CN204853444U - 一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机 - Google Patents

Abstract

一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，涉及型煤燃烧设备技术领域。包括燃烧机构、与燃烧机构连通的导热机构，燃烧机构内部设有相互平行的前进风火床炉排、后出火火床炉排，两者前倾于燃烧机构的侧壁，与燃烧机构底面呈锐角α，将燃烧机构内部依次分隔成用于进风的风室、用于燃烧型煤的燃烧反应仓、用于燃烧气化气体的着火炉膛燃烧室，燃烧反应仓分别与风室、着火炉膛燃烧室连通；前进风火床炉排上从上至下均布有助燃器；风室通过进风调整装置与外界连通，燃烧反应仓下部设有除灰机构，上部设有进料料斗，着火炉膛燃烧室通过火焰导出口与导热机构连通。型煤燃烧热效率高，燃烧速度快，燃烧充分，运行稳定、可靠。

Description

一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机

技术领域

本实用新型涉及型煤燃烧设备技术领域。

背景技术

环保成型型煤是由一种或多种优质低硫、析出物质相对较少的易燃煤种组成。主要由煤粉及小颗粒组成，由人工采用机械挤压而成为球状或扁球状的型煤，煤粉及颗粒被固化，燃烧过程中飞灰大量减少，且具有热值高、含硫成分少、燃烧时间长、燃烧完全、环保、易燃等特点，其经济效益和社会价值非常高。

但型煤在目前的燃烧设备中燃烧时，普遍存在热效率低的问题，和原煤相比热效率一般约占原煤的30%-60%左右，使用户对型煤的认识停留在，热量低、不好烧，供暖温度低，供热无保障，不被用户认可。使今后推行燃用洁净型煤的战略布局陷入了僵局。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，型煤在其中燃烧时热效率高，基本和原煤相当，保持了燃煤气化、煤气着火的特点；燃烧速度快，燃烧充分，运行稳定、可靠，使用起来环保、节能，能使型煤在加热技术中得到更广泛的应用。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，包括燃烧机构、与所述燃烧机构连通的导热机构，所述燃烧机构内部设有相互平行的前进风火床炉排、后出火火床炉排，两者前倾于所述燃烧机构的侧壁，与燃烧机构的底面呈锐角α，所述前进风火床炉排上从上至下均匀设有助燃器；所述前进风火床炉排、后出火火床炉排将燃烧机构内部依次分隔成用于进风的风室、用于燃烧型煤的燃烧反应仓、用于燃烧气化气体的着火炉膛燃烧室，所述燃烧反应仓分别与所述风室、着火炉膛燃烧室连通；所述风室通过进风调整装置与外界空气连通，所述燃烧反应仓下部设有除灰机构，上部设有进料料斗，所述着火炉膛燃烧室通过火焰导出口与所述导热机构连通。

作为进一步的技术方案，所述锐角α的角度为40°-85°。

作为进一步的技术方案，所述前进风火床炉排、后出火火床炉排均采用耐热钢材,均包括若干相互平行的炉条，炉条内部均设有能让冷水通过的通水孔，两端均与供冷水循环的水套固接，下部设有与水套连通的炉排集箱管。

作为进一步的技术方案，所述进风调整装置有若干个，位于燃烧反应仓前围护结构垂直立面的下部，根据输出热功率的大小、通风量多少布置于，一般为两个。

作为进一步的技术方案，所述燃烧反应仓上部后出火火床炉排上方设有气体挡流板，所述除灰机构包括设于燃烧反应仓下部的落灰机、与所述落灰机连接的出渣机。

作为进一步的技术方案，所述前进风火床炉排和后出火火床炉排的炉条均为在α角斜面上平行设置且与燃烧反应仓侧壁平行的纵向炉条。

作为进一步的技术方案，所述前进风火床炉排的炉条为在α角斜面上平行设置的纵向炉条，后出火火床炉排的炉条包括若干组沿α角斜面平行设置的呈反阶梯形排列的横向炉条组，其中每个横向炉条组均包括至少两个沿竖直面平行设置且与燃烧反应仓底面平行的横向炉条，相邻横向炉条组沿水平方向的位移连线与燃烧反应仓底面呈锐角β；所述锐角β的角度为25°-40°。

作为进一步的技术方案，所述锐角β的角度为30°。

作为进一步的技术方案，所述燃烧机构的围护结构内壁上设有耐火阻热层，所述导热机构内部设有受热体，侧壁上设有余热导出口。

作为进一步的技术方案，所述助燃器为圆锥形助燃器，中间设有可容纳空气流通的通风孔。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

