CN107489996A - 煤粉和乏气混合动力双介质锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，包括燃料系统、稳燃室、燃烧室、燃尽室、上锅筒、下锅筒、导热油循环系统及水循环系统，燃料系统设置在稳燃室前方并为稳燃室供给燃料，燃料系统包括送粉系统和乏气控制系统，上、下锅筒之间设置有炉膛，燃烧室和燃尽室设置在炉膛内，燃烧室分别与稳燃室和燃尽室相通，导热油循环系统布置在燃尽室内，稳燃室为可调式稳燃室，稳燃室包括相互套接的活动稳燃室和固定稳燃室，所述锅炉还包括稳燃室调节装置，活动稳燃室在稳燃室调节装置的带动下沿固定稳燃室前后移动。本发明通过稳燃室可调，提高了燃料的适应性，同时采用双介质独立循环，共享燃烧系统的方式，使锅炉整体结构更加紧凑，减少了占地面积。

Description

煤粉和乏气混合动力双介质锅炉

技术领域

本发明属于锅炉技术领域，尤其涉及一种煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉。

背景技术

煤粉燃烧是煤的高效洁净燃烧方式之一，其燃烧效率可达96％以上，是一项成熟的燃烧技术，在大型电站锅炉得到普遍应用。近年来，煤粉燃烧在工业锅炉上也得到应用。

目前在运行的煤粉工业锅炉主要包括蒸汽锅炉和有机热载体锅炉两种，其中，蒸汽锅炉以卧式内燃锅壳式结构和D型双锅筒水管结构为主，有机热载体锅炉以卧式盘管为主，不论是蒸汽锅炉还是有机热载体锅炉均只能给用户提供单一介质，因此存在以下的不足：

(1)、负荷调节范围小，只能提供单一介质(蒸汽或有机热载体)；

(2)、燃烧不够均匀，炉膛温度较高，不利于降低NOX的含量；

(3)、锅炉灰、渣等清理不方便；

(4)、锅炉房占地面积大，企业运行管理、投资等大幅度增加。

为解决上述问题，专利CN205746769 U公开了一种煤粉锅炉，其包括膜式水冷壁炉膛、燃烧器、锅筒、凝渣管、集箱、下降管，所述锅筒、集箱、膜式水冷壁炉膛、下降管构成汽水系统用于吸收所述膜式水冷壁炉膛内的热量制造蒸汽，所述煤粉锅炉还包括对流管束和有机热载体集箱，对流管束和有机热载体集箱连通形成有机热载体循环系统。上述煤粉锅炉虽可实现“一炉两用”，同时给用户提供蒸汽和有机热载体两种介质，但是其两种循环系统共用燃烧系统，单纯的煤粉燃烧不足以提供足够的热源，用煤量大，煤灰、煤渣也大幅增加，大大增加了企业的成本。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，以提高燃料的适用范围，降低烟气温度，提高土地利用率。

本发明所采用的技术方案为：

煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，包括燃料系统、稳燃室、燃烧室、燃尽室、上锅筒、下锅筒、导热油循环系统及水循环系统，燃料系统设置在稳燃室前方并为稳燃室供给燃料，燃料系统包括送粉系统和乏气控制系统，上、下锅筒之间设置有炉膛，燃烧室和燃尽室设置在炉膛内，燃烧室分别与稳燃室和燃尽室相通，导热油循环系统布置在燃尽室内，稳燃室为可调式稳燃室，稳燃室包括相互套接的活动稳燃室和固定稳燃室，所述锅炉还包括稳燃室调节装置，活动稳燃室在稳燃室调节装置的带动下沿固定稳燃室前后移动。

所述活动稳燃室的外壁两侧分别设置有耐热耐磨滑道，固定稳燃室的内壁两侧分别设置有与所述耐热耐磨滑道相适配的耐热耐磨滑槽；所述稳燃室调节装置包括电机及由电机驱动的凸轮连杆机构，凸轮连杆机构与活动稳燃室相连，活动稳燃室在电机、凸轮连杆机构的带动下沿固定稳燃室前进或后退。

