專利名稱：一種水煤漿燃料清潔熱空氣爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣爐領(lǐng)域，尤其涉及一種水煤漿燃料清潔熱空氣爐。
背景技術(shù)：
目前，陶瓷行業(yè)和其他很多行業(yè)使用噴霧干燥塔，使用熱空氣在高溫下干燥物料，噴霧干燥方式產(chǎn)量大，燃料消耗也很大，所以采取價(jià)格較低的燃料是一種重要的方向。噴霧干燥可以使用的燃料很多，如柴油，重油，水煤漿等。由于近年來，燃料的價(jià)格上升很快，以前一些不受重視的燃料如水煤漿目前已經(jīng)在大量使用，特別是在陶瓷漿料的干燥中使用，水煤漿價(jià)格低，基本和重油一樣的使用方法。但水煤漿本身也有一些固有的缺陷，其本身殘留灰分大，所以水煤漿爐容易在爐膛壁上結(jié)渣和所產(chǎn)生的熱空氣中含有大量的細(xì)灰。如果利用水煤漿爐所產(chǎn)生的熱空氣來干燥，所以水煤漿熱空氣爐一般只能提供給一些對(duì)灰分要求不嚴(yán)格的物料干燥使用，如深色的陶瓷料漿干燥使用。很多對(duì)灰分嚴(yán)格要求的物料如淺色陶瓷的物料仍然使用重油為燃料的熱空氣爐提供空氣干燥。
一般水煤漿爐的熱空氣在燃燒后直接排出爐膛，爐膛一般為圓柱性結(jié)構(gòu)。通過噴槍噴入爐膛燃燒，并有鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)助燃。燃燒后灰塵有很高的表面能，大量灰分顆粒通過吸附作用沉積在爐膛的壁上，少量的較粗大的顆?？梢阅鏆饬髁鲃?dòng)方向沉向底部的出灰口，另有大量細(xì)小灰分將隨熱氣流來到噴霧干燥塔。目前已有的水煤漿熱空氣爐基本沒有采用除塵措施，主要原因有兩點(diǎn)，一是出爐膛的灰分較多，很難一次清除干凈，另一個(gè)原因是熱空氣的溫度很高，一般的除塵設(shè)備很難承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫。
隨著近年來油價(jià)攀升的影響，開發(fā)能提供清潔熱空氣爐的水煤漿爐的研發(fā)需求顯得非常迫切，如何減少水煤漿熱空氣爐產(chǎn)生的熱空氣的殘留灰分和減少在水煤漿爐的壁上結(jié)渣，是很多熱工工程師的研究課題，但由于水煤漿熱空氣爐產(chǎn)生的熱空氣在頂端出口處的溫度高達(dá)1200攝氏度，熱空氣到達(dá)噴霧干燥塔的熱空氣溫度在600～800攝氏度，而且熱空氣爐的使用周期很長(zhǎng)，要采取高可靠性的措施來達(dá)到去除殘留灰分是很困難的，而且還要保證熱空氣在處理過程中溫度降低幅度盡可能少。一般常規(guī)的空氣收塵方法很難使用，如布袋收塵裝置，旋風(fēng)收塵，電收塵裝置等，只能利用沉降除塵。如何高效率高可靠地減少灰分，同時(shí)，如何減少在爐膛壁上的結(jié)渣，是急待解決的問題。由于水煤漿燃料的優(yōu)越性，科技人員對(duì)新型熱空氣爐的構(gòu)造和為了除塵產(chǎn)生清潔熱空氣的水煤漿爐也有一定的研究，如中國(guó)專利ZL02240518.6《逆燃式水煤漿液態(tài)排渣燃燒爐》和ZL97234040.8《一種水煤漿立式分段除塵熱風(fēng)燃燒爐》。前者提出在燃燒爐膛內(nèi)利用助燃風(fēng)的渦流，使熱空氣和產(chǎn)生液態(tài)灰渣同向流動(dòng)，液態(tài)灰渣不會(huì)在熱空氣出口和爐膛壁堆積，而能順利排出，但該專利沒有提及對(duì)爐膛結(jié)構(gòu)和排氣出口作大的改動(dòng)，很難排除熱空氣中的灰分，該方法只能在燃燒過程中燃燒不完全的較大的顆粒，燃燒過程中產(chǎn)生的熱空氣中依然存在大量的細(xì)小灰塵。后者主要采用一個(gè)頂置除塵裝置和一個(gè)出口較小的錐形中間段使空氣流速減少，頂置除塵裝置的特點(diǎn)是用一個(gè)錐形罩，是頂端排出的熱空氣沖進(jìn)罩內(nèi)，然后逆向排出，這個(gè)過程中，空氣速度減少，有少量灰塵沉積，直徑較小的中間段強(qiáng)迫氣流減速，但該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大的問題，氣流減速的同時(shí)把大量的灰分直接沉積在爐膛壁上和該段的出口上，結(jié)渣情況變得非常嚴(yán)重，而且這種結(jié)構(gòu)的排渣是非常困難的。另外在中間段以上，上燃燒室的水煤漿繼續(xù)燃燒，仍然產(chǎn)生大量的灰分，這部分灰塵僅僅通過沉降方式除塵，由于在出爐的熱空氣中含有大量的灰塵，但經(jīng)驗(yàn)證明僅通過沉降方式很難把較大量的灰塵減少。