CN202915347U

CN202915347U - 燃水煤浆立式旋风炉装置

Info

Publication number: CN202915347U
Application number: CN2012205242342U
Authority: CN
Inventors: 罗强; 周俊虎; 华炜; 岑可法; 赵西明; 黄镇宇; 张宝生; 张彦威; 孙国臣; 刘建忠; 陈立国; 靖维飞
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Zhejiang University ZJU
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2022-10-12

Abstract

本实用新型涉及燃烧炉设备，旨在提供一种燃水煤浆立式旋风炉装置。该装置包括作为燃尽室的锅炉本体、作为燃烧室的前置炉以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在炉膛底部设出渣口。本实用新型选用水煤浆作为液态排渣立式旋风炉的燃料，可以大幅提高立式旋风炉的捕渣效率，减少烟气中飞灰含量，具有节能环保的特点，适合于石化行业等需要高温清洁烟气的工业场所，具有良好的工业应用前景。

Description

燃水煤浆立式旋风炉装置

技术领域

本实用新型涉及燃烧炉设备，特别涉及一种以水煤浆为燃料的立式旋风炉装置。尤其涉及到采用不同冷却方式的燃水煤浆立式旋风炉装置。

背景技术

我国的煤资源丰富，但石油和天然气资源匮乏，以煤为主的能源结构将长期存在，煤炭是重要的能源和化工原料，而它又是不可再生的资源。近几年，由于世界性的石油危机和资源枯竭，节能减排已成为许多国家应对资源日趋紧张的当务之急。我国是产煤大国也是消耗煤大国，出产的煤绝大多数用于直接燃烧。但煤在燃烧过程中存在着火困难、燃烧效率低下、环境污染严重等一系列问题，因此提高煤燃烧的效率,降低着火温度，减少环境污染成为我国节能减排工作的重中之重。

水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由65%~70%的煤粉、30%~35%的水和少量化学添加剂组成的混合物。它是以煤代油的石油替代技术，既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性、稳定性和雾化特性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO₂都比一般的燃煤锅炉低。同时由于水煤浆中的水分在燃烧时还具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低100℃左右，因此可以在一定程度上降低NO_x的排放量。

液态排渣炉（旋风炉）在我国的发展由于结合了附烧钙镁磷肥的综合利用，应用范围已经较为广泛。同时，旋风炉在附烧钙镁磷肥之后，降低了燃煤的灰熔点，因此，对燃煤的适应性几乎不再受灰熔点的限制，扩大了旋风炉对燃料的适应范围。迄今为止，旋风炉先后燃用过烟煤、贫煤、无烟煤和褐煤，基本上可以适应不同挥发分含量的煤种。但是，目前的应用及研究均是以煤粉作为燃料的立式旋风炉。考虑到水煤浆作为燃料的实用性和经济性，如何在旋风炉中燃用水煤浆显得尤为重要，具有较好的工业应用前景和节能减排优势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种具有良好工业应用前景的高效燃水煤浆立式旋风炉的装置。

为解决技术问题，本实用新型提供的技术方案是：

提供一种燃水煤浆立式旋风炉装置，包括作为燃烬室的锅炉本体，还包括作为燃烧室的前置炉，以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；所述前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在底部设出渣口。

作为一种改进，所述前置炉的炉体为膜式水冷壁结构：外侧设保温材料层、中间为水冷管，水冷管的内侧表面密布渣钉，在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；炉底处设连接水冷管的冷却水入口，炉体上部设蒸汽出口，蒸汽出口经汽包接于水冷管。

作为一种改进，在所述前置炉的燃烧器与膜式水冷壁结构的炉体之间，还设有一个绝热稳燃室，其炉壁为耐火砖砌筑的绝热壁面。

作为一种改进，所述捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。

作为一种改进，所述前置炉的炉体为空冷夹套结构：炉膛最里层是耐火层，依次往外是保温层、空冷夹套、钢板；炉底处设连接空冷夹套的空冷入口，空冷夹套中的空气通道沿着炉膛一侧向上布置，在炉膛上部另一侧向下布置，最后与空冷出口相接；空冷出口分别接至燃烧器处的一次风喷口、二次风喷口，以及上部切向的二次风喷口和下部切向的二次风喷口；所述二次风喷口设于燃烧器处。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型选用水煤浆作为液态排渣立式旋风炉的燃料，可以充分发挥该炉型的优点，并综合利用水煤浆燃料低灰低硫的特点，大幅提高立式旋风炉的捕渣效率，减少烟气中飞灰含量，具有节能环保的特点，适合于石化行业等需要高温清洁烟气的工业场所，具有良好的工业应用前景。

附图说明

图1为采用膜式水冷壁结构的前置炉；

图2为采用空冷夹套结构的前置炉。

图中附图标记为：1一次风喷口、2蒸汽出口、3渣层、4耐火层、5水冷管、6保温层、7冷却水入口、8出渣口、9捕渣管、10蒸汽出口、11水煤浆喷枪；12上切向二次风喷口、13下切向二次风喷口、14空冷入口、15空冷出口、16空冷夹套、17保温层、18耐火层、19预燃室二次风喷口。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施方式进行阐述。

