CN110274222A - 一种对冲式燃油锅炉及其炉内燃烧布置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对冲式燃油锅炉。该锅炉在自下而上依次为主燃区、还原区和燃尽区，主燃区前后两侧壳体上对称设有旋流燃油燃烧器，主燃区左右两侧壳体上对称设有燃油压力喷嘴，燃尽区前后两侧壳体上对称设有燃烬风喷嘴。该炉内燃烧布置方法，是将部分燃油通过旋流燃烧器与空气充分混合后进入炉内并燃烧，另一部分燃油通过压力喷嘴直接进入炉内，使其与炉膛内部的高温烟气混合并燃烧。通过在侧墙布置压力喷嘴进行燃油燃烧，有利于炉膛内部主燃区燃烧分布的均匀化，并且侧墙推迟了部分燃油与二次风的混合，实现了燃料分级燃烧，进一步降低了NOx排放。本发明设计简单，便于燃烧组织调整，综合运行成本低，减少污染物排放、降低能耗的特点。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉燃油燃烧技术领域，更具体涉及一种对冲式燃油锅炉及其炉内燃烧布置方法。
背景技术
随着社会经济的发展，人类对能源的需求量越来越大。目前，对于燃料燃烧研究过程当中，控制节能减排、降低运行成本、提高燃烧效率等问题已经成为世界各国亟待解决并长期研究的关键性问题。由于煤、天然气、石油等化石燃料的不可再生性，以及燃料价格的持续增高，并且由于有害物排放所带来的一系列环境问题，为了缓解能源危机、减少环境污染和社会的可持续发展，新型燃烧技术以及广泛利用可再生能源势必要替代常规燃烧技术和能源。
我国工业锅炉所用燃料以煤为主，由于煤的不可再生性以及固体颗粒物、硫化物、氮氧化物的排放所带来的环境问题，能级较低的燃煤锅炉正逐步被产能更大的燃煤锅炉或其他燃料所替代。利用生物质燃油以及部分重油替代传统燃料，并对燃煤锅炉进行一定的改造和布置，有利于生物质燃油的使用和推广。相对于传统的化石燃料，生物质燃油中硫含量低，因此硫化物的排放较低。并且使用液体燃油作为燃料，同样会降低固体颗粒物的排放。
同时，随着对燃煤锅炉污染物排放的环保要求日益严格，绝大部分燃煤锅炉采用低氮燃烧技术和低氮燃烧设备，以满足环保要求。对于燃油锅炉同样可采用低氮燃烧技术。目前，我国燃油锅炉的应用较少，研究也多为小型、低产热量的锅炉。工业锅炉也多为燃煤为主，并且数量大、容量小，导致能源消耗过多以及环境污染严重。如何充分利用生物质燃油等可再生能源，提高燃烧效率，并有效降低排放成为研究热点。因此，对于设计一种大型适用于生物质燃油等可再生能源的工业锅炉存在一定的必要性，并寻求一种简单高效的燃烧方式来实现燃油锅炉清洁稳定地运行。
发明内容
本发明的目的是提出一种对冲式燃油锅炉及其炉内燃烧布置方法，适用于生物质燃油、重油等燃油，有利于生物质燃油的使用和推广，对于可再生能源的发展具有重要意义。相较于传统燃煤锅炉，硫化物以及固体颗粒物的排放也大大降低，并且可有效降低NOx排放。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种对冲式燃油锅炉，包括主燃区、还原区和燃尽区，包括主燃区、还原区和燃尽区，按照自下而上依次布置，所述主燃区前后两侧壳体上对称设有旋流燃油燃烧器，所述主燃区左右两侧壳体上对称设有燃油压力喷嘴，所述燃尽区前后两侧壳体上对称设有燃烬风喷嘴。
优选的，所述主燃区前后两侧墙上的旋流燃油燃烧器均有12个，呈3×4矩阵排列；所述主燃区左右两侧墙上的燃油压力喷嘴均有3个，从上到下呈直线分布；所述燃尽区前后两侧壳体上的燃烬风喷嘴均有6个，呈2×3矩阵排列。可根据所需锅炉等级不同，改变燃烧器以及喷嘴的布置方式和数量。
优选的，所述锅炉主体燃烧区域为方形，壳体为水冷壁。
优选的，所述主燃区的下端呈漏斗型。
优选的，所述燃油压力喷嘴接有流量计和压力计。
优选的，所述燃烬风喷嘴安装距主燃区0.2m～2m，可根据所需锅炉等级不同来改变距离。
一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，包括以下步骤：