所述燃料系统还包括双流燃烧器，来自送粉系统的煤粉空气混合物经双流燃烧器以旋流方式喷进稳燃室，来自乏气控制系统的乏气经双流燃烧器以直流方式喷进稳燃室。

所述锅炉还包括涡街式流量计和热电耦，上锅筒上设置有介质出口，涡街式流量计设置在上锅筒的介质出口处，热电耦插设在炉膛正中位置，涡街式流量计和热电耦分别将检测到的流量信号和温度信号实时传输至燃料系统，燃料系统根据传输来的信号对送粉系统的给粉量和双流燃烧器的旋流强度进行调整控制。

所述炉膛与固定稳燃室出口相连通，炉膛侧壁上设置有左侧外水冷壁和右侧外水冷壁，炉膛内设置有与左侧外水冷壁相对应的左侧内水冷壁、以及与右侧外水冷壁相对应的右侧内水冷壁，左侧内、外水冷壁之间配合形成左侧水冷夹层，右侧内、外水冷壁之间配合形成右侧水冷夹层，所述左、右侧水冷夹层远离固定稳燃室出口的一端形成有烟气回流入口，所述左、右侧水冷夹层靠近固定稳燃室出口的一端形成有低温烟气回流出口，左、右侧水冷夹层分别构成低温烟气回流区，炉膛内位于左、右内侧水冷壁之间的区域构成高温烟气辐射区。

所述左、右外侧水冷壁均沿炉膛侧壁延伸设置，所述炉膛呈环形水冷夹套结构。

所述锅炉还包括对流管束、上集箱和下集箱，对流管束的上端与上集箱相连通、下端与下集箱相连通，上集箱与上锅筒相通，下集箱与下锅筒相通，对流管束设置在炉膛的一侧，经炉膛换热后的高温烟气经燃尽室的一侧出口处转折进入对流管束进行对流换热。

所述上、下锅筒之间还设置有水循环上升管和水循环下降管，所述上锅筒、下锅筒、水循环上升管、水循环下降管、炉膛、上集箱、下集箱及对流管束配合形成所述水循环系统。

所述对流管束包括高温对流管束和低温对流管束，高温对流管束和低温对流管束相互连通，来自炉膛的高温烟气经高温对流管束向低温对流管束流动后排出。

所述高温对流管束和低温对流管束均采用鳍片管。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明通过设置可调式稳燃室，控制稳燃室容积热负荷和截面热负荷，使燃料的使用范围拓宽，提高了燃料的适应性，工业乏气得到充分利用，而且在优先燃烧乏气的情况下，能够根据涡街流量计和热电耦的反馈及时、自动调整煤粉的供给量，使煤粉得到充分燃烧，降低了燃料成本。

2、本发明采用热水、液相导热油双介质强制循环，且在燃尽室布置导热油循环系统，在导热油循环系统后方布置鳍片结构的对流管束，换热效率高，解决了导热油锅炉排烟温度高的现状，导热油循环系统和水循环系统共用燃烧系统的方式使锅炉的整体结构更加紧凑，解决了用热企业占地过大的问题，同时满足了部分印染、化工企业的双重用热需求。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为本发明实施例的侧视图。

图3为本发明实施例的剖视图，其中箭头方向示出了烟气的流动方向。

图中，

1、活动稳燃室 2、固定稳燃室 3、耐热耐磨滑道 4、乏气控制系统 5、送粉系统 6、双流燃烧器 7、凸轮连杆机构 8、上锅筒 9、下锅筒 10、燃烧火焰 11、燃尽室 12、导热油循环系统 13、水循环上升管 14、水循环下降管 15、炉膛 16、上集箱 17、高温烟气辐射区18、烟气回流入口 19、低温烟气回流区 20、低温烟气回流出口 21、左侧外水冷壁 22、左侧内水冷壁 23、左侧水冷夹层 24、右侧外水冷壁 25、右侧内水冷壁 26、右侧水冷夹层 27、高温对流管束 28、低温对流管束 29、下集箱 30、炉膛前墙 31、炉膛后墙