型煤在其中燃烧时热效率高，基本和原煤相当，保持了燃煤气化、煤气着火的特点；燃烧速度快，燃烧充分，燃烧干净，运行稳定、安全、可靠的，节能、环保，能使型煤在采暖技术中得到更广泛的应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是图1的B-B剖视图；

图3是图2中后出火火床炉排4的局部结构剖视图；

图4是实施例1的工作状态图；

图5是本实用新型实施例2的结构示意图；

图6是图5中后出火火床炉排4的局部结构剖视图。

图中：1、燃烧机构；2、导热机构；3、前进风火床炉排；4、后出火火床炉排；5、助燃器；6、风室；7、燃烧反应仓；8、着火炉膛燃烧室；9、进风调整装置；10、除灰机构；11、进料料斗；12、火焰导出口；13、通水孔；14、炉排集箱管；15、落灰机；16、出渣机；17、耐火阻热层；18、气体挡流板；19、余热导出口；20、纵向炉条；21、横向炉条；22、水套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

根据研究显示，造成型煤燃烧热效率低的主要原因有：1）炉膛内空间环境温度偏低影响型煤着火，使煤的燃烧进行缓慢；2）型煤因为是机械成型，相对密度较大，气孔少，硬度高，内部结构为多物种煤质组成，在燃烧过程中，析出物质少，燃点高、在燃烧过程中需要较高温度的环境，虽然温度梯度大，但燃烧过程中产生热应力小，型煤体不易裂碎，不能扩大与空气接触的表面积，而且由表面至内核逐层被燃烧的同时，在表面形成一层灰衣，隔绝了或减少与空气的接触，阻碍了C+O₂的燃烧反应；3）在燃烧过程中由脱落的灰衣沉积在球体与球体之间的空隙中，堵塞了通风通道，影响了燃烧，是造成型煤热效率低及燃烧不彻底的主要原因。

一般原煤发热量每公斤高热值煤种为25116KJ-31395KJ，中热值煤种为20930KJ-25116KJ。型煤含热量化验分析：结果为每公斤低位发热量多在21767KJ-23023KJ之间，热值含量属中上水平。综合发热量基本上和原煤相当。从理论上讲取代原煤散烧是可行的。因此，本实用新型的研发主要针对燃烧设备等方面进行探索。

如图所示1-4，为本实用新型一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机的一个实施例：

以煤球的燃烧为例，本实用新型的高度及宽度应根据煤质成分，硬度、所需输出热功率大小来确定。高度上一般为0.3m-6m，宽度一般为0.3m-8m。

包括燃烧机构1、与燃烧机构1连通的导热机构2，燃烧机构1与导热机构2是通过管道连通的。

燃烧机构1内部设有相互平行的前进风火床炉排3、后出火火床炉排4，两者前倾于燃烧机构1的侧壁，与燃烧机构1的底面呈锐角α，锐角α的角度为40°-85°。前进风火床炉排3、后出火火床炉排4将燃烧机构1内部依次分隔成用于进风的风室6、用于燃烧型煤的燃烧反应仓7、用于燃烧气化气体的着火炉膛燃烧室8，燃烧反应仓7分别与风室6、着火炉膛燃烧室8连通。

前进风火床炉排2上从上至下均匀设有助燃器5，助燃器5为圆锥形助燃器，中间设有可供空气流通的通风孔。助燃器5伸入煤层的内部，在煤层内部补给氧气，使型煤被燃尽的程度更彻底。由于燃烧室7倾斜设计，其中的已经燃尽的煤灰也会随着从炉排缝隙以及助燃器5中通风的孔隙中下落。煤球在重力的作用下，燃烧反应仓燃烧过程及下灰的过程中，煤球之间相互拥挤发生扰动，使部分燃尽灰衣被剥掉，自炉排缝隙及助燃器5通水孔中落下，让未燃尽的煤球燃烧充分，不受灰粉的阻碍。大部分的煤球已烧尽时已被下移至燃烧反应仓7的底部，被落灰机15落下由出渣机16刮出体外。

后出火火床炉排4上部设有气体挡流板18。在不加装挡流板18的前提下，空气容易从后出火火床炉排4上部溢出，使燃烧反应仓7内形成空气的短路，不利于煤球的充分燃烧，因此加装气体挡流板18，使煤球燃烧更充分，热效率更高。

风室6通过进风调整装置9与外界空气连通，燃烧反应仓7下部设有除灰机构10，上部设有进料料斗11，着火炉膛燃烧室8通过火焰导出口12与导热机构2连通。煤层厚度由燃料的粒度、煤种燃点高低、析出物质多少来给确定，一般为0.2m-0.8m。

