CN213713087U - 一种含碳飞灰燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含碳飞灰燃烧系统，属于煤化工燃烧领域。针对现有副产物飞灰燃烧不稳定，燃烧效果差的问题，本实用新型提供了一种含碳飞灰燃烧系统，它包括燃烧炉，燃烧炉与空气预热器连通，空气预热器上设置有空气进口，所述燃烧炉包括与空气预热器连通的水冷段，与水冷段连接的绝热段，水冷段内设置有水入口和蒸汽出口，绝热段内设置有用于喷射飞灰的烧嘴，绝热段的底部设置有布风装置，布风装置的底部设置有灰渣管口，烧嘴和布风装置均分别与空气预热器连通。本实用新型通过高温空气与含碳飞灰混合燃烧，产生的烟气经水冷段换热形成蒸汽进行回收利用，产生的灰渣经布风装置降温后运输至渣池，实现含碳飞灰的高效稳定燃烧，燃烧充分彻底。

Description

一种含碳飞灰燃烧系统

技术领域

本实用新型属于煤化工燃烧领域，更具体地说，涉及一种含碳飞灰燃烧系统。

背景技术

目前煤化工的循环流化床气化炉系统的副产飞灰，此飞灰主要成分为固定碳和灰份，固定碳含量在40％～80％，具有较大的利用价值，但是其无挥发份、燃点较高的特性造成其燃烧极不稳定，粒径在200目左右，又有不易转运、易扬尘等问题。故这种含碳飞灰的再利用技术就尤为关键，作为气化原料在干粉气流床气化炉内的利用已经得到利用，但是在作为燃料领域还未有较好的应用，目前在循环流化床锅炉领域仅仅实现掺混不高于20％的含碳飞灰量进行燃烧，然而燃烧仍然不稳定，波动较大，易结焦；在粉煤锅炉的应用存在着燃烧不稳定，易熄火等重大安全问题；在绝热热风炉内燃烧应用又存在排灰渣易粘壁、燃烧不稳定易超温、易氮氧化合物超标等问题。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN201621094695.5，公开日为 2017年8月22日，该专利公开了一种含碳飞灰的燃烧系统。该系统包括：燃烧装置、用于为燃烧装置提供可调的持续火源的助燃装置、用于为燃烧装置提供助燃空气的空气输送装置、热量回收装置和烟气处理装置；燃烧装置的输入端分别与助燃装置和空气输送装置连接，燃烧装置的输出端与热量回收装置的输入端连接，热量回收装置的输出端和烟气处理装置连接；热量回收装置，用于采集含碳飞灰在燃烧装置中燃烧时所产生的热量。该专利的不足之处在于：含碳飞灰燃烧不彻底且不稳定。

又如中国专利申请号CN200810051273.3，公开日为2009年2月18日，该专利公开了一种高含碳锅炉飞灰燃烧装置，它包括本体下部设有风室，风室顶部设有与风室连通的若干个钟罩式风帽，风室底部与一次风管连通，一次风管的进风口设有风量调节器，在本体内设有燃烧室，在燃烧室下部中心设有流线型稳燃隔板，在燃烧室中部设有扰动风管，扰动风管与一次风管进风口的风量调节器连接，在燃烧室的上部设有隔体隔成内循环分离室和悬浮室，在内循环分离室内设有由水冷壁管环绕构成了卧筒，由燃烧室的侧壁上设置的水冷壁管通过斜向设置的水冷壁悬浮管与内循环分离室内置的卧筒连通构成水循环回路。该专利的不足之处在于：结构复杂且制备成本高。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有流化床气化炉中副产物飞灰燃烧不稳定，燃烧效果差的问题，本实用新型提供了一种含碳飞灰燃烧系统。本实用新型通过空气预热器内的高温空气与含碳飞灰混合燃烧，产生的烟气经水冷段换热形成蒸汽进行回收利用，产生的灰渣经布风装置降温后运输至渣池，实现含碳飞灰的高效稳定燃烧，燃烧充分彻底，无需另外增加资源，整体节省成本，且系统操作简单，运行安全有效。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种含碳飞灰燃烧系统，包括燃烧炉，燃烧炉与空气预热器连通，空气预热器上设置有空气进口，所述燃烧炉包括与空气预热器连通的水冷段，与水冷段连接的绝热段，水冷段内设置有水入口和蒸汽出口，绝热段内设置有用于喷射飞灰的烧嘴，绝热段的底部设置有布风装置，布风装置的底部设置有灰渣管口，烧嘴和布风装置均分别与空气预热器连通。

