專利名稱：超細(xì)燃料顆粒的改進(jìn)的間接加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為燃燒固體燃料而設(shè)計(jì)的間接加熱系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特征在于，在固體燃料研磨站和燃燒室之間提供用于儲(chǔ)備粉狀燃料的中間筒倉(cāng)(silo)。該類系統(tǒng)用于較難燃燒的燃料，例如無(wú)煙煤或低揮發(fā)性物質(zhì)的燃料(例如，由美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)定義的低揮發(fā)性瀝青煤)，這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)一方面完全離析并優(yōu)化固體燃料的研磨，另一方面優(yōu)化所述粉狀燃料的燃燒。
背景技術(shù)：
存在多種間接加熱系統(tǒng)將廢氣(通過(guò)分離粉狀燃料和用于干燥及輸送所述燃料的氣體而得到的產(chǎn)物)返回到燃燒室的系統(tǒng)以及將廢氣排到大氣中的系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)以下列方式運(yùn)轉(zhuǎn)固體燃料(例如，煤)存儲(chǔ)在筒倉(cāng)中并運(yùn)送到研磨機(jī)中，在研磨機(jī)中燃料受到研磨并由極熱的空氣或氣體進(jìn)行干燥。粉狀燃料而后在壓縮空氣作用下輸送到攔截粗顆粒并將其返回到研磨機(jī)入口的分離器，并由此進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)攔截粉狀燃料并將該粉狀燃料釋放到中間存儲(chǔ)筒倉(cāng)中的旋風(fēng)分離器中；管道以及可能有的氣體再循環(huán)風(fēng)扇使該設(shè)備完整。
研磨系統(tǒng)容納用于干燥未處理燃料的熱空氣和氣體。這些熱氣體以及濕氣從燃料中蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體是多余的，因此必須通過(guò)專用的管道(已知的如排氣管道)將其排出。所有這些回路在低溫(約100℃)下運(yùn)轉(zhuǎn)。
旋風(fēng)分離器并不攔截殘余氣體中的所有細(xì)固體燃料顆粒，因此有必要對(duì)這些顆粒進(jìn)行處理。這些氣體中固體燃料通常的濃度約為50g/m3到200g/m3。
超細(xì)顆?？梢杂娠L(fēng)扇送入燃燒室(將廢氣返回到燃燒室)，或者可以在除塵器(例如，靜電除塵器或袋濾器)中被攔截并釋放到中間筒倉(cāng)中，在該中間筒倉(cāng)中它們與來(lái)自旋風(fēng)分離器的其它顆?；旌?將廢氣排到大氣中)。
這些技術(shù)對(duì)于大多數(shù)的燃料是令人滿意的，但是對(duì)于最低揮發(fā)性物質(zhì)的燃料的表現(xiàn)卻遜色許多。特別地，有必要引入貴重燃料(例如，燃料油或天然氣)以維持低負(fù)載下的燃燒。
如果將廢氣返回到燃燒室，則輸送超細(xì)顆粒的氣體基本上是惰性氣體(例如，由濕氣從燃料中蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽)，并且因?yàn)樗鼈儊?lái)自從燃燒室取出的用于干燥未處理燃料的熱燃燒廢氣，所以這些氣體具有高濃度的CO2以及低濃度的O2。此外，這些氣體中燃料顆粒的濃度與良好燃燒所需的最優(yōu)值相差甚遠(yuǎn)。
難于實(shí)現(xiàn)這些顆粒燃燒的原因在于，必須在噴射顆粒充分接近用于點(diǎn)燃超細(xì)顆粒的主火焰以使其受益于該區(qū)域的高溫以及噴射顆粒充分遠(yuǎn)離火焰以使火焰不受到與超細(xì)顆粒一起噴射的相對(duì)較低溫度的惰性氣體氣團(tuán)的干擾之間找到折衷辦法。因此選擇噴射區(qū)域尤其困難并需要很多的經(jīng)驗(yàn)。
