CN115978546A - 电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，包括炉膛、旋风分离器，以及尾部烟道；炉膛的炉底设置有水冷风室，炉膛位于水冷风室进风口的上方依次设置有连续分布的流化床、浓稀相过渡段和悬浮段；流化床区域的侧壁上设置有辅助燃料给料装置；浓稀相过渡段区域的侧壁上设置有床料添加装置；悬浮段的两端侧壁上设置有旋流燃烧器，炉膛位于旋流燃烧器上方的外壁上布置有两排上二次风管，流化床中部位置设置有两排下二次风管。本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过特殊的炉膛结构，采用分级给料、分级配风方式，在炉膛内组织燃料进行流化与悬浮相结合的复合方式燃烧，实现电石炉灰的稳定燃烧和高效燃尽，为其充分资源化利用创造了条件。

Description

电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉

技术领域

本发明涉及电石炉净化灰焚烧锅炉技术领域，尤其是电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉。

背景技术

电石的化学名称为碳化钙，分子式为CaC2，是有机合成化学工业的重要原料，可以合成一系列的有机化合物，在工业、农业、医药等领域广泛应用。但是，电石生产又属于高耗能、高污染行业，生产过程产生的废物比较多，其中固废主要包括碳素原料筛下物、净化灰和除尘灰等，这些副产品中虽然具有一定的可燃成分，但因为其特殊的物理和化学特性，采用常规燃烧处理方式回收热能存在难以克服的困难。其中最难以处理的是净化灰，具有粉尘细(d50＝5～10μm)、热值低(Qnet，v，ar＝1100～1600kcal/kg)、灰熔点低(t3≈1000℃)、易自燃等特点，采用流化床燃烧方式因粒径太小难以实现稳定流化；采用悬浮燃烧方式因为热值太低难以稳定燃烧，且单纯悬浮燃烧需要形成高温着火环境，极易造成结焦，影响锅炉安全稳定运行。目前电石炉净化灰大部分作为固废填埋处理，部分企业采用流化床方式焚烧，产生热量用于烘干碳素原料，但因上述原因，焚烧炉存在稳定性差、燃尽率低、易结焦等问题，难以长周期运行。

电石炉净化灰不能充分进行资源化利用，不仅使电石行业能耗和生产成本高居不下，也造成资源浪费和环境污染，严重地制约了电石生产行业的进一步发展。

为此，我们提出电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，通过分级给料、分级配风，在炉膛内通过组织流化床和悬浮燃烧相结合的复合燃烧方式，实现电石炉净化灰的高效稳定燃烧，释放热能产生蒸汽，用于发电、提供动力及供热等生产过程，可以节能降耗，减排降碳，焚烧后的燃尽灰可以作为建筑材料的生产原料，实现电石炉灰的资源化利用。

本发明所采用的技术方案如下：

包括炉膛、连接在炉膛出烟口的旋风分离器，以及与旋风分离器相连的尾部烟道；所述炉膛的炉底设置有向炉膛内均匀进风的水冷风室，炉膛位于水冷风室进风口的上方依次设置有连续分布并对不同燃料分区域燃烧的流化床、浓稀相过渡段和悬浮段；所述流化床区域的侧壁上设置有提供辅助燃料进料燃烧的辅助燃料给料装置；所述浓稀相过渡段区域的侧壁上设置有向流化床提供惰性物料的床料添加装置；所述悬浮段的两端侧壁上设置有对冲分布并为主燃料给料的旋流燃烧器，所述炉膛位于旋流燃烧器上方的外壁上布置有两排对冲送风的上二次风管，所述流化床中部位置设置有两排对冲送风的下二次风管。

其进一步特征在于：

所述炉膛由内覆卫燃的保温耐磨层、外敷设保温绝热层的膜式水冷壁敷管炉墙包覆而成。

所述水冷风室由炉膛后墙水冷壁向下延伸形成，所述水冷风室上布置有自动点火装置，水冷风室延伸至炉膛内的一端设置流化布风装置，且流化布风装置设置有多个密集分布的流化风帽。

