CN1763426A - 工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，包括燃烧炉膛、炉排、加煤口和高温气体出口，其特征在于炉膛横截面的顶部为形成双旋流燃烧区的双拱形，炉膛的两侧配装通向炉膛的助燃风口，炉膛后部连接高温气体出口，炉膛两侧的助燃风口与炉膛顶部的拱形最好相切，可在炉膛与高温气体出口之间增设湍流燃烧区。结构简单，体积小，功率大，燃烧充分，热效率高，能耗低，节煤效果显著，无环境污染，彻底解决燃煤污染问题，其推广应用，将获得巨大的经济效益和社会效益。本发明与现有锅炉、窑炉的对接性好，既适合新建，直接出新产品，也适宜对现有工业锅炉和工业窑炉的改造，也可应用于其它的适宜加热领域。

Description

工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种改进的燃煤燃烧装置，主要用于工业锅炉、窑炉上，属于热工设施。

背景技术

今天，不管人类社会和科学技术是多么的高度文明和高度发达，但是当着人们面对日渐枯竭的能源问题时，却都束手无策，远今为止，还没有任何一种可使用的新技术能解决这个问题。

联合国1994年1月24日公布的报告向世界宣布，根据探明的全球矿藏储量加上可能增加的储量计算，石油还能开采75年，天然气只能开采56年，煤还能开采42年，又加上世界人口的迅速增长，生活水平又不断提高，这个开采年限还会以一定的比数下降，所以21世纪的后半期，也就是2050年往后人类将面临严重的传统能源危机。

我国煤矿能源占主导地位，占据能源消费格局的75％，中国的工业有75％的燃料是来源于煤矿，同时燃烧这些煤，也是造成我国大气污染的主要原因。

这就出现两个让人关心的问题，一是42年以后我们怎么生活，二是我们烧掉了所有煤以后，因污染而造成的环境恶劣又会恶劣到一个什么样的程度。

明摆着，在没有任何补救办法的情况下，我们只有用节能技术和环保技术来延长有限能源的使用年限，只有真正意义上的高效节能技术，才能体现真正意义上的环保效果，可是在高科技的今天，燃煤技术却是相当落后的，并且是一个世界性的问题。

在我国1997年的国家统计中，共有工业锅炉65万台，年消耗煤量达6亿吨，其烟尘和二氧化碳及其他有害物质排放量占全国各项总量的33％以上，这些运行的工业锅炉虽然都是在地市级节能办和环保的监管下实施运行，但是这种“行政性”的监管，还必须要有真正意义上的“新技术”的匹配才能收到良好的效果。

以上提到的工业锅炉，并不包括电站锅炉，的范围。工业锅炉虽然功率较小，额定蒸发量在1～65吨/小时之间，覆盖很多型号产品。分布范围最大，应用范围最广，另外还有数量很多组数字不详的居民集体供热用的热水锅炉，这些普遍使用的锅炉基本上都是以燃煤为主的层燃炉，尤其以链条炉排炉占最主要的地位。

现在举例说明这些现有工业锅炉的燃烧技术状况，我国有些著名的国家A级锅炉制造厂家，如杭洲、四川、北京、无锡、东方、济南、长春、江西、湘潭、梧洲等多家出名的锅炉生产大型企业，他们的企业都有自己相当高级的科研所，并且与国内名牌大学，尤其和国外出名的顶级名牌大学的科研所直接挂钩，长期合作，每年都有“燃烧高科技项目”的高额科研经费拨出，这些企业的产品应该是和今天的高科技社会同步并行的。可是，当着你要为刚刚上马的新企业买台好锅炉的时候，那怕是多花钱也不心疼，路途再远也不要紧，只要是高效节能环保真正不冒烟就行，这些大型企业的人就会告诉你，价钱当然不会低的，因为我们是按国家A级资质收费，但是真正不冒烟的燃煤锅炉是没有的，说明书上的高效节能无污染是相对而言的。

事实上现有的产品也确确实实地没有一台不冒烟的，一些厂家引进了美国CE公司的一项技术，确实不冒烟，所用燃料都是轻柴油。现在采用的链条炉排燃烧技术到目前为止还是1958年苏联老大哥支援新中国建设时期的“先进技术”。产品说明书明确指出，…，本新型产品相当于前苏联的XX型式，另一家大企业则是，…，本产品由美国XX大学、国内XX大学、俄罗斯圣彼得堡工业大学合作研制，是国家重点推广新产品。多家产品进行对照，同类产品结构其实完全一样。

