一種二段式煤粉燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二段式煤粉燃燒器?，F(xiàn)有的煤粉燃燒器存在工作時煤粉燃燼率低、燃燒器體積龐大等問題。本發(fā)明包括氣化室和燃燒裝置，其特征在于，沿氣化室的軸向在氣化室上布置至少一排工藝燒嘴，每排中的多個工藝燒嘴沿氣化室的圓周方向均勻布置，每個工藝燒嘴的軸線與該工藝燒嘴所在位置的切線所成的夾角β為45～90°；所述的氣化室上設(shè)有一點(diǎn)火燒嘴；沿所述燃燒裝置的軸向設(shè)有至少一排助燃風(fēng)噴嘴，每排至少有3個呈周向均布的助燃風(fēng)噴嘴。本發(fā)明具有98%以上的煤粉燃燼率、燃燒器體積比傳統(tǒng)的煤粉直接燃燒器要縮小50%以上，具備十分明顯的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。
【專利說明】一種二段式煤粉燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤粉燃燒器領(lǐng)域，具體地說是一種能使煤粉燃燒充分的二段式煤粉燃【背景技術(shù)】
[0002]目前我國石油的供需矛盾日益突出。中國自從1993年成為石油凈進(jìn)口國以來，石油對進(jìn)口的依存度不斷提高。據(jù)統(tǒng)計，2012年進(jìn)口原油2.7109億噸，依存度達(dá)56.4%。
[0003]中國作為一個油氣資源不足的國家，當(dāng)前及未來的首要任務(wù)應(yīng)是提高能源利用率和加強(qiáng)石油替代品開發(fā)，降低石油對外依存度。在工業(yè)中以煤燃料代替石油是我國能源戰(zhàn)略重要發(fā)展方向之一。
[0004]近幾年來，粉煤直接燃燒技術(shù)國內(nèi)很多科研院所和單位都在積極探索，不論從點(diǎn)火方式上還是從風(fēng)道設(shè)置、燃燒場等方面都對煤粉直接燃燒技術(shù)有一定的改進(jìn)，但是還是不能從根本上解決煤粉直接燃燒的缺陷。
[0005]現(xiàn)階段的煤粉燃燒器存在著煤粉燃燒不充分、燃燼率低、而且體積膨大等缺點(diǎn)，究其原因，是由于煤粉是一種固體燃料，煤粉在空氣中完全燃燒需要相當(dāng)?shù)臅r間，也即意味著需要相當(dāng)大的空間。常規(guī)設(shè)計的煤粉燃燒器中，不可能將燃燒器體積做得很大，因此煤粉燃燼率得不到保證，導(dǎo)致煤粉燃燒率只有50?70%，30?50%的碳顆粒不能充分燃燒，嚴(yán)重浪費(fèi)資源且污染環(huán)境。
[0006]另外，對噴射混合型的煤粉燃燒器，其燃燒器的本質(zhì)只是起到一個煤粉與空氣噴射的作用，實質(zhì)上煤粉的燃燒主要依靠在窯爐的空間內(nèi)完成，這樣的燃燒器只能在一些特定的窯爐上才能使用，不能替代燃燒燃料油的燃燒器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種二段式煤粉燃燒器，使得煤粉在燃燒器階段就能夠完全燃燒，實現(xiàn)很高的燃燼率，實現(xiàn)替代各種燃料油燃燒器、燃?xì)馊紵饕约皞鹘y(tǒng)的煤粉直接燃燒器的目的。
[0008]為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:一種二段式煤粉燃燒器，包括氣化室和燃燒裝置，其特征在于，沿氣化室的軸向在氣化室上布置至少一排工藝燒嘴，每排中的多個工藝燒嘴沿氣化室的圓周方向均勻布置，每個工藝燒嘴的軸線與該工藝燒嘴所在位置的切線所成的夾角β為45?90° ;
[0009]所述的氣化室上設(shè)有一點(diǎn)火燒嘴；沿所述燃燒裝置的軸向設(shè)有至少一排助燃風(fēng)噴嘴，每排至少有3個呈周向均布的助燃風(fēng)噴嘴；點(diǎn)火燒嘴不僅具備燃燒器點(diǎn)火啟動功能，也可以向氣化室提供空氣與煤粉；
[0010]工作時，煤粉經(jīng)過工藝燒嘴或點(diǎn)火燒嘴噴入氣化室內(nèi)，空氣經(jīng)過工藝燒嘴噴入氣化室內(nèi)，在氣化室內(nèi)形成切圓燃燒，強(qiáng)化了氣化反應(yīng)的速度，部分煤粉被快速地氣化生成高溫粗煤氣與半焦的混合物后進(jìn)入燃燒裝置，與從助燃風(fēng)噴嘴噴入的助燃風(fēng)相遇發(fā)生完全燃Jyti ο
[0011]采用上述角度范圍的夾角β，高溫的燃燒區(qū)域被限制在氣化室的中心區(qū)域，既保護(hù)氣化室的爐襯，又防止在爐襯上結(jié)渣，氣化室內(nèi)煤粉與空氣混合均勻。
