CN209101265U - 富氧燃烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种富氧燃烧锅炉，包括旋风分离器、重力给煤器、锅炉炉体，所述锅炉炉体包括供气系统、预热装置、结焦装置，供气系统将富氧气体通入预热装置中加热，所述结焦装置由传热套筒、结焦棒、卷扬机构组成，传热套筒为中空管，结焦棒直径小于传热套筒并位于传热套筒中，传热套筒垂直设置在锅炉炉体内的烟气段，接受烟气段的热量为预热装置提供热量，卷扬机构用于控制结焦棒的升降；所述预热装置接收传热套筒的热量来对将进入锅炉炉体内的富氧气体进行预热。

Description

富氧燃烧锅炉

技术领域

本实用新型属于锅炉技术领域，具体涉及一种富氧燃烧锅炉。

背景技术

锅炉是提供蒸汽的设备，广泛用于电力、冶金等行业，但是传统燃烧方式的燃烧效率不高，在锅炉中燃烧时往往无法与煤粉充分燃烧，产生大量未燃尽颗粒，而且空气中的氮气在高温下也会氧化生成氮氧化物，产生大量废气，富氧燃烧技术是一种较新的燃烧技术，是采用氧气浓度更高的富氧气体来参与燃烧，可以减少氮氧化物的含量，而且富氧燃烧过程的整个燃烧过程的温度比较均匀，经过长时间的应用，已经是成熟的技术。

但是以煤为燃料的锅炉，如果采用富氧燃烧技术，反而会增加粘尘结焦的倾向，因为煤的组成较为复杂，其中许多物质不能燃烧，只能在高温下融化，即为焦，为了解决这个问题，申请号为201721636211.x的中国实用新型专利公开了一种防控沾污结渣的系统，该专利是通过想炉内喷入低温颗粒，使金属蒸汽凝结在低温颗粒上，从而避免了金属蒸汽凝结在受热面上，但是这种方法的问题也是显而易见的，低温颗粒最终还是会掉入炉膛底部的高温部分，使得原本凝结的金属蒸汽被再次蒸发，还是起不到防止粘尘结焦的作用，而且额外进入的颗粒在高温下会被融化，影响煤的燃烧。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种富氧燃烧锅炉，不仅能够有效减少锅炉沾污结焦，还能够烟气热量来对气体进行加热。

为更好地实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种富氧燃烧锅炉，包括旋风分离器、重力给煤器、锅炉炉体，所述锅炉炉体包括供气系统、预热装置、结焦装置，供气系统将富氧气体通入预热装置中加热，预热装置连通有若干竖支管，竖支管分布在炉体周围并通过间隔设置的竖支管上的横支管与炉体连通，所述结焦装置由传热套筒、结焦棒、卷扬机构组成，传热套筒为中空管，结焦棒直径小于传热套筒并位于传热套筒中，传热套筒垂直设置在锅炉炉体内，卷扬机构通过绳索与结焦棒连接，从而控制结焦棒的升降；所述预热装置包括预热箱以及预热箱中的导热套、散热片，传热套筒穿过炉体顶板以及预热箱，传热套筒位于炉体内的部分被加热，传热套筒在预热箱内的部分套装有导热套，导热套与散热片均为中空结构且二者的中空部分相互连通形成一个整体，中空部分填充有冷却油，使传热套筒的热量能够快速传递到散热片上。

进一步地，所述预热装置连通的竖支管中的一根还通过若干横支管与锅炉床层部及布风板连通，与床层部连通的其余横支管穿过锅炉炉体伸入炉膛中，为燃烧时的燃料补充氧气。

进一步地，所述竖支管的直径大于其余竖支管。

进一步地，所述旋风分离器的进气管设置有三通管，分别连通锅炉、氮气管道、出气口，三通管上设置换向阀，换向阀一次只能连通三根管道中的两根，用于保证旋风分离机入料速度的稳定。

进一步地，所述重力给煤器通过倾斜管道与炉膛连通，旋风分离器的底部出料口与该倾斜管道连通，其中倾斜管道在重力给煤器与旋风分离器之间部分的直径小于旋风分离器与炉体之间部分的直径。

本实用新型至少能达到以下有益效果：

（1）在炉膛的床层段中添加有横支管，向床层额外供气，使床层能够有充足的氧气燃烧。

（2） 利用烟气段的余热借助传热套筒为传热介质对富氧空气进行预热，不需要额外添加设备，节约成本。

（3）通过可以在传热套筒中上下移动的结焦棒来收集液态结焦颗粒，减少在受热面的结焦。

（4）使用空气分离中排出的氮气来加强空气分离效果。

（5）炉膛提升段间隔设置有横支管，为未燃尽燃料的燃烧提供氧气。

（6）预热装置中通过散热片与传热导筒接触来传递热量，散热片增加了与空气的接触面积，预热效果更好。

附图说明

构成本申请一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

附图中：

图1示意性示出了本实用新型的结构示意图；

图2示意性示出了图1中A部分的局部放大图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

Ⅰ-床层，Ⅱ-提升段，Ⅲ-烟气段；

11-横支管，12-布风板， 21-导热套，22-散热片，23-预热箱，31-结焦棒，32-传热套筒，33-卷扬机构，4-受热面，5-旋风分离器，51-氮气管道，52-溢流管，6-重力给煤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

