水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,包括:布風(fēng)裝置、燃燒室密相區(qū)與稀相區(qū)、水煤漿?;?、旋渦分離燃盡裝置、尾部對(duì)流受熱面部件。密相區(qū)采用倒梯形結(jié)構(gòu),埋管布置在倒梯形結(jié)構(gòu)的回流區(qū);燃燒室稀相區(qū)設(shè)置方形螺旋盤(pán)管水冷壁,燃燒室上部出口設(shè)置旋渦分離燃盡裝置。本發(fā)明解決了在爐內(nèi)流化傳熱條件下密相區(qū)受熱面的磨損問(wèn)題以及水煤漿霧化燃燒有機(jī)工質(zhì)鍋爐在矮小空間爐內(nèi)容易結(jié)焦的問(wèn)題,提高了燃料的燃燒效率,燃燒方式屬于低溫燃燒,可有效降低NOx等污染物排放,水煤漿品種適應(yīng)性及鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性好,實(shí)現(xiàn)了煤基燃料的清潔燃燒,為工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排提供了一條新的途徑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種工業(yè)鍋爐,尤其涉及一種水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]水煤漿是由大約70%的煤、29%的水和1%的添加劑通過(guò)物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的煤基流體燃料。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式,顯示出巨大的環(huán)保與節(jié)能優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)豐富煤炭資源的保障下,水煤漿也已成為替代石油、天然氣等能源的最基礎(chǔ)、最經(jīng)濟(jì)的潔凈能源。
[0003]有機(jī)工質(zhì)鍋爐能在較低的運(yùn)行壓力下,獲得較高的工作溫度,具有低壓、高溫的技術(shù)特性,與利用蒸汽加熱相比,有機(jī)工質(zhì)具有加熱均勻、操作簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、節(jié)約能源、控溫精度高、操作壓力低等優(yōu)點(diǎn)。因此,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,有機(jī)工質(zhì)已被作為傳熱介質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]傳統(tǒng)的水煤漿有機(jī)工質(zhì)鍋爐采用霧化燃燒方式,主要存在的問(wèn)題是:
[0005](I)高溫燃燒火焰中心溫度在1450°C以上,在小空間燃燒室中易結(jié)焦;
[0006]( 2 )著火條件差,燃燒不穩(wěn)定;
[0007](3)鍋爐煤種適應(yīng)性差,需洗精煤制漿,運(yùn)行成本高;
[0008](4)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍小,低負(fù)荷時(shí)易使燃燒率低大幅降低;
[0009](5)屬于高溫燃燒,污染物排放高;
[0010](6)鍋爐供漿系統(tǒng)復(fù)雜且運(yùn)行壓力高容易照成供漿泵和漿槍的磨損。
[0011]諸多問(wèn)題的存在影響了清潔燃料水煤漿在有機(jī)工質(zhì)爐的推廣和使用,研究開(kāi)發(fā)一種水煤漿高效清潔燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐對(duì)水煤漿的應(yīng)用推廣和節(jié)能減排具有重大意義。
[0012]因此,本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種能使水煤漿等流體燃料清潔燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,解決水煤漿霧化懸浮燃燒,尤其是在小空間燃燒室中易結(jié)焦、燃燒不穩(wěn)定這一世界級(jí)難題。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,包括布風(fēng)裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對(duì)流受熱面部件,燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū),密相區(qū)采用倒梯形結(jié)構(gòu),在密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管;稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁;相區(qū)上部設(shè)置漩渦分離燃盡裝置;漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置尾部對(duì)流受熱面部件。