[0012]在氣化室中，采用空氣作為氣化劑，特殊情況下，也可以摻入富氧、水蒸汽等一種或者幾種的混合物作為氣化劑。
[0013]本發(fā)明的煤粉燃燒器解決了現(xiàn)有煤粉燃燒器中燃燒不充分、燃燼率低、體積膨大等技術(shù)問題。
[0014]進(jìn)一步，所述的氣化室與燃燒裝置之間設(shè)有一高溫?zé)煹?，所述的高溫粗煤氣與半焦的混合物通過高溫?zé)煹篮笤龠M(jìn)入燃燒裝置。高溫?zé)煹赖淖饔檬菍饣耶a(chǎn)生的高溫粗煤氣與半焦的混合物輸送到燃燒裝置進(jìn)行燃燒。氣化室與燃燒裝置之間也可以直接相連，中間不設(shè)置高溫?zé)煹馈?br> [0015]進(jìn)一步，所述的點(diǎn)火燒嘴安裝在氣化室的進(jìn)口端，或安裝在氣化室的室壁上，或與工藝燒嘴(5)組成一個整體。根據(jù)實際的情況來選擇安裝位置。
[0016]進(jìn)一步，所述的燃燒裝置為一圓形通道，使燃燒裝置的空間利用率高。
[0017]進(jìn)一步，所述助燃風(fēng)噴嘴的軸線與燃燒裝置橫截面徑向軸線所成的夾角α為O?40。，經(jīng)助燃風(fēng)噴嘴噴出助燃風(fēng)的旋流方向與氣化室內(nèi)切圓燃燒的旋流方向一致，采用此角度范圍的夾角α，燃燒時火焰更為飽滿、穩(wěn)定。
[0018]進(jìn)一步，所述的煤粉中還包括生物質(zhì)顆?；?和石油焦粉。本發(fā)明的煤粉燃燒器同樣可以燃燒生物質(zhì)顆粒及石油焦粉，可以使燃燼率得到大幅提高，并且燃燒設(shè)備的體積也可以得到很大程度的減小。
[0019]進(jìn)一步，所述的氣化室為一圓柱形爐體，使氣化室的空間利用率高。
[0020]本發(fā)明具有的有益效果是:本發(fā)明的二段式煤粉燃燒器，大幅度地提高了煤粉的燃燼率，將傳統(tǒng)利用空氣直接燃燒煤粉的燃燒設(shè)備的燃燼率從50?70%提高到98%以上，煤粉燃燒設(shè)備的體積縮小50%以上，燃燒器燃燒時火焰飽滿、穩(wěn)定，燃燒強(qiáng)度大，操控性好；在很多工業(yè)窯爐場合，可以替代各種燃料油燃燒器、燃?xì)馊紵饕约皞鹘y(tǒng)的煤粉直接燃燒器，實現(xiàn)了以煤代油、節(jié)能減排的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明氣化室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明燃燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0025]如圖1-3所示的二段式煤粉燃燒器，其由依次連接的氣化室1、高溫?zé)煹?和燃燒裝置3組成。所述氣化室I為一圓柱形爐體，沿爐體軸向安裝三排工藝燒嘴5，每排中的多個工藝燒嘴5沿氣化室I的周向均勻布置，工藝燒嘴5的軸線與氣化室工藝燒嘴5所在位置的切線形成的夾角β范圍為80?84°。所述的氣化室I上設(shè)置有點(diǎn)火燒嘴6，主要用于啟動煤粉燃燒器。所述的燃燒裝置3為一圓形通道，沿其軸向設(shè)有至少一排以上的助燃風(fēng)噴嘴4，每排至少有3個助燃風(fēng)噴口 4，沿燃燒裝置3的周向均勻布置。助燃風(fēng)噴嘴的軸線與燃燒裝置橫截面徑向軸線所成的夾角α范圍為20~30°。
[0026]工作時，首先啟動安裝在氣化室上的點(diǎn)火燒嘴，使得氣化室溫度上升到工作溫度，然后煤粉與空氣通過工藝燒嘴、點(diǎn)火燒嘴噴入氣化室內(nèi)，在氣化室內(nèi)煤粉被部分氣化產(chǎn)生高溫粗煤氣以及半焦的混合物，該高溫粗煤氣與半焦的混合物通過高溫?zé)煹肋M(jìn)入燃燒裝置，在燃燒裝置的配風(fēng)下進(jìn)行燃燒。
[0027]從氣化室出來的高溫粗煤氣與半焦的混合物，經(jīng)過高溫?zé)煹肋M(jìn)入燃燒裝置，在燃燒裝置出口經(jīng)過助燃風(fēng)噴嘴配風(fēng)，高溫粗煤氣以及半焦的混合物迅速燃燒，由于從氣化室出來的半焦在高溫下具備相當(dāng)高的活性，在高溫粗煤氣燃燒的帶動下，二者相互協(xié)調(diào)，使得高溫粗煤氣以及半焦得到充分的燃燼。經(jīng)過實踐證明，高溫粗煤氣與半焦的混合物在燃燒時，火焰飽滿，燃燒強(qiáng)度大，高溫粗煤氣與半焦二者之間存在很好的燃燒配伍性，相對于直接用空氣燃燒煤粉，這種混合物的燃燒強(qiáng)度得到大幅度的提高，促進(jìn)半焦顆粒迅速、充分得到燃燼，因此保證了煤粉的最終燃燼率。本發(fā)明具有98%以上的煤粉燃燼率，燃燒器體積比傳統(tǒng)的煤粉直接燃燒器要縮小50%以上，具備十分明顯的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。