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图3所示，煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，锅炉整体结构呈双锅筒纵置式D型结构。

所述锅炉包括燃料系统、稳燃室、燃烧室、燃尽室11、上锅筒8、下锅筒9、导热油循环系统12及水循环系统，燃料系统设置在稳燃室前方并为稳燃室供给燃料，燃料系统包括送粉系统5和乏气控制系统4。所述上、下锅筒之间设置有炉膛15，燃烧室和燃尽室11设置在炉膛15内，燃烧室分别与稳燃室和燃尽室11相通，导热油循环12系统布置在燃尽室11内。

所述上、下锅筒是用以进行汽水分离和蒸汽净化，组成水循环回路并蓄存锅水的筒形压力容器，又称汽包。上、下锅筒的主要作用是为了接纳来水，进行汽水分离和向循环回路供水，并输出饱和蒸汽，上、下锅筒内存有一定水量，具有一定的热量及工质的储蓄，在工况变动时可减缓汽压变化速度，当给水与负荷短时间不协调时起到一定的缓冲作用。上、下锅筒内均设置有内部装置，以进行汽水分离、蒸汽清洗、锅内加药、连续排污，以保证蒸汽品质。

所述稳燃室为可调式稳燃室，稳燃室包括相互套接的活动稳燃室1和固定稳燃室2。所述锅炉还包括稳燃室调节装置，活动稳燃室1在稳燃室调节装置的带动下沿固定稳燃室2前后移动。具体地来说，所述活动稳燃室1的外壁两侧分别设置有耐热耐磨滑道3，固定稳燃室2的内壁两侧分别设置有与所述耐热耐磨滑道3相适配的耐热耐磨滑槽；所述稳燃室调节装置包括电机及由电机驱动的凸轮连杆机构7，凸轮连杆机构7与活动稳燃室1相连，活动稳燃室1在电机、凸轮连杆机构7的带动下沿固定稳燃室2前进或后退。

当然，本发明并不仅仅局限于将活动稳燃室1套接在固定稳燃室2内部的结构形式，还可采用将固定稳燃室2套接在活动稳燃室1内部的结构形式，此时活动稳燃室1的内壁两侧分别设置耐热耐磨滑槽，固定稳燃室2外壁两侧分别设置与耐热耐磨滑槽相适配的耐热耐磨滑道，活动稳燃室1在电机、凸轮连杆机构7的带动下沿固定稳燃室2前进或后退。

本发明通过上述可调式的稳燃室来控制整个稳燃室的容积热负荷和截面热负荷，提高了燃料的适应性，使燃料使用范围拓宽，乏气得到充分利用。

所述燃料系统还包括双流燃烧器6，来自送粉系统5的煤粉空气混合物经双流燃烧器6以旋流方式喷进稳燃室，来自乏气控制系统4的乏气经双流燃烧器6以直流方式喷进稳燃室。本发明采取煤粉、工业乏气混燃形式，降低了废气排放的同时，提高了能源的综合利用率。

考虑到乏气的不稳定性，所述锅炉还包括涡街式流量计和热电耦，涡街式流量计设置在上锅筒的介质出口处，该介质出口指的是设置在上锅筒上的导热油出口和蒸汽出口，热电耦插设在炉膛正中位置，涡街式流量计和热电耦分别将检测到的流量信号和温度信号实时传输至燃料系统，燃料系统根据传输来的信号对送粉系统5的给粉量和双流燃烧器6的旋流强度进行调整控制，自动调节送粉比例，燃烧温度场均匀。本发明的多级送粉结构形式，实现了负荷大比例调整以及各个区间的稳定运行。