更进一步的，所述布风装置包括布风壳体，布风壳体上设置有若干个风孔，布风壳体设置在燃烧炉壳体内部，燃烧炉壳体与空气预热器连通。

更进一步的，所述布风壳体呈倒锥形。

更进一步的，所述烧嘴包括喷嘴、飞灰通道和助燃剂通道，两个通道均与喷嘴连通，助燃剂通道与空气预热器连通，喷嘴朝向绝热段的内部。

更进一步的，绝热段内设置有若干个喷嘴，若干个喷嘴沿着绝热段的圆周方向均匀布置。

更进一步的，还包括旋风分离器，所述旋风分离器的上部分别与燃烧炉和空气预热器连通，旋风分离器的底部设置有旋风分离器排灰渣口。

更进一步的，还包括布袋除尘器，所述布袋除尘器与空气预热器连通，且布袋除尘器的底部设置有除尘器排灰渣口。

更进一步的，布袋除尘器的一侧与引风机连接。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过空气预热器内的高温空气与烧嘴内的含碳飞灰混合在绝热段进行燃烧，产生的烟气经水冷段进行换热形成蒸汽从蒸汽出口流出进行回收利用，产生的灰渣经布风装置降温后进入到灰渣管口运输至渣池，实现含碳飞灰的高效稳定燃烧并且产生蒸汽，同时布风装置内的烟气来源于空气预热器内的烟气，无需另外增加资源，整体节省成本，且系统操作简单，运行安全有效；

(2)本实用新型将布风壳体设置在燃烧炉壳体内部对布风壳体起到保护作用，避免其受到外界环境的影响发生损坏，同时在布风壳体上设置有若干个风孔，空气预热器内的烟气通过风孔进入到布风壳体内部进而与绝热段内产生的灰渣接触对灰渣进行降温操作；且将布风壳体设置呈倒锥形，便于烟气与灰渣的接触，使其接触充分，有效对灰渣进行降温处理；

(3)本实用新型将烧嘴设置成两个通道，一个为飞灰通道另一个为助燃剂通道，助燃剂来自于空气预热器内的烟气，能够有效避免飞灰不易着火的问题，实现含碳飞灰的稳定燃烧，同时减少氮气的加入，降低氮氧化合物的产生；并且若干个烧嘴在绝热段的圆周方向均匀布置，强化飞灰与助燃剂的混合效果，进一步保证飞灰燃烧的充分彻底；

(4)本实用新型在燃烧炉与空气预热器之间设置有旋风分离器，旋风分离器能够有效对燃烧炉内产生的烟气进行一个分离过滤作用，烟气内的固体颗粒可从旋风分离器底部的旋风分离器排灰渣口排出，保证进入到空气预热器内的烟气纯净度，进一步保证后续飞灰的燃烧稳定性；

(5)本实用新型将空气预热器与布袋除尘器进行连接，对空气预热器内的烟气进一步除尘强化，提高烟气的纯度为后期烟气的使用提供便利，同时在布袋除尘器的一侧设置有引风机，引风机的设置能够维持燃烧炉中的绝热段压力在微负压状态，保证燃烧炉内的燃烧效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中烧嘴布置示意图；

