CN1143998C - 无烟排放锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无烟排放锅炉，通过第一、二级烟气喷头(4)、(6)、烟气回压机(3)、(5)、回压烟管(7)、(8)、烟气调节阻流板(12)等结构设计，形成锅炉两级循环燃烧流程，最大极限的迫使燃煤及其排出的烟气进行多次循环燃烧，煤耗低，节约能源；更有效的控制锅炉的排放情况，达到国家环保标准，比较彻底的消除锅炉烟气对大气造成的污染；相对节约了大量用于制作烟囱的钢材；适用范围较广即可在新制造的燃煤锅炉上施行，也适于在国内各种各样的锅炉上进行改造使用。本发明从实际出发，节能、环保贡献突出。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种锅炉，特别是一种无烟排放锅炉。
二、背景技术：
我国空气污染源仍以烟煤型为主，主要是来自生产、生活领域。由于客观国情所至，该现状在相当一段时间里是不会有很大变化的。况且，我国当前的大气污染防治工作和经济发达国家相比，仍处于初级阶段，相当一部份高科技环保技术、设备还依靠国外进口。我国在90年代初期对大气污染主要是解决燃煤排放的烟尘控制，并规定燃煤锅炉必须配装除尘器。随着环保的更高要求，我国在90年代后期除了对烟尘的排放控制外，提出了对烟气排放时有害气体(氧化碳、氧化硫)的控制排放，并制定了相关严格的污染法规。为此我国政府从1996年9月——1997年3月不得不关闭了6万3千家不能达标的中小工厂。但问题在于现存的工厂的锅炉虽说达标，但情况并不稳定。原用的燃煤锅炉如果简单淘汰，会给厂方造成巨大损失，况且外国技术成本过高，并不适合我国国情。那么，如何立足于我国国情，有效解决锅炉大气排污控制，最终消除烟气对大气造成的污染？仍是一个比较棘手的难题。
我们平日所见的各种以煤为燃料的生产锅炉、民用锅炉及团体食堂大灶，燃烧时烟气在烟囱抽力的作用下，不断排向大气，我们称之为“黑烟”。这类黑烟实质是炭黑，炭黑是碳氢化合物不完全燃烧的产物。这些不完全燃烧的产物是碳氢化合物在炉膛内高温环境中当未与氧气接触而发生燃烧反应时，发生脱氧、裂化、叠合、环化等系列化学反应过程中形成的可燃物。当这类可燃物与氧气混合较差时，燃烧自然放慢，火焰缩短，甚至熄灭，燃烧中止。未燃尽的炭黑被烟气带出，脱离炉膛燃烧区，在烟囱抽力作用下，排放到大气中。在带出过程中炭黑颗粒相互粘附而使其尺寸增大，形成煤屑，难以再燃烧，这就是我们所见的“黑烟”。黑烟在排放过程中同时混合有可燃成分及有害气体，如：煤屑、氧化碳、氧化硫等。根据煤在燃烧时的化学反应及试验证明，这类有害物在特定的条件下可将一部份发转化为可燃物。根据此原理，人们也发明创造出一些锅炉改造方法，想使煤在锅炉中充分燃烧，但效果也不是很理想，有些工艺复杂，成本过高。而且对于已经在中国大量普及的各种各样的锅炉并不普遍适用，仍难以解燃眉之急。
三、发明内容：
本发明是一种根据“黑烟”再燃烧的条件：1、燃烧时向炉膛火床燃烧区提供足够的氧；2、保持足够的炉膛温度；3、强烈的高温烟氧混合；4、充足的循环燃烧时间。将一般锅炉巧妙进行改造，迫使其形成烟气两级循环燃烧流程，有效去除“黑烟”，使锅炉的烟气排放控制在国家环保要求之内的无烟排放锅炉。
本发明的技术方案是：
