CN205560716U - 一种旋风燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃烧设备领域，尤其涉及一种用于褐煤半焦高效清洁燃烧的旋风燃烧装置，包括炉体，炉体上设有送风组件，送风组件包括一次风管和二次风管，一次风管与炉体相切设置，二次风管沿炉体周向与一次风管齐平，二次风管位于一次风管的送风方向的下游，二次风管与一次风管之间的夹角为锐角。本实用新型提供的一种旋风燃烧装置，可利用旋风炉炉内高热负荷的特性及延长褐煤半焦在炉内停留时间实现难燃烧褐煤半焦的高燃尽率燃烧，同时，利用通入炉内过量空气系数小于1，炉内为还原性气氛，并结合褐煤半焦经热解后N含量降低的特点，实现褐煤半焦在旋风炉内的低NOX燃烧。最终达到褐煤半焦在旋风燃烧装置内的高效清洁燃烧。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃烧设备领域，尤其涉及一种用于褐煤半焦高效清洁燃烧的旋风燃烧装置。
背景技术
褐煤在我国煤炭资源中的比例约为13％左右。褐煤半焦为褐煤低温热解后剩余的固体产物。半焦相对于原煤灰分有所提高，水分、挥发分降低，热值和固定碳含量均有所提高，但磷、氯、碱金属等污染物却大大降低，燃烧起来相对清洁。
现如今对于半焦的利用主要集中在冶金中，制作合成气以及用作高炉喷吹原料，而用作燃料直接燃烧的却比较少。褐煤的热解规模以及可以产出的焦油和燃气数量是由半焦能够替代原煤作为发电、供热以及各种工业锅炉用煤的规模所决定的。但由于半焦着火点高，燃烧速率慢，燃尽时间长等特性，研究其高效燃烧对于褐煤的高效洁净利用和分质转化技术发展具有重大的意义。
旋风炉是一种闭式炉膛液态排渣炉，燃料的燃烧在旋风筒内完成，与普通室燃炉相比，其具有体积小，热负荷高，燃烧效率高，燃尽率高等优点更适合低挥发分煤种的燃烧。但由于旋风炉内的高热负荷，使得煤粉在旋风炉内燃烧时NOX排放量很高，如何降低旋风炉出口NOX排放水平也是旋风炉改造技术的要点之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种旋风燃烧装置，以解决现有技术中存在的煤粉在旋风炉内燃烧时NOX排放量很高的技术问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种旋风燃烧装置，包括呈圆柱形的炉体，所述炉体的内部设有水冷内壁，所述水冷内壁包括燃烧腔室，所述燃烧腔室的顶部设有排烟口，底部设有排渣口；
所述炉体上设有至少一组送风组件，所述送风组件包括一次风管和二次风管，所述一次风管和所述二次风管均与所述燃烧腔室连通，所述一次风管与所述炉体相切设置，且设于所述燃烧腔室的顶部，所述二次风管沿所述炉体周向与所述一次风管齐平，所述二次风管位于一次风管的送风方向的下游，所述二次风管与所述一次风管之间的夹角为锐角。
进一步的，所述水冷内壁上覆盖有耐火层。
进一步的，所述炉体上设有两组送风组件，两组所述送风组件位于所述炉体的同一圆周上，且均匀分布，两组所述送风组件送风的转动方向相同。
进一步的，所述一次风管的轴向延长线与所述二次风管的轴线之间的夹角为60°。
进一步的，所述排烟口为圆柱形，所述排烟口的与所述炉体的内径比为0.4-0.55。
进一步的，所述炉体的高度与内径的比为1-5。
进一步的，所述排烟口部分伸入所述燃烧腔室内，所述排烟口的伸入部分与所述燃烧腔室的高度的比为0.3-0.36。
进一步的，沿所述排烟口的伸入部分的末端至所述排烟口的末端方向，所述排烟口的直径逐渐增大，倾斜角度为10°-45°。
进一步的，所述排渣口的直径小于所述燃烧腔室的直径，所述燃烧腔室的末端设有倾斜的过渡斜面。
进一步的，所述排烟口的倾斜角度为30°-45°。
本实用新型提供的一种旋风燃烧装置，使用时，褐煤半焦粉末经由一次风管送入燃烧腔室，进入燃烧腔室后由于炉体内高的炉温和热负荷使得半焦析出挥发分并进行燃烧；剩余的焦炭颗粒沿旋燃烧腔室内壁旋转向下流动；
