專利名稱：可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱能與動力工程技術領域的燃燒裝置，具體涉及一種可調(diào) 式石油焦粉強化燃燒裝置。
背景技術：
石油焦是以原油蒸餾所產(chǎn)的重質(zhì)油或石油瀝青、渣油、焦油為原料經(jīng) 焦化處理(熱裂過程)轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品，是石油深度加工產(chǎn)生的一種副產(chǎn) 品。近年來，延遲焦化工藝快速發(fā)展，石油的深度加工成為了石化工業(yè)的
主要技術路線之一，因此，石油焦的產(chǎn)量快速增加。2001年我國延遲焦化 生產(chǎn)能力為2164*104t/a， 2003年為2930*104t/a， 2004年為3 7 25*104t/a， 2005年為4245*104t/a。
石油焦具有高熱值、高硫含量、低灰分、低揮發(fā)分的特點。石油焦中 固定碳的含量高達80%~90。/。以上，但揮發(fā)分含量只有10%左右，燃料性質(zhì) 與無煙煤接近。石油焦中硫的含量較高，硫含量大于或等于3%的含硫石油 焦在世界石油焦產(chǎn)量中占較大比例。石油焦本身的燃料氮(1%左右)和高 溫燃燒形成的熱力性氮所產(chǎn)生的NOx污染比較嚴重。石油焦的價格相對于 煤炭和重油來講要低很多，作為燃料使用的石油焦售價約在300元/t左右， 僅是具有相同熱量的重油價格的四分之一左右，燃煤價格的二分之一左 右。根據(jù)以上背景，將石油焦作為煤炭和石油的輔助燃料將具有較好的經(jīng) 濟價值和安全價值，但前提是首先要在環(huán)保方面達到國家標準。
石油焦目前的使用途徑有循環(huán)流化床燃燒、與煤炭混燒、制成石油焦?jié){燃燒等技術，而適用于石油焦粉直接燃燒的燃燒裝置目前還沒有商業(yè)運 行的案例。燃燒是一個物理和化學作用綜合控制的反應過程，石油焦粉燃 燒的主要困難是揮發(fā)分含量較低，因此燃燒初期的著火和穩(wěn)燃困難；石油 焦燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物含量較高，脫硫裝置的負荷增加；由于燃燒初期 的反應溫度較高，燃燒裝置結(jié)焦的可能性較大；石油焦中含氮量很高且燃 燒溫度較高，燃燒后會產(chǎn)生大量的N0x，無法滿足國家環(huán)保要求的指標； 石油焦含碳量高，燃燒產(chǎn)物中未燃盡碳比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種適應石油焦 粉高效、穩(wěn)定燃燒的可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是包括設置在爐膛燃燒 腔內(nèi)插入深度可調(diào)的高溫蓄熱腔體，在高溫蓄熱腔體的內(nèi)設置有與高溫蓄 熱腔體相連通的中心風管，中心風管的外側(cè)依次套裝有與高溫蓄熱腔體相 連通的熱風送風管、內(nèi)二次助燃空氣管道和外二次助燃空氣管道，在熱風 送風管內(nèi)沿氣流方向依次設置有石油粉濃淡分離裝置和濃淡保持裝置，在 內(nèi)二次助燃空氣管道內(nèi)設置有旋流發(fā)生器。
本發(fā)明的高溫蓄熱腔體為采用耐火蓄熱材料澆注而成的內(nèi)壁呈流線 型結(jié)構的腔體；中心風管的出口為擴口結(jié)構，且中心風管插入高溫蓄熱腔 體的深度能夠調(diào)節(jié)；內(nèi)、外二次助燃空氣管道的入口還設置有調(diào)節(jié)風量的 空氣調(diào)節(jié)擋板。
本發(fā)明要解決的首要問題是石油焦粉的穩(wěn)定著火，針對這一問題，三 種控制方法被整合在一起。首先，高溫蓄熱腔體的使用大大提高了石油焦 粉所接受的輻射換熱量，提高了其升溫速度，有利于石油焦粉的快速著火， 蓄熱腔體插入爐膛的深度不同時，所提供的熱量亦不同，增加了系統(tǒng)對熱負荷的適應能力；其次，石油焦粉濃淡分離裝置的使用又進一步降低了石 油焦粉的著火熱，有利于其快速著火；再次，旋流發(fā)生器使旋轉(zhuǎn)氣流的巻 吸作用所提供的高溫回流煙氣被用來加熱新鮮的石油焦粉，從而使得石油 焦粉的著火更為容易，回流區(qū)的大小可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外二層助燃空氣的 流量比和石油焦粉出口的前后位置來方便的調(diào)節(jié)。


附圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖。
中心風管l，熱風送風管2，內(nèi)、外二次助燃空氣管道3、 5，空氣調(diào) 節(jié)擋板4，石油焦粉濃淡分離裝置6，旋流發(fā)生器7，濃淡保持裝置8，高 溫蓄熱腔體9，爐膛IO。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構和工作原理作進一步詳細說明。
參見圖l，本發(fā)明包括設置在爐膛io燃燒腔內(nèi)插入深度可調(diào)的高溫蓄
熱腔體9，高溫蓄熱腔體9為采用耐火蓄熱材料澆注而成的內(nèi)壁呈流線型 結(jié)構的腔體，在高溫蓄熱腔體9的內(nèi)設置有與高溫蓄熱腔體9相連通的中 心風管1，中心風管1的出口為擴口結(jié)構，且中心風管1插入高溫蓄熱腔 體9的深度可調(diào)，中心風管1的外側(cè)依次套裝有與高溫蓄熱腔體9相連通 的熱風送風管2、內(nèi)二次助燃空氣管道3和外二次助燃空氣管道5，在熱 風送風管2內(nèi)沿氣流方向依次設置有石油粉濃淡分離裝置6和濃淡保持裝 置8，在內(nèi)二次助燃空氣管道3內(nèi)設置有旋流發(fā)生器7，內(nèi)、外二次助燃 空氣管道3、 5的入口還設置有調(diào)節(jié)風量的空氣調(diào)節(jié)擋板4。
本發(fā)明的高溫蓄熱腔體9插入爐膛10內(nèi)部，依靠爐膛10內(nèi)的輻射和 對流換熱維持較高的溫度并加熱其腔內(nèi)的未燃石油焦粉，使其快速著火、 燃燒。高溫蓄熱腔體9內(nèi)壁設計成流線型結(jié)構，引導高速的外層助燃空氣流貼壁流動以延遲其與石油焦粉的接觸時間，達到分級燃燒的目的。高溫
蓄熱腔體9插入爐膛10內(nèi)的深度設計成可調(diào)節(jié)形式，以方便用戶根據(jù)燃 燒裝置的熱負荷來調(diào)整燃燒的效果。
本發(fā)明的燃燒器為四通道結(jié)構，中心風管1供入少量助燃空氣， 一方 面調(diào)節(jié)主燃燒區(qū)的氧氣量；另一方面調(diào)節(jié)主燃區(qū)距離噴嘴出口的位置和主 燃區(qū)的溫度，防止石油焦在噴嘴出口處結(jié)渣。中心風管l外為熱風送風管 2，熱風送風管2內(nèi)為石油焦粉和一次助燃空氣的混合物。由于石油焦粉 的揮發(fā)分較低，所以攜帶氣流占總空氣量的比例不超過10%，只要能達到 攜帶的目的即可。石油焦粉在一次助燃空氣管道內(nèi)經(jīng)石油焦粉濃淡分離裝 置6分離成內(nèi)濃外淡兩股氣流。根據(jù)煤粉燃燒中的實驗結(jié)果可知，濃淡燃 燒可以顯著降低煤粉的著火熱，同時降低N0x排放，因此，本發(fā)明使用該 技術，降低內(nèi)層濃煤粉氣流的著火熱，使其快速著火并作為熱源逐漸點燃 全部石油焦粉。助燃空氣分為內(nèi)外兩股，內(nèi)層助燃空氣以強旋轉(zhuǎn)射流形式 噴入，其主要作用形成較大的高溫回流區(qū)，利用已燃燒的石油焦粉的熱量 來點燃新鮮的石油焦粉，同時提供燃燒初期所需要的空氣量；外層助燃空 氣以直流形式噴入，其主要作用是補充后期燃盡所需空氣。
本發(fā)明采用中心風管來調(diào)節(jié)回流區(qū)的位置和噴口附近的溫度，從而有 效地抑制了結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生。N0x的生成除了受溫度影響外還受氧氣量的 控制，本發(fā)明大幅度提高了初始反應區(qū)的溫度水平，所以必須嚴格控制該 區(qū)域內(nèi)的氧氣量才能使得NOx的生成達到要求，為此，本發(fā)明減少了一次 風的比例，同時使大量的熱煙氣回流以降低反應區(qū)的氧氣濃度。蓄熱體的 流線型設計也使得外層助燃空氣進入燃燒區(qū)的時間大大延遲，從而達到了 分級燃燒的目的，可以有效的抑制N0x生成。