一种无烟排放锅炉，在锅炉的炉条上方呈直线布置有第一级烟气喷头、第二级烟氧混合喷头，分别镶嵌于左右两边炉膛保温墙上，有利于燃烧时火焰对喷头直接加热，提高和保持烟气喷出时的高温。第一级烟气喷头与第二级烟氧混合喷头均为中空圆柱体，在其侧上方朝炉膛方向开有喷口，喷口与水平方向有一定倾角，使循环烟气回呈扇形交叉喷出，有利于烟气混合均匀，燃烧充分。中空圆柱体位于喷口下方均带有聚热板；第一级烟气喷头与第一级烟气回压机连接。第一级烟气回压机又与第一级回压烟管连接。而第一级回压烟管另一端则与锅炉主烟管连接。在锅炉主烟管内位于第一级回压烟管接口上方安装有烟气调节阻流板，从而形成锅炉第一级循环燃烧流程；第二级烟氧混合喷头与第二级增氧烟气混合回压机连接。第二级增氧烟气混合回压机又与第二级烟氧回压烟管连接。而第二级烟氧回压烟管的另一端则与装在锅炉主烟管上方并带有供氧进气口的附加烟管连接。附加烟管的供氧进气口设计是为了提供多次循环燃烧的氧气量，确保燃烧完全。在附加烟管内位于第二级烟氧回压烟管接口上方也装有烟气调节阻流板，从而形成锅炉的第二级循环燃烧流程。第一级烟气回压机与第二级增氧烟气混合回压机均装有调速开关，使燃烧循环速度及最终排气情况可控。
本发明的锅炉循环燃烧流程为：
第一级循环燃烧流程，一般锅炉燃烧过程产生的烟气随锅炉主烟管上升，至主烟管内的烟气调节阻流板，由于该板的阻流作用，迫使部分烟气沿第一级回压烟管回流至第一级烟气回压机，被其回压，通过第一级烟气喷头上具有一定倾角的喷口，形成水平扇形气流向下高速喷向炉膛内的火床，和火床上升的火焰混合形成第一级循环燃烧流程。当第一级循环燃烧过程产生的烟气又经锅炉主烟管上升，又由烟气调节阻流板作用，又有部分烟气又重新进行第一级循环燃烧流程；
第二级循环燃烧流程，当锅炉燃烧过程以及第一级循环燃烧流程产生的部分烟气未被锅炉主烟管内的烟气调节阻流板阻止，而继续上升，与通过附加烟管的供氧进气口进入的新鲜氧气混合，一起升至附加烟管内的烟气调节阻流板，再有部分混合气体被阻流，被迫通过第二级烟氧回压管，回到第二级增氧烟气混合回压机，被其回压，通过第二级增氧烟气混合喷头上具有一定倾角的喷口，形成水平扇形气流向下高速喷向炉膛内的火床，和火床上升的火焰再次混合形成第二级循环燃烧程。当第二级循环燃烧过程产生的烟气又经锅炉主烟管，过主烟管内的烟气调节阻流板，又被附加烟管内的烟气调节阻流板阻挡，又有部分烟气又重新进行第二次循环燃烧流程；
经过第一级、第二级循环燃烧流程不断循环，根据附加烟管最终排放的烟气进行观察，如果还未达到国家排放标准，可通过调节第一级烟气回压机、第二级增氧烟气回压机的调速开关来控制最终的烟气排放情况。而且，在锅炉的一般初始燃烧过程中，还可通过第二级增氧烟气回压机，有效提高炉膛内的含氧量，使煤的初始燃烧过程比一般锅炉的燃烧更为完全。
所以，最大极限的迫使锅炉燃煤及其排出的烟气多次循环燃烧，煤耗低，节约能源。更有效的控制锅炉的排放情况，达到国家环保标准，比较彻底的消除锅炉烟气对大气造成的污染，当然，相对也节约了大量用于制作烟囱的钢材。本发明适用范围较广即可在新制造的燃煤锅炉上施行，也适于在国内各种各样的锅炉上进行改造使用。本发明从实际出发，节能、环保贡献突出，工艺简单，方便实用，经济实惠。
(四)附图说明：
图1是本发明的炉体结构剖视图
图2是本发明的炉体结构俯视图
图3是本发明循环燃烧流程示意图
图4是图3的简明流程示意图
图5是本发明烟气喷头炉膛位置设置示意图
图6是图5的俯视图
图7是本发明烟气喷头结构示意图
(五)具体实施方式：
一种无烟排放锅炉，是在包括一般锅炉的燃烧过程基础上进行改造。在锅炉的炉条(16)上方呈直线布置有第一级烟气喷头(4)、第二级烟氧混合喷头(6)，分别通过固定支板(20)镶嵌于左右两边炉膛保温墙(2)上。第一级烟气喷头(4)与第二级烟氧混合喷头(6)均为中空圆柱体。在其侧上方朝炉膛(14)方向开有喷口，喷口与水平向有一定倾角，为了确保烟气燃烧所需的供氧量，故第一级烟气喷头(4)比第二级烟氧混合喷头(6)柱体要高，相应的第一级烟气喷头(4)的喷口设计为45度倾角，第二级烟氧混合喷头(6)的喷口设计为65度倾角。