如果廢氣排到大氣中，則對(duì)于難于燃燒的燃料的情況，因?yàn)樗鼈兪禽^低揮發(fā)性物質(zhì)，所以來(lái)自除塵器的超細(xì)顆粒與中間筒倉(cāng)中的粗顆粒相混合，因此這些改進(jìn)的顆粒不能被利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)允許對(duì)由粉狀顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離器而得到的改進(jìn)超細(xì)顆粒(即，改進(jìn)燃燒質(zhì)量的超細(xì)顆粒)進(jìn)行回收和特定的使用，并在無(wú)貴重燃料支持的條件下使系統(tǒng)的技術(shù)成本最小值降低到最小，而且減少了NOx的排出。
根據(jù)本發(fā)明的間接加熱系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)在該系統(tǒng)中固體燃料以顆粒形式流動(dòng)，該系統(tǒng)包括研磨站、燃燒室、至少一個(gè)中間筒倉(cāng)、分離器和至少一個(gè)旋風(fēng)分離器，該系統(tǒng)的特征在于，除塵器攔截最細(xì)的顆粒，這些最細(xì)的顆粒而后通過(guò)至少一個(gè)專用管子引入到燃燒室中并由至少一個(gè)專用燃燒器點(diǎn)燃。這些專用燃燒器優(yōu)選地位于主燃燒器的區(qū)域中。這些超細(xì)顆粒存儲(chǔ)在專用筒倉(cāng)中，由加料器計(jì)量供給，以明確限定的比例與熱空氣或氣體混合，而后由專用管子輸送到專用燃燒器。專用燃燒器的噴射器優(yōu)選具有矩形或圓形截面。
輸送顆粒到燃燒器的燃料對(duì)空氣的比率可從每1kg空氣5kg燃料到每2kg空氣1kg燃料，但在向燃燒器噴射時(shí)，由于附加的熱空氣噴射，因此比率可以約為每1kg空氣1.5kg燃料到每2kg空氣1kg燃料。該熱空氣被稱為一次空氣，其溫度約為250℃到500℃；對(duì)于特別難于燃燒的燃料(例如，超無(wú)煙煤)，該溫度超過(guò)400℃。在到達(dá)主燃燒器時(shí)，熱空氣或氣體與粉狀燃料的混合物處于約200℃到380℃的溫度，這取決于燃料/空氣混合的比例。此高溫對(duì)于點(diǎn)燃燃料和穩(wěn)定燃燒器火焰是非常有利的。
根據(jù)一個(gè)特別的特點(diǎn)，該專用燃燒器位于主燃燒器附近。使用改進(jìn)的超細(xì)顆粒產(chǎn)生了穩(wěn)定主燃燒器燃燒的高質(zhì)量火焰，而又因?yàn)闆](méi)有貴重燃料而減小了可能的最低限度費(fèi)用。由此節(jié)約了燃料成本，這是因?yàn)楣腆w燃料與貴重燃料(例如，燃料油或天然氣)相比比較便宜。如果使該設(shè)備在低負(fù)載下更經(jīng)常地運(yùn)轉(zhuǎn)，則會(huì)更加節(jié)省。
根據(jù)另一特點(diǎn)，每列主燃燒器具有至少兩個(gè)專用燃燒器。選擇專用燃燒器的數(shù)量以適合各應(yīng)用場(chǎng)合，但是每列主燃燒器存在有至少兩個(gè)專用燃燒器以保證各種燃料的分配。在雙拱圓頂燃燒室或前部加熱燃燒室的情況中，使用至少兩個(gè)專用燃燒器；但在切向加熱燃燒室的情況中，僅一個(gè)專用燃燒器就足夠了。
根據(jù)本發(fā)明的間接加熱系統(tǒng)是固體燃料在其中以顆粒形式流動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括研磨站、燃燒室、至少一個(gè)中間筒倉(cāng)、分離器、至少一個(gè)旋風(fēng)分離器和可能有的氣體再循環(huán)風(fēng)扇，該系統(tǒng)的特征在于，除塵器攔截最細(xì)的顆粒，這些最細(xì)的顆粒而后通過(guò)專用管子和主燃燒器下游的噴射器被引入到燃燒室中。計(jì)量供給超細(xì)顆粒和熱空氣的方法與現(xiàn)有技術(shù)使用的方法相似，但是這些顆粒被送入新的噴射器，這些新的噴射器位于主燃燒區(qū)域之外并放置在合適位置使得這些噴射器的火焰與主燃燒器的火焰焰舌相混合。