步骤一：选用生物质燃油或生物质燃油与柴油的调和燃油作为备用油一，选用重油作为备用油二；
步骤二：将备用油一和备用油二均加热至50～90℃，以提高燃油雾化质量和炉膛燃烧初始能量。
步骤三：将备用油一通过燃油锅炉主燃区前后墙上对称布置的旋流燃油燃烧器与空气充分混合后进入炉膛并燃烧。同时，备用油二通过侧墙布置的燃油压力喷嘴直接进入炉内，使其与炉膛内部的高温烟气混合并燃烧。
优选的，所述步骤三中，在相同时间内，调整旋流燃油燃烧器和燃油压力喷嘴油品流量，使得从燃油压力喷嘴进入炉膛的燃料总发热量低于锅炉燃料总发热量的30％。
优选的，所述步骤三中，通过所述燃烬风喷嘴调节二次风的进入方向和总量。
优选的，旋流燃油燃烧器采用空气破碎燃油的方法，利用高压空气冲击燃油，将燃油雾化成小液滴并与空气充分混合，通过旋流的方式进入炉膛；燃油压力喷嘴采用压力破碎燃油的方法，通过提高油压将燃油由喷嘴雾化成小液滴进入炉膛。
本发明相比现有技术具有以下优点：
(1)使用可再生能源生物质燃油作为主要燃料，可有效降低硫化物、固体颗粒物的排放。
(2)对使用的燃油加热至50～90℃，以提高燃油雾化质量和炉膛燃烧初始能量，提高燃烧效率。
(3)通过将备用油一通过空气破碎燃油的方法进入炉膛，备用油二通过主燃区前后两侧进入炉膛，实现了燃料分级燃烧，进一步降低氮的氧化物排放。
(4)从燃油压力喷嘴进入炉膛的燃料选用重油，实现多燃料燃烧方式，可提高炉膛温度，降低炉内氮的氧化物的生成量，并且通过压力破碎的方法，没有空气介入，实现了主燃区为富油燃烧。
(5)在主燃区上方位置的燃烬风喷嘴引入二次风，实现低氮燃烧技术，可降低氮的氧化物排放，并通过还原区生成大量CO以及裂解生成小分子有机物，在燃尽区进行二次燃烧。
(6)提高了生物质燃油的利用效率，扩大了生物质燃油的应用范围，推动了生物质能源的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例所公开的一种对冲式燃油锅炉的示意图；
图2本发明实施例所公开的一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种对冲式燃油锅炉，包括旋流燃油燃烧器1、燃油压力喷嘴2、燃烬风喷嘴3、炉膛4、主燃区5、还原区6和燃尽区7。
所述旋流燃油燃烧器1对称设置在所述主燃区5前后两侧壳体上，所述主燃区5前后两侧壳体上的所述旋流燃油燃烧器1均有12个，呈3×4矩阵排列。
所述燃油压力喷嘴2对称设置在所述主燃区5左右两侧壳体上，所述主燃区5左右两侧壳体上的燃油压力喷嘴2均有3个，从上到下呈直线分布；
所述燃烬风喷嘴3对称设置在所述燃尽区7前后两侧壳体上，所述燃尽区7前后两侧壳体上的燃烬风喷嘴3均有6个，呈2×3矩阵排列。
所述锅炉主体燃烧区域为方形，壳体为水冷壁，炉膛4主体分为主燃区5、还原区6和燃尽区7，按照自下而上依次布置，所述主燃区5的下端呈漏斗型。
具体的，所述燃油压力喷嘴2接有流量计(图未示)和压力计(图未示)，用于控制燃油流量和油压。
具体的，所述燃烬风喷嘴3安装距主燃区5的距离为0.2m～2m，保证还原区6未燃的燃油在高温下充分裂解成小分子有机物并生成大量CO，在燃尽区7进行二次燃烧。
如图2所示，一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，包括以下步骤：
S1：选用生物质燃油或生物质燃油与柴油的调和燃油作为备用油一，选用重油作为备用油二；
S2：将备用油一和备用油二均加热至50～90℃；
S3：将备用油一通过燃油锅炉主燃区5前后两侧对称布置的旋流燃油燃烧器1与空气充分混合后进入炉膛4并燃烧；旋流燃油燃烧器1采用空气破碎燃油的方法，利用高压空气冲击燃油，将燃油雾化成小液滴并与空气充分混合，通过旋流的方式进入炉膛4。与此同时，将备用油二通过主燃区5左右侧布置的燃油压力喷嘴2直接进入炉内，使其与炉膛4内部的高温烟气混合并燃烧，燃油压力喷嘴2采用压力破碎燃油的方法，通过提高油压将燃油由喷嘴雾化成小液滴进入炉膛4。