所述流化床为漏斗形，悬浮段为柱形，且浓稀相过渡段由漏斗形向柱形过渡，通过流道截面积控制流速。

所述辅助燃料给料装置为带有输送风和拨料风的给料管，存储于炉前料仓内的粗颗粒辅助燃料通过其下部螺旋输送机送到辅助燃料给料装置入口，靠重力进入辅助燃料给料装置，在风力作用下进入流化床。

所述床料添加装置由控制流量的料斗、插板阀和落料管组成，床料添加装置添加的床料粒径为0.5～3mm的石英砂或燃煤炉渣。

所述旋风分离器为蜗壳式汽冷式分离器，旋风分离器内覆保温耐磨层，外敷保温绝热层，旋风分离器通过插入到旋风分离器内的中心筒与尾部烟道连接，旋风分离器下端连接有与炉膛相连的返料系统，返料系统由非机械式返料阀和返料管组成，上段连接旋风分离器，下端接入流化床；返料系统与炉膛相连的返料管上设置主燃料给料管，部分电石炉净化灰通过气力输送方式通过主燃料给料管进入返料管。

所述旋流燃烧器内设芯管，出口设有轴向旋流叶片，两个旋流燃烧器采用下倾式对冲布置，旋流燃烧器带芯管环流，只设一次热风送粉，不设二次风，不设点火装置及火检装置。

所述下二次风管和上二次风管均由二次风箱集中供风，且二次风箱、上二次风管和下二次风管共同组成二次风系统。

所述尾部烟道的下端布置管式空气预热器，空气预热器为管箱式结构，空气预热器分别与辅助燃料给料装置、水冷风室、主燃料给料管、二次风箱和旋流燃烧器连接。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过特殊的炉膛结构，采用分级给料、分级配风方式，在炉膛内组织燃料进行流化与悬浮相结合的复合方式燃烧，实现电石炉灰的稳定燃烧和高效燃尽，为其充分资源化利用创造了条件。

同时，本发明还具备如下优点：

1、本申请在焚烧炉内采取流化和悬浮燃烧相结合的复合燃烧方式，适宜流化的粗颗粒燃料在炉底流化床进行流化燃烧，不适于流化燃烧的细粉状燃料在上部悬浮段进行悬浮燃烧，两种燃烧方式相互独立，又相互补充，相辅相成，既保证了燃烧的稳定性，又实现了燃烧的高效性。

2、辅助燃料在炉底流化床流化燃烧，形成稳定的蓄热床，作为热源为悬浮段电石炉净化灰的悬浮燃烧持续提供热量，保证净化灰的及时着火和充分燃烧。

3、一级主燃料(电石炉净化灰)从返料系统的返料管加入，随高温循环床料进入流化床，既可以降低返料温度，减小返料系统结焦风险，又可以提前预热，提高入炉温度，减少入炉后着火时间，保证其在流化床流化床内及时着火燃烧。

4、一级主燃料(电石炉净化灰)从返料系统的返料管加入可以增加返料系统入炉物料量，提高返料动力和流速，保证返料系统的安全性，有效防止返料不畅和炉内烟气短路。

5、加入流化床的一级主燃料(电石炉净化灰)在床内惰性床料中占比较小，不会影响浓相区流化燃烧的稳定性，相反，发热值较低的净化灰的加入可以吸收高热值辅助燃料燃烧释放的热量，适当控制流化床燃烧温度，保证运行的可靠性。

6、在流化床适当加入一级主燃料(电石炉净化灰)，因其粒径较细，将随烟气流全部进入炉膛上部悬浮段，可以有效将流化床燃料燃烧释放热量带入悬浮段，为悬浮段二级主燃料(电石炉净化灰)的悬浮燃烧创造有利条件；

7、下二次风管布置在流化床中部，为在床内充分升温的可燃质及时补充氧气，使未燃烧可燃质进一步燃烧和燃尽，并通过与水冷风室吹出的流化一次风量的配合调节，可以控制流化床燃烧温度，保证流化床床温的均匀性，避免床温过高发生结焦。

