CN203036668U - 燃煤水蒸汽助燃炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃煤水蒸汽助燃炉，包括燃煤炉本体，燃煤炉的排烟道水平段上安装有水蒸汽产生器，炉膛底部设置的炉排上安装有箅条，箅条上设有箅条蒸汽喷嘴，炉膛穹顶和炉壁上部均安装有炉膛蒸汽喷嘴，水蒸汽产生器产生的水蒸汽通过水蒸汽输送管线最后分别从箅条蒸汽喷嘴和炉膛蒸汽喷嘴喷出；燃煤炉的炉壁上还安装有温度传感器，温度传感器与安装在燃煤炉外面的蒸汽流量控制器相连，蒸汽流量控制器与安装在水蒸汽输送管线上的电子流量阀相连。本实用新型结构简单，使用安全方便，可以有效提高煤炭热效率，减少煤渣量和烟尘量，降低烟尘的排放量，同时可实现自动除渣。

Description

燃煤水蒸汽助燃炉

技术领域

本实用新型属于燃煤炉技术领域，具体是一种可以提高煤炭热效率、降低烟尘排放同时可实现自动除渣的燃煤水蒸汽助燃炉。 

背景技术

现有的提高燃煤热效率的方法主要有三种：一是通过对煤炭进行反复多次燃烧的方法；二是将煤制成煤粉，采用粉煤燃烧器的方法；三是将煤进行转化，制成水煤气的方法。 

上述方法在实际生活中被广泛采用，但是也有许多不尽如人意的地方：方法一在煤渣的筛选、分离和回炉等方面耗费了大量的人力、物力和财力，而且效果不理想；方法二在将煤磨制成煤粉的过程中耗费大量的能量，而且燃烧过程中要合理调整风、粉煤的配合度，控制送风机入口空气温度，以及需要定期对炉膛受热面吹灰和清渣，整体技术要求高、难度大；方法三在生产水煤气的过程中会产生大量废水（俗称酚水），其成分复杂、含剧毒，处理起来比较困难，而且由于生产时工作状态为高温高压，产生的可燃性气体极易引起爆炸，存在较大的安全隐患。 

实用新型内容

为解决现有燃煤炉热效率低、煤渣量大、除渣繁琐、操作复杂以及安全性差等问题，本实用新型提供一种燃煤水蒸汽助燃炉，可以有效提高煤炭热效率，降低烟尘的排放量，同时可实现自动除渣。 

本实用新型解决其技术问题所依据的科学原理是：在燃烧室内向处于高温状态中的煤喷洒一定量的水蒸汽，在一定条件下就会发生以下化学反应，生成可燃气体氢气（H₂）和助燃气氧气（O₂），使煤由固态燃料转变为气态燃料。发生的化学反应如下： 

（1） 

（2）

（3）

（4）

  

方程（1）：为常态下的煤燃烧过程，理论上1摩尔的碳和1摩尔的氧气燃烧释放393.5KJ的热量。

方程（2）：为1摩尔的碳与1摩尔的水蒸气一定温度下生成可燃性气体一氧化碳和氢气，要吸收掉131.5KJ的热量。 

方程（3）：为1摩尔的一氧化碳与0.5摩尔的氧气燃烧生成二氧化碳，同时释放283.2KJ的热量。 

方程（4）：为1摩尔的氢气与0.5摩尔的氧气燃烧生成气态水，同时释放241.8KJ的热量。 

理论上，如果1摩尔碳完全发生方程（1）所示的化学反应所释放的热量与1摩尔碳发生方程（2）、（3）、（4）所示的化学反应是绝对相等的，但是据数据统计，现有的燃煤炉的煤燃烧率在50%~80%，那么如果把其中未燃烧部分中的80%通过方程（2）、（3）、（4）转化成容易充分燃烧的气体，便能将原来的煤的燃烧率提高到90%~96%，有效提高了煤的燃烧率。 

本实用新型提供的技术方案是：一种燃煤水蒸汽助燃炉，包括燃煤炉本体，其特征在于：所述燃煤炉的排烟道水平段上安装有水蒸汽产生器，炉膛底部设置的炉排上安装有箅条，箅条上设有箅条蒸汽喷嘴，炉膛穹顶和炉壁上部均安装有炉膛蒸汽喷嘴，水蒸汽产生器产生的水蒸汽通过水蒸汽输送管线最后分别从箅条蒸汽喷嘴和炉膛蒸汽喷嘴喷出；燃煤炉的炉壁上还安装有温度传感器，温度传感器与安装在燃煤炉外面的蒸汽流量控制器相连，蒸汽流量控制器与安装在水蒸汽输送管线上的电子流量阀相连。 

