CN200996598Y - 炉内设置火囱的无烟燃烧设备 - Google Patents

Abstract

炉内设置火囱的无烟燃烧设备，涉及以煤、生物质为燃料的民用开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉的燃烧设备。本实用新型的燃烧设备主要由燃烧室、炉排、炉内火囱、炉膛、耐火蓄热围护体组成。设备燃用的燃料广泛，包括烟煤和无烟煤煤种的原煤、散煤、型煤和薪柴、谷壳、农林废弃物之类的生物质原材及其制品燃料。本实用新型采取在炉内设置火囱的措施，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的高温环境中逗留时间延长，同时因炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，改善着火条件，取到消除煤烟的效果，实现了洁净燃烧并减少资源消耗，并积极应用可再生资源生物质燃料，提高经济效益，缓解能源紧张的局面。

Description

炉内设置火囱的无烟燃烧设备

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧设备，特别涉及到煤和生物质燃料的燃烧设备。

背景技术

我国的能源结构中，煤炭是第一能源，主要用作锅炉燃料。长期以来，燃煤设备普遍存在燃烧不充分、热效率低、煤炭资源浪费严重、严重污染大气环境的现象。环境污染已经成为当前我国发展中的一个重大问题，我国的“十一五”规划中提出了两项目标，就是在今后五年，单位GDP的增长，能源消耗要降低20％，污染物的排放要降低10％。国务院总理温家宝在第六次全国环境保护大会上发表重要讲话中强调：“保护环境关系到我国现代化建设的全局和长远发展，是造福当代、惠及子孙的事业。我们一定要充分认识我国环境形势的严峻性和复杂性，充分认识加强环境保护工作的重要性和紧迫性，把环境保护摆在更加重要的战略位置，以对国家、对民族、对子孙后代高度负责的精神，切实做好环境保护工作，推动经济社会全面协调可持续发展。”

随着环境保护形势的日益严峻及化石燃料的日渐枯竭，人类必须实现能源的“开源节流”，即：一是提高燃料燃烧的效率以减少资源消耗，并同时实现清洁燃烧以减少对环境的污染；二是开发新能源，并积极利用可再生能源。我国煤炭资源和生物质资源十分丰富，推广使用无烟尘的燃煤、生物质设备，实现清洁燃烧和节能燃烧的工艺及技术，不但可以保护环境，而且还可以降低生产成本，提高经济效益，更积极的意义是可以缓减石油需求的压力，是非常符合我国国情的。

本实用新型的目的是要解决燃煤设备污染大气环境问题并积极应用生物质燃料、提高燃料的燃烧效率，实现洁净燃烧以减少对环境的污染并减少资源消耗，提高经济效益，缓解能源紧张的局面。

实用新型内容

为了实现上述的目的，本实用新型采取在炉内设置火囱的措施，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的高温环境中逗留时间延长，同时因炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，改善着火条件，达到消除煤烟的效果，实现煤和生物质燃料的洁净燃烧。本实用新型燃烧设备的特征是在炉内设置火囱，炉内火囱构成燃烧室与炉膛间的烟气通道，火囱的吸火口在燃烧室与炉内火囱的接合部，火囱的出火口在炉膛内，燃烧室内燃料燃烧所产生的炽热火焰气流通过炉内火囱进入到炉膛，进入到炉膛内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面。所述的炉内火囱由耐火蓄热材料围护构成，火囱内没有金属受热面，火囱的内空自下而上可以为等截面/或渐变截面/或多变截面的，优选方案为多变截面的；当炉内火囱的内空采用多变截面方案时，炉内火囱由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段组成。设备运行时，燃烧室内的炽热火焰气流被吸入炉内火囱，在火囱内继续燃烧；为了能使未燃烬的残余可燃性气体及炭微粒在进入炉膛前彻底燃烬，在火囱的火气出口段还有补氧燃烧口、补氧供风孔，使这里得到进一步燃烬，避免气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失，提高设备的燃烧效率，补氧的供风通道设置在炉内火囱的管壁上，用火囱管壁的热量来预热补氧燃烧的空气，使补氧燃烧口达到稳定燃烧，进入到补氧供风通道的为氧气或空气。所述的燃烧室由耐火蓄热材料围护构成，燃烧室与炉膛隔离，燃烧室内不设炉水循环系统的受热面，燃烧室内的燃料燃烧产生的热能通过耐火蓄热围护体以辐射传热的方式向炉膛内的受热面传递，同时燃料燃烧所产生的高温烟气通过炉内火囱的抽吸作用进入到炉膛；当燃料为原煤或散煤时，在燃烧室内还有防焦箱；为了抑制煤烟的生成，并同时实现增值燃烧，把水蒸汽作为气化剂送入燃烧室内，与炽热的炭进行化学反应，生成气体燃料，还通过调节进入到燃烧室内的水蒸汽的量来控制燃烧室的温度。所述的燃料包括原煤、散煤、生物质、煤质型煤、生物质型煤，其中：所述的原煤、散煤、煤质型煤包括无烟煤和烟煤的煤种；所述的生物质包括薪柴、谷壳及农林废弃物；所述的生物质型煤包括秸秆、谷壳、煤其中的一种或几种加入添加剂压制成的一定程度和形状的制品燃料。进入到燃烧室内的燃料通过预热、烘干、挥发物逸出、气化、着火燃烧，直至燃烬；在这一过程中，燃料中被烘出的水蒸汽以及被作为气化剂送入燃烧室的水蒸汽与炽热的碳发生氧化—还原反应，生成—氧化碳、氢气，也在燃烧室完成燃烧；燃烧室产生的炽热火焰气流被吸入炉内火囱，在火囱内继续燃烧，直至燃烬。