8、流化床内下二次风管的布置，可以提高流化床出口烟气速度，更多粗颗粒床料可以冲出流化床，为悬浮段输送更多热量，为悬浮燃烧提供有力支持；

9、在流化床与悬浮段之间设置浓稀相过渡段，采用炉膛由漏斗形向柱形过渡的截面突变结构，使从流化床以较高流速冲出的高温气固两相流陡然降速，部分粗颗粒床料会依靠惯性进入悬浮段与燃烧器喷入的二级主燃料(电石炉净化灰)进行混合换热，降温后又落回流化床，因此在该区域会形成内部物料循环流，不断在流化床与悬浮段间进行传质传热，平衡热量，保证区域温度的稳定性，为净化灰在悬浮段的悬浮燃烧提供温度保证。

10、二级主燃料(电石炉净化灰)在悬浮段通过旋流燃烧器以左右两侧墙对冲的方式喷入炉膛，净化灰气流外周高速旋转，内部卷吸，两侧对冲，并下倾迎击流化床喷出的烟灰介质流，形成剧烈湍流传热传质状态，使净化灰与高温介质流及时均匀混合，快速升温，为着火燃烧创造条件。

11、布置在旋流燃烧器上方悬浮段的上二次风管，前后墙下倾式错位对冲布置，不仅为升温后的二级主燃料(电石炉净化灰)在悬浮段悬浮燃烧及时均匀提供氧气，增强气固两相流混合效果，而且可以适当增加可燃质颗粒物的停留时间，保证燃烧的高效性。

12、输送燃料的一次风采用通过空气预热器加热的热风，在输送主燃料入炉的同时，对燃料进行预热，利于燃料入炉后快速着火与燃尽。

13、悬浮段采用大截面设计，可以降低烟气流速，同时增加炉膛设计高度，从两个方面延长燃料炉内停留时间，保证燃料的燃烧效率；

14、由于主燃料(电石炉净化灰)热值低，难以自持稳定燃烧，采用燃料和配风分级入炉方式，可以有效避免集中投入混合不及时而造成的温度场不均匀现象，避免出现炉膛结焦和燃烧不充分、不稳定问题。

15、采用内覆卫燃保温耐磨层的膜式水冷壁敷管炉墙，既可以减少水冷壁吸热，减少辅助优质燃料耗量，增加电石炉净化灰处理量，提高经济性和环保性，又可以适当降低炉膛内燃烧温度，降低结焦风险，同时还可以减轻炉壁磨损，延长锅炉使用寿命。

16、电石炉净化灰粒径小，且富含CaO等碱金属成分，灰熔点低，易结焦，采用蜗壳式汽冷旋风分离器可以有效提高细灰的分离效率，提高循环灰量，保证燃烧效率，同时也可以有效降低循环灰温度，防止结焦，保证返料系统的安全可靠性。

17、整个炉膛采用均质温和燃烧方式，不形成高温燃烧中心，避免因结焦影响稳定运行。

18、炉膛采用温和燃烧方式，分级给料，分级配风，避免高温和高氧化性氛围，实现全域低氮燃烧，NOx生成率低，利于环保，也可降低环保投入和运行成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的燃烧系统流程图。

图3为本发明的燃烧流态示意图。

图4为图1中A-A截面的剖视图。

其中：10、炉膛；11、膜式水冷壁敷管炉墙；12、保温耐磨层；13、流化床；14、浓稀相过渡段；15、悬浮段；16、水冷风室；20、返料系统；21、返料管；22、返料阀；23、主燃料给料管；30、旋流燃烧器；31、旋流叶片；32、芯管；40、旋风分离器；41、中心筒；50、流化布风装置；60、床料添加装置；61、料斗；62、插板阀；63、落料管；70、自动点火装置；80、辅助燃料给料装置；90、二次风系统；91、二次风箱；92、上二次风管；93、下二次风管；01、锅筒；02、过热器；03、蒸发器；04、省煤器；05、空气预热器；06、尾部烟道；07、阀门仪表；08、钢结构系统；09、主燃料仓。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-4所示，本实施例公开的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，包括炉膛10、连接在炉膛10出烟口的旋风分离器40，以及与旋风分离器40相连的尾部烟道06；