為了同時(shí)減少在爐膛壁上的結(jié)渣和熱空氣中的灰分含量，必須對(duì)熱空氣水煤漿爐的構(gòu)造和輸送高溫?zé)峥諝獾墓艿雷鞒鲇袆?chuàng)新性的改造，采用綜合措施，才能清除大部分的結(jié)渣和灰塵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)及不足，提供一種水煤漿燃料清潔熱空氣爐。本發(fā)明通過控制燃燒過程中燃燒氣流的流動(dòng)方式和產(chǎn)生的熱空氣的灰塵沉降這兩種措施，提供了熱空氣基本不含有殘留灰分的新型清潔水煤漿熱空氣爐。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明含有爐體，爐體主要包括爐膛，灰塵導(dǎo)流板，爐罩，收灰斗和鼓風(fēng)機(jī)，爐膛下端有若干個(gè)水煤漿噴口，本發(fā)明還含有灰分沉降器，所述爐膛為錐形爐膛，錐形爐膛的最下端連接收灰斗，最上端連接灰塵導(dǎo)流板，灰塵導(dǎo)流板上方連接爐罩，爐罩通過熱空氣管道與灰分沉降器連接；鼓風(fēng)機(jī)通過錐形爐膛的回旋二次噴口與錐形爐膛相連通，把空氣導(dǎo)進(jìn)錐形爐膛內(nèi)，并形成回旋氣流。
所述錐形爐膛呈上小下大的圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁是光滑的，橫截面下上截面的直徑比值在1.35～1.45之間，圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)的高與下截面的直徑比值在1.85～1.95之間。
灰塵導(dǎo)流板是一種圓環(huán)形裝置，中心部分是空的，連接爐罩的一面為平面，連接錐形爐膛的一面為中心有向下彎曲的曲面，它可以把熱空氣中的灰塵進(jìn)一步導(dǎo)向錐形爐膛中心，把細(xì)小的灰塵進(jìn)一步導(dǎo)向收灰斗。
為了進(jìn)一步減少已出爐的熱空氣中的灰分含量，需要采取適當(dāng)?shù)幕覊m沉降措施。本發(fā)明采用一種膨脹減速原理來進(jìn)一步降低灰分的含量。這種方式可以快速除塵而且熱氣流的溫度下降不是很多，這對(duì)后續(xù)噴霧干燥是有利的。在本發(fā)明中，在已采取了改變爐膛幾何結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用氣流膨脹減速原理。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，設(shè)置了橫截面面積比管道更大的灰分沉降器。
灰分沉降器為箱式，下端有一個(gè)塵氣入口，上端有一個(gè)凈氣出口；灰分沉降器橫截面為方形，有若干層，每層有若干個(gè)方形通道，每個(gè)方形通道的左右側(cè)邊有除灰口，以方便除灰。
所述熱空氣管道的橫截面和灰分沉降器的橫截面面積比為1∶30～1∶3，需要多沉降的話，面積比最好小于等于1∶10，但一般不小于1∶30。
熱空氣從下端的塵氣入口進(jìn)入灰分沉降器的第一層并擴(kuò)散到第一層的每個(gè)方形通道，熱空氣到方形通道盡頭后向箱子上方的另一層流動(dòng)，這樣一直到最后一層，然后匯合從上端的凈氣出口排出。
本發(fā)明與現(xiàn)有的水煤漿爐相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)由于采取多種爐內(nèi)的灰塵沉降措施，包括錐形爐體、灰塵導(dǎo)流板等措施，使燃料燃燒更完全，灰塵更少，而且灰塵主要在爐膛中心下沉，可以大幅度減少灰塵在爐壁上的結(jié)渣，基本不需要停爐清理；(2)由于設(shè)置了灰分沉降器，可以進(jìn)一步減少灰塵，熱空氣經(jīng)過灰分沉降器以后排出，空氣中基本上不存在肉眼可見的灰塵，而且利用膨脹減速原理，不需要運(yùn)動(dòng)部件，可靠性很高，另外對(duì)灰分沉降器的灰塵清理也不需要停爐即可進(jìn)行。


圖1是本發(fā)明的水煤漿燃料清潔熱空氣爐的爐體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的灰塵導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的灰分沉降段的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖中1-錐形爐膛 2-收灰斗 3-灰塵導(dǎo)流板 4-爐罩 5-鼓風(fēng)機(jī) 6-熱空氣管道 7-灰分沉降器 1.1-水煤漿噴口 1.2-回旋二次噴口 7.1-塵氣入口 7.2-凈氣出口 7.3-除灰口 7.4-方形通道具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
