專利名稱：無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手工投煤的固定爐排鍋爐(即手燒鍋爐)，特別是涉及一種固定爐排手燒鍋爐的燃燒室和煙氣凈化裝置。
本發(fā)明是已獲實用新型專利權(quán)的《無黑煙手投煤工業(yè)窯爐》(ZL96220513.3)在手燒鍋爐上的應(yīng)用和完善。
鍋爐燃燒技術(shù)一貫站在燃煤設(shè)備的前列，無論是“機(jī)燒爐”、“反燒爐”、“雙爐排爐”等等都首先出現(xiàn)在鍋爐上，但國外認(rèn)為手燒爐每次加煤后，隨即出現(xiàn)的低溫缺氧惡劣燃燒工況，即所謂“層燃惡性循環(huán)周期”不可避免，采取了消滅手燒爐的政策。
繼我國規(guī)定，一蒸噸(1T/h)以上的鍋爐必須安裝機(jī)械投煤裝置，手燒鍋爐的煙塵應(yīng)該達(dá)標(biāo)排放以來，隨著環(huán)保要求逐步嚴(yán)格，手燒鍋爐的煙塵污染已成為眾矢之的。
我國目前手燒鍋爐的擁有量數(shù)以百萬計，其中有消煙效果的爐型有旋風(fēng)燃燒爐、半煤氣爐、型煤爐和雙爐排爐。由于旋風(fēng)燃燒爐造價高，煤粉加工麻煩而成本高，難以普遍采用；半煤氣爐在一次加煤后要經(jīng)歷放空、產(chǎn)氣、明火燃燒和殘?zhí)咳紶a、然后清渣和再加煤的間隙運(yùn)行階段，使用火時間受到限制，實踐中許多用戶直接進(jìn)行明火正燒；型煤爐則因為型煤成本高，火力調(diào)節(jié)不便難以被市場接受；雙爐排爐卻需要燃用粒度適中、含矸率低的煤，否則難以實現(xiàn)半焦炭從上爐排漏到下爐排上繼續(xù)燃燒的關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)。漏煤時又要產(chǎn)生大量煙塵，再加之原煤層進(jìn)風(fēng)阻力大，上火速度太慢，實踐應(yīng)用中大多在下爐膛明火正燒，反燒的上爐膛則形同虛設(shè)。現(xiàn)有許多城市干脆禁止燃煤。那么手燒爐只能象發(fā)達(dá)國家那樣被消滅嗎？首先，我國的能源結(jié)構(gòu)中75％是煤炭；石油緊缺，現(xiàn)已成為石油進(jìn)口國，2000年石油缺口將達(dá)5500萬噸。所以國家的能源政策是“油改煤”。其次，對小型鍋爐而言，2.5噸煤就相當(dāng)于1噸油使用，其經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。我國政府稱“中國以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)難以改變”，“現(xiàn)階段資金不足，我國應(yīng)當(dāng)采用低投資、低運(yùn)行費、高效益、適合國情的實用技術(shù)”。國家環(huán)保總局新發(fā)布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GWPB3-1999中，禁止在一類地區(qū)新建以重油、渣油為燃料的鍋爐，而對燃煤鍋爐則未禁止。但規(guī)定了＜0.7MW(1T/h)的自然通風(fēng)鍋爐(基本上都是手燒鍋爐)的煙塵和二氧化硫的最高允許排放濃度限值。當(dāng)然不能達(dá)標(biāo)排放的就不準(zhǔn)使用。本發(fā)明就是針對上述問題研究出的，讓原煤在手燒鍋爐內(nèi)清潔燃燒，從源頭上消除污染的，一種高效、價廉的實用技術(shù)方案。
本發(fā)明的目的是以控制原煤干餾速度和除塵脫硫為突破口，將現(xiàn)行的明火正燒、反燒等單一燃燒方式有機(jī)地集成為一種綜合燃燒方案，并對煙氣進(jìn)行除塵脫硫處理，使之達(dá)標(biāo)排放的，簡便實用的環(huán)保型手燒鍋爐。
本發(fā)明的特征是無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的燃燒室由雙爐膛組成。前(上)爐膛為干餾爐膛，后(下)爐膛即相當(dāng)于原常規(guī)爐膛的明火正燒爐膛；兩爐膛間的隔墻和干餾爐膛的側(cè)墻與爐頂可以是由耐火材料、耐熱金屬或者水冷壁所構(gòu)成；原常規(guī)手燒鍋爐的鍋爐本體和受熱面布置基本不變。其燃燒室的干餾爐膛部分可能伸出鍋爐本體；在鍋爐與煙囪之間設(shè)置了簡便的除塵脫硫裝置。也可以在煙囪頂部配裝煙氣凈化裝置。