炉膛10由内覆卫燃的保温耐磨层12、外敷设保温绝热层的膜式水冷壁敷管炉墙11包覆而成，炉膛10的炉底设置有水冷风室16，水冷风室16上布置有燃油(气)的自动点火装置70，水冷风室16延伸至炉膛10内的一端设置流化布风装置50，炉膛10位于流化布风装置50的上方依次设置有连续分布的流化床13、浓稀相过渡段14和悬浮段15，流化床13的区域同时也是浓相区，悬浮段15的区域为稀相区，炉膛10是燃料燃烧、放热的核心，流化床13为漏斗形设计截面较小，悬浮段15为柱形，悬浮段15采用大截面设计，可以降低烟气流速，同时增加炉膛10设计高度，从两个方面延长燃料炉内停留时间，保证燃料的燃烧效率；

且浓稀相过渡段14采用由漏斗形向柱形过渡的截面突变结构，通过在流化床13与悬浮段15之间设置浓稀相过渡段14，使从流化床13以较高流速冲出的高温气固两相流陡然降速(流道截面积增大导致流速降低)，部分粗颗粒床料会依靠惯性进入悬浮段15与旋流燃烧器30喷入的二级主燃料(电石炉净化灰)进行混合换热，降温后又落回流化床13，因此在该区域会形成内部物料循环流，不断在流化床13与悬浮段15间进行传质传热，平衡热量，保证区域温度的稳定性，为净化灰在悬浮段15的悬浮燃烧提供温度保证。

水冷风室16由炉膛10后墙水冷壁向下延伸形成，水冷风室16提供的一次风通过流化布风装置50上密集布置的流化风帽射入炉膛10，方便流化床13内的辅助燃料流化燃烧，水冷风室16侧壁设置的自动点火装置70，在起炉初期用于加热流化一次风，进而加热炉膛10内床料，逐渐引燃流化床13内的燃料，流化床13流化燃烧稳定后，自动点火装置70停止工作。

炉膛10位于流化床13区域的侧壁上设置有辅助燃料给料装置80，辅助燃料给料装置80为带有输送风和拨料风的给料管，存储于炉前料仓内的粗颗粒辅助燃料通过其下部螺旋(或皮带)输送机送到辅助燃料给料装置80入口，靠重力进入辅助燃料给料装置80，在风力作用下进入流化床13，进行流化燃烧。

在炉膛10位于浓稀相过渡段14区域的侧壁上设置有床料添加装置60，床料添加装置60由控制流量的料斗61、插板阀62和落料管63组成，由于主燃料粒径过细，辅助燃料携带灰量也有限，为了保证流化床13稳定流化，炉膛10内必须保持一定量的粗颗粒床料，因此需要根据床压变化判断床料损失情况，适时添加床料，床料可以选用粒径0.5～3mm的石英砂或燃煤炉渣等惰性物料。

炉膛10的烟气出口处设置有蜗壳式汽冷式的旋风分离器40，旋风分离器40内覆保温耐磨层12、外敷保温绝热层，烟气出口设有插入到旋风分离器40内的中心筒41，旋风分离器40下端连接有与炉膛10相连的返料系统20，返料系统20由非机械式返料阀22和返料管21组成，上段连接旋风分离器40，下端接入流化床13，携灰烟气流在旋风分离器40内进行气固分离，粗颗粒粉尘及未燃尽燃料被分离下来送回流化床13，循环参与流化燃烧。

返料系统20与炉膛10相连的返料管21上设置主燃料给料管23，部分电石炉净化灰通过气力输送方式通过主燃料给料管23进入返料管21，与返料灰混合，在降低返料温度的同时，提升可燃质温度，利于进入炉膛10后快速着火燃烧。