本实用新型的炉内火囱的存在，使得燃烧火焰的物理行程增长，烟气在燃烧区域的逗留时间延长，同时由于燃烧室内及火囱内不设置水循环系统的受热面而造就的高温环境、炉内火囱的抽吸作用形成强紊流，使空气与燃料更好的混合，这三个方面使得着火条件得到了极大的改善，不仅燃料得到了充分的燃烧而燃烬，同时消除了煤烟，减少了对环境的污染。本实用新型通过炉内火囱的抽吸作用可以使空气与燃料进行很好的混合，因此可以实现低氧燃烧，以减少有害物NO_x的生成。本实用新型可以直接燃用薪柴、谷壳之类的生物质燃料，不会产生黑烟。

本实用新型所述的燃烧设备包括开水炉、热水炉、有机热载体锅炉、蒸汽锅炉、窑炉的燃烧设备。

本实用新型的上述措施使燃煤设备污染大气环境的问题得到解决、实现了煤和生物质燃料的洁净燃烧，并使得应用生物质燃料、提高燃料的燃烧效率、减少资源消耗、提高经济效益、缓解能源紧张的局面的目的得以实现。

本实用新型的有益效果是：采取在炉内设置火囱的措施来改善着火条件，有效地消除了煤烟，实现了煤和生物质燃料的洁净燃烧，减少了对环境的污染，燃料经过多次燃烧，避免了气体不完全燃烧热损失和固体不完全燃烧热损失，提高燃料燃烧的效率，减少了资源消耗，降低燃料成本负担，使企业提高经济效益。

附图说明

本实用新型提供下列附图作进一步的说明，但各附图及以下所述的具体实施方式均不构成对本实用新型的限制：

图1是本实用新型的燃烧工艺流程方框图。

图2是由本实用新型燃烧设备构成的双层炉排的热水炉、有机热载体锅炉的设备结构图。

图3是由本实用新型燃烧设备构成的蒸汽锅炉设备结构图。

图4是由本实用新型燃烧设备构成的开水炉设备结构图。

图5是由本实用新型燃烧设备构成的机械操作的锅炉设备结构图。

图中：1.热水或热介质出口集箱/锅筒，2.下降管，3.火囱的火气出口，4.火囱的火焰引出段，5.火囱的文丘里拔火段，6.火囱的火焰引入段，7.火囱的吸火口，8.废气通道，9.废气出口，10.底座，11.燃烧室，12.炉排，13.灰室/风室，14.清灰门，15.上炉排，16.点火门，17加煤门，18.水蒸汽喷嘴，19.燃烧室的顶，20.水冷壁，21.集热器，22.保温围护体，23.外壳，24.除灰门/检查门，25.炉膛，26.补氧燃烧口，27.补氧风孔，28.补氧风道，29.补氧进风口，30.开水箱，31.温度表，32.排气管，33.检查门，34.冷渣室，35.出渣口，36.炉排变速箱，37.上炉排摇动控制器，38.拨火门，39.机械-风力抛煤机。