[0028]在上述的煤粉燃燒器中，氣化室內(nèi)反應(yīng)的溫度在800~1500°C之間，煤粉在氣化室內(nèi)被部分氣化生成含CO、H2, CH4、少量烴類化合物組成的高溫煤氣以及半焦，氣化室出口為高溫粗煤氣以及半焦的混合物，氣化室I出口處高溫粗煤氣以及半焦混合物的溫度為700 ~1300°C之間。
[0029]本發(fā)明燃燒器可以在設(shè)計產(chǎn)量的30~120%范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，從而更好的適應(yīng)窯爐負(fù)荷的變化。
[0030]下表為同產(chǎn)能下本發(fā)明的煤粉燃燒器與直接燒煤粉的燃燒器的參數(shù)及設(shè)備外形比較:
參數(shù)本發(fā)明方法 I直接燃燒`
產(chǎn)能 t./h2t./h
通入爐膛內(nèi)的空氣
350016000
量 m3/h
[0031]---
助燃風(fēng)數(shù)量m3/h__13000__
煤粉燃燼率％__98.2%__64.6%_
燃燒器直徑m 1.5 2.5 燃燒器長度m _2155__S1Ol_
[0032]綜上所述，本發(fā)明具有高煤粉燃燼率、體積小、著火穩(wěn)定、操控性好、無污染且適合各種煤粉的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種二段式煤粉燃燒器，包括氣化室(I)和燃燒裝置(3)，其特征在于，沿氣化室(I)的軸向在氣化室上布置至少一排工藝燒嘴(5),每排中的多個工藝燒嘴(5)沿氣化室的圓周方向均勻布置，每個工藝燒嘴(5)的軸線與該工藝燒嘴(5)所在位置的切線所成的夾角β 為 45 ?90。； 所述的氣化室(I)上設(shè)有一點(diǎn)火燒嘴(6);沿所述燃燒裝置(3)的軸向設(shè)有至少一排助燃風(fēng)噴嘴(4)，每排至少有3個呈周向均布的助燃風(fēng)噴嘴(4)； 工作時，煤粉經(jīng)過工藝燒嘴或點(diǎn)火燒嘴噴入氣化室內(nèi)，空氣經(jīng)過工藝燒嘴噴入氣化室內(nèi)，在氣化室內(nèi)形成切圓燃燒，強(qiáng)化了氣化反應(yīng)的速度，部分煤粉被快速地氣化生成高溫粗煤氣與半焦的混合物后進(jìn)入燃燒裝置，與從助燃風(fēng)噴嘴噴入的助燃風(fēng)相遇發(fā)生完全燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述的氣化室(I)與燃燒裝置(3)之間設(shè)有一高溫?zé)煹?2)，所述的高溫粗煤氣與半焦的混合物通過高溫?zé)煹?2)后再進(jìn)入燃燒裝置(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述的點(diǎn)火燒嘴(6)安裝在氣化室的進(jìn)口端，或安裝在氣化室(I)的室壁上，或與工藝燒嘴(5 )組成一個整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述的燃燒裝置(3)為一圓形通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述助燃風(fēng)噴嘴(5)的軸線與燃燒裝置(3)橫截面徑向軸線所成的夾角α為O?40°，經(jīng)助燃風(fēng)噴嘴噴出助燃風(fēng)的旋流方向與氣化室內(nèi)切圓燃燒的旋流方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述的煤粉中還包括生物質(zhì)顆?；?和石油焦粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二段式煤粉燃燒器，其特征在于，所述的氣化室為一圓柱形爐體。
【文檔編號】F23D1/02GK103672882SQ201310683676
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】徐頌, 李季偉, 曹小旭, 葛淑軍, 朱延伍, 王劍峰, 楊曄, 程良燦, 曹迪歐 申請人:杭州全合科技有限公司