根據(jù)一個(gè)特別的特點(diǎn)，最細(xì)顆粒在亞化學(xué)計(jì)量的條件下噴射。超細(xì)顆粒在這些條件下在燃燒器下游的噴射對(duì)降低氮的氧化物(NOx)的排出是有利的。在傳統(tǒng)的將廢氣返回到燃燒室的方法中，輸送氣體的性質(zhì)和流量由研磨回路的運(yùn)轉(zhuǎn)條件產(chǎn)生，與所述傳統(tǒng)方法不同，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，輸送氣體的性質(zhì)和流量是針對(duì)超細(xì)顆粒的亞化學(xué)計(jì)量燃燒而選擇的。
根據(jù)另一特點(diǎn)，所攔截的顆粒具有小于75微米的直徑。它們比在加熱系統(tǒng)中流動(dòng)的粉狀燃料小很多。
根據(jù)另一特點(diǎn)，所攔截的顆粒具有每單位體積從0.1kg/dm3到0.4kg/dm3的實(shí)際質(zhì)量(true mass)，這低于由旋風(fēng)分離器攔截的顆粒的質(zhì)量。這點(diǎn)不同由以下事實(shí)解釋，即，旋風(fēng)分離器優(yōu)選地?cái)r截富有重元素(即，礦物質(zhì)，特別是黃鐵礦)的顆粒。換句話說(shuō)，超細(xì)燃料的質(zhì)量已被“改進(jìn)”。從除塵器中回收的顆粒不僅比筒倉(cāng)中回收的主要燃料更加細(xì)小，而且具有不同的化學(xué)分析，具有較低的含灰量，并因此與筒倉(cāng)中回收的主要燃料相比具有較高的可燃物質(zhì)(固定碳和揮發(fā)性物質(zhì))含量。
根據(jù)一個(gè)特定的特點(diǎn)，一些攔截的顆粒被引入到燃燒器下游的噴射器中。專用燃燒器和下游噴射器的結(jié)合使得可在專用燃燒器、下游噴射器或同時(shí)在兩種噴射器中使用超細(xì)顆粒。例如，專用燃燒器用于加熱系統(tǒng)上的低負(fù)載，而下游噴射器對(duì)于系統(tǒng)上的較高負(fù)載而附加地啟用。因此可以在沒(méi)有貴重燃料的條件下降低最小負(fù)載，從而節(jié)約成本，因?yàn)楣腆w燃料的成本比貴重燃料(例如，燃料油或天然氣)的成本低很多。如果使該設(shè)備在低負(fù)載下更經(jīng)常地運(yùn)轉(zhuǎn)，則會(huì)更加節(jié)省。
在第一變體中，該燃燒室是雙拱圓頂燃燒室。在該加熱系統(tǒng)中，主燃燒器和專用燃燒器位于該雙拱圓頂中。此類燃燒室用于燃燒無(wú)煙煤或非瀝青煤(non-bituminous coal)。
在第二變體中，該燃燒室是前部加熱燃燒室。主燃燒器和專用燃燒器置于燃燒室的至少一個(gè)壁上。
在第三變體中，該燃燒室是切向加熱燃燒室。在該情況中，主燃燒器和專用燃燒器位于燃燒室的角落中。專用燃燒器可位于主燃燒器之間的角落中或者位于主燃燒器附近的燃燒室的端面上。下游噴射器位于主燃燒器上方，或者在燃燒室的角落中或者在燃燒室的端面上。
根據(jù)另一特點(diǎn)，固體燃料是非瀝青煤。該非瀝青煤不使用外加燃料很難燃燒，因?yàn)槠涫堑蛽]發(fā)性物質(zhì)，并釋放大量的NOx。該系統(tǒng)限定了超細(xì)顆粒的價(jià)格，從而改進(jìn)了非瀝青煤的燃燒。


在閱讀僅通過(guò)示例并參照附圖給出的如下描述后，能夠更好地理解本發(fā)明，附圖中-圖1是將廢氣返回到燃燒室的現(xiàn)有技術(shù)間接加熱系統(tǒng)的視圖，-圖2是將廢氣排到大氣中的另一現(xiàn)有技術(shù)間接加熱系統(tǒng)的視圖，-圖3是帶有雙拱圓頂燃燒室的根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)視圖，-圖4是帶有前部或切向加熱燃燒室的根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)視圖，