所述箅条为中空的，其截面为椭圆形，箅条端部通过滑动管接头与水蒸汽输送管线连接。 

所述箅条可以绕自身轴线旋转，相邻箅条间由一对啮合齿轮驱动，实现对辊运动。 

所述水蒸汽输送管线分为水蒸汽主输送管和水蒸汽次输送管，其中水蒸汽次输送管分为炉膛蒸汽输送管和炉排蒸汽输送管。 

所述电子流量阀安装在水蒸汽主输送管上。 

所述炉膛蒸汽输送管与炉膛蒸汽喷嘴连通，炉排蒸汽输送管经蒸汽分流管后连接箅条端部，进而与箅条蒸汽喷嘴连通。 

所述温度传感器通过套有隔热保护层的导线与蒸汽流量控制器相连。 

所述炉排由独立电机驱动。 

所述炉排底部设置有排炉渣漏斗，排炉渣漏斗底部还设置有刮板输送机。 

本实用新型的有益效果是： 

（1）可将一部分固体煤转化成容易燃烧的气体，减少了煤渣量和烟尘量，提高了煤的热利用率，降低了耗煤量；

（2）喷出的水蒸汽有一部分会喷洒到煤渣、煤灰上，减少了煤灰的飞扬，降低了灰尘污染；

（3）炉排上的蓖条可绕自身轴线旋转，对堆积在它们上边的煤层形成一种挤压搅动，增大了煤块与空气的接触面积，有利于通风和排渣；此外，安装在炉排底部的刮板输送机把漏落的煤灰、煤渣运出燃煤炉，实现了自动除渣，从而降低了燃煤炉操作工人的劳动强度；

（4）本实用新型结构简单，使用安全方便。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。 

图2为图1中炉排的结构示意图。 

图3为图2中箅条的除渣原理图。 

图4为蒸汽流量控制原理图。 

图5为图1中水蒸汽产生器的结构示意图。 

图中：1、燃煤炉底座，2、炉膛，3、炉壁，4、炉膛蒸汽喷嘴，5、炉膛穹顶，6、水蒸气产生器，7、排烟道，8、炉膛蒸汽输送管，9、炉排蒸汽输送管，10、水蒸汽主输送管，11、炉排，12、温度传感器，13、蒸汽流量控制器，14、电子流量阀，15、排炉渣漏斗，16、刮板输送机，17、箅条，18、箅条蒸汽喷嘴，19、蒸汽分流管，20、滑动管接头，21、啮合齿轮，22、换热管，23、储气罐，24、压力表，25、蒸汽出气管，26、压力安全阀，27、水蒸汽产生器排水管，28、水蒸汽产生器进水管。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型不仅限于该实施例。 

如图1所示，本实用新型包括燃煤炉本体，其中排烟道7水平段上安装有水蒸汽产生器6，位于炉膛2底部、燃煤炉底座1上方设置的炉排11上安装有多根箅条17，箅条上设有多个箅条蒸汽喷嘴18，炉膛穹顶5和炉壁3上部均安装有炉膛蒸汽喷嘴4；水蒸汽产生器产生的水蒸汽先通过水蒸汽主输送管10，然后通过炉膛蒸汽输送管8和炉排蒸汽输送管9分别从炉膛蒸汽喷嘴和箅条蒸汽喷嘴喷出；燃煤炉的炉壁上安装有温度传感器12，温度传感器与安装在燃煤炉外面的蒸汽流量控制器13相连，蒸汽流量控制器与安装在水蒸汽主输送管上的电子流量阀14相连；炉排底部设置有排炉渣漏斗15，排炉渣漏斗底部、燃煤炉底座上还设置有刮板输送机16。 

如图2所示，箅条为中空的，其上设置有多个箅条蒸汽喷嘴；炉排由独立电机驱动，带动箅条绕自身轴线旋转，相邻箅条间由一对啮合齿轮21驱动，实现对辊运动；箅条端部通过滑动管接头20与蒸气分流管连接，从而保证蓖条在旋转过程中与蒸气分流管的密闭性。从水蒸汽产生器中来的水蒸汽首先进入位于炉排两侧的炉排蒸汽输送管，然后通过蒸气分流管19进入每根蓖条中，最后经安装在蓖条上的箅条蒸汽喷嘴喷出。 

