CN87216980U - 粉煤旋风燃烧加热炉 - Google Patents

Abstract

一种粉煤旋风燃烧加热炉，包括加热炉和与其配套的旋风燃烧装置，其旋风燃烧装置由圆柱形燃烧室、燃烧室顶部的喷燃器和燃烧室炉壁上的二次风口及燃烧室底部的出渣口构成，通过过渡烟道和分流室使燃烧装置与加热炉配套。本旋风燃烧加热炉对烟煤、无烟煤、劣质煤均有良好的适应性，能液态排渣，燃烧室内捕渣率达60％以上，比人工投煤节能30～40％，且大大地改善环境污染。本燃烧装置能方便地与轧钢、锻造、化建等行业的炉型配套。

Description

粉煤旋风燃烧加热炉

本实用新型涉及一种燃烧设备，特别是采用旋风燃烧方法燃烧粉煤的加热炉。

现有较先进的加热炉，多半以燃气或燃油作燃料。但受条件限制，这些燃料来源困难，在中小型轧钢加热炉一般采用以煤作燃料。

现有的燃煤加热炉，多半采用人工投煤层燃法，这种燃烧方法其工人劳动强度大，燃料燃烧不完全，炉子热效率低，工件加热质量差，环境污染严重。为解决这些问题，不少厂家在上述人工投煤加热炉上作了改进，采用链式炉排燃烧法，震动炉排燃烧法和往复炉排燃烧法，这些方法的共同点就是将固定炉排改为活动式炉排。如1987年8月5日公开的CN86204614介绍的“水平式往复炉排燃煤加热炉”，炉排主要有活动炉排和固定炉排两部分，活动炉排由传动机构带动作往复运动，煤在炉排上燃烧，炉排下装有风机，通过炉排的运动完成煤的压——移动——翻滚——塌落——疏松等过程，与人工投煤相比，能减轻劳动强度，实现自动连续给煤，均衡加热；不足之处是：1.对煤质要求较高，要求燃用挥发份较高，灰份较低的煤，对劣质煤适应性较差。2.污染问题改善不显著，因炉排可运动，炉排下装有风机，将会使灰尘进入加热炉内，部分沉积于炉膛和工件表面，部分随烟气带入大气层。3.燃料与空气的充分混合受到一定限制，不完全燃烧损失仍然存在。

为克服上述活动式炉排燃烧法的不足，不少厂家采用粉煤烧咀燃烧法，即在加热炉内设置有多个烧咀，燃料通过烧咀喷入加热炉中燃烧，如CN86102037及CN86107251就属于这种加热方式的炉型，该炉型与上述燃烧方法相比，具有燃料能充分燃烧，热效率高和对燃料适应性稍微广些等优点外，也有其不足：1.燃料在加热室中燃烧，燃烧产物部分随烟气流带入大气层污染大气，其余均沉积在炉膛内和被加热工件表面，污染工件，影响工件的热交换，且常需停炉清理积尘，燃用灰份熔点低的煤，还会出现灰渣熔化造成炉膛堆积不易清理。2.在炉膛不同位置安装烧咀，由于多个烧咀的设置和调节不可能均匀，将导致工件受热不均匀。

本实用新型的目的是提供一种能燃烧粉煤的燃烧装置与加热炉配套，该燃烧装置具有对煤质要求低，煤种适应性强，燃烬度高等特点，该配套能满足工件加热要求，节约能耗，捕渣率高、环境污染少等特点。

本实用新型的实施方案是：采用主要由旋风燃烧装置和加热炉配套构成的旋风燃烧加热炉，燃烧装置与加热炉不设在同一炉体，二者通过其间的过渡烟道和分流室连成一体，加热炉主要由加热室和与加热室尾部连接的排烟管道构成；燃烧装置具有燃烧室、设置在燃烧室顶部的喷燃器和设置在燃烧室炉壁上的二次风口及设置在燃烧室底部的出渣口，通过连接在燃烧装置与加热装置之间的过渡烟道和分流室使燃烧室与加热室连通。其燃烧装置的燃烧室形状是上段大、下段小的变径圆柱体，在燃烧室上段炉壁上相对该燃烧室切向设置有二次风口，通过该风口进入燃烧室的二次风与喷燃器喷出的风煤混合产生绕燃烧室轴线旋转的螺线涡流，使燃料能与空气充分混合，80％以上的燃料能在燃烧室内燃烧，60％以上的灰渣能在进入加热炉前被分离捕积下来。

在上述结构的旋风燃烧加热炉中，设置在燃烧装置与加热炉之间的分流室，主要起促进燃料充分燃烧和将燃烧产物合理分配给加热室及二次捕渣的作风，分流室可通过设置的分流孔与加热室相通；或直接与加热室相通。分流孔的大小和分布根据安放在加热室内的被加热工件的加热面    和室内温度场的分布而设置。