本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的與經(jīng)典的用加煤量來控制爐內(nèi)揮發(fā)分負(fù)荷量的做法相反，本設(shè)計利用揮發(fā)分釋放速度與爐溫高低、負(fù)壓大小和氣流快慢成正比的原理，采用每次加煤前先把干餾爐膛里的紅炭卸完，讓爐溫下降后，再大量地、成堆地將干餾爐膛加滿；再以控制兩爐膛之間的流通面積，增加局部阻力，使干餾爐膛內(nèi)的氣壓和氣流速度降低，從而控制了原煤中揮發(fā)分的釋放速度，讓其緩緩地、少量地釋出。這些連續(xù)、均勻少量的揮發(fā)分進(jìn)入明火正燒爐膛后，在高溫足氧條件下隨即成為火焰，即俗稱的“變黑煙為火焰”。
干餾爐膛里原煤的表面層被燒紅后，便形成一個原煤表面上的焦炭燃燒層，即進(jìn)入“反燒”階段，當(dāng)揮發(fā)分穿過焦炭燃燒層時能夠完全燃燒而不產(chǎn)生黑煙。
當(dāng)原煤都燃起后，即與常規(guī)燃燒一樣進(jìn)入明火正燒，將干餾爐膛的紅煤推進(jìn)明火正燒爐膛，然后再次加煤，這就實現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行。加厚下半部的煤層還可進(jìn)行部分半煤氣運(yùn)行。
在鍋爐與煙囪之間或在煙囪頂上，增設(shè)了干法的沉降除塵或慣性除塵器，或者是沉降與慣性相結(jié)合的除塵器；對燃燒含硫量超高的煤或采用濕法除塵時，可設(shè)置噴淋或噴霧除塵脫硫裝置；當(dāng)煙囪產(chǎn)生的抽力不足以克服排煙阻力時，還可以增設(shè)小型引風(fēng)機(jī)械，既可以安裝引風(fēng)機(jī)或軸流風(fēng)機(jī)直接排煙，也可以在囪外安裝鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行誘導(dǎo)間接排煙。
本發(fā)明有多種明顯效果首先是原煤加進(jìn)爐內(nèi)最少要經(jīng)過3個以上的加煤周期才會變?yōu)榛以懦?，有足夠的燃燼時間和條件，所以灰渣中可以避免帶出黑炭，大大減少了固體不完全燃燒損失；再由于揮發(fā)分及其他可燃物的完全燃燒，排煙黑度可達(dá)林格曼0級，又避免了氣體不完全燃燒損失，所以有明顯的節(jié)煤效果。
其次是原煤只加進(jìn)干餾爐膛，而相當(dāng)于常規(guī)燃燒室的明火正燒爐膛，一直維持高溫工況，避免了常規(guī)爐加煤后急劇降溫的缺點，所以有明顯的增產(chǎn)效果。
更值得一提的是，本發(fā)明消黑煙不需要任何機(jī)械設(shè)備，不耗電，投資極少又不需要運(yùn)行費，而其不擇煤種和粒度，更給推廣應(yīng)用鋪平了道路。
其環(huán)保特點還有，原煤只成堆地加在干餾爐膛而不加進(jìn)明火正燒爐膛，避免了末煤的揚(yáng)起，取消了爐內(nèi)翻搗清渣和撬火等容易揚(yáng)塵的操作，所以煙氣中的煙塵數(shù)量大大減少；由于黑煙物質(zhì)等可燃物的完全燃燒，有致癌危險的苯并a芘等有機(jī)有害氣體和CO等也隨之焚毀而消除；因為采用先干餾后燃燒的兩段燃燒方式，所以減少了NOX的產(chǎn)生量；還由于爐溫的提高，為向煤中加入石灰等堿土金屬的氧化物或氫氧化物創(chuàng)造了條件，可以方便地進(jìn)行脫硫、脫氟。所以本發(fā)明可以進(jìn)行對燃煤污染的綜合治理，實現(xiàn)原煤的清潔燃燒。
其次是，過去國家對手燒鍋爐的要求相對較寬，所以手燒鍋爐基本上都不安裝除塵脫硫裝置，現(xiàn)在GWPB3-1999對＜1T/h的鍋爐規(guī)定了很嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐燃煤煙氣如果再不進(jìn)行凈化處理，就難以達(dá)標(biāo)排放，所以本發(fā)明在鍋爐本體與煙囪之間，或煙囪頂端增設(shè)了除塵脫硫裝置。無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的生產(chǎn)成本只比常規(guī)手燒鍋爐增加10％左右。
現(xiàn)結(jié)合實施例及其附圖作進(jìn)一步的說明附

圖1是小型立式手燒鍋爐下半部分的縱剖面圖。圖中1是鍋爐的外殼，2是鍋爐內(nèi)被加熱的水。其燃燒室由干餾爐膛6和明火正燒爐膛4與階梯爐排5組合而成。兩爐膛由隔墻3分開。原煤經(jīng)爐門7加在干餾爐膛6內(nèi)，煤釋出的揮發(fā)分經(jīng)隔墻3與煤層之間的縫隙8進(jìn)入明火正燒爐膛4進(jìn)行燃燒。原煤逐漸燒紅變?yōu)榘虢固亢?，在人力推動下移動到明火正燒爐膛4內(nèi)，進(jìn)行常規(guī)的明火正燒。經(jīng)環(huán)境監(jiān)測，排煙林格曼黑度＜1級。節(jié)煤5～20％增產(chǎn)5～10％左右。