然而这些企业的产品，都是得到了国际LSO质量体系标准认证，并且是国家免检产品，还出口到国外并占领一定的市场份额。其中最重要的一项环保指标是，排出烟气的林格曼黑度等级1级。这是什么意思呢？这是指人站在正在满负荷运行的锅炉烟窗的远处能清楚看见冒出的灰色或者淡灰色烟柱的扩散痕迹，但是绝对不能是黑色的烟柱，更不能黑烟中夹带碳链烃(俗称烟蛾子)，这样就达到国际标准了，并且还必须是经过严格培训的司炉工达到最佳操作状态，煤的品种和颗粒度还要严格要求，必须按操作说明书给出的标准配煤，才能达到这种合格标准。事实上从学术角度分析，这种标准的灰色或淡灰色的烟是经过锅炉的辅机除尘器处理以后，实在是捕捉不住的0.2um～0.5um的固体碳粒，再加上CH气体和CO气体的混合烟气，这种烟气毒性最大，可以在阳光的作用下形成溶胶，以光化学烟雾的形式常年漂浮在大气中，扩散到很远的地方去，这正是大气污染的罪魁祸首。而那些块较大的碳链烃就是不用除尘器捕捉也不会漂出多远，就以灰尘的方式降落下来，只是看得见摸得着的脏和黑，直观性地让人讨厌，它只是污染锅炉附近的地面和物体表面。

透过这些现象可以看出，这种所谓的国际标准后面掩盖着人类的勉强和无奈，掩盖着燃煤技术落后的本质。因为这些有害气体和碳微粒，全部都是宝贵的可燃成份，它们在煤的燃烧体系中是不可缺少的成员成份，完全可以全部氧化燃烧放出应有的化学热能后，变成无色、无毒、无味的二氧化碳气体和水蒸汽气体，在这种燃煤体制中根本不存在“林格曼黑度”问题，这种充分燃烧后形成的应该有的排放气体，完全无色透明，用肉眼是根本看不到的。

由此做出以下结论：

(1)在层燃式工业锅炉范围内，人类根本没有解决煤的高效燃烧问题，环境保护问题也没有得到根本解决。

(2)在层燃式工业窑炉领域，也存在同样的问题。

于是人们想出了一个从根本上解决环保问题的好办法，用煤气发生炉把煤气化成一氧化碳后，再用管道输送到锅炉或者窑炉中去燃烧，这样，企业的一套热工设备，另外需要再配上一套煤气发生炉，而煤气发生炉的制造成本和用钢量，要比同功率匹配的热工设备要高出许多倍，同样道理，对于钢材的浪费，也是对能源的间接浪费，因为炼钢和开矿也是要大量消耗能源的，另外企业还要付出设备的购置成本，使企业的设备投资大幅增加。

再看在这种能源利用的组合模式中，能源又是如何高效利用的呢？我们知道，煤的完全燃烧的反应式是这样写的： ，可是我们却是首先在煤气炉中把煤先进行不完全燃烧变成CO，然后再引到热工设备中去完成第二步燃烧 ，可见，一个碳原子的化学内能被分解成两次释放，一半能量是在煤气炉中放出，另一半是在做功的热工设备中放出，也就是说这头放一半，那头放一半，煤气炉那头释放的是无用功，其目的仅仅是把碳氧化还原成一氧化碳气体，而真正做功的是一氧化碳在热工设备中燃烧。加上煤气炉自用蒸汽的热量消耗，设备本身壳体的散热和管道散热损失，最后译成一句俗话就是1斤煤当成3两烧了。

可见，煤气炉这种能源利用模式完全是一个能源浪费的模式，它所收到的环保效益是不能平衡所造成的经济浪费和能源浪费的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，燃烧充分，热效率高，能耗低，无环境污染。

本发明所述的工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，包括燃烧炉膛、炉排、加煤口和高温气体出口，其炉膛横截面的顶部为形成双旋流燃烧区的双拱形，炉膛的两侧配装通向炉膛的助燃风口，炉膛后部连接高温气体出口。