二次风管的风量按照炉膛内过量空气系数0.6-0.8通入燃烧腔室，二次风及时补充焦炭反应所需要的氧量，使其在沿燃烧腔室内壁向下流动过程中不断发生反应；因大部分焦炭颗粒沿燃烧腔室内壁旋转流动，在炉体的流动距离较长，炉体内停留时间较长，同时由于炉体特有的高热负荷特性，使得焦炭颗粒的燃尽率较高。而由于过量空气系数小于1，炉体内处于还原性气氛，以及褐煤半焦经过低温热解后，N含量明显降低，燃烧反应过程生成的NOX减少，NOX排放量较低。
该旋风燃烧装置，可利用旋风炉炉内高热负荷的特性及延长褐煤半焦在炉内停留时间实现难燃烧褐煤半焦的高燃尽率燃烧，同时，利用通入炉内过量空气系数小于1，炉内为还原性气氛，并结合褐煤半焦经热解后N含量降低的特点，实现褐煤半焦在旋风炉内的低NOX燃烧。最终达到褐煤半焦在旋风燃烧装置内的高效清洁燃烧。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的旋风燃烧装置的剖视图；
图2是本实用新型实施例提供的旋风燃烧装置的俯视图。
图中：
1、燃烧腔室；2、一次风管；3、二次风管；4、排渣口；5、排烟口；6、耐火层；7、水冷内壁。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1和图2所示，一种旋风燃烧装置，包括呈圆柱形的炉体，炉体的内部设有水冷内壁7，水冷内壁7包括燃烧腔室1，燃烧腔室1的顶部设有排烟口5，底部设有排渣口4；
炉体上设有至少一组送风组件，送风组件包括一次风管2和二次风管3，一次风管和二次风管均与燃烧腔室1连通，一次风管2与炉体相切设置，且设于燃烧腔室1的顶部，二次风管3沿炉体周向与一次风管2齐平，二次风管3位于一次风管2的送风方向的下游，二次风管3与一次风管2之间的夹角为锐角。
水冷内壁7上覆盖有耐火层6。为了防止水冷内壁7产生磨损，其主要磨损来源于高温损耗，因此，在水冷内壁7上覆盖耐火层6，耐火层6采用耐火材料制成，具有耐高温的效果。
炉体上设有两组送风组件，两组送风组件位于炉体的同一圆周上，且均匀分布，两组送风组件送风的转动方向相同。
优选的，在炉体上设置两组送风组件，二次风管3均设置在一次风管2的下游位置，其中，优选的，二次分管中送风的风速是一次风管2中风速的4-5倍，通过此种设置达到更好的燃烧效率。优选的，一次风管2的轴向延长线与二次风管3的轴线之间的夹角为60°。
排烟口5为圆柱形，排烟口5的与炉体的内径比为0.4-0.55。此种形式，可以使旋炉体内有较好的气体流动情况，炉体内旋转向上的气流以合适的烟气流速从排烟口5流出。
炉体的高度与内径的比为1-5。此结构特征既可以保证燃料有较长的反应时间，又可以减少烟气流动过程中的动量损失，保持足够的旋转能力。
排烟口5部分伸入燃烧腔室1内，排烟口5的伸入部分与燃烧腔室1的高度的比为0.3-0.36。此种方式保证燃烧腔室1顶部贴壁处产生较强旋风流动的基础上，使旋风筒内的高温气流充分混合，从而更好地燃烧。
进一步的，沿排烟口5的伸入部分的末端至排烟口5的末端方向，排烟口5的直径逐渐增大，倾斜角度为10°-45°。优选的，排烟口5的倾斜角度为30°-45°。排烟口5的直径不断增大，使得排烟口5处的阻力变小，利于烟气更好的排出燃烧腔室1。
排渣口4的直径小于燃烧腔室1的直径，燃烧腔室1的末端设有倾斜的过渡斜面。排渣口4处采用缩腰的结构设置，燃烧过程中产生的液态渣，沿筒壁流下，从排渣口4流出，利于渣料排出，不易出现存留。
具体使用时：
1)褐煤半焦粉末，经由一次风管2送入燃烧腔室1，进入燃烧腔室1后由于旋风炉体内高的炉温和热负荷使得半焦析出挥发分并进行燃烧；剩余的焦炭颗粒沿燃烧腔室1内壁旋转向下流动。
2)二次风管3风量按照炉体内过量空气系数0.6-0.8通入燃烧腔室1内，二次风及时补充焦炭反应所需要的氧量，使其在沿燃烧腔室1内壁向下流动过程中不断发生反应；因大部分焦炭颗粒沿燃烧腔室1壁旋转流动，在炉内的流动距离较长，炉内停留时间较长，同时由于旋风炉特有的高热负荷特性，使得焦炭颗粒的燃尽率较高。而由于过量空气系数小于1，炉膛内处于还原性气氛，以及褐煤半焦经过低温热解后，N含量明显降低，燃烧反应过程生成的NOX减少，NOX排放量较低。