在炉膛10悬浮段15的两端侧壁上设置对冲分布的旋流燃烧器30作为二级主燃料给料装置，旋流燃烧器30内设芯管32，出口设有轴向旋流叶片31，只设一次热风送粉，不设二次风，不设点火装置及火检装置，两个旋流燃烧器30采用下倾式对冲布置，使得净化灰气流外周高速旋转，内部卷吸，两侧对冲，并下倾迎击流化床13喷出的烟灰介质流，形成剧烈湍流传热传质状态，使净化灰与高温介质流及时均匀混合，快速升温，为着火燃烧创造条件；

还包括主燃料仓09，主燃料从主燃料仓09排出后一部分通过气力输送方式由旋流燃烧器30高速旋转射入炉膛10，与炉膛10内气固介质充分混合加热后，在悬浮段15进行温和悬浮燃烧；另一部分通过气力输送方式通过主燃料给料管23经返料管21进入流化床13参与流化燃烧。

且炉膛10位于旋流燃烧器30上下方外壁上均分别布置有两排相对的下二次风管93和上二次风管92；下二次风管93和上二次风管92均由二次风箱91集中供风，且二次风箱91、上二次风管92和下二次风管93共同组成二次风系统90。

两个上二次风管92采用下倾错位对冲布置于旋流燃烧器30上方，不仅为升温后的二级主燃料(电石炉净化灰)在悬浮段15悬浮燃烧及时均匀提供氧气，增强气固两相流混合效果，而且可以适当增加可燃质颗粒物的停留时间，保证燃烧的高效性。

两排下二次风管93采用下倾错位对冲布置于流化床13中部位置。

尾部烟道06的下端布置管式空气预热器05，空气预热器05为管箱式结构，空气预热器05分别与辅助燃料给料装置80、水冷风室16、主燃料给料管23、二次风箱91和旋流燃烧器30连接。使得参与燃烧的辅助燃料给料装置80拨料风、流化床13的一次风、旋流燃烧器30的一次风、主燃料给料管23的一次风及上二次风管92和下二次风管93的二次风，都先经过空气预热器05进行加热升温，并提供驱动动力。

锅炉还包括锅筒01，以及设置在尾部烟道06内的过热器02、蒸发器03、省煤器04；锅筒01上设置有用于检测压力、流量、液位的阀门仪表07，同时尾部烟道06和炉膛10均通过钢结构系统08进行固定，衔接为一个设备整体。

本申请的工作过程为：

(1)颗粒度适宜流化燃烧的辅助燃料(碳素筛下物)通过辅助燃料给料装置80进入流化床13，在流化布风装置50流化风的作用下，与炉膛10内蓄热床料进行混合加热，并组织稳定流化燃烧，在流化床13内释放大部分热能；

(2)返料系统20回送炉膛10的循环物料因为汽冷旋风分离器40的吸热，温度低于床内燃烧温度，可以吸收流化床13燃料燃烧释放热量，保持床温稳定；

(3)一级主燃料(电石炉净化灰)在气力输送过程中接受热风预热，在进入返料系统20的返料管21后进一步加热升温，到达流化床13后，虽然其粒径小，停留时间短，但因为预热温度高，可以快速着火燃烧；

(4)设在流化床13中部的下二次风为在床内充分升温的可燃质及时补充氧气，使未燃尽可燃质进一步燃烧和燃尽，并通过风量控制流化床13燃烧温度，避免床温过高发生结焦；

(5)二级主燃料(电石炉净化灰)在气力输送过程中接受热风预热，通过旋流燃烧器30射入炉膛10悬浮段15，在高速旋转的同时，旋流内部因负压产生内卷吸作用，因此燃料流与炉膛10内流化床13出来的高温介质流剧烈快速混合，及时升温着火；