将炉膛两侧的助燃风口设计的与炉膛顶部的拱形相切，有利于旋流的形成。根据燃烧需要，每侧的助燃风口可以排列几个或多个。

在炉膛与高温气体出口之间设湍流燃烧区，实现二次进一步充分燃烧。

本发明只是针对燃烧部分的改进，包括燃烧炉膛和增加的湍流燃烧区，锅炉和窑炉的其它部分可仍然沿用原有的即可，能与锅炉和工业窑炉实现兼容性对接，炉排适宜各种炉排，包括固定炉排、摇动炉排、链条炉排、往复炉排、振动炉排等的任何一种，可以沿用防渣箱，也叫防焦箱，这种装置在传统锅炉里都有，目的是防止因高温而软化的炉渣粘在耐火材料形成的炉壁上，而设计上这道“隔离带”。外壳用厚钢板焊成，中间空腔充有循环冷却水，并且和装置的外壳与底座连成整体，通过焊接而固定，它在纵向上和炉排的纵向长度相同。有主风室向炉排供风，助燃风经过炉排的缝隙通向燃烧的煤层。两侧的助燃风可以由一台风机提供，设置风阀控制通风量。

设计原理和工作原理：

在炉膛两侧助燃风口的作用下，炉膛内的燃烧形成双旋流燃烧区，称为正旋流燃烧区和逆旋流燃烧区，可形象的成为“左、右鼻孔”，两旋流燃烧区和中间的隔离壁形成m状，中间的隔离壁可形象的称为“鼻中隔”，这是参考《现代汉语词典》中鼻子的解释作出的形象命名。

在燃烧运行过程中，助燃风从炉膛两侧的助燃风口以一定速度切线射入两个旋流燃烧区，两个高速旋转的“旋涡”旋流的方向受鼻中隔的导向控制，在炉膛上面形成相对运行的气体流向，在两旋涡的下面形成相向而行的气体流向，根据“高速旋流流体力学原理”，整个炉膛内所有的燃气，都会被这两股旋流束缚和卷吸，不管是可燃气体，还是大小不一的可燃性颗粒，只要是燃烧产生的所有任何气体和漂浮物，都将毫无例外地被卷吸到这两股旋涡中，进行在高温下的搅拌，而这种搅拌的动力正是来源于一股含丰富氧气的气流，这就必然导致强烈的燃烧和高温，并且所有旋涡中的物质都将按“螺旋行程”奔向旋涡的尾端。根据完全燃烧的四大要素(1)温度、(2)足够的氧气、(3)良好的混合和(4)充分的燃烧滞留时间，这4个必须的条件，在这里都完全彻底地具备，并且体现的“淋漓尽致”。

在炉膛的上空有两条旋涡在激烈而高速的旋转所产生的流体动力，对火床上正在燃烧的火焰和气体产生拉吸作用，剧烈燃烧的旋涡产生的高温通过上顶的炉拱以辐射热的形式反射到煤层上，这两个条件对火床上煤层的迅速燃烧又提供了良好的条件，这种火床和炉膛的流体动力与热辐射的综合利用，都是毫无例地强化了燃烧，这样高密度的炉膛气流充满率，不但不影响火层的正常燃烧，反而相互利用，相互强化，把整个燃烧工况演化成了“具有完善地内部组合体制的碳和氧的高效反应器”，这种燃烧体制的完善组合，造就了这种燃烧装置的体积小，功率大，效率高，并且结构简单，具有很高的功率体积密度。