所述炉膛15包括炉膛前墙30和炉膛后墙31，固定稳燃室2设置在炉膛前墙30的前方，所述炉膛15与固定稳燃室2出口相连通，炉膛15侧壁上设置有左侧外水冷壁21和右侧外水冷壁24，炉膛15内设置有与左侧外水冷壁21相对应的左侧内水冷壁22、以及与右侧外水冷壁24相对应的右侧内水冷壁25，左侧内、外水冷壁之间配合形成左侧水冷夹层23，右侧内、外水冷壁之间配合形成右侧水冷夹层26。所述炉膛15呈环形水冷夹套结构。所述左、右侧外水冷壁和左、右侧内水冷壁均由数排钢管组成，其中，所述左、右侧外水冷壁沿所述炉膛15侧壁延伸设置；根据炉膛15形状进行合理设计和布置尺寸，以便与双流燃烧器6及稳燃室配合，组织炉内空气动力场，使火焰不贴壁、不冲墙、充满度高，壁面热负荷均匀。

所述左、右侧水冷夹层远离固定稳燃室2出口的一端形成有烟气回流入口18，所述左、右侧水冷夹层26靠近固定稳燃室2出口的一端形成有低温烟气回流出口20，左、右侧水冷夹层分别构成低温烟气回流区19，炉膛15内位于左、右内侧水冷壁之间的区域构成高温烟气辐射区17。

所述锅炉还包括对流管束、上集箱16和下集箱29，对流管束的上端与上集箱16相连通、下端与下集箱29相连通，上集箱16与上锅筒8相通，下集箱29与下锅筒9相通，对流管束设置在炉膛15的一侧，经炉膛15换热后的高温烟气经燃尽室11的一侧出口处转折进入对流管束进行对流换热。所述上、下锅筒之间还设置有水循环上升管13和水循环下降管14，所述上锅筒8、下锅筒9、水循环上升管13、水循环下降管14、炉膛15、上集箱16、下集箱29及对流管束配合形成所述水循环系统。

所述上集箱16和下集箱29的设置是用于汇集或者分配汽水工质，减少工质的输送连接管道，以此来减少上、下锅筒上的开孔数，从而有利于提高上、下锅筒的安全性能。为更好地降低烟气温度，所述对流管束包括高温对流管束27和低温对流管束28，高温对流管束27和低温对流管束28相互连通，来自炉膛15的高温烟气经高温对流管束27向低温对流管束28流动后排出。且所述高温对流管束27和低温对流管束28均采用鳍片管，高效换热，结构紧凑。

工作时，双流燃烧器6产生的高温烟气从稳燃室出口高速喷出，在稳燃室出口处形成局部负压状态，并形成喷入炉膛的燃烧火焰10，高温烟气经过炉膛15辐射换热后，形成较低温度的烟气，在烟气压力作用下由烟气回流入口18分两路分别进入左、右侧水冷夹层，通过左、右侧水冷夹层进一步降温后，由低温烟气回流出口20回流到炉膛15前部的固定稳燃室2出口附近，与高温烟气混合后形成相对较低的燃烧温度，混合后的烟气继续上升并自燃尽室11的一侧出口处转折进入高温对流管束27进行对流换热，再垂直向下进入低温对流管束28进行对流换热，充分换热后排入烟气净化系统。本发明通过烟气在炉膛15内循环及对流管束对流换热的双重降温方式，充分降低了燃烧温度，减少了氮氧化物的产生。而且由于没有增加大量外循环烟气量，不会增加引风机负荷，且内循环烟气没有大量外循环烟气的影响，燃烧稳定性好。

