专利名称：燃水煤浆立式旋风炉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃烧炉设备，特别涉及一种以水煤浆