形导火管的水平端穿过预燃炉顶部的炉体外壳处为出火口（如火焰9）。

具体地，上述多个送风口，包括开设在预燃炉的侧壁顶部、且用于向预燃炉内部输送一次煤粉风（如一次煤粉风1）使煤粉从预燃炉顶部以切线方向喷入的一次送粉风口，该一次送粉风口位于炉内顶壁的下方；上述多个送风口，也包括开设在预燃炉的底壁、且用于向预燃炉内部输送三次炉底风（如三次炉底风3）的三次送风口，该三次送风口设置在预燃炉底壁的中心位置。

上述旋转风口，包括安装在预燃炉的侧壁、且用于向预燃炉内部输送二次旋转风（如二次旋转风2）的二次旋转风口，和安装在炉顶导火管出火口处、且用于向预燃炉内部输送四次旋转风（如四次旋转风4）的环状四次旋转风口。

上述多个温度传感器，可以包括安装在炉顶导火管顶壁的炉顶热电偶（如炉顶热电偶12），和安装在预燃炉侧壁底部的炉底热电偶（如炉底热电偶11）。

上述实施例的螺旋入粉式煤粉燃烧机，属于逆向离心式煤粉（煤面）燃烧机。该机煤粉从预燃炉的高温区以切线方式喷入，迅速升温后很快便开始燃烧；同时以逆向（与火焰出口的方向相反）螺旋方式流动到预燃炉的底部；由于离心力的作用，大颗粒煤粉到达炉底后将停留在炉底外围燃烧，这就使大颗粒和低挥发分低热值的煤粉也能够充分燃尽。

上述实施例的螺旋入粉式煤粉燃烧机的工作原理，参见图2。

煤粉随着一次煤粉风以切线方式从预燃炉的顶部喷入，其温度迅速升高后挥发分析出并开始燃烧，然后碳粒与空气发生氧化还原反应；一次煤粉风组成的外环气流将沿炉壁呈螺旋形向下流动，离心力的作用把比空气重很多的煤粉颗粒甩向炉壁并与炉壁相接触，使其紧贴着炉壁向下跌落直到炉底。为了防止大颗粒煤粉被内环气流排出炉体，需要外环气流始终保持较高的流速，因此在炉体的中间部位又加入了与一次送粉风同方向的二次旋转风。螺旋下降的外旋气流在到达炉底时向中心靠拢，与三次炉底风合并后以同样的旋转方向形成向上的内环气流。不含大颗粒煤粉的内环气流经炉顶中心的导火管喷出炉外，大量一氧化碳气体（即高温CO气流6）和近乎燃尽的微小碳粒与四次风在火焰出口处剧烈掺混，并使其在很短的时间内燃烧殆尽。同时到达炉底的大颗粒煤粉受离心力的作用始终处于炉壁周围，经氧化还原反应后体积不断缩小，直至不足已克服离心力时才被向内的环流裹带出炉体。

这样，大颗粒的煤粉在燃尽之前很难逃出预燃炉，可见该螺旋入粉式煤粉燃烧机将具有超强的吃粗粮能力，可以燃烧颗粒较大、挥发分和热值较低的煤粉。该螺旋入粉式煤粉燃烧机，彻底颠覆了常规煤粉燃烧器的燃烧理念，从根本上改变了传统煤粉燃烧器对煤粉品质的苛刻要求，简化了制粉设备、降低了煤粉成本和能源消耗、也降低了尾气对环境的严重污染。

上述实施例的螺旋入粉式煤粉燃烧机，配合以数字控制的火焰调节方式，可以精确量化风煤比，可见该螺旋入粉式煤粉燃烧机还将具有很大的火焰调节比（≥1：10）。通过调节次煤粉风1至四次风的配比，还可将炉温控制在≤1000℃的状态下运行，使炉内不会产生焦渣和氮氧化物。既有利于降低设备成本，又可减轻工人的劳动轻度，更有利于环境保护。如某些工况需要无粉尘的洁净火焰时，则可采用高温工作状态（大于1200℃）运行，让煤粉中的灰分熔融后从炉底中心附近另设的排渣孔中排出炉体，此时炉底外部也需要另设密闭的水封排渣设施。

上述实施例的螺旋入粉式煤粉燃烧机，具体说明的是竖直立置逆向离心式煤粉燃烧机，据此原理还可根据需要将预燃炉体倾斜或水平卧置，另加改造还可将其制造成燃油、燃气、燃煤粉的多用机，可以预言：改造后的多用机在燃烧高粘度、低热值的劣质燃油和各种低热值的燃气方面，均会有良好稳定的燃烧状态，在节能环保领域均会体现出该机的强大生命力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，包括竖直（或水平或倾斜）设置的预燃炉，配合安装在所述预燃炉顶壁、且穿过预燃炉顶壁中心的炉顶导火管，出风口面向所述炉顶导火管、且设置在预燃炉上方的鼓风机，设置在所述预燃炉顶部、且以切线形式引入炉内的煤粉输入管，开设在所述预燃炉的炉壁上的多个送风口，以及配合安装在所述预燃炉侧壁和炉顶导火管上的旋转风口和多个温度传感器。

2.根据权利要求1所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述多个送风口，包括开设在所述预燃炉的侧壁顶部、且用于向预燃炉内部输送一次煤粉风使煤粉从预燃炉的高温区以切线方向喷入的一次送粉风口，以及开设在所述预燃炉的底壁、且用于向预燃炉内部输送三次炉底风的三次送风口。

3.根据权利要求2所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述一次送粉风口位于预燃炉内顶壁的下方，所述三次送风口设置在预燃炉底壁的中心位置。

4.根据权利要求1所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述旋转风口，包括对称地安装在所述预燃炉的侧壁、且用于向预燃炉内部输送二次旋转风的二次旋转风口，以及安装在所述炉顶导火管出火口处、且用于向火焰出口提供助燃氧气的四次旋转风的环状四次风旋转风口。

5.根据权利要求1所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述多个温度传感器，包括安装在所述炉顶导火管内的炉顶温度传感器，以及安装在所述预燃炉侧壁底部的炉底温度传感器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述炉顶导火管包括L形导火管，所述L形导火管的竖直端安装在预燃炉的顶壁中心。

7.根据权利要求6所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述预燃炉，

包括炉壁，以及位于炉壁内部的预燃室；所述炉壁，包括炉体外壳，以及设置在所述炉体外壳内部的筒形高温绝热层。

8.根据权利要求7所述的螺旋入粉式煤粉燃烧机，其特征在于，所述高温绝热层为环状筒形结构，所述L形导火管的竖直端穿过预燃炉顶壁中心、位于炉顶外壳包裹的风道内所述L形导火管的水平端穿过预炉顶的炉体外壳处为出火口。

Images