(6)设在悬浮段15的由上二次风管92喷射的二次风为通过旋流燃烧器30喷入的已达到着火温度的燃料及时补充氧气，使其快速着火，在悬浮段15形成均质流态，实现约900℃的低温温和悬浮燃烧，通过炉膛10悬浮段15高度设计控制燃料炉内停留时间，保证燃料燃烧效率；

(7)炉膛10及旋风分离器40内敷绝热保温耐磨层12，既可以提高炉体防磨性能，也可以减少水冷(汽冷)壁吸热，利于劣质燃料燃烧，同时，适当吸收炉膛10燃料燃烧释放热量，也利于炉膛10燃烧温度控制，保证燃烧运行稳定性和可靠性。

本发明将炉膛10分割为物料浓度迅速分化的上下两个区(悬浮段15即稀相区，流化床13即浓相区)，在流化床13中流化燃烧，颗粒度较大的辅助燃料在粗床料的加热下可以在流化床13中稳定流化，快速燃烧，部分随返料灰进入流化床13的细粉燃料可以及时吸收辅助燃料燃烧释放热量，实现快速升温燃烧，所含的大量灰分也可以将辅助燃料释放热量及时带出流化床13，避免流化床13因温度过高而结焦，同时因为进入流化床13细粉燃料有限，不会影响到流化床13内正常物料流化。流化床13具有较高温度的气固两相流以较高流速冲出流化床13，因截面突扩而降速，大颗粒床料会依靠惯性进入悬浮段15与旋流燃烧器30喷入的细粉燃料进行混合换热，降温后落回流化床13继续参与流化燃烧。

在上部悬浮段15组织悬浮燃烧，通过旋流燃烧器30喷入的细粉燃料在一次风的作用下，高速旋转喷入炉膛10，形成旋转扩展气流，与流化床13冲出的高温烟气湍流混合剧烈，同时还会因为中心负压的内卷吸作用，形成中心回流，加剧混合，强化热、质交换，实现细粉燃料的快速着火，悬浮燃烧。另外，悬浮段15细粉燃料采取下倾方式射入炉膛10，可以更多吸收流化床13热量，延长炉膛10内停留时间，提高燃尽率。细粉燃料在悬浮段15的悬浮燃烧，是均质温和燃烧，着火热来自流化床13，非由自持放热提供，不形成高温火焰中心，避免炉膛10局部高温造成结焦，影响锅炉稳定运行。

总之，本发明通过特殊的炉膛10结构，采用分级给料、分级配风方式，在炉膛10内组织燃料进行流化与悬浮相结合的复合方式燃烧，实现电石炉灰的稳定燃烧和高效燃尽，为其充分资源化利用创造了条件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本申请在焚烧炉内采取流化和悬浮燃烧相结合的复合燃烧方式，适宜流化的粗颗粒燃料在炉底流化床13进行流化燃烧，不适于流化燃烧的细粉状燃料在上部悬浮段15进行悬浮燃烧，两种燃烧方式相互独立，又相互补充，相辅相成，既保证了燃烧的稳定性，又实现了燃烧的高效性；

2、辅助燃料在炉底流化床13流化燃烧，形成稳定的蓄热床，作为热源为悬浮段15电石炉净化灰的悬浮燃烧持续提供热量，保证净化灰的及时着火和充分燃烧；

3、一级主燃料(电石炉净化灰)从返料系统20的返料管21加入，随高温循环床料进入流化床13，既可以降低返料温度，减小返料系统结焦风险，又可以提前预热，提高入炉温度，减少入炉后着火时间，保证其在流化床流化床13内及时着火燃烧；

4、一级主燃料(电石炉净化灰)从返料系统20的返料管21加入可以增加返料系统20入炉物料量，提高返料动力和流速，保证返料系统20的安全性，有效防止返料不畅和炉内烟气短路；

5、加入流化床13的一级主燃料(电石炉净化灰)在床内惰性床料中占比较小，不会影响浓相区流化燃烧的稳定性，相反，发热值较低的净化灰的加入可以吸收高热值辅助燃料燃烧释放的热量，适当控制流化床13燃烧温度，保证运行的可靠性；