这种高效反应器，喷射出来的是一股无色、无味、无毒的高温气流，根本没有林格曼黑度问题，传统的“高温烟气”之说也已是名不副实。

两股旋流的高速旋转，在鼻中隔交叉处产生另一气流路线，或称较大颗粒的行走路线，形成∞字形轨迹，那么这条气流路线对燃烧又有什么用处呢？

我们知道炉排层燃式火床燃烧在运行过程中，部分较细的煤粉被火床下的助燃风吹起，使火膛内有一定的粉尘密度，这些粉尘进入高温旋涡后，在悬浮状态下边旋转边燃烧，较细的迅速烧掉，较粗的颗粒质量较大，本身的质量动能也较大，由于离心力的作用在漩涡的外围作高速旋转运动。由于鼻中隔的导向作用在此失效，轻质的可燃性气体继续受涡心作用作圆周性旋转，但是较大颗粒立刻按切线方向被甩出，飞行的方向是奔向下面的火床，可是火床有连续的高温烟气向上涌来形成气垫。这时因为颗粒动能较大，不会按原涡心所赋予的方向折弯，结果又被另一个漩涡卷吸进去，继续下一轮的燃烧。如果还是烧不完，质量仍很大，则继续重复以上过程，从而形成∞字形行走路线，直到燃尽为止，可见这种∞字形的“双螺旋行程”，走的路线更长，较大颗粒在火焰中滞留的时间得以保证，所以在这种结构的模式中是不会放过一个煤颗粒的。燃烧要求是：细的立即烧尽，粗的慢慢烧尽，最终目的是全部烧尽为止。

当两股高温涡流向后推进到湍流燃烧区时，由于鼻中隔的中断，完成了双旋流燃烧的使命，又在湍流燃烧区汇合，由于流体的惯性，两旋流依然高速旋转并且撕扭在一起，两者之间相互抵消，又相互碰撞，又相互撕裂，结果形成很多激烈旋转的“小漩涡”和一些不规则的气流。这两者在湍流燃烧区充满度很高，这种情况进一步促进了氧化燃烧，假如在双旋流燃烧的炉膛内没有燃尽被遣漏极少的HC和CO的话，也逃脱不过这一道关口，也必将在这一高温区内氧化燃烧生成CO₂和H₂O的干蒸气，然后通过高温气体出口喷射出去。

另外，在燃烧炉膛内，为防止产生过多的氮气化合物NO_X，可适当调节运行中的配风量，避免有过多的剩余氧，也就是保证没有多少过剩空气，这也就免不了产生一些氮氧化物和少量的CH气体、CO气体。当这三种有害气体在湍流燃烧区汇合以后，在这个高温区又受到更加猛烈的搅拌、碰撞、粉碎，结果由于氮的化学性质不如H和C的活泼，碳又是极其活泼的氧化还原物质，结果发生如下反应：

结果是氮氧化物的氧原子被碳和氢夺走，氮被还原。

可以看出，湍流燃烧区相当于一层严密的有害气体“过滤网”，三种有害气体都在经过这个区域时无一漏网地被处理成无毒气体排放出去。

试验证明，本发明的“炉膛燃尽率”可达到百分之百(100％)。

设备启动后，燃煤首先通过煤闸门进入炉膛，挥发份在高温下大量快速的逸出，并猛烈的燃烧产生高温推向湍流燃烧区，在湍流燃烧区内温度最高，当燃煤边走边烧进入到湍流燃烧区时，燃煤中的挥发份已经全部干馏燃尽，变成了焦碳。我们知道焦炭的燃点比较高，要想迅速燃尽必须要有高温才行，而恰好这时形成的焦炭正好处在高温的湍流燃烧区，在这样高温又有充足氧气的环境里，焦炭以很快的速度燃尽，燃尽的灰渣从出渣口排出。

根据《工业锅炉教程》一书给出的参考值，按传统燃烧技术烧出的灰渣含碳量在操作最好状态下是18％-20％。根据多方现场测试，实际操作中要比这个数值高出许多，大多数在26％左右。

然而本装置烧出的灰渣含碳量实测为3％-5％。

再就是挥发份的燃烧和利用，根据锅炉厂说明书给出的配煤标准，是必须使用II类、III类烟煤，查《锅炉实用手册》工业锅炉设计用煤代表性煤种数据表，这类烟煤的挥发份含量平均在38％左右，这是一种大烟大火容易着火的工业锅炉专用煤，并明确提示，挥发份全部都是碳氢化合物，是热值很高的轻质燃料。

但是传统的燃煤技术都没有把这些轻质燃料利用，而是大部分都变成了污染物，从燃烧学角度分析，这些碳氢化合物没有燃烧都大量挥发，不但浪费了能源，同时还会从炉膛中带走大量热能，并使炉温大幅下降，这明显地就有三个不合算，一是浪费了能源，二是损失了温度，三是污染了环境。