如图3所示，由于蓖条截面为中空的椭圆截面，相邻蓖条旋转会导致蓖条间隙发生周期性变化；当蓖条处于图中所示的第三个位置时，相邻蓖条形成的间隙即为理论上容许使用的最小煤粒的粒径，因此可以据此选择合适大小的煤粒，也可以根据煤粒的大小设计蓖条截面。在蓖条旋转一周的过程中，图中所示的蓖条上的两指定圆圈点在横向和竖向位置都发生了变化，这种间距时大时小，位置也时高时底，会对炉排上堆积的煤层产生挤压搅动，可有效除去煤表面的煤渣并能增大煤层间的空隙。 

如图4所示，温度传感器通过套有隔热保护层的导线与蒸汽流量控制器的信号输入端相连，温度传感器用于测试炉膛内的温度，并把温度信号传输给蒸汽流量控制器；蒸汽流量控制器的输出端与电子流量阀相连，用于将处理后的电信号传输给电子流量阀并控制其执行相应动作，实现不同燃烧阶段不同温度时的水蒸汽喷射量的调节。 

如图5所示，水蒸汽产生器主要包括换热管22、储气罐23、压力表24、蒸汽出气管25和压力安全阀26，底部设有用于排水的水蒸汽产生器排水管27和用于进水的水蒸汽产生器进水管28，其中换热管要安装在燃煤炉的排烟道内，越靠近炉膛出口越好，且换热管的最大迎风面要与烟气的流向垂直，同时要避免储气罐直接接触高温烟气。使用前要将水蒸汽产生器灌满水，避免干烧，压力安全阀的开启压力不高于2MPa。 

点火前，先通过水蒸汽产生器进水管给水蒸汽产生器灌满水。起初阶段，炉膛内的温度传感器测试炉膛内的温度并把温度信号传给蒸汽流量控制器，由于温度较低没有达到蒸汽流量控制器控制电子流量阀开启的温度，炉膛内发生方程（1）中的化学反应；当炉膛内温度升高到一定值后，达到蒸汽流量控制器控制电子流量阀开启的温度，此时蒸汽流量控制器发出开启电子流量阀的电信号，电子流量阀开启，水蒸汽产生器内的水蒸汽通过炉膛蒸汽输送管和炉排蒸汽输送管分别从炉膛蒸汽喷嘴和箅条蒸汽喷嘴喷出，一部分水蒸汽喷入炉排上的煤层中，另一部分水蒸汽喷洒到煤渣、煤灰上，此时水蒸汽遇到高温的碳会发生方程（2）、（3）、（4）中的化学反应；炉排在独立的电动机的驱动下，蓖条绕各自轴线转动，对堆积在它们上边的煤层形成一种挤压搅动，完成布蒸汽和清渣过程；最后煤渣和煤灰经排炉渣漏斗排入设置在排炉渣漏斗底部的刮板输送机上排出。 

Claims (9)

1.一种燃煤水蒸汽助燃炉，包括燃煤炉本体，其特征在于：所述燃煤炉的排烟道水平段上安装有水蒸汽产生器，炉膛底部设置的炉排上安装有箅条，箅条上设有箅条蒸汽喷嘴，炉膛穹顶和炉壁上部均安装有炉膛蒸汽喷嘴，水蒸汽产生器产生的水蒸汽通过水蒸汽输送管线最后分别从箅条蒸汽喷嘴和炉膛蒸汽喷嘴喷出；燃煤炉的炉壁上还安装有温度传感器，温度传感器与安装在燃煤炉外面的蒸汽流量控制器相连，蒸汽流量控制器与安装在水蒸汽输送管线上的电子流量阀相连。

2.根据权利要求1所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述箅条为中空的，其截面为椭圆形，箅条端部通过滑动管接头与水蒸汽输送管线连接。

3.根据权利要求1或2所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述箅条可以绕自身轴线旋转，相邻箅条间由一对啮合齿轮驱动，实现对辊运动。

4.根据权利要求1所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述水蒸汽输送管线分为水蒸汽主输送管和水蒸汽次输送管，其中水蒸汽次输送管分为炉膛蒸汽输送管和炉排蒸汽输送管。

5.根据权利要求1或4所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述电子流量阀安装在水蒸汽主输送管上。

6.根据权利要求1、2或4所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述炉膛蒸汽输送管与炉膛蒸汽喷嘴连通，炉排蒸汽输送管经蒸汽分流管后连接箅条端部，进而与箅条蒸汽喷嘴连通。

7.根据权利要求1所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述温度传感器通过套有隔热保护层的导线与蒸汽流量控制器相连。

8.根据权利要求1所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述炉排由独立电机驱动。

9.根据权利要求1或8所述的燃煤水蒸汽助燃炉，其特征在于：所述炉排底部设置有排炉渣漏斗，排炉渣漏斗底部还设置有刮板输送机。

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