-圖5是燃燒器的詳細(xì)視圖。
在不同變體中，相同的標(biāo)記用于相同功能的部件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)有的間接加熱系統(tǒng)1(圖1和2)包括存儲(chǔ)未處理燃料的筒倉(cāng)2，以及未處理燃料通過(guò)管子20到達(dá)的研磨機(jī)3，在該研磨機(jī)中未處理燃料被磨碎并由經(jīng)管子21來(lái)的極熱空氣或氣體進(jìn)行干燥。得到的粉狀燃料通過(guò)管子30在壓縮空氣作用下輸送到分離器4，該分離器4僅攔截粗顆粒并通過(guò)管子40將粗顆粒返回到研磨機(jī)3的入口。另一些顆粒通過(guò)管子41被送入功能為攔截粉狀燃料的一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)分離器5，而后這些顆粒被釋放到中間存儲(chǔ)筒倉(cāng)6中并隨后由管子51送入燃燒室7中的主燃燒器70待燃燒。這些從旋風(fēng)分離器5離開(kāi)的氣體通過(guò)管道50和風(fēng)扇42返回到回路中。
研磨系統(tǒng)通過(guò)管道21接收熱空氣或氣體，并且其自身產(chǎn)生剩余氣體(例如，由燃料中濕氣蒸發(fā)而產(chǎn)生的水蒸氣)，為了正確運(yùn)轉(zhuǎn)，該系統(tǒng)因此必須通過(guò)稱為排氣管道的管道8將這些氣體排出。
該旋風(fēng)分離器5可以不具有100％的細(xì)顆粒攔截率，而細(xì)顆?？稍谕ㄟ^(guò)管道50中的風(fēng)扇42返回到回路中的剩余氣體中找到。固體燃料通常的濃度約為50g/m3到200g/m3。
在圖1中，顆粒通過(guò)風(fēng)扇9和管道8返回到燃燒室7。
在圖2中，來(lái)自管道8的氣體中包含的細(xì)顆粒由靜電除塵器或袋濾器類型的除塵器10攔截，而后超細(xì)顆粒被釋放到筒倉(cāng)6中，在筒倉(cāng)6中它們與已經(jīng)從旋風(fēng)分離器5中回收的其它顆粒相混合，并且氣體通過(guò)管子100排到大氣中。
在圖3和4中示出的間接加熱系統(tǒng)中，第二筒倉(cāng)60容納超細(xì)顆粒，這些超細(xì)顆粒而后由管道52或53導(dǎo)向燃燒室7，并在該燃燒室7中燃燒。
超細(xì)顆?；蛘咴趯Ｓ萌紵?1中或者在專用噴射器72中燃燒。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)以下列方式運(yùn)轉(zhuǎn)未彼旋風(fēng)分離器5攔截的研磨后的燃料顆粒由管道8導(dǎo)向除塵器10，氣體通過(guò)管道100排到大氣中，并且超細(xì)顆粒存儲(chǔ)在附加筒倉(cāng)60中。筒倉(cāng)60中的一些顆粒通過(guò)管道52送入燃燒器71，剩下的顆粒通過(guò)管道53送入噴射器72。
專用燃燒器71在主燃燒器70附近；如圖5中所示，主燃燒器70對(duì)準(zhǔn)成一列，專用燃燒器71置于每列的各相對(duì)側(cè)上或者置于燃燒器70之間。
在切向加熱的情況中，如圖4中所示，燃燒器71可以在燃燒室7的角落中或者可以在鄰近主燃燒器70的燃燒室7的端面上。
加料器61和62計(jì)量超細(xì)顆粒的數(shù)量，以使它們?cè)诠艿?2和53中輸送。
顆粒由通過(guò)管子52a和53a來(lái)的熱空氣或氣體輸送。專用燃燒器71高度處也可以進(jìn)行附加的熱空氣或氣體噴射(未示出)。這使得調(diào)整燃料的濃度成為可能。
權(quán)利要求