查遍所有的相关资料，在层燃炉燃烧技术中都避而不谈，这些挥发份的利用率是多少，没有给出任何参考数据，根据现实的调察访问和数据计算，并结合模型反复试验得出，传统层燃炉燃烧技术的挥发份利用率最高为30％～35％，可见有65％的轻质燃料变成毒气跑掉了。

那么我们应该如何从理论角度来评价，传统的层燃技术和本发明双旋流燃烧技术的节能率呢？到底两种燃烧技术相比，新技术的燃烧效率提高了多少呢？节煤的百份比是多少呢？

有两个指标：

(1)挥发份的燃尽率，(2)灰渣的燃尽率。

计算一：

(1)挥发份的燃尽率：

已知每单元含量为38％；

本发明双旋流燃烧技术的炉膛燃尽率是100％，因挥发份全部是在炉膛内燃烧，所以得出结论：

本发明挥发份燃尽率为100％；

因为传统燃煤技术的挥发份燃尽率是35％；

则每单元挥发份含量为：100×38％＝38千克；

本发明的燃尽挥发份：100×38％＝38千克；

传统燃煤技术的燃尽挥发份：38×35％＝13.3千克；

两者之差为：38-13.3＝24.7(千克)。

结果：每100千克烟煤，本发明比传统燃煤技术多燃尽挥发份24.7千克，前者比后者提高燃尽率65％，节省24.7％，即本发明燃尽挥发份可节约煤24.7％。

计算二：

(2)灰渣的燃尽率：

本发明灰渣含碳量为5％；

每单元含碳量100×5％＝5千克；

因为灰渣的成分是固定碳和煤的灰份之和，查表得出本烟煤灰分为32％，煤的净含碳量为68％。

那么烧出100千克含碳量5％的灰渣要用多少煤呢？

32％+5％＝37％，100÷0.37＝270.2千克；

即：270.2千克→灰渣100千克(其中含碳量5％)；

总的净含碳量为：270.2千克×68％＝183.736千克；

没有燃尽的碳：5千克；

燃烧剩余率为：5÷183.736＝2.72％；

燃尽率为：100-2.72％＝97.28％；

因为传统燃煤技术灰渣含碳量为20％；

即：20÷183.736＝10.89％；

燃尽率为：100-10.89＝89％；

两者差值：97.28-89＝8.28

结论：本发明比传统燃煤技术每燃烧100千克煤，需要多燃尽8.28千克。

总节能数即为上述两项之和，即：24.7％+8.28％＝32.98％≈33％。

燃尽率越高，浪费的就越少，利用率就越高，相应就越节能，本发明和传统燃煤技术相比，同样的热能功率输出可节约燃煤33％。

虽然以上得出的数值是33％，实际上因为挥发份都是碳氢化合物，氢的燃烧热值要比碳大许多，计算式一中的24.7是和碳等热值计算的，还有一定余地。再就是传统燃煤技术在挥发份蒸发时要带走大量热能，补充这些热的损失也是要多烧煤的，这方面的热损失约占总热量的8％以上，所以我们提到的节煤33％以上，实际是有41％以上的余量来保底的，有一定保证系数。

本发明结构简单，体积小，功率大，燃烧充分，热效率高，能耗低，节煤效果显著，无环境污染，彻底解决燃煤污染问题，其推广应用，将获得巨大的经济效益和社会效益。本发明与现有锅炉、窑炉的对接性好，既适合新建，直接出新产品，也适宜对现有工业锅炉和工业窑炉的改造，也可应用于其它的适宜加热领域。本发明完全可以代替煤气发生炉，并能为以燃烧热能为主要生产手段的企业，节省大量设备投资和大量生产运行成本，具有很好的市场前景。

附图说明

图1、本发明一实施例结构示意图。

图2、图1的燃烧工况运行原理图。

图3、图1的侧视图。

图4、本发明应用在工业窑炉上的状态参考图。

图5、传统的居民集体供暖用单锅筒承压热水锅炉对比示意图。

图6、对图5改造的热水锅炉结构示意图。

图7、传统的双锅筒蒸汽锅炉对比示意图。

图8、对图6改造的蒸汽锅炉结构示意图。

图9、试验生产的全新锅炉结构示意图。

图中：1、金属外壳  2、耐火炉体  3、正旋流燃烧区(左鼻孔)  4、鼻中隔5、逆旋流燃烧区(右鼻孔)  6、右侧助燃风口  7、煤层区  8、炉排  9、主风室  10、充水式防渣箱  11、左侧助燃风口  12、炉膛  13、加煤口  14、湍流燃烧区  15、高温气体出口  16、本发明燃烧装置  17、出渣口  18、主风室  19、往复炉排  20、炉口横梁  21、推拉杆  22、传动偏心轮  23、减速电机  24、进煤闸板  25、27、28、本发明燃煤装置  26、新加炉墙  F、F1、F2、布风盒。