本实用新型中的燃水煤浆立式旋风炉装置分为前置炉（燃烧室）、过渡烟道、锅炉本体（燃烬室）三个部分。立式旋风炉布置在锅炉本体之前，由于燃料首先进入，故称前置炉。

前置炉上部安装旋流燃烧器，二次风口布置在圆筒体部分，筒底构成出渣口8。水煤浆由供浆系统进入前置炉顶部的燃烧器，经水煤浆喷枪11雾化后喷入燃烧室进行燃烧，一次风由前置炉的顶部燃烧器送入，二次风通过圆筒体割线方向引入，在前置炉内造成旋转气流，使燃料在前置炉内进行强烈燃烧。由前置炉出来的高温烟气在锅炉本体内仍会继续燃烬，烟气进一步受到冷却。

本实用新型中，前置炉的膜式水冷壁的布置方法是：

前置炉如采用绝热炉壁，存在耐火砖寿命较短、造价成本高以及更换维护的施工周期长等缺陷，较为合理的布置是采用水冷炉壁，即膜式水冷壁结构。在水冷管的表面密布渣钉，渣钉L/d=15/10mm，在满布渣钉的膜式水冷壁内侧表面涂抹碳化硅涂料，厚20mm。在膜式水冷壁外侧表面敷设适当尺寸的保温材料。

过渡烟道中的捕渣管束的冷却方式采用和燃烧室类似的结构：捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。该结构简单可靠，根据计算其吸热的分额为旋风燃烧室的1.5倍，捕渣管9的间距不大，考虑涂料和固态渣层，捕渣管的外径为Ф80左右。

由于膜式水冷壁会对前置炉的温度造成一定影响，使燃烧温度降低。因此在前置炉的上部600mm范围内用耐火砖砌筑绝热壁面，可提高水煤浆着火区域的温度，炉壁无液态渣，不受液态渣的侵蚀，对水煤浆的着火和燃烬有利，又可减少蒸汽产生。

本实用新型进一步提供了立式旋风炉空冷夹套的布置方法：

与上述旋风炉的前置炉不同的是，炉膛最里层是耐火层18，依次往外是保温层17、空冷夹套16、钢板。空气从空冷入口14进入空冷夹套16中，沿着炉膛一侧往上，在炉膛上部另一侧往下进入到空冷出口15；然后从空冷出口15，被加热的空气分别进入燃烧器处的一次风喷口1、二次风喷口，以及上部切向的二次风喷口12和下部切向的二次风喷口13。空气在空冷夹套16中被加热，从炉膛散出的热量被空气吸收再次进入到炉膛，这样不仅减少炉膛的散热损失，提高了旋风炉的热效率，同时提高了进入炉膛的空气的温度，更有利于水煤浆的着火和燃烧。

与采用膜式水冷壁的旋风炉相比，由于是采用空冷夹套16，被空气吸收的热量比采用水冷方式吸收的热量少很多，所以炉膛内部的温度比采用水冷方式的要高，更利于液态排渣。同样，采用空冷夹套16也能使得旋风炉能够减少保温层的厚度，从而降低了旋风炉建设费用，也降低了保温层的热负荷，延长了保温材料的寿命。

本实用新型的使用方法：

前置炉由高能点火器点燃轻柴油，待炉膛加热到一定温度后，水煤浆以一定的速度喷入旋风炉膛，水煤浆喷枪11的浆压为0.6~0.8MPa、气压为0.8MPa。喷入的水煤浆雾化成细小的颗粒，一次风和二次风以一定的周向速度进入炉膛，形成强烈的旋转气流，颗粒在运动到壁面的过程中，水迅速气化，颗粒温度升高，一部分颗粒着火燃烧。另一部分颗粒随气流附着在壁面上，由于受到沉积壁面很强的粘附作用，一旦着膜将很难再回到空间而被气流携带。颗粒在渣膜上沉积后，其燃烧位置是不停在变化的。当燃烧和排渣均达到稳定后，渣膜形成一定厚度的分布。同时由于沿着炉膛往下，温度逐渐升高，渣膜流动层向下流动加快，渣膜并逐渐减薄，液态渣从出渣口8流出。

Claims

1.一种燃水煤浆立式旋风炉装置，包括作为燃尽室的锅炉本体，其特征在于，该装置还包括作为燃烧室的前置炉，以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；所述前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在炉膛底部设出渣口。

2.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述前置炉的炉体为膜式水冷壁结构：外侧设保温材料层、中间为水冷管，水冷管的内侧表面密布渣钉，在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；炉底处设连接水冷管的冷却水入口，炉体上部设蒸汽出口，蒸汽出口经汽包接于水冷管。

3.根据权利要求2所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，在所述前置炉的燃烧器与膜式水冷壁结构的炉体之间，还设有一个绝热稳燃室，其炉壁为耐火砖砌筑的绝热壁面。

4.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。

5.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述前置炉的炉体为空冷夹套结构：炉膛最里层是耐火层，依次往外是保温层、空冷夹套、钢板；炉底处设连接空冷夹套的空冷入口，空冷夹套中的空气通道沿着炉膛一侧向上布置，在炉膛上部另一侧向下布置，最后与空冷出口相接；空冷出口分别接至燃烧器处的一次风喷口、二次风喷口，以及上部切向的二次风喷口和下部切向的二次风喷口；所述二次风喷口设于燃烧器处。