如圖1所示，本發(fā)明的水煤漿燃料清潔熱空氣爐含有爐體，爐體主要包括錐形爐膛1，灰塵導(dǎo)流板3，爐罩4，收灰斗2和鼓風(fēng)機(jī)5，錐形爐膛1下端有若干個(gè)水煤漿噴口1.1，本發(fā)明還含有灰分沉降器7；錐形爐膛1的最下端連接收灰斗2，最上端連接灰塵導(dǎo)流板3，灰塵導(dǎo)流板3上方連接爐罩4，爐罩4通過熱空氣管道6與灰分沉降器7連接；鼓風(fēng)機(jī)5通過錐形爐膛1的回旋二次噴口1.2與錐形爐膛1相連通，把空氣導(dǎo)進(jìn)錐形爐膛1內(nèi)，并形成回旋氣流。
錐形爐膛1呈上小下大的圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁是光滑的，橫截面下上截面的直徑比值在1.35～1.45之間，圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)的高與下截面的直徑比值在1.85～1.95之間；如圖2所示，灰塵導(dǎo)流板3是一種圓環(huán)形裝置，中心部分是空的，連接爐罩4的一面為平面，連接錐形爐膛1的一面為中心有向下彎曲的曲面，它可以把熱空氣中的灰塵進(jìn)一步導(dǎo)向錐形爐膛1中心，把細(xì)小的灰塵進(jìn)一步導(dǎo)向收灰斗2。
本發(fā)明采用錐形爐膛1強(qiáng)迫氣流以回旋的方式逐步上升，然后才排出錐形爐膛1。由于燃燒后的熱空氣在噴槍噴射的推動(dòng)下，形成回旋氣流和煙氣流，熱空氣回旋上升并且只能以順著錐形爐膛1內(nèi)壁的速度上升，而且是逐步流動(dòng)逐步偏向錐形爐膛1中心。這樣，熱空氣在錐形爐膛1中央位置是基本靜止的，其夾帶的灰分在流動(dòng)上升的過程中，逐步從中央位置沉降，當(dāng)熱空氣到達(dá)頂端的出口時(shí)，絕大部分的灰分已直接沉降到錐形爐膛1底部。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于氣流順著錐形爐膛1內(nèi)壁流動(dòng)，灰塵很難在內(nèi)壁上沉積，而且氣流在錐形爐膛1內(nèi)螺旋運(yùn)動(dòng)，水煤漿能與空氣充分混合，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，提高它的燃燒效率，而且有較長(zhǎng)的流動(dòng)距離，氣流在到達(dá)頂端出口的位置時(shí)，速度已經(jīng)很低，而且在錐形爐膛1的末端設(shè)置了灰塵導(dǎo)流板3，可以把熱空氣中的流動(dòng)方向貼著錐形爐膛1內(nèi)壁導(dǎo)向錐形爐膛1中心，夾帶在熱空氣中的灰分也被帶往錐形爐膛1中心下方，即使非常細(xì)小的灰塵也很難夾帶在熱空氣中，基本都直接沉降在錐形爐膛1底部。
為了進(jìn)一步減少已出爐的熱空氣中的灰分含量，本發(fā)明采用一種膨脹減速原理來進(jìn)一步降低灰塵的含量。這種方式可以快速除塵而且熱氣流的溫度下降不是很多，這對(duì)后續(xù)噴霧干燥是有利的。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，如圖3和4所示，在爐罩4的出口處通過熱空氣管道6與灰分沉降器7的塵氣入口7.1相連通。
灰分沉降器7為箱式，下端有一個(gè)塵氣入口7.1，上端有一個(gè)凈氣出口7.2；灰分沉降器7橫截面為方形，有若干層，每層有若干個(gè)方形通道7.4，每個(gè)方形通道7.4的左右側(cè)邊有除灰口7.3，以方便除灰；熱空氣管道6的橫截面和灰分沉降器7的橫截面面積比為1∶30～1∶3，需要多沉降的話，面積比最好小于等于1∶10，但一般不小于1∶30，否則灰分沉降器7的體積過大，在爐罩4的上端布置是有困難的?；曳殖两灯?的長(zhǎng)度沒有明顯限制，其長(zhǎng)度可以設(shè)定為溫度下降不超過要求值即可。這種布置方式不僅節(jié)約空間，而且方便加工，灰分沉降器7的長(zhǎng)度和管道的大小可以視噴霧干燥塔的溫度要求而設(shè)定。