具体实施方式

图2所示的实施例是由本实用新型燃烧设备构成的热水炉、有机热载体锅炉的设备本体，主要由燃烧室(11)、炉膛(25)、火囱的火焰引入段(6)、火囱的文丘里拔火段(5)、火囱的火焰引出段(4)、上炉排(15)、炉排(12)、灰室(13)、热水或热介质出口集箱(1)、集热器(21)、水冷壁(20)、下降管(2)、废气通道(8)、保温围护体(22)、外壳(23)组成，其中：火囱的火焰引入段(6)、文丘里拔火段(5)、火焰引出段(4)构成炉内火囱，火囱的吸火口(7)在燃烧室(11)与炉内火囱的接合部，火气出口(3)在炉膛(25)内；炉内火囱及燃烧室由耐火蓄热材料构成围护体；燃烧室(11)与炉膛(25)隔离，炉内火囱构成燃烧室与炉膛之间的烟气通道，上炉排(15)把燃烧室(11)分隔为上下两部分。本实施例在设备冷炉启动时，先把燃料均匀地撒布在上炉排(15)上，在炉排(12)上撒布不发烟的煤炭或焦炭作为引燃燃料，通过点火门(16)点火，使炉排(12)上的引燃燃料着火燃烧，进行炉内预热，燃烧产生的热气流使得炉内火囱发生抽风引力作用，把燃烧室(11)燃烧产生的热能抽吸到炉膛(25)内；燃烧室(11)燃烧的热能同时加热上炉排(15)上的燃料层，并使上炉排(15)上的燃料着火燃烧，加热燃烧室(11)的上部分。在设备正常运行时，打开燃烧室(11)的加煤门(17)，空气也通过加煤门(17)进入到燃烧室(11)的上部分，间断性地把新燃料均匀地抛撒在上炉排(15)的灼热燃料燃烧层上，新加入的燃料通过预热、烘干、挥发物逸出、气化、着火燃烧，燃烧所产生的高温烟气穿过上炉排(15)上的灼热燃烧层进入到燃烧室(11)的下部分，燃料中被烘出的水蒸汽及未燃烬的挥发物也随高温烟气一起穿过上炉排(15)的灼热燃料层进入到燃烧室(11)的下部分，其中水蒸汽与炽热的炭发生化学，生成气态还原物—氢气和—氧化碳，未燃烬的挥发物、焦油、C_nH_m、煤烟及生成的气态还原物在燃烧室(11)的下部分中进行二次燃烧而燃烬，干馏后的燃煤同时也由上炉排(15)的间隙漏落到炉排(12)上继续燃烧直至燃烬。在燃烧室(11)产生的炽热火焰气流由火囱吸火口(7)进入炉内火囱，经过火焰引入段(6)、文丘里拔火段(5)、火焰引出段(4)，由火气出口(3)进入到炉膛(25)内，进入到炉膛(25)内的炽热火焰气流把热能传递给炉膛内的受热面，交换出热能后因密度增大而下降，废气由出口(9)排出。

图3所示的实施例是由本实用新型燃烧设备构成的一种蒸汽锅炉的设备，主要由燃烧室(11)、炉排(12)、火囱的火焰引入段(6)、火囱的文丘里拔火段(5)、火囱的火焰引出段(4)、炉膛(25)、灰室/风室(13)、锅筒(1)、下降管(2)、集热器(21)、水冷壁(20)、废气通道(8)、保温围护体(22)、外壳(23)组成，其中：火囱的火焰引入段(6)、文丘里拔火段(5)、火焰引出段(4)构成炉内火囱，火囱的吸火口(7)在燃烧室(11)与炉内火囱的接合部，火气出口(3)在炉膛(25)内；炉内火囱及燃烧室由耐火蓄热材料构成围护体；燃烧室(11)与炉膛(25)隔离，燃烧室(11)产生的高温烟气通过炉内火囱进入炉膛(25)，燃烧室(11)内燃料燃烧时产生的热能还通过蓄热围护体以辐射传热的方式向炉膛(25)内的受热面传递；在灰室/风室(13)还有水蒸汽喷嘴(18)接入，当燃烧室内的燃烧正常时，喷入水蒸汽以抑制煤烟的生成，并使水蒸汽与灼热的炭发生化学反应生成可燃性气体，实现增值燃烧；在火囱的火焰引出段(4)有补氧燃烧口(26)和补氧风孔(27)，在火囱的管壁上有补氧风道(28)，通过补氧进风口(29)进入到补氧风道(28)的氧气或空气可以得到预热。本实施例中，燃料在燃烧室内通过预热、烘干、挥发物逸出、气化、着火燃烧，直至完全燃烧；未燃烬的气化物及炭微粒在炉内火囱的火焰引出段(4)进行补氧燃烧，直至燃烬。