具体的，在相同时间内，调整旋流燃油燃烧器1和燃油压力喷嘴2，使得从燃油压力喷嘴2进入炉膛4的燃料总发热量低于锅炉燃料总发热量的30％。
具体的，所述燃烬风喷嘴3调节二次风的进入方向和总量。
通过以上技术方案，本发明所提供的一种对冲式燃油锅炉及其炉内燃烧布置方法，将大部分燃油通过前后侧布置的旋流燃油燃烧器1与空气充分混合后进入炉膛4内并燃烧，另一部分燃油通过左右侧布置的燃油压力喷嘴2直接喷入炉膛4内，使其与炉膛4内部的高温烟气混合并燃烧。通过在左右侧布置燃油压力喷嘴2进行燃油燃烧，有利于炉膛4内部主燃区5燃烧分布的均匀化，实现了主燃区5为富油燃烧。并且左右侧布置的燃油压力喷嘴2提供的燃油推迟了燃烧，实现了燃料分级燃烧，从而进一步降低了氮的氧化物的排放。本发明设计简单，便于燃烧组织调整，综合运行成本低，燃烧效率高，能源消耗低，生物质燃油等可再生能源利用率高，污染气体排放少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，包括主燃区、还原区和燃尽区，按照自下而上依次布置，所述主燃区前后两侧壳体上对称设有旋流燃油燃烧器，所述主燃区左右两侧壳体上对称设有燃油压力喷嘴，所述燃尽区前后两侧壳体上对称设有燃烬风喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，所述主燃区前后两侧墙上的旋流燃油燃烧器均有12个，呈3×4矩阵排列；所述主燃区左右两侧墙上的燃油压力喷嘴均有3个，从上到下呈直线分布；所述燃尽区前后两侧壳体上的燃烬风喷嘴均有6个，呈2×3矩阵排列。
3.根据权利要求1所述的一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，所述锅炉主体燃烧区域为方形，壳体为水冷壁。
4.根据权利要求1所述的一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，所述主燃区的下端呈漏斗型。
5.根据权利要求1所述的一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，所述燃油压力喷嘴接有流量计和压力计。
6.根据权利要求1所述的一种对冲式燃油锅炉，其特征在于，所述燃烬风喷嘴安装距主燃区0.2m～2m，可根据所需锅炉等级不同来改变距离。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选用生物质燃油或生物质燃油与柴油的调和燃油作为备用油一，选用重油作为备用油二；
步骤二：将备用油一和备用油二均加热至50～90℃，以提高燃油雾化质量和炉膛燃烧初始能量。
步骤三：将备用油一通过燃油锅炉主燃区(5)前后墙上对称布置的旋流燃油燃烧器与空气充分混合后进入炉膛并燃烧。同时，备用油二通过侧墙布置的燃油压力喷嘴(2)直接进入炉内，使其与炉膛内部的高温烟气混合并燃烧。
8.根据权利要求7所述的一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，其特征在于，所述步骤三中，在相同时间内，调整旋流燃油燃烧器和燃油压力喷嘴油品流量，使得从燃油压力喷嘴进入炉膛的燃料总发热量低于锅炉燃料总发热量的30％。
9.根据权利要求7所述的一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，其特征在于，所述步骤三中，通过所述燃烬风喷嘴调节二次风的进入方向和总量。
10.根据权利要求7所述的一种对冲式燃油锅炉的炉内燃烧布置方法，其特征在于，所述步骤三中，旋流燃油燃烧器采用空气破碎燃油的方法，利用高压空气冲击燃油，将燃油雾化成小液滴并与空气充分混合，通过旋流的方式进入炉膛；燃油压力喷嘴采用压力破碎燃油的方法，通过提高油压将燃油由喷嘴雾化成小液滴进入炉膛。
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