1.一種間接加熱系統(tǒng)(1)，在所述系統(tǒng)(1)中固體燃料以顆粒形式流動(dòng)，所述系統(tǒng)(1)包括研磨站(3)、燃燒室(7)、至少一個(gè)中間筒倉(cāng)(6)、分離器(4)和至少一個(gè)旋風(fēng)分離器(5)，所述系統(tǒng)(1)的特征在于，除塵器(10)攔截最細(xì)的顆粒，所述最細(xì)的顆粒而后通過(guò)至少一個(gè)專用管子(52)被引入到所述燃燒室(7)中并由至少一個(gè)專用燃燒器(71)點(diǎn)燃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述專用燃燒器(71)位于主燃燒器(70)附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱系統(tǒng)，其特征在于，每列主燃燒器(70)具有至少兩個(gè)專用燃燒器(71)。
4.一種間接加熱系統(tǒng)(1)，在所述系統(tǒng)(1)中固體燃料以顆粒形式流動(dòng)，所述系統(tǒng)(1)包括研磨站(3)、燃燒室(7)、至少一個(gè)中間筒倉(cāng)(6)、分離器(4)和至少一個(gè)旋風(fēng)分離器(5)，所述系統(tǒng)的特征在于，除塵器(10)攔截最細(xì)的顆粒，所述最細(xì)的顆粒而后通過(guò)專用管子(53)和主燃燒器(70)下游的噴射器(72)被引入到所述燃燒室(7)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述最細(xì)的顆粒在亞化學(xué)計(jì)量的條件下噴射。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所攔截的顆粒具有小于75微米的直徑。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所攔截的顆粒具有每單位體積從0.1kg/dm3到0.4kg/dm3的實(shí)際質(zhì)量，低于由所述旋風(fēng)分離器攔截的顆粒的質(zhì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)，其特征在于，一些所攔截的顆粒被引入到所述燃燒器(70，71)下游的噴射器(72)中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒室(7)是雙拱圓頂燃燒室。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒室(7)是前部加熱燃燒室。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒室(7)是切向加熱燃燒室。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其特征在于，固體燃料是非瀝青煤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種間接加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)中固體燃料以顆粒形式流動(dòng)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括研磨站、燃燒室(7)、至少一個(gè)中間筒倉(cāng)、分離器、至少一個(gè)旋風(fēng)分離器，以及可選擇的包括氣體再循環(huán)風(fēng)扇。本發(fā)明的特征在于，除塵器(10)攔截最細(xì)的顆粒，這些最細(xì)的顆粒隨后通過(guò)至少一個(gè)特定管道(52)被引入到燃燒室(7)中并由至少一個(gè)特定燃燒器(71)點(diǎn)燃。前述超細(xì)顆粒而后存儲(chǔ)在特定筒倉(cāng)(10)中，計(jì)量加入到進(jìn)料裝置(61)中，以限定的比例與熱空氣混合并通過(guò)特定管道(52)送到特定燃燒器(71)。
文檔編號(hào)F23D1/02GK1738992SQ200380108934
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者佛朗科伊斯·馬勞比爾, 讓-米歇爾·托尼爾 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆(瑞士)有限公司