图4所示的实施例是由本实用新型燃烧设备构成的开水炉设备，主要由燃烧室(11)、火囱的火焰引入段(6)、火囱的文丘里拔火段(5)、火囱的火焰引出段(4)、炉膛(25)、开水箱(30)、集热器(21)、保温围护体(22)、外壳(23)组成，其中：火焰引入段(6)、文丘里拔火段(5)、火焰引出段(4)构成炉内火囱，火囱的吸火口(7)在燃烧室(11)与炉内火囱的接合部，火气出口(3)在炉膛(25)内；炉内火囱及燃烧室由耐火蓄热材料构成围护体；燃烧室(11)与炉膛(25)隔离，燃烧室(11)产生的高温烟气通过炉内火囱进入炉膛(25)，燃烧室(11)内燃料燃烧时产生的热能还通过蓄热围护体以辐射传热的方式向炉膛(25)内的受热面传递；在火囱的火焰引出段(4)有补氧燃烧口(26)和补氧风孔(27)，在火囱的管壁上有补氧风通道(28)，空气或氧气通过补氧进风口(29)进入补氧风通道(28)。

图5所示的实施例是由本实用新型燃烧设备构成的机械操作的锅炉设备，主要由燃烧室(11)、火囱的文丘里拔火段(5)、火囱的火焰引入段(6)、火囱的火焰引出段(4)、炉膛(25)、上炉排(15)、炉排(12)、风室(13)、冷渣室(34)、炉排变速箱(36)、上炉排摇动控制器(37)、机械-风力抛煤机(39)、锅筒(1)、下降管(2)、集热器(21)、水冷壁(20)、保温围护体(22)、外壳(23)组成，其中：火囱的火焰引入段(6)、文丘里拔火段(5)、火焰引出段(4)构成炉内火囱，火囱的吸火口(7)在燃烧室(11)与炉内火囱的接合部，火气出口(3)在炉膛(25)内；炉内火囱及燃烧室由耐火蓄热材料构成围护体；燃烧室(11)与炉膛(25)隔离，炉内火囱构成燃烧室与炉膛之间的烟气通道，上炉排(15)把燃烧室(11)分隔为上下两部分。本实施例中的上炉排(15)为摇动炉排，由摇动控制器(37)进行控制漏煤速度；燃烧室(11)下部分的炉排(12)为机械往复炉排，通过炉排变速箱(36)驱动。炉排(12)也可以是链条炉排；上炉排(15)也可以用机械振动炉排。本实施中，燃料和空气由机械-风力抛煤机(39)送入到燃烧室(11)的上部分，燃料的燃烧及烟气流程与图2所示的实施例相似。本实施例的燃烬灰渣先在冷渣室(34)冷却，再从出渣口(35)由出渣机运出。

在本实用新型所述的图2、3、5的实施例中，如将炉膛设计成窑道，既成为窑炉，用于烧制陶瓷产品。

Claims (6)

1.炉内设置火囱的无烟燃烧设备，包括固体燃料的干馏及气化燃烧技术，其特征是在炉内设置火囱，炉内火囱构成燃烧室与炉膛之间的烟气通道，燃烧室内燃料的燃烧所产生的炽热火焰气流通过炉内火囱进入到炉膛。

2.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧设备，其特征是所述的炉内火囱的围护体用耐火蓄热材料构筑。

3.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧设备，其特征是炉内火囱由火焰引入段、文丘里拔火段、火焰引出段组成，其中：火焰引入段的吸火口在燃烧室，火焰引出段的出火口在炉膛。

4.根据权利要求1或2所述的炉内设置火囱的无烟燃烧设备，其特征是在炉内火囱的火气出口段还有补氧燃烧口、补氧供风孔，补氧风室在火囱的管壁上，进入到补氧风室的为氧气或空气。

5.根据权利要求1所述的炉内设置火囱的无烟燃烧设备，其特征是所述的燃烧室的围护体用耐火蓄热材料构筑。

6.根据权利要求5所述的炉内设置火囱的无烟燃烧设备，其特征是燃烧室内还有防焦箱。

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