熱空氣從下端的塵氣入口7.1進(jìn)入灰分沉降器7的第一層并擴(kuò)散到第一層的每個(gè)方形通道7.4，熱空氣到方形通道7.4盡頭后向箱子上方的另一層流動(dòng)，這樣一直到最后一層，然后匯合從上端的凈氣出口7.2排出。在灰分沉降器7上，可以通過運(yùn)行時(shí)的間歇性的清理工作完成收集灰塵的工作。
使用本發(fā)明的水煤漿燃料清潔熱空氣爐提供的清潔熱空氣可以給淺色陶瓷料漿的干燥配套使用，當(dāng)然，其他需要清潔熱空氣的其他爐子和干燥其他物料的噴霧干燥塔都可以使用本發(fā)明的水煤漿燃料清潔熱空氣爐的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明并不限定在陶瓷料漿的噴霧干燥中使用。本發(fā)明可以將殘留的灰分減少99％以上，出口溫度在1200攝氏度，通過灰分沉降器后熱空氣的溫度仍然保持在700～800攝氏度，完全可以滿足淺色陶瓷的物料的噴霧干燥需要。干燥后的物料制成淺色的陶片后基本上觀察不到灰分產(chǎn)生的斑點(diǎn)。而且本發(fā)明的水煤漿燃料清潔熱空氣爐在不間斷使用三個(gè)月后結(jié)渣仍不需要清理，比現(xiàn)有水煤漿爐子的使用時(shí)間延長(zhǎng)數(shù)倍以上，基本達(dá)到重油熱空氣爐的水平。
權(quán)利要求
1.一種水煤漿燃料清潔熱空氣爐，含有爐體，爐體主要包括爐膛，灰塵導(dǎo)流板，爐罩，收灰斗和鼓風(fēng)機(jī)，爐膛下端有若干個(gè)水煤漿噴口，其特征在于還含有灰分沉降器，所述爐膛為錐形爐膛，錐形爐膛的最下端連接收灰斗，最上端連接灰塵導(dǎo)流板，灰塵導(dǎo)流板上方連接爐罩，爐罩通過熱空氣管道與灰分沉降器連接；鼓風(fēng)機(jī)通過錐形爐膛的回旋二次噴口與錐形爐膛相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水煤漿燃料清潔熱空氣爐，其特征在于所述錐形爐膛呈上小下大的圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁是光滑的，橫截面下上截面的直徑比值在1.35～1.45之間，圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)的高與下截面的直徑比值在1.85～1.95之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水煤漿燃料清潔熱空氣爐，其特征在于所述灰塵導(dǎo)流板是一種圓環(huán)形裝置，中心部分是空的，連接爐罩的一面為平面，連接錐形爐膛的一面為中心有向下彎曲的曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水煤漿燃料清潔熱空氣爐，其特征在于所述灰分沉降器為箱式，下端有一個(gè)塵氣入口，上端有一個(gè)凈氣出口；灰分沉降器橫截面為方形，有若干層，每層有若干個(gè)方形通道，每個(gè)方形通道的左右側(cè)邊有除灰口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水煤漿燃料清潔熱空氣爐，其特征在于所述熱空氣管道的橫截面和灰分沉降器的橫截面面積比為1∶30～1∶3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水煤漿燃料清潔熱空氣爐，含有爐體，爐體主要包括爐膛，灰塵導(dǎo)流板，爐罩，收灰斗和鼓風(fēng)機(jī)，爐膛下端有若干個(gè)水煤漿噴口，本發(fā)明還含有灰分沉降器，所述爐膛為錐形爐膛，錐形爐膛的最下端連接收灰斗，最上端連接灰塵導(dǎo)流板，灰塵導(dǎo)流板上方連接爐罩，爐罩通過熱空氣管道與灰分沉降器連接；鼓風(fēng)機(jī)通過錐形爐膛的回旋二次噴口與錐形爐膛相連通，把空氣導(dǎo)進(jìn)錐形爐膛內(nèi)，并形成回旋氣流。本發(fā)明由于采取錐形爐體、灰塵導(dǎo)流板、灰分沉降器等措施，使燃料燃燒更完全，灰塵更少，可以大幅度減少灰塵在爐壁上的結(jié)渣，而且不需要運(yùn)動(dòng)部件，可靠性很高。本發(fā)明可用于需要清潔熱空氣的地方。
文檔編號(hào)F23J15/00GK1786563SQ20051010113
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者李新衡, 謝平波, 王燕民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)