图3为本实用新型中布风装置结构示意图。

图中：1、蒸汽出口；2、水冷段；3、水冷壁炉；4、水入口；5、绝热段；6、烧嘴；7、风孔；8、布风装置；9、灰渣管口；10、一次风；11、旋风分离器；12、旋风分离器排灰渣口；13、空气预热器；14、空气进口；15、布袋除尘器；16、除尘器排灰渣口；17、引风机； 18、二次风；19、燃烧炉；20、布风壳体；21、燃烧炉壳体。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种含碳飞灰燃烧系统，包括燃烧炉19，燃烧炉19的顶部与空气预热器 13连通，空气预热器13上设置有空气进口14，常温空气经过空气进口14进入到空气预热器 13内进行加热，加热后的空气作为助燃剂与含碳飞灰接触反应。燃烧炉19包括与空气预热器13连通的水冷段2，与水冷段2连接的绝热段5，即燃烧炉19整体呈圆形结构，由上下两部分炉体组成，上部分炉体为水冷壁炉3，水冷壁炉3内部对应的腔体为水冷段2，下部分炉体为耐火砖绝热炉，耐火砖绝热炉内部对应的腔体为绝热段5，绝热段5内部能够保证燃烧温度在含碳飞灰燃点之上，保持绝热段5的燃烧稳定。水冷段2内设置有水入口4和蒸汽出口1，绝热段5内设置有用于喷射飞灰的烧嘴6，绝热段5的底部设置有布风装置8，布风装置8的底部设置有灰渣管口9，烧嘴6和布风装置8均分别与空气预热器13连通，空气预热器13内的空气分为两路，一路为一次风10，其与烧嘴6连通参与飞灰的燃烧反应；另一路为二次风18，其与布风装置8连通，起到降温作用。烧嘴6内的含碳飞灰与空气预热器13 内预热后的高温空气在绝热段5内混合接触发生燃烧反应，产生高温烟气与灰渣，灰渣由于重力原因下落经过布风装置8，因布风装置8与空气预热器13连通，空气预热器13内的空气经过到布风装置8中与灰渣进行接触，灰渣温度高于空气预热器13内的空气，因此灰渣经布风装置8中的空气降温后经过灰渣管口9排出至渣池；而产生的高温烟气上行经过水冷段 2，水冷段2上设置有水入口4，冷却水经过该水入口4进入到水冷段2，高温烟气与冷却水换热产生蒸汽，产生的蒸汽从蒸汽出口1中排出，同时保证水冷段2内的烟气温度不至于过高从而产生较多的氮氧化合物。未转换成蒸汽的高温烟气进入到空气预热器13中，因空气预热器13设置有空气进口14，常温的空气能够在空气换热器13内利用高温烟气的余热将常温空气加热，使其能够参与到和含碳飞灰的燃烧反应，进行一个循环操作，节省成本，有效回收利用热量。具体的，如图3所示，布风装置8包括布风壳体20，布风壳体20上设置有若干个风孔7，布风壳体20设置在燃烧炉壳体21内部，有效防止布风壳体20受到外界影响而发生损坏，且在布风壳体20内部浇注料层，料层内材质为耐火材料，提高布风壳体20的使用寿命。燃烧炉壳体21与空气预热器13连通，空气预热器13内的预热后的空气通过风孔7 进入到布风壳体20内部然后进入到绝热段5中；在本实施中，所述风孔7在布风壳体20上水平布置，并且所述布风壳体20呈倒锥形，倒锥形的设置能够保证含碳飞灰燃烧时产生的灰渣能够顺畅落入至灰渣管口9中，不易发生堵塞；同时在布风壳体20上设置风孔7，风孔7 内的空气能够将灰渣吹离布风壳体20内壁，避免灰渣在布风壳体20上的沉积，同时将高温的灰渣热量吸走降低排渣温度，实现热量的回收。其它能够对灰渣实现降温处理的布风装置 8均可使用在本实用新型中。优选的，在本实施中将布风壳体20与燃烧炉壳体21的材质采用不锈钢材质，耐温不小于600℃，保证整个系统的使用寿命较高。

本实用新型通过空气预热器13将常温空气加热成≥300℃的高温空气，高温空气一部分作为助燃剂与含碳飞灰进行接触燃烧，另一部分进入到布风装置8内对灰渣进行换热降温；并且将燃烧炉19分为水冷段2和绝热段5，既能够实现燃烧温度在飞灰燃点之上维持稳定燃烧，又实现燃烧不至于超温达到飞灰被烧熔的地步，实现含碳飞灰的高效稳定燃烧，并且含碳飞灰与助燃剂燃烧产生的高温烟气能够利用自身热量对空气预热器13内的常温空气进行加热，无需另外加热设备，节省成本的投入，整个含碳飞灰燃烧系统操作简单，运行安全有效。