本發(fā)明的工作過程如下石油焦粉由熱風攜帶經(jīng)熱風送風管2進入高溫蓄熱腔體9中，風粉流經(jīng)石油焦粉濃淡分離裝置6后，由于顆粒的慣性 強于空氣而形成了內(nèi)濃外淡的顆粒分布狀態(tài)，經(jīng)分離后的石油焦粉進入濃 度保持裝置8后以濃淡兩股進入高溫蓄熱腔體9燃燒。燃燒初期所需要的 空氣除攜帶焦粉的熱空氣外，其余由內(nèi)層助燃空氣提供，內(nèi)層助燃空氣經(jīng) 內(nèi)二次助燃空氣管道3送入經(jīng)過旋流發(fā)生裝置7，形成強烈的旋轉(zhuǎn)氣流并 在高溫蓄熱腔體9內(nèi)形成高溫回流區(qū)?；亓鲄^(qū)的位置和溫度可以通過流經(jīng) 中心風管1的中心風量來進行微調(diào)，以降低結(jié)渣的可能性。燃料燃盡所需 要的助燃空氣由外二次助燃空氣管道5引入，外二次助燃空氣管道5在燃 燒器出口擴口結(jié)構和蓄熱腔體內(nèi)壁流線型結(jié)構的引導下在初始燃燒區(qū)以 后參與反應，起到了控制著火區(qū)溫度和氧氣濃度的目的，實現(xiàn)了分級燃燒。 內(nèi)外層助燃空氣的流量可以通過調(diào)節(jié)擋板4進行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明中心風管1和高溫蓄熱腔體9插入燃燒室的深度均可調(diào)節(jié)。中 心風管的插入深度改變時即可以調(diào)節(jié)回流區(qū)的位置和初始燃燒區(qū)的溫度， 還可以通過風管頭部的擴口結(jié)構與濃淡保持裝置的距離來改變石油焦粉 進入高溫腔體的濃度分布特性。高溫腔體9的插入深度改變時，腔體的溫 度將發(fā)生改變，從而石油焦粉獲得的輻射熱量也會相應的改變。
權利要求
1、一種可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置，其特征在于包括設置在爐膛(10)燃燒腔內(nèi)插入深度可調(diào)的高溫蓄熱腔體(9)，在高溫蓄熱腔體(9)的內(nèi)設置有與高溫蓄熱腔體(9)相連通的中心風管(1)，中心風管(1)的外側(cè)依次套裝有與高溫蓄熱腔體(9)相連通的熱風送風管(2)、內(nèi)二次助燃空氣管道(3)和外二次助燃空氣管道(5)，在熱風送風管(2)內(nèi)沿氣流方向依次設置有石油粉濃淡分離裝置(6)和濃淡保持裝置(8)，在內(nèi)二次助燃空氣管道(3)內(nèi)設置有旋流發(fā)生器(7)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置，其特征在于 所說的高溫蓄熱腔體(9)為采用耐火蓄熱材料澆注而成的內(nèi)壁呈流線型結(jié) 構的腔體。
3、 根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置，其特征在于-所說的中心風管(1)的出口為擴口結(jié)構，且中心風管(1)插入高溫蓄熱腔 體(9)的深度能夠調(diào)節(jié)。
4、 根據(jù)權利要求1所述的可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置，其特征在于 所說的內(nèi)、外二次助燃空氣管道(3、 5)的入口還設置有調(diào)節(jié)風量的空氣調(diào) 節(jié)擋板(4)。
全文摘要
一種可調(diào)式石油焦粉強化燃燒裝置，包括高溫蓄熱腔體、可調(diào)式多級燃燒器。本發(fā)明針對石油焦粉揮發(fā)分含量低，燃燒NOx含量高的特點，采用強化石油焦粉的升溫速率，降低著火熱等技術相結(jié)合的方法實現(xiàn)了石油焦粉的穩(wěn)定著火和低污染燃燒。高溫蓄熱腔體和中心管的擴口結(jié)構插入爐膛的深度均可調(diào)整，以適應燃燒裝置負荷變化的影響。本發(fā)明針對性強，具有方便可調(diào)、技術成熟、燃燒效率高且加工制造方便的特點。
文檔編號F23D1/02GK101539292SQ20091002157
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者周屈蘭, 徐通模, 惠世恩, 范慶偉, 譚厚章, 趙欽新 申請人:西安交通大學