具体实施方式

结合上述实施例附图对本发明作进一步说明。

如图1、3所示，本发明所述的工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，包括燃烧炉膛12、炉排8、加煤口13和高温气体出口15，其炉膛12横截面的顶部为形成双旋流燃烧区3、5的半圆双拱形，炉膛12的两侧配装通向炉膛的管状助燃风口11、6，炉膛两侧的助燃风口11、6分别与炉膛顶部的拱形相切，炉膛12与高温气体出口15之间设湍流燃烧区14。

工作运行原理如图2所示，在燃烧运行过程中，助燃风从炉膛两侧的助燃风口11、6以一定速度切线射入两个旋流燃烧区，两个高速旋转的“旋涡”旋流的方向受鼻中隔4的导向控制，在炉膛上面形成相对运行的气体流向，在两旋涡的下面形成相向而行的气体流向，整个炉膛内所有的燃气，都会被这两股旋流束缚和卷吸，进行在高温下的搅拌，足够的氧气气流必然导致强烈的燃烧和高温，并且所有旋涡中的物质都将按“螺旋行程”奔向旋涡的尾端。满足温度、足够的氧气、良好的混合和充分的燃烧滞留时间这4个充分燃烧的条件，实现充分燃烧。

在炉膛12的上空有两条旋涡在激烈而高速的旋转所产生的流体动力，对煤层火床上正在燃烧的火焰和气体产生拉吸作用，剧烈燃烧的旋涡产生的高温通过上顶的炉拱以辐射热的形式反射到煤层上，这两个条件对火床上煤层的迅速燃烧又提供了良好的条件，这种火床和炉膛的流体动力与热辐射的综合利用，都是毫无例地强化了燃烧，最终从燃烧装置喷射出来的是一股无色、无味、无毒的高温气流。

两股旋流气体的高速旋转，在鼻中隔4交叉处产生另一气流路线，形成∞字形轨迹，较粗的颗粒质量较大，本身的质量动能也较大，由于离心力的作用在漩涡的外围作高速旋转运动，在此处鼻中隔4的导向、限制失效的情况下按切线方向被甩出，飞行的方向是奔向下面的火床，可是火床有连续的高温烟气向上涌来形成气垫。这时因为颗粒动能较大，不会按原涡心所赋予的方向折弯，结果又被另一个漩涡卷吸进去，继续下一轮的燃烧。如果还是烧不完，质量仍很大，则继续重复以上过程，从而形成∞字形行走路线，直到燃尽为止，可见这种∞字形的“双螺旋行程”，走的路线更长，较大颗粒在火焰中滞留的时间得以保证，所以在这种结构的模式中是不会放过一个煤颗粒的。最终达到：细的立即烧尽，粗的慢慢烧尽，最终目的是全部烧尽为止。

当两股高温涡流气体向后推进到湍流燃烧区时，由于鼻中隔4的中断，完成了双旋流燃烧的使命，又在湍流燃烧区汇合，由于流体的惯性，两旋流依然高速旋转并且撕扭在一起，两者之间相互抵消，又相互碰撞，又相互撕裂，结果形成很多激烈旋转的“小漩涡”和一些不规则的气流。这两者在湍流燃烧区充满度很高，这种情况进一步促进了氧化燃烧，假如在双旋流燃烧的炉膛内没有燃烧被遣漏的极少的HC和CO的话，也逃脱不过这一道关口，也必将在这一高温区内氧化燃烧生成CO₂和H₂O的干蒸气，然后通过高温气体出口喷射出去。