本实施例中，前进风火床炉排3、后出火火床炉排4的炉条均为在α角斜面上平行设置且与燃烧反应仓7侧壁平行的纵向炉条20。当煤层厚度大于400mm，维修人员能够从燃料仓门进去对助燃器进维修或更换；煤层厚度小于400mm，则无法实现。

前进风火床炉排3、后出火火床炉排4均采用耐热钢材，二者内部还均设有通水孔13，纵向炉条20的上下两端均固接有水套22，水套22与设于下部的炉排集箱管14连通，使通水孔13中的水形成循环回路，达到更好的降温效果。采用这种结构后，炉排耐热性大大增加，提高了设备的使用寿命。

进风调整装置9有两个，位于燃烧反应仓7侧壁的下部。根据空气动力学原理，从下部引入的气流更容易充满燃烧结构1的内部，使空气补给的效率更高，煤球燃烧的效果更好。

燃烧反应仓7下部设有点火结构，为一与燃烧反应仓7连通的仓门，方便从下部引入火源，进而引燃煤球。除灰机构10包括设于燃烧反应仓7下部的落灰机15、与落灰机15连接的出渣机16。从燃烧反应仓7上部逐渐被燃尽的煤球下移落入落灰机15，再被出渣机16刮出，清理到设备外部，除灰效率高，使用方便快捷，大型或小型加热设备都能使用。

燃烧机构1的围护结构为水套组成的围护结构，内侧上设有耐火阻热层17。防止燃烧产生的热量被快速的散热出去，充分利用辐射热量为煤球助燃。

导热机构2内部设有受热体，侧壁上设有余热导出口19。方便吸收换热以及排放尾气。

如图所示5-6，为本实用新型一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机的另一个实施例：

在煤层厚度小于400mm时，其他部件结构均与上述实施例相同。前进风火床炉排3的炉条为在α角斜面上平行设置的纵向炉条20，后出火火床炉排4的炉条包括若干组沿α角斜面平行设置的呈反阶梯形排列的横向炉条组，其中每个横向炉条组均包括至少两个沿沿竖直面平行设置且与燃烧反应仓7底面平行的横向炉条21。纵向炉条20的上下两端以及横向炉条21的左右两端均固接有水套22，水套22均与设于炉排下方的炉排集箱管14连通，使通水孔13中的水形成循环回路，达到更好的降温效果。采用这种结构后，炉排耐热性大大增加，提高了设备的使用寿命。

相邻横向炉条组沿水平方向的位移连线与燃烧反应仓7底面呈锐角β；锐角β的角度为25°-40°。

优选的，每组设有三个横向炉条21，锐角β的角度为30°。

本实施例中，当煤层厚度小于400mm，燃料反应仓7较小，维修人员不能进入其内部，而改变的后出火火床炉排4的结构，能使维修人从着火炉膛燃烧室8进去，用手从上下两组横向炉条21错开的间隙进去对助燃器5进去维修或更换，而型煤不会从相邻横向炉条21组的间隙中流失。

后出火火床炉排4排列为横向反台阶是由多个小反台阶组成，其主要作用：一是减少对火焰流通的阻力；二是阻挡物料滚落并限制燃料层的厚度，使其与前进风火床炉排3保持相对平行；三是便于对助燃器5进行维护；四是便于对前进风火床炉排3进行维护；五是该结构能满足不同形状的生物质固体燃料燃烧条件，包括：块状型煤及生物质压块、球状型煤及生物质压球、圆柱体蜂窝煤及生物质蜂窝体，立方体蜂窝型煤及生物质蜂窝体等。

工作过程：

首次点火：点火位置位于燃烧反应仓7下部，在落灰机15上表面铺厚度约为100mm，粒度直径约为30-50mm的隔热炉渣等，在隔热炉渣上方放置大于200mm厚木柴类易燃物质。火引燃后由煤斗11加入煤球并被引燃，使火势被逐渐上引，直至布满火床。也可用可燃气体直接加热，使煤球被引燃。

在正常工作中，煤球自进料料斗11落入燃烧反应仓7中，燃烧反应仓倾角为α利于煤球下行，待填满后将煤球引燃。氧气由进风调整装置9进入风室6，在风室6中大致被分为两个方向，即分别沿水平方向和垂直方向吹向燃烧反应仓7。氧气气流由前进风火床炉排3的缝隙进入燃烧反应仓7，为煤层表面补给氧气；氧气气流由助燃器5进入燃烧反应仓7，为煤层内部补给氧气，在燃烧反应仓中和炽热的煤球发生燃烧反应，随后氧气气流充满整个燃烧机构1。燃烧反应产生的火焰及大量气化气体（CO）被排入着火炉膛燃烧室8中，并且不断被混合与过剩氧气相遇，再度被燃烧，产生的部分火焰和高温气体进入设备尾部受热区，即导热机构2中，发生热交换，实现加热功能。经导热机构2吸热后，余热气体顺着余热导出口19被排入大气中。