为充分利用加热炉排放的余热，在加热炉的炉尾设置有空气预热器，利用排入排烟管道的高温烟气对空气预热器内的冷风预热。该空气预热器的进口通过与其连接的冷风管与风机连通，进入冷风，出口与热风管连接，送出热风。从热风管送出的热风分成一次风和二次风两路，一次风与粉煤混合从燃烧装置上的喷燃器进入燃烧室，二次风从燃烧装置炉壁上的二次风口进入燃烧室，其一、二次风风量分别占总进风量的10～30％，70～90％。由于从喷燃器和二次风口进入燃烧室的空气均为热风，使得燃烧室内的燃料易于着火和充分燃烧。为了使进入加热室的部分未完全燃烧的可燃物能充分燃烧，也可将热风管送出的热风分成一、二、三次风三路，其一、二、三次风的风量各占总风量的10～25％，65～80％、10～25％，一、二次风分别送入上述位置外，三次风可送入分流室内。

本加热炉的加热室的形状是前段空间大，中后段窄小，尾部宽，特别是靠分流室一端的下加热室空间设计得大一点，便于从分流室进入加热室的燃烧产物在大空间内迅速地进行体积膨胀、充分燃烧，加强与工件的热交换和均匀受热。利用加热室中后段窄小，便于予热工件和封闭前段主加热空间，阻止冷空气倒流。利用加热室尾部宽阔，便于排烟流畅。

采用上述燃烧装置及上述配套方法的旋风燃烧加热炉的特点是：1.可以节能，由于采用旋风燃烧法使得进入燃烧室的燃料与热风能混合均匀，混合流紊动度大，燃烧过程时间长，因而燃烬度高，能使燃料的能量充分释放；其次，燃烧过程基本是绝热燃烧，与外界热交换少；再次，本旋风燃烧法在燃烧室内捕渣率高，进入加热室的灰尘少，便于工件热交换。因此本旋风燃烧加热炉可以节能，吨钢煤耗可达到国家规定的一等炉水平，比人工投煤层燃法降低能耗15～40％。2.对燃料适应性强。由于采用了上大下小的变径圆柱形燃烧室和经一、二次热风预热，二次风产生强旋流及圆柱形绝热炉壁的热辐射，便于低挥发份的煤种稳定着火和燃烧；加之燃烧室下段直径小，便于燃料附壁燃烧，所以对烟煤、无烟煤、劣质煤均可适应，能实现以煤代油，以劣质煤代优质煤，为冶金工业用煤开辟了新途径。3.改善环境污染。与本加热炉配套的燃烧装置相当于一个除尘装置，旋风燃烧过程相当于除尘过程。由于从燃烧室二次风口进入的二次风与燃料混合产生绕燃烧室轴线旋转的螺线涡流，有利于比重大的可燃物及灰渣在其离心力下沿附在炉壁四周燃烧并形成熔渣；另外，由于过渡烟道与燃烧室径向连接，使燃烧室中旋转的火焰烟气流改变方向进入烟道，有利于夹在火焰烟气流中的熔渣在其惯性力下脱离火焰烟气流，在炉底形成液态从出渣口排出炉外，其捕渣率在60％以上。剩余灰份随火焰烟气流进入分流室，在分流室中体积膨胀燃烧，形成涡流而又一次除尘，经分流室内进一步燃烧除尘后的火焰烟气流大部份进加热室，再一次体积膨胀燃烧，产生涡流而除尘，使进入加热室的灰份大部份能沉积于下加热室炉膛里；由于上分流孔孔径小，进入上加热室的火道窄狭弯曲，因此进入上加热室而沉积于工件表面的灰份极少。由于实现液态排渣和燃烧过程中多次除尘，这样从烟囱排出的灰尘极少，也无黑烟滚滚现象，大大改善了加热炉工作场地的环境及对加热炉内工件和对大气的污染。4.改善工件加热质量。由于从分流室送到加热室的火焰流分布合理，工作过程中燃烧装置能使加热室内温度场稳定，且可人为控制，使工件受热连续均匀减少烧损；由于燃烧装置捕渣率高，进入加热室沉积于工件表面的灰尘少，能改善工件的热交换条件和表面质量。5.减轻工人劳动强度，提高生产效率。本旋风燃烧加热炉可连续自动给煤，自动流渣，能实现机械化、自动化操作，减轻工人劳动强度。另外，本旋风燃烧加热炉升温快、温度场稳定、工件表面积尘少，可缩短炉子升温投产时间，加快工件热交换，提高生产率；并且由于进入加热室的灰尘降低，也相应减少了停炉清理次数，增加了炉子的工作时间。6.可实现余热利用，废料利用。本旋风燃烧加热炉的余热可引入预热燃料和引入燃烧室提高燃烧温度，使余热得到利用。由于液态排渣，使废渣能生成水淬渣作水泥原料。7.本旋风燃烧装置在几乎不改变加热炉本体的情况下，可与不同结构形成的轧钢加热炉、锻造炉、烘烤炉、退火炉等配套，能适应轧钢行业、锻造行业、铸造行业、陶瓷行业、化工行业的使用要求。