[0015]燃燒室的密相區(qū)采用倒梯臺(tái)形結(jié)構(gòu),從而在密相區(qū)內(nèi)部形成流化床料與燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng),在密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管形成受熱面,以吸收密相區(qū)燃料燃燒所釋放的熱量,使密相區(qū)床溫控制在850?1050°C ;埋管布置在倒梯形密相區(qū)的回流區(qū),避免了布風(fēng)板上面主氣流帶著顆粒直接沖刷而造成的埋管快速磨損。[0016]優(yōu)選地,埋管設(shè)置在回流區(qū)的兩側(cè)。
[0017]優(yōu)選地,埋管設(shè)置在回流區(qū)的四周。
[0018]優(yōu)選地,埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片,以進(jìn)一步減輕燃料對(duì)埋管的磨損,延長(zhǎng)埋管的使用壽命;杜絕埋管破損后有機(jī)工質(zhì)泄露進(jìn)入燃燒室引起的安全事故。
[0019]優(yōu)選地,水冷壁是方形螺旋盤(pán)管水冷壁,充分高效吸收高溫?zé)煔獾妮椛錈崃亢蛯?duì)流熱量,使整個(gè)燃燒室煙溫低于灰熔點(diǎn),防止燃燒室與后續(xù)受熱面結(jié)焦。
[0020]優(yōu)選地,漩渦分離燃盡裝置包括水冷管,所述水冷管上敷設(shè)耐火材料,漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。分離下來(lái)的水煤漿顆粒團(tuán)經(jīng)回輸通道滑移進(jìn)入密相區(qū),實(shí)現(xiàn)了燃料的循環(huán)燃燒,強(qiáng)化了可燃?xì)怏w與空氣的混合燃盡,克服了工業(yè)水煤漿鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。
[0021]優(yōu)選地,尾部對(duì)流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預(yù)熱器之一,進(jìn)一步吸收煙氣的熱量,使排煙溫度降至合理水平。
[0022]優(yōu)選地,還包括水煤漿?;鳌K簼{以顆粒團(tuán)噴灑在密相區(qū),實(shí)現(xiàn)高效燃燒,密相區(qū)溫度運(yùn)行在850?1050°C,可有效抑制熱力型NOx的生成與排放。
[0023]優(yōu)選地,水煤漿?;髟O(shè)置在稀相區(qū)前墻。
[0024]優(yōu)選地,水煤漿粒化器設(shè)置在稀相區(qū)左右墻。
[0025]水煤漿粒化器設(shè)置在稀相區(qū)前墻或者左右墻,能夠適應(yīng)不同的操作環(huán)境。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)了水煤漿的低溫、高效潔凈燃燒,并具有負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、運(yùn)行費(fèi)用低、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、對(duì)水煤漿的適應(yīng)性強(qiáng),拓寬了制漿的煤種范圍并可降低制漿成本、在燃燒過(guò)程中直接脫硫脫硝、可對(duì)水煤漿燃燒過(guò)程實(shí)施深度經(jīng)濟(jì)脫硫、減少NOx的排放、輔助配套系統(tǒng)簡(jiǎn)潔可靠、節(jié)省設(shè)備投資等優(yōu)點(diǎn),本發(fā)明是有機(jī)工質(zhì)鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】的一場(chǎng)革命,對(duì)有機(jī)工質(zhì)鍋爐技術(shù)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
[0027]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明,以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖?!揪唧w實(shí)施方式】
[0029]如圖1所示,水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐包括:風(fēng)箱1、布風(fēng)板2、密相區(qū)3、水煤漿?;?、稀相區(qū)5、旋渦分離燃盡裝置6、尾部對(duì)流受熱面部件7、出口煙道8。
[0030]如圖1所示,送風(fēng)機(jī)送風(fēng)進(jìn)入風(fēng)箱I經(jīng)布風(fēng)板2進(jìn)入燃燒室參與燃料燃燒;水煤漿經(jīng)過(guò)布置在燃燒室上部的水煤漿?;?后靠重力灑落到密相區(qū)3內(nèi),密相區(qū)3內(nèi)顆?;旌蟿×?,可實(shí)現(xiàn)水煤漿顆粒團(tuán)的快速、高效著火和燃燒。