根据使用情况，可以适宜选择鼻中隔的高度，高度调整，也可以使一部分燃烧气流也作∞字形行走路线。实际上，这种太过分的长行程也不一定是必要的，因为要这样做的话，必须加大助燃风的风压，提高风速，这势必就会增加风机的电能源消耗。鼻中隔也不能做得太高太长，因为它所处的是高温区域，下垂太长很容易损坏掉落，所以应该从整体方面进行优化选择，以使用效果和可靠性为主。

如图4所示，这是一台专门用于工业窑炉的本发明双旋流燃烧装置纵向剖视图，本装置可以直接代替工业窑炉的传统火箱，设计功率为1.3MW(兆瓦)，高温气体出口15的最高输出温度为1300～1500℃之间可调。

燃煤从前面的进煤斗经过进煤闸板24加到往复炉排19上，减速机23由电机拖动运转，驱动偏心轮22通过推动杆21，拉动往复炉排19的动排进行往复运动，和静排之间相互作用形成把煤向炉排尾端推动的作用力，煤层厚度由进煤闸板24来控制。煤的运行速度由减速机23的转速来控制，运行中火床上的煤层是边走边燃烧，走到尾端正好燃尽形成灰渣，经过出渣板滑落到出渣口17排出。

炉口横梁20是支承往复炉排19的，主风室9有三个，实现分段送风，本发明燃烧装置16耐火炉体用高温耐火材料混凝土浇注料一次性浇注成型，高温气体出口直接和窑炉密封对接。

如图5所示，单锅筒承压热水锅炉，型号为DZLW1.4，用于居民生活区集体供暖，额定功率为1.4MW。本锅炉是全国各大锅炉厂目前正在推广的新技术产品，并通过了ISO9001国际质量认证。本锅炉的燃烧部位用的是传统的链条式炉排结构，自动出渣，自动上煤，机械化程度较高。

为了节能和环保，利用本发明双旋流燃烧技术对该锅炉进行改造，改造工程严格按照国家有关条例，对锅炉的承压元件丝毫不动，只对其燃烧部分实施改造。

改造情况如图6所示，在后部增加一炉墙26，炉膛燃烧段纵向长度加长1米，横截面的结构形式按图1的形式，并按相应锅炉的实际对接尺寸制作整体外壳，材料用10mm厚度的普通钢板焊接而成并制作浇注用内胎模板，用耐火烧注料一次性浇注成型凝固24小时后实行现场安装。按图1的结构模式将本发明的双旋流燃烧装置的整体“骑在”链条炉排上并密封固定，前后两堵头用图1的形状周边延伸一定尺寸做成配套法兰，前面和加煤斗连接，后面和锅炉前脸钢板连接，前后法兰连接处用硅酸铝纤维针刺毡密封。

正旋流助燃风和逆旋流助燃风，各用一台380V/1Kw的三相风机，通过炉膛两侧各自的布风盒供风，布风盒的构造是内部用隔板来分配风量，并用风阀来控制总风量。

锅炉改造后的其他操作程序和改造前一样，没有任何改动。

如图7所示，SZL4型双锅筒蒸气锅炉，每小时额定蒸发量4吨，额定蒸气压力1.25MPa，本型号锅炉是目前我国重点推广新产品。此型号锅炉功率较大，体积也较大，象图6那样施工有一定难度，故采用链条炉排原封不动，加长2米的施工方案。这样链条一来一回等于加长了1米长度，加长的链条部分向厂家购买。本发明双旋流燃烧装置的制作外壳当然也是按长度1米，具体制作尺寸按锅炉的实际尺寸实施合理化对接安装，前后两堵头连接法兰，并用耐火纤维针刺毡密封。改装完工以后的结构如图8所示。

如图9所示，本发明的试验样品，链条炉排，其它相应部分分别与图1、图8相同，性能良好。

Claims (3)

1、一种工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，包括燃烧炉膛、炉排、加煤口和高温气体出口，其特征在于炉膛横截面的顶部为形成双旋流燃烧区的双拱形，炉膛的两侧配装通向炉膛的助燃风口，炉膛后部连接高温气体出口。

2、根据权利要求1所述的工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，其特征在于炉膛两侧的助燃风口与炉膛顶部的拱形相切。

3、根据权利要求1或2所述的工业锅炉、窑炉用双旋流燃烧装置，其特征在于炉膛与高温气体出口之间设有湍流燃烧区。

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