下面结合附图作进一步说明。

图1、是本实用新型的立式旋风燃烧轧钢加热炉的主要结构图。

参照图1、原煤经供煤系统（1）内的磨煤机磨成粉煤后与一次热风混合，经风煤混合物输送管（2）以旋流型（或直流型）从喷燃器（3）喷入燃烧室（5）中，在燃烧室上部大空间里与从二次风口（4）切向进入的二次风混合燃烧，并绕燃烧室轴线螺线旋转。喷燃器（3）安装在燃烧室（5）的顶部，二次风口（4）设置在燃烧室（5）上段炉壁上，相对燃烧室切向设置，出渣口（6）设置在燃烧室底部，燃烧室（5）的形状是上大下小的变径圆柱体，其炉壁内层采用耐高温材料制成，如硅质耐火材料，中层设有水冷箱，以循环水冷却，外壳以金属材料制成。为便于安装维修，旋风燃烧装置炉体可做成几节，经组装而成。进入燃烧室内的燃料在高温下燃烧，灰渣熔化成液态从出渣口（6）流出炉外，火焰烟气流通过与燃烧室（5）径向连接的过渡烟道（7）进入分流室（8），在分流室中进一步燃烧、除尘，并通过分流孔（9）分配给加热室（10）。分流孔有两个，上分流孔（9′）与上加热室（10′）连通，下分流孔（9″）与下加热室（10″）连通，上下分流孔孔径之比为1：4～3：4，分流室（8）可与加热炉炉体做成一体，也可与过渡烟道（7）做成一体，再与旋风燃烧装置及加热炉装配连接，过渡烟道（7）和分流孔（9）的孔壁需采用耐冲刷、耐高温的耐火材料制成。加热室（10）的形状是前段空间大，中后段窄小，尾部宽，加热室炉壁内层主要用高铝质粘土耐火材料浇注，中层填充纤维保温材料，外壳用金属材料制成。在加热室尾部装有空气预热器（11）。从分流室（8）进入加热室（10）的可燃物进一步燃烬、除尘后，余下高温烟气流从加热室尾部经空气预热器（11）排入排烟管道（12）。空气预热器的进口通过冷风管（14）与风机（13）连通，风机送来的冷风经预热器预热后送入热风管（15），通过与热风管（15）连接的一、二次风管分成两路，一次风管（16）与供煤系统（1）连通，二次风管（17）与燃烧室炉壁上的二次风口（4）连通，在二次风管（17）的管路上还设置有空气调节阀（18），以调节二次风的风量和风速。

Claims (9)

1、粉煤旋风燃烧加热炉，主要包括加热炉和与其配套的旋风燃烧装置，加热炉主要由加热室(10)和设置在加热室尾部的排烟管道(12)构成，其特征是旋风燃烧装置具有燃烧室(5)、设置在燃烧室(5)顶部的喷燃器(3)和设置在燃烧室(5)炉壁上的二次风口(4)及设置在燃烧室(5)底部的出渣口(6)，通过连接在燃烧装置与加热炉之间的过渡烟道(7)和分流室(8)使燃烧室(5)与加热室(10)连通。

2、根据权利要求1规定的旋风燃烧加热炉，其特征是燃烧室（5）的形状是上段大，下段小的变径圆柱体。

3、根据权利要求1和2规定的旋风燃烧加热炉，其特征是设置在燃烧室炉壁上的二次风口（4）相对该燃烧室（5）切向设置。

4、根据权利要求1规定的旋风燃烧加热炉，其特征是分流室（8）内设置有分流孔（9），分流室（8）通过分流孔（9）与加热室（10）相通，分流孔（9）的大小和分布可以根据安放在加热室内的被加热工件的加热面和室内温度场的分布而设置。

5、根据权利要求1和4规定的旋风燃烧加热炉，其特征是分流孔（9）有两个，上分流孔（9′）与下分流孔（9″）的孔径之比为1：4～3：4。

6、根据权利要求1所规定的旋风燃烧加热炉，其特征是加热室（10）的形状是前段空间大、中后段窄小、尾部宽，特别是靠近分流室（8）一端的下加热室（10）的空间大些。

7、根据权利要求1规定的旋风燃烧加热炉，其特征是在加热室（10）的尾部设置空气预热器（11），该空气预热器（11）的进口通过与其连接的冷风管（14）与风机（13）连通，空气预热器（11）的出口与热风管（15）连接。

8、根据权利要求1和7所规定的旋风燃烧加热炉，其特征是喷燃器（3）可与热风管（15）连通。

9、根据权利要求1和7所规定的旋风燃烧加热炉，其特征是燃烧室炉壁上的二次风口（4）可与热风管（15）连通。

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