如图1所示的是一种富氧燃烧锅炉，包括了锅炉炉体、旋风分离器5、重力给煤器6，锅炉炉体的内部称为炉膛，是富氧燃烧的场所，旋风分离器5与锅炉炉体连通，燃烧排出的废气经旋风分离器5将废气中的未燃尽的固体颗粒分离出来，重新回到锅炉炉体中燃烧，重力给煤器6就是向锅炉供应煤粉的装置，其工艺过程是：煤粉经重力给煤器6进入锅炉炉膛，通气使炉膛内的煤粉流态化燃烧，受热面4接收燃烧的热量来产生蒸气，而煤粉燃烧后的粉尘经旋风分离器5分离后，未燃尽的颗粒被过滤出来重新回到炉膛燃烧，其余的气体排向下一个工部。

本实用新型的锅炉炉膛是以现有技术中的循环流化床锅炉为基础进行的改进，现有技术的锅炉炉膛自下而上可以分为：床层段Ⅰ、提升段Ⅱ、烟气段Ⅲ三个工作段，煤粉流态化后，会形成密相区、稀相区，密相区就是床层段Ⅰ，密相区内的煤粉的分布较密，因此在燃烧时，密相区的燃烧多是在贫氧状态下进行，会生成未燃尽的颗粒或是一氧化碳等气体，所以密相区中的气体往往是还原气氛，还原气氛下更容易沾灰结焦，而稀相区的颗粒密度较小，这些未燃尽的成分就在稀相区继续燃烧，稀相区所在部分就是图1中所示的提升段Ⅱ，烟气段Ⅲ就是炉膛顶部的区域，燃烧后的废气在这部分聚集并排向旋风分离器5，经旋风分离器5分离后，废气从溢流管52流出，未燃尽的大颗粒从底部出料口重新回到炉膛中燃烧，炉膛中的受热面4就是吸收热量的装置，其中填充有液态水，加热后形成蒸汽。

本实用新型的改进点在于：

对供气系统重新设计，为方便描述，本实施例将进气管中与炉膛连通的支管称为横支管11，将预热装置与横支管11连通的管道称为竖支管；输送富氧气体的管道将富氧气体通入预热装置预热，预热后的气体依次通过竖支管、横支管11进入炉体内，竖支管均匀分布在锅炉炉体周围，横支管11分别连通提升段Ⅱ与竖支管，如图1所示，但是同一竖支管上与提升段Ⅱ连通的横支管11不止一根，横支管11以固定间隔分布在竖支管上。

值得注意的是：其中有一根竖支管上的横支管11还与床层段Ⅰ以及布风板12连通，布风板12设置在床层段Ⅰ部的底部，布风板12上均匀分布有若干通孔，预热后的富氧气体能够通过布风板12上的通孔均匀排出，而燃烧结束的渣料也从通孔中排出，由于布风板12是主要的供气装置，需要提供的气体量大于其他横支管11，所以与之连通的竖支管管径大于其他支管，这根竖支管与床层段Ⅰ连通的横支管11穿过炉壁伸入炉膛内，横支管11位于炉膛内的部分设置有通气孔，向床层段Ⅰ部供气，改善其贫氧状况。

在实际使用时，经过床层段Ⅰ燃烧会消耗大部分氧气，于是在提升段Ⅱ增加氧气，促进未充分燃烧物质得到充分燃烧，否则煤的燃烧会不充分，而且这些通气管向圆心方向鼓气，与布气板的风形成一个向圆心聚拢的流场，煤燃烧后的灰分会随着流场向上运动，避免这些灰分向四周扩散，进一步减小了在受热面4结焦的倾向。

通过结焦机构来对煤燃烧产生的金属蒸汽等结焦物质进行捕集，以减少在受热面上结焦，结焦机构包括传热套筒32、结焦棒31、卷扬机构33，传热导筒为中空圆筒，垂直设置在炉膛内，中空部分设置有结焦棒31，结焦棒31可以在传热导筒中上下运动，结焦棒31与卷扬机构33连接，卷扬机构33通过绳索控制传热套筒32中结焦棒31的运动，卷扬机构33设置在预热机构顶部。