3)褐煤半焦在炉内旋转燃烧，产生的烟气(主要成分为CO2，CO，H2，H2O及N2)从排烟口5排出，液态灰渣被排渣口4捕集，从排渣口4排出。
4)从排烟口5排出的烟气进入二次燃烧室内并适当补充二次风，提供CO，H2反应所需的O2，将未完全反应的CO和H2转化为CO2和H2O并释放热量，然后被布置在二次燃烧室内的各级受热面吸收，产生蒸汽或热水。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋风燃烧装置，其特征在于，包括呈圆柱形的炉体，所述炉体的内部设有水冷内壁(7)，所述水冷内壁(7)包括燃烧腔室(1)，所述燃烧腔室(1)的顶部设有排烟口(5)，底部设有排渣口(4)；
所述炉体上设有至少一组送风组件，所述送风组件包括一次风管(2)和二次风管(3)，所述一次风管(2)和所述二次风管(3)均与所述燃烧腔室(1)连通，所述一次风管(2)与所述炉体相切设置，且设于所述燃烧腔室(1)的顶部，所述二次风管(3)沿所述炉体周向与所述一次风管(2)齐平，所述二次风管(3)位于所述一次风管(2)的送风方向的下游，所述二次风管(3)与所述一次风管(2)之间的夹角为锐角。
2.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述水冷内壁(7)上覆盖有耐火层(6)。
3.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述炉体上设有两组送风组件，两组所述送风组件位于所述炉体的同一圆周上，且均匀分布，两组所述送风组件送风的转动方向相同。
4.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述一次风管(2)的轴向延长线与所述二次风管(3)的轴线之间的夹角为60°。
5.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述排烟口(5)为圆柱形，所述排烟口(5)的与所述炉体的内径比为0.4-0.55。
6.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述炉体的高度与内径的比为1-5。
7.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述排烟口(5)部分伸入所述燃烧腔室(1)内，所述排烟口(5)的伸入部分与所述燃烧腔室(1)的高度的比为0.3-0.36。
8.根据权利要求7所述的旋风燃烧装置，其特征在于，沿所述排烟口(5)的伸入部分的末端至所述排烟口(5)的末端方向，所述排烟口(5)的直径逐渐增大，倾斜角度为10°-45°。
9.根据权利要求1所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述排渣口(4)的直径小于所述燃烧腔室(1)的直径，所述燃烧腔室(1)的末端设有倾斜的过渡斜面。
10.根据权利要求8所述的旋风燃烧装置，其特征在于，所述排烟口(5)的倾斜角度为30°-45°。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111706854A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-25 | 西安交通大学 | 一种旋风炉高效低NOx掺烧气化残炭的系统 |
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2016
- 2016-04-27 CN CN201620368389.XU patent/CN205560716U/zh active Active
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