煤球在燃烧反应仓7中自下而上的连续燃烧，连续被重力及气流扰动，已被燃烧干净而形成灰渣的煤随着时间下移到达燃烧反应仓7最下部位置，进入落灰机15中，由落灰机15排至出渣机16中把灰渣刮走。

新的燃料煤球在此过程中不断被补充到燃烧反应仓7内，氧气也不断进入，除灰机构10根据燃烧进度而缓慢的工作，使整个燃烧连续进行，火焰和高温气体连续不断的送入导热机构2。

在燃烧过程中，由于围护结构为耐火阻热层17，使炉床周围保持了较高的温度环境，使煤球在连续投料的过程中，不断被加热，连续着火，不需要实时引燃，节约能源。

本实用新型的着火状态具有气化煤气燃烧的特点，火焰呈橘黄色、橙蓝色、橘粉色。火焰流动似瀑布流水呈紊流流动。其燃烧充分，燃烧温度高，温度可达1000℃-1300℃及以上。因煤球已被固化，燃烧过程中飞灰大量减少，且流动过程中，煤球被扰动，煤球灰衣被相互碰撞、挤磨后剥离下落，保持煤质与空气中氧气的充分接触，使燃烧能够正常的进行，大大提高了热效率。煤球在燃烧过程中被不断的移动位置，下行速度缓慢、扰动强度小产生的扬尘少，被燃烧的干净，因此环保、节能。

Claims (10)

1.一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，包括燃烧机构（1）、与所述燃烧机构（1）连通的导热机构（2），其特征在于：所述燃烧机构（1）内部设有相互平行的前进风火床炉排（3）、后出火火床炉排（4），两者前倾于所述燃烧机构（1）的侧壁，与燃烧机构（1）的底面呈锐角α，所述前进风火床炉排（3）上从上至下均布有助燃器（5）；所述前进风火床炉排（3）、后出火火床炉排（4）将燃烧机构（1）内部依次分隔成用于进风的风室（6）、用于燃烧型煤的燃烧反应仓（7）、用于燃烧气化气体的着火炉膛燃烧室（8），所述燃烧反应仓（7）分别与所述风室（6）、着火炉膛燃烧室（8）连通；所述风室（6）通过进风调整装置（9）与外界空气连通，所述燃烧反应仓（7）下部设有除灰机构（10），上部设有进料料斗（11），所述着火炉膛燃烧室（8）通过火焰导出口（12）与所述导热机构（2）连通。

2.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述锐角α的角度为40°-85°。

3.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述前进风火床炉排（3）、后出火火床炉排（4）均采用耐热钢材,均包括若干相互平行的炉条，炉条内部均设有能让冷水通过的通水孔（13），两端均与供冷水循环的水套（22）固接，下部设有与水套（22）连通的炉排集箱管（14）。

4.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述进风调整装置（9）有若干个，位于燃烧反应仓（7）前围护结构垂直立面的下部。

5.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述燃烧反应仓（7）上部后出火火床炉排（4）上方设有气体挡流板（18），所述除灰机构（10）包括设于燃烧反应仓（7）下部的落灰机（15）、与所述落灰机（15）连接的出渣机（16）。

6.根据权利要求3所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述前进风火床炉排（3）和后出火火床炉排（4）的炉条均为在α角斜面上平行设置且与燃烧反应仓（7）侧壁平行的纵向炉条（20）。

7.根据权利要求3所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述前进风火床炉排（3）的炉条为在α角斜面上平行设置的纵向炉条（20）；后出火火床炉排（4）的炉条包括若干组沿α角斜面平行设置的呈反阶梯形排列的横向炉条组，其中每个横向炉条组均包括至少两个沿竖直面平行设置且与燃烧反应仓（7）底面平行的横向炉条（21），相邻横向炉条组沿水平方向的位移连线与燃烧反应仓（7）底面呈锐角β，所述锐角β的角度为25°-40°。

8.根据权利要求7所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述锐角β的角度为30°。

9.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述燃烧机构（1）的围护结构内壁上设有耐火阻热层（17），所述导热机构（2）内部设有受热体，侧壁上设有余热导出口（19）。

10.根据权利要求1所述的一种前倾式流动床型煤气化、燃烧一体机，其特征在于：所述助燃器（5）为圆锥形助燃器，中间设有可容纳空气流通的通风孔。