[0031]密相區(qū)3采用倒梯形結(jié)構(gòu),布風(fēng)板2送來(lái)的風(fēng)從倒梯形底部吹出,帶著燃料顆粒上升,倒梯形結(jié)構(gòu)上部截面積大于底部面積,倒梯形結(jié)構(gòu)上部的燃料顆粒,自身重力大于風(fēng)的托舉力,落向倒梯形結(jié)構(gòu)的四周側(cè)面,顆粒下落的區(qū)域稱(chēng)為回流區(qū)。傳統(tǒng)的水煤漿的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,為了將燃燒產(chǎn)生的熱量較多較快地帶走,在倒梯形結(jié)構(gòu)的中部設(shè)置吸熱管。這種吸熱管經(jīng)高速燃料顆粒的長(zhǎng)期沖刷而破損,其中的有機(jī)工質(zhì)泄露會(huì)帶來(lái)很大的安全隱患。[0032]將埋管設(shè)置在密相區(qū)3的回流區(qū),可以有效避免上述安全隱患。密相區(qū)3左右兩側(cè)布置埋管用以吸收燃料在密相區(qū)燃燒所釋放的部分熱量,使床溫控制住850?1050°C范圍內(nèi)。埋管上焊接有防磨環(huán)或者防磨鰭片,以進(jìn)一步減輕燃料對(duì)埋管的直接沖刷和磨損,延長(zhǎng)埋管的使用壽命。密相區(qū)3內(nèi)部分未完全燃燒的水煤漿顆粒團(tuán)和灰分隨煙氣一起向上進(jìn)入稀相區(qū)5,稀相區(qū)5布置方形螺旋盤(pán)管水冷壁,用以吸收高溫?zé)煔獾妮椛錈崃亢蛯?duì)流熱量從而加熱受熱面內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)。燃燒室上部稀相區(qū)前墻或者左右墻設(shè)置水煤漿粒化器4,水煤漿?;?將水煤漿通入燃燒室。
[0033]燃燒室上部出口設(shè)置有漩渦分離燃盡裝置6包括水冷管,水冷管上敷設(shè)耐火材料,漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)有回輸通道。被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的水煤漿顆粒團(tuán)切向進(jìn)入漩渦分離燃盡裝置6,在離心力和重力作用下,較大的水煤漿顆粒團(tuán)被分離、捕捉、通過(guò)漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3,現(xiàn)了水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒,漩渦分離燃盡裝置6內(nèi)氣流強(qiáng)烈的湍動(dòng)可加強(qiáng)化水煤漿顆粒團(tuán)及可燃?xì)怏w與空氣的混合,同時(shí)延長(zhǎng)了煙塵流程,改善了由于工業(yè)鍋爐燃燒室矮小,燃料在燃燒室內(nèi)沒(méi)有足夠的燃盡時(shí)間造成的燃燒效率偏低的問(wèn)題,從而獲得高的燃燒效率。漩渦分離燃盡裝置6出口布置有尾部對(duì)流受熱面部件7可進(jìn)一步吸收燃燒產(chǎn)生的熱量,從而降低排煙溫度,提高鍋爐的熱效率,煙氣最后從出口煙道8排出。根據(jù)不同使用需求,尾部對(duì)流受熱面部件7可以選擇管束、省煤器或空氣預(yù)熱器其中之一。
[0034]本發(fā)明水煤漿燃燒的具體工藝流程:水煤漿通過(guò)供漿泵從燃燒室上部的水煤漿?;?投入由石英砂或石英砂與石灰石構(gòu)成床料的熾熱流化床中,流化床溫度在850?10500C。水煤漿團(tuán)在熾熱的流化床料的加熱下迅速完成析出水分,揮發(fā)分析出并著火燃燒及焦炭燃燒過(guò)程,并在流化狀態(tài)下顆粒狀水煤漿團(tuán)進(jìn)一步解體為細(xì)顆粒被熱煙氣帶出密相區(qū)3進(jìn)入上部燃燒室稀相區(qū)5繼續(xù)燃燒。在燃燒室出口設(shè)有漩渦分離燃盡裝置6,被熱煙氣帶出的媒體床料和較大的水煤漿顆粒團(tuán)被分離裝置分離、捕捉,通過(guò)漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3,既減少了媒體床料的損失,又實(shí)現(xiàn)了水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒,從而獲得高的燃燒效率。此外,850?1050°C的低溫燃燒過(guò)程,有效的控制了熱力型NOx的形成。且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成,石灰石在高溫下煅燒生成CaO,CaO與SO2反應(yīng)進(jìn)一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放,而燃燒裝置的運(yùn)行溫度是CaO脫硫的最佳運(yùn)行溫度,可有效的減少SO2的排放。
[0035]本發(fā)明一種水煤漿高效潔凈燃燒有機(jī)工質(zhì)鍋爐裝置的有益效果體現(xiàn)在:
[0036](I)實(shí)現(xiàn)了水煤漿的低溫燃燒,解決了水煤漿霧化燃燒帶來(lái)的易于結(jié)焦、運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。燃燒室無(wú)排渣運(yùn)行,省去了各種除渣設(shè)施,簡(jiǎn)化了運(yùn)行操作,改善了鍋爐運(yùn)行環(huán)境。