6、在流化床13适当加入一级主燃料(电石炉净化灰)，因其粒径较细，将随烟气流全部进入炉膛上部悬浮段15，可以有效将流化床13燃料燃烧释放热量带入悬浮段15，为悬浮段15二级主燃料(电石炉净化灰)的悬浮燃烧创造有利条件；

7、下二次风管93布置在流化床13中部，为在床内充分升温的可燃质及时补充氧气，使未燃烧可燃质进一步燃烧和燃尽，并通过与水冷风室16吹出的流化一次风量的配合调节，可以控制流化床13燃烧温度，保证流化床13床温的均匀性，避免床温过高发生结焦；

8、流化床13内下二次风管93的布置，可以提高流化床13出口烟气速度，更多粗颗粒床料可以冲出流化床13，为悬浮段15输送更多热量，为悬浮燃烧提供有力支持；

9、在流化床13与悬浮段15之间设置浓稀相过渡段14，采用炉膛10由漏斗形向柱形过渡，使从流化床13以较高流速冲出的高温气固两相流陡然降速，部分粗颗粒床料会依靠惯性进入悬浮段15与旋流燃烧器30喷入的二级主燃料(电石炉净化灰)进行混合换热，降温后又落回流化床13，因此在该区域会形成内部物料循环流，不断在流化床13与悬浮段15间进行传质传热，平衡热量，保证区域温度的稳定性，为净化灰在悬浮段15的悬浮燃烧提供温度保证；

10、二级主燃料(电石炉净化灰)在悬浮段15通过旋流燃烧器30以左右两侧墙对冲的方式喷入炉膛10，净化灰气流外周高速旋转，内部卷吸，两侧对冲，并下倾迎击流化床13喷出的烟灰介质流，形成剧烈湍流传热传质状态，使净化灰与高温介质流及时均匀混合，快速升温，为着火燃烧创造条件；

11、布置在旋流燃烧器30上方悬浮段15的上二次风管92，前后墙下倾式错位对冲布置，不仅为升温后的二级主燃料(电石炉净化灰)在悬浮段15悬浮燃烧及时均匀提供氧气，增强气固两相流混合效果，而且可以适当增加可燃质颗粒物的停留时间，保证燃烧的高效性；

12、输送燃料的一次风采用通过空气预热器05加热的热风，在输送主燃料入炉的同时，对燃料进行预热，利于燃料入炉后快速着火与燃尽；

13、悬浮段15采用大截面设计，可以降低烟气流速，同时增加炉膛10设计高度，从两个方面延长燃料炉内停留时间，保证燃料的燃烧效率；

14、由于主燃料(电石炉净化灰)热值低，难以自持稳定燃烧，采用燃料和配风分级入炉方式，可以有效避免集中投入混合不及时而造成的温度场不均匀现象，避免出现炉膛10结焦和燃烧不充分、不稳定问题；

15、采用内覆卫燃保温耐磨层12的膜式水冷壁敷管炉墙11，既可以减少水冷壁吸热，减少辅助优质燃料耗量，增加电石炉净化灰处理量，提高经济性和环保性，又可以适当降低炉膛10内燃烧温度，降低结焦风险，同时还可以减轻炉壁磨损，延长锅炉使用寿命；

16、电石炉净化灰粒径小，且富含CaO等碱金属成分，灰熔点低，易结焦，采用蜗壳式汽冷旋风分离器40可以有效提高细灰的分离效率，提高循环灰量，保证燃烧效率，同时也可以有效降低循环灰温度，防止结焦，保证返料系统20的安全可靠性；

17、整个炉膛10采用均质温和燃烧方式，不形成高温燃烧中心，避免因结焦影响稳定运行；

18、炉膛10采用温和燃烧方式，分级给料，分级配风，避免高温和高氧化性氛围，实现全域低氮燃烧，NOx生成率低，利于环保，也可降低环保投入和运行成本。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：包括炉膛(10)、连接在炉膛(10)出烟口的旋风分离器(40)，以及与旋风分离器(40)相连的尾部烟道(06)；