中空圆柱体位于喷口下方一体铸有聚热板(19)，有利于使喷出的烟气保持高温；第一级烟气喷头(4)与第一级烟气回压机(3)连接。第一级烟气回压机(3)又与第一级回压烟管(7)连接。而第一级回压烟管(7)另一端则与锅炉主烟管(21)连接。在锅炉主烟管(21)内位于第一级回压烟管(7)接口上方安装有烟气调节阻流板(12)，从而形成锅炉第一级循环燃烧流程；第二级烟氧混合喷头(6)与第二级增氧烟气混合回压机(5)连接。第二级增氧烟气混合回压机(5)又与第二级烟氧回压烟管(8)连接。而第二级烟氧回压烟管(8)的另一端则与附加烟管(17)连接。附加烟管(17)是直接套在锅炉主烟管(21)上方，因附加烟管(17)的管径大于锅炉主烟管(21)的管径，从而大出来的空间构成供氧进气口(13)。在附加烟管(17)内位于第二级烟氧回压烟管(8)接口上方也装有烟气调节阻流板(12)，从而形成锅炉的第二级循环燃烧流程。第一级烟气回压机(3)与第二级增氧烟气混合回压机(5)均装有调速开关(10)、(11)。
工作过程：
首先人工从锅炉进料口(15)加煤，当引燃后，开启助燃主风机调速开关(9)，适当调节助燃主风机(1)的风量，使风量逐渐加大，此时炉膛火焰也随之增大。当炉膛火力增大后，开启第二级烟氧调速开关(11)按设置量调节第二级烟氧回压机(5)的供氧量，此时混合的烟氧经第二级烟氧回压管(8)流向设置在炉膛中部2/5位置高的第二级烟氧混合喷头(6)的喷口，形成水平扇形气流向下65度高速喷向火床，和火床上升的火焰混合形成初始燃烧。
当炉膛保温墙(2)随着火焰温度的不断提高而上升至烟气燃烧的高温条件后，再开启第一级烟气调速开关(10)，使第一级烟气回压机(3)全速运转将未完全燃烧不含氧的烟气经第一级回压烟管(7)、第一级烟气喷头(4)的喷口形成水平扇形气流向下45度高速喷向火床3/5处构成强烈高温烟气流与上升的火焰混合燃烧。最后完全开启第二级烟氧调速开关(11)使第二级烟氧回压机(5)全速运转，向炉膛火床燃烧区提供混合有大量氧的烟气(5∶2)经第二级回烟管(8)、第二级烟氧喷头(6)高速高温喷向炉膛火床燃烧区，强烈燃烧。同时，烟气在烟气调节阻流板(12)的阻流作用下使烟气强迫循环，延长了烟气混合后在炉膛内的燃烧时间，从而实现了“黑烟”再次增压回燃。燃烧废渣则通过锅炉除灰口(18)进行清除。
Claims (1)
1、一种无烟排放锅炉，其特征在于：在锅炉的炉条(16)上方呈直线布置有第一级烟气喷头(4)、第二级烟氧混合喷头(6)，分别镶嵌于左右两边炉膛保温墙(2)上，第一级烟气喷头(4)与第二级烟氧混合喷头(6)均为中空圆柱体，在其侧上方朝炉膛(14)方向开有喷口，喷口与水平方向有一定倾角，中空圆柱体位于喷口下方均带有聚热板(19)；第一级烟气喷头(4)与第一级烟气回压机(3)连接，第一级烟气回压机(3)又与第一级回压烟管(7)连接，而第一级回压烟管(7)另一端则与锅炉主烟管(21)连接，在锅炉主烟管(21)内位于第一级回压烟管(7)接口上方安装有烟气调节阻流板(12)，从而形成锅炉第一级循环燃烧流程；第二级烟氧混合喷头(6)与第二级增氧烟气混合回压机(5)连接，第二级增氧烟气混合回压机(5)又与第二级烟氧回压烟管(8)连接，而第二级烟氧回压烟管(8)的另一端则与装在锅炉主烟管(21)上方并带有供氧进气口(13)的附加烟管(17)连接，在附加烟管(17)内位于第二级烟氧回压烟管(8)接口上方也装有烟气调节阻流板(12)，从而形成锅炉的第二级循环燃烧流程；第一级烟气回压机(3)与第二级增氧烟气混合回压机(5)均装有调速开关(10)、(11)。
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