[0037](2)燃燒室出口設(shè)置漩渦分離燃盡裝置,延長(zhǎng)了煙塵流程,強(qiáng)化了水煤漿顆粒團(tuán)及可燃?xì)怏w的混合作用,實(shí)現(xiàn)了著火燃燒后的水煤漿顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒與可燃?xì)怏w的燃盡,具有高的燃燒效率,燃燒效率可達(dá)98%左右,克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。該漩渦分離燃盡裝置由燃燒室管延伸圍成,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,占用空間小,操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
[0038](3)采用低溫燃燒方式(850?1050°C),有效的控制了熱力型NOx的形成,并且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成,石灰石在高溫下煅燒生成CaO,CaO與SO2反應(yīng)進(jìn)一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放,而該種燃燒方式的運(yùn)行溫度是CaO脫硫的最佳運(yùn)行溫度,可有效的減少SO2的排放。
[0039](4)對(duì)水煤漿品質(zhì)適用性強(qiáng),滿(mǎn)足了水煤漿品質(zhì)波動(dòng)的要求,可降低制漿成本。可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程的壓火,再啟動(dòng)無(wú)需用油,降低了運(yùn)行成本。
[0040](5)燃燒室稀相區(qū)水冷壁采用方形螺旋盤(pán)管水冷壁,采用高效熱阻材料作為絕熱層,保溫性能好,鍋爐散熱少,效率高。
[0041](6)負(fù)荷調(diào)節(jié)特性好,可在30%?100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0042]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此,凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案,皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,包括布風(fēng)裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對(duì)流受熱面部件,所述燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū),其特征在于,所述密相區(qū)采用倒梯形結(jié)構(gòu),所述密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管;所述稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁;所述稀相區(qū)上部設(shè)置所述漩渦分離燃盡裝置;所述漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置所述尾部對(duì)流受熱面部件。
2.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的四周。
4.如權(quán)利要求2所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片。
5.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述水冷壁是方形螺旋盤(pán)管水冷壁。
6.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述漩渦分離燃盡裝置包括水冷管,所述水冷管上敷設(shè)耐火材料,漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。
7.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述對(duì)流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預(yù)熱器之一。
8.如權(quán)利要求1所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,還包括水煤漿粒化器。
9.如權(quán)利要求8所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述水煤漿?;髟O(shè)置在所述稀相區(qū)前墻。
10.如權(quán)利要求8所述的水煤漿潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐,其特征在于,所述水煤漿粒化器設(shè)置在所述稀相區(qū)左右墻。
【文檔編號(hào)】F23C10/18GK103438439SQ201310377131
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】劉建國(guó), 劉加勛, 韓向新, 姜秀民 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)