本发明中的锅炉整体结构紧凑，外形布置简单，占地面积小，可同时提供蒸汽和导热油两种介质，对于那些需要用两种介质的用户来说不需要同时置办两种型号的锅炉，相应的尾部处理装置也仅需一套即可，大大节省了用地面积，降低了运营成本。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，包括燃料系统、稳燃室、燃烧室、燃尽室、上锅筒、下锅筒、导热油循环系统及水循环系统，燃料系统设置在稳燃室前方并为稳燃室供给燃料，燃料系统包括送粉系统和乏气控制系统，上、下锅筒之间设置有炉膛，燃烧室和燃尽室设置在炉膛内，燃烧室分别与稳燃室和燃尽室相通，导热油循环系统布置在燃尽室内，稳燃室为可调式稳燃室，稳燃室包括相互套接的活动稳燃室和固定稳燃室，所述锅炉还包括稳燃室调节装置，活动稳燃室在稳燃室调节装置的带动下沿固定稳燃室前后移动。

2.根据权利要求1所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述活动稳燃室的外壁两侧分别设置有耐热耐磨滑道，固定稳燃室的内壁两侧分别设置有与所述耐热耐磨滑道相适配的耐热耐磨滑槽；所述稳燃室调节装置包括电机及由电机驱动的凸轮连杆机构，凸轮连杆机构与活动稳燃室相连，活动稳燃室在电机、凸轮连杆机构的带动下沿固定稳燃室前进或后退。

3.根据权利要求1所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述燃料系统还包括双流燃烧器，来自送粉系统的煤粉空气混合物经双流燃烧器以旋流方式喷进稳燃室，来自乏气控制系统的乏气经双流燃烧器以直流方式喷进稳燃室。

4.根据权利要求3所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述锅炉还包括涡街式流量计和热电耦，上锅筒上设置有介质出口，涡街式流量计设置在上锅筒的介质出口处，热电耦插设在炉膛正中位置，涡街式流量计和热电耦分别将检测到的流量信号和温度信号实时传输至燃料系统，燃料系统根据传输来的信号对送粉系统的给粉量和双流燃烧器的旋流强度进行调整控制。

5.根据权利要求1所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述炉膛与固定稳燃室出口相连通，炉膛侧壁上设置有左侧外水冷壁和右侧外水冷壁，炉膛内设置有与左侧外水冷壁相对应的左侧内水冷壁、以及与右侧外水冷壁相对应的右侧内水冷壁，左侧内、外水冷壁之间配合形成左侧水冷夹层，右侧内、外水冷壁之间配合形成右侧水冷夹层，所述左、右侧水冷夹层远离固定稳燃室出口的一端形成有烟气回流入口，所述左、右侧水冷夹层靠近固定稳燃室出口的一端形成有低温烟气回流出口，左、右侧水冷夹层分别构成低温烟气回流区，炉膛内位于左、右内侧水冷壁之间的区域构成高温烟气辐射区。

6.根据权利要求5所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述左、右外侧水冷壁均沿炉膛侧壁延伸设置，所述炉膛呈环形水冷夹套结构。

7.根据权利要求5所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述锅炉还包括对流管束、上集箱和下集箱，对流管束的上端与上集箱相连通、下端与下集箱相连通，上集箱与上锅筒相通，下集箱与下锅筒相通，对流管束设置在炉膛的一侧，经炉膛换热后的高温烟气经燃尽室的一侧出口处转折进入对流管束进行对流换热。

8.根据权利要求7所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述上、下锅筒之间还设置有水循环上升管和水循环下降管，所述上锅筒、下锅筒、水循环上升管、水循环下降管、炉膛、上集箱、下集箱及对流管束配合形成所述水循环系统。

9.根据权利要求7所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述对流管束包括高温对流管束和低温对流管束，高温对流管束和低温对流管束相互连通，来自炉膛的高温烟气经高温对流管束向低温对流管束流动后排出。

10.根据权利要求9所述的煤粉和乏气混合双动力双介质锅炉，其特征在于，所述高温对流管束和低温对流管束均采用鳍片管。