预热装置设置在锅炉炉体顶部，用于对进入炉膛的富氧气体预热，预热装置包括预热箱23、以及预热箱23中的导热套21和散热片22，预热箱与富氧气体运输管道连通，富氧气体由此进入预热箱中，预热箱还与竖支管连通，将加热后的富氧气体通过竖支管排出，导热套21与散热片22均为中空结构，且二者的空腔相互连通成一个整体，其中注有冷却油，导热套21套在传热套筒32外，传热导筒32设置在炉膛内的烟气段，被炉膛内烟气的高温加热，热量通过相互接触的部分传导给导热套21，再经过冷却油传导给散热片22，散热片22平行设置在预热箱中，与预热箱中富氧气体的接触面积增加，使富氧气体被更快加热，预热箱23不仅可以减少热量的散失，而且在富氧气体进入预热箱23后，能够将气体的动压转变成静压，原理和静压箱原理一致，气体变成静压以后，流速减小增加了与散热片22热量交换的时间，并能够以同样的压力将加热后的气体稳定地从各个竖支管排出。

在旋风分离器5的进气管上，本实用新型额外添加了一根氮气管道51，氮气管道51中的氮气来自富氧燃烧前一个工部分离出的产物，现有技术并未使用，添加一条氮气管道51的目的是用于增加进入旋风分离器5的气压，根据旋风分离器5的原理，在一定范围内，入流气体的流速越快，分离效果越显著，这个范围称为最佳入流速度，在氮气管道51上还设置有还设置有一个排气管，排气管与氮气管道51的连接部设置有换向阀，当锅炉炉体的废气流速未到达旋风分离器5的最佳入流速度时，调整换向阀，连通氮气管道51，通过额外补充氮气来提高入流速度，当锅炉炉体的废气流速超过了旋风分离器5的最佳入流速度，调整换向阀，连通排气管，使额外的压力通过排气管排出，达到更好的过滤效果。

重力给煤器6通过一根倾斜管道与炉膛连通，其连接部设置有阀门，定时打开阀门向炉膛中加煤，煤粉在重力的作用下顺着管道下落实现出料，旋风分离器5的底部出口与该倾斜管道连通，分离出的未燃尽颗粒随着煤粉重新进入炉膛，值得注意的是，倾斜管道在重力给煤器6、旋风分离器5之间部分的管径小于倾斜管道在旋风分离器5与锅炉炉体之间部分的管径，以保证旋风分离器5分离出的物料能够随煤粉进入炉膛，而不是堆积在旋风分离器5的出料口。

在本实施例中，所述布风板为现有技术，可以直接购买。

作为一种优选的实施例，所述炉膛内横支管的排气孔均匀分布在横支管上，具体来说，所有排气孔在轴向投影上位置均分布在轴向投影的水平直径之上，相距最远的两个排气孔与圆心形成的角度不超过九十度，用于避免横支管对布风板风向的影响。

作为一种优选的实施例，所有管道上均设置有，方便根据不同工况调节。

作为一种优选的实施例，传热导筒在炉膛外的一端设置有可打开的盖子，减少炉膛的热量散失。

Claims (5)

1.一种富氧燃烧锅炉，包括旋风分离器、重力给煤器，其特征在于：还包括锅炉炉体，所述锅炉炉体包括供气系统、预热装置、结焦装置，供气系统将富氧气体通入预热装置中加热，预热装置连通有若干竖支管，竖支管分布在炉体周围并通过间隔设置的竖支管上的横支管与炉体连通，所述结焦装置由传热套筒、结焦棒、卷扬机构组成，传热套筒为中空管，结焦棒直径小于传热套筒并位于传热套筒中，传热套筒垂直设置在锅炉炉体内，卷扬机构通过绳索与结焦棒连接，从而控制结焦棒的升降；所述预热装置包括预热箱以及预热箱中的导热套、散热片，传热套筒穿过炉体顶板以及预热箱，传热套筒位于炉体内的部分被加热，传热套筒在预热箱内的部分套装有导热套，导热套与散热片均为中空结构且二者的中空部分相互连通形成一个整体，中空部分填充有冷却油，使传热套筒的热量能够快速传递到散热片上。

2.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述预热装置连通的竖支管中的一根还通过若干横支管与锅炉床层部及布风板连通，与床层部连通的其余横支管穿过锅炉炉体伸入炉膛中，为燃烧时的燃料补充氧气。

3.根据权利要求2所述的富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述竖支管的直径大于其余竖支管。

4.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述旋风分离器的进气管设置有三通管，分别连通锅炉、氮气管道、出气口，三通管上设置换向阀，换向阀一次只能连通三根管道中的两根，用于保证旋风分离机入料速度的稳定。

5.根据权利要求1所述的富氧燃烧锅炉，其特征在于：所述重力给煤器通过倾斜管道与炉膛连通，旋风分离器的底部出料口与该倾斜管道连通，其中倾斜管道在重力给煤器与旋风分离器之间部分的直径小于旋风分离器与炉体之间部分的直径。