附圖2是一種臥式手燒鍋爐的橫剖面圖。圖中1是鍋筒，2是鍋筒中被加熱的水，其鍋筒下由對稱的兩組燃燒室構(gòu)成，5是干餾爐膛，6是明火正燒爐膛，3是兩爐膛之間的隔墻，4是爐門，7是階梯爐排。
圖3是一種典型的手燒鍋爐與煙囪之間安裝的除塵脫硫裝置。1是鍋爐本體。燃煤煙氣從2排出，在沉降室3中除去一些煙塵，再經(jīng)噴咀4噴出的水霧又除去一部分煙塵；風(fēng)帽7既可防止污水淋入鍋爐內(nèi)，又有慣性除塵作用；煙氣中的SO2被水吸收變?yōu)镠2SO3，再與煙塵中的含鈣等氧化物作用，生成鹽被固定在灰渣中。污水和灰渣經(jīng)污水管8流入污水池9。9同時又是除塵器的水封裝置，污水在9中澄清氧化并調(diào)整PH值(比如加石灰)后達(dá)標(biāo)排入下水道?；以鼊t定期排出，噴咀用水可以從鍋爐的進(jìn)水管上分出支管由6與噴咀4接通。蒸汽鍋爐則可采用自產(chǎn)的水蒸汽，無蒸汽而又需要加壓噴霧時，可安裝小型壓力水泵。
圖4是在煙囪抽力不夠時，增設(shè)的間接引風(fēng)排煙裝置，1是鍋爐頂上的除塵器，2是煙囪，3是鼓風(fēng)機(jī)。
圖5是無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的總體外形圖。1是灰門、2是爐門、3是干餾室、4是鍋爐本體、5是除塵脫硫器、6是煙囪、7是污水管。
權(quán)利要求
1.無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐與常規(guī)手燒鍋爐一樣，包括燃燒室、固定爐排、煙囪和爐門，其特征是a燃燒室由上下或前后貫通的雙爐膛構(gòu)成；b在鍋爐與煙囪之間設(shè)置凈化煙氣的除塵脫硫器；c在排煙系統(tǒng)中安裝簡易的排煙機(jī)械；
2.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的燃燒室，其特征是，由固定平爐排和前后貫通的雙爐膛組成，其前爐膛可以外置，或者由傾斜爐排和上下貫通的雙爐膛組成，其上爐膛可以伸出鍋爐本體；
3.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的燃燒室，其特征是，兩爐膛間的隔墻、干餾爐膛的爐頂和爐壁，由耐火材料、耐熱金屬或水冷壁構(gòu)成；
4.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的固定爐排，其特征是，可以用階梯爐排、平爐排，或斜置的平爐排；
5.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的煙氣凈化裝置，其特征是，采用干法的沉降、慣性、或者是沉降與慣性相給合的除塵器；
6.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的煙氣凈化裝置，其特征是，采用水或水蒸汽噴淋或噴霧的濕法除塵脫硫器；
7.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的煙氣凈化裝置，其特征是，由權(quán)利求6和權(quán)利要求7所述的干法與濕法除塵相結(jié)合的除塵脫硫器；
8.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的煙氣凈化裝置，其特征是，可以安裝在煙囪底部，或者是安裝在煙囪頂部；
9.如權(quán)利要求1所述的無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐的機(jī)械排煙設(shè)備，其特征是，可以采用鼓風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)的間接排煙，也可以采用引風(fēng)機(jī)或軸流風(fēng)機(jī)的直接排煙。
全文摘要
無黑煙除塵脫硫手燒鍋爐為雙爐膛燃燒室。以控制煤中揮發(fā)分釋放速度和安裝簡單的除塵脫硫器為突破口。先干餾后正燒,每次大量加煤也不降溫,能火力旺盛地?zé)o黑煙燃燒,開創(chuàng)了原煤在手燒鍋爐內(nèi)清潔燃燒的新紀(jì)元。鍋爐附帶除塵脫硫器,能全面達(dá)到國家新發(fā)布的GWPB3—1999的排放標(biāo)準(zhǔn),解決了手燒鍋爐的生存危機(jī)。鍋爐生產(chǎn)成本比常規(guī)手燒鍋爐增加10%左右,一般不需增加運(yùn)行費用,是替代燃油、燃?xì)忮仩t的環(huán)保型燃煤手燒鍋爐。
文檔編號F23J15/02GK1271825SQ00107170
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月29日
發(fā)明者史君潔 申請人:史君潔