更进一步的，在本实施中烧嘴6包括喷嘴、飞灰通道和助燃剂通道，两个通道均与喷嘴连通，助燃剂通道与空气预热器13连通，喷嘴朝向绝热段5的内部，空气预热器13内预热够的高温空气进入到助燃剂通道，高温空气与含碳飞灰在喷嘴处混合，有喷嘴喷出至绝热段 5内部，从而高温空气与含碳飞灰在绝热段5充分混合燃烧，能够有效避免飞灰不易着火的问题，实现含碳飞灰的稳定燃烧。如图2所示，绝热段5内设置有若干个烧嘴6，若干个烧嘴6沿着绝热段5的圆周方向均匀布置，强化飞灰与助燃剂的混合效果，进一步保证飞灰燃烧的充分彻底。

实施例2

基本同实施例1，为了保证整个含碳飞灰系统的稳定燃烧以及对燃烧过程中的能量进行有效回收，在本实施中还包括旋风分离器11，旋风分离器11的上部分别与燃烧炉19和空气预热器13连通，旋风分离器11的底部设置有旋风分离器排灰渣口12。具体的，燃烧炉19 的顶部与旋风分离器11上部连通，产生的高温烟气从燃烧炉19顶部逸出至旋风分离器11中，高温烟气在旋风分离器11内进行气固分离，高温烟气内掺杂的固体颗粒由旋风分离器排灰渣口12排出，使得进入到空气预热器13内的烟气较为纯净。同时，该含碳飞灰燃烧系统还包括布袋除尘器15，所述布袋除尘器15与空气预热器13连通，且布袋除尘器15的底部设置有除尘器排灰渣口16，高温烟气在空气预热器13内对常温空气进行换热后温度降至150℃左右，150℃左右的烟气进入到布袋除尘器15中进行进一步的除尘操作，提高烟气的纯净度。同时在布袋除尘器15的一侧与引风机17连接，布袋除尘器15中的烟气经引风机17外送，同时引风机17的设置能够维持燃烧炉19内的压力处于微负压状态，保证燃烧炉19内的燃烧效果。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种含碳飞灰燃烧系统，包括燃烧炉(19)，燃烧炉(19)与空气预热器(13)连通，空气预热器(13)上设置有空气进口(14)，其特征在于：所述燃烧炉(19)包括与空气预热器(13)连通的水冷段(2)，与水冷段(2)连接的绝热段(5)，水冷段(2)内设置有水入口(4)和蒸汽出口(1)，绝热段(5)内设置有用于喷射飞灰的烧嘴(6)，绝热段(5)的底部设置有布风装置(8)，布风装置(8)的底部设置有灰渣管口(9)，烧嘴(6)和布风装置(8)均分别与空气预热器(13)连通。

2.根据权利要求1所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：所述布风装置(8)包括布风壳体(20)，布风壳体(20)上设置有若干个风孔(7)，布风壳体(20)设置在燃烧炉壳体(21)内部，燃烧炉壳体(21)与空气预热器(13)连通。

3.根据权利要求2所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：所述布风壳体(20)呈倒锥形。

4.根据权利要求1所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：所述烧嘴(6)包括喷嘴、飞灰通道和助燃剂通道，两个通道均与喷嘴连通，助燃剂通道与空气预热器(13)连通，喷嘴朝向绝热段(5)的内部。

5.根据权利要求1或4所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：绝热段(5)内设置有若干个烧嘴(6)，若干个烧嘴(6)沿着绝热段(5)的圆周方向均匀布置。

6.根据权利要求1所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：还包括旋风分离器(11)，所述旋风分离器(11)的上部分别与燃烧炉(19)和空气预热器(13)连通，旋风分离器(11)的底部设置有旋风分离器排灰渣口(12)。

7.根据权利要求1或6所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：还包括布袋除尘器(15)，所述布袋除尘器(15)与空气预热器(13)连通，且布袋除尘器(15)的底部设置有除尘器排灰渣口(16)。

8.根据权利要求7所述的一种含碳飞灰燃烧系统，其特征在于：布袋除尘器(15)的一侧与引风机(17)连接。

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