所述炉膛(10)的炉底设置有向炉膛(10)内均匀进风的水冷风室(16)，炉膛(10)位于水冷风室(16)进风口的上方依次设置有连续分布并对不同燃料分区域燃烧的流化床(13)、浓稀相过渡段(14)和悬浮段(15)；

所述流化床(13)区域的侧壁上设置有提供辅助燃料进料燃烧的辅助燃料给料装置(80)；

所述浓稀相过渡段(14)区域的侧壁上设置有向流化床(13)提供惰性物料的床料添加装置(60)；

所述悬浮段(15)的两端侧壁上设置有对冲分布并为主燃料给料的旋流燃烧器(30)；

所述炉膛(10)位于旋流燃烧器(30)上方的外壁上布置有两排对冲送风的上二次风管(92)，所述流化床(13)中部位置设置有两排对冲送风的下二次风管(93)。

2.如权利要求1所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述炉膛(10)由内覆卫燃的保温耐磨层(12)、外敷设保温绝热层的膜式水冷壁敷管炉墙(11)包覆而成。

3.如权利要求1所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述水冷风室(16)由炉膛(10)后墙水冷壁向下延伸形成，所述水冷风室(16)上布置有自动点火装置(70)，水冷风室(16)延伸至炉膛(10)内的一端设置流化布风装置(50)，且流化布风装置(50)设置有多个密集分布的流化风帽。

4.如权利要求3所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述流化床(13)为漏斗形，悬浮段(15)为柱形，且浓稀相过渡段(14)由漏斗形向柱形过渡，通过流道截面积控制流速。

5.如权利要求1所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述辅助燃料给料装置(80)为带有输送风和拨料风的给料管，存储于炉前料仓内的粗颗粒辅助燃料通过其下部螺旋输送机送到辅助燃料给料装置(80)入口，靠重力进入辅助燃料给料装置(80)，在风力作用下进入流化床(13)。

6.如权利要求5所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述床料添加装置(60)由控制流量的料斗(61)、插板阀(62)和落料管(63)组成，床料添加装置(60)添加的床料粒径为0.5～3mm的石英砂或燃煤炉渣。

7.如权利要求1-6任一项所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述旋风分离器(40)为蜗壳式汽冷式分离器，旋风分离器(40)内覆保温耐磨层(12)，外敷保温绝热层，旋风分离器(40)通过插入到旋风分离器(40)内的中心筒(41)与尾部烟道(06)连接，旋风分离器(40)下端连接有与炉膛(10)相连的返料系统(20)，返料系统(20)由非机械式返料阀(22)和返料管(21)组成，上段连接旋风分离器(40)，下端接入流化床(13)；

返料系统(20)与炉膛(10)相连的返料管(21)上设置主燃料给料管(23)，部分电石炉净化灰通过气力输送方式通过主燃料给料管(23)进入返料管(21)。

8.如权利要求1所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述旋流燃烧器(30)内设芯管(32)，出口设有轴向旋流叶片(31)，两个旋流燃烧器(30)采用下倾式对冲布置，旋流燃烧器(30)带芯管(32)环流，只设一次热风送粉，不设二次风，不设点火装置及火检装置。

9.如权利要求7所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述下二次风管(93)和上二次风管(92)均由二次风箱(91)集中供风，且二次风箱(91)、上二次风管(92)和下二次风管(93)共同组成二次风系统(90)。

10.如权利要求7所述的电石灰流化悬浮复合焚烧锅炉，其特征在于：所述尾部烟道(06)的下端布置管式空气预热器(05)，空气预热器(05)为管箱式结构，空气预热器(05)分别与辅助燃料给料装置(80)、水冷风室(16)、主燃料给料管(23)、二次风箱(91)和旋流燃烧器(30)连接，为燃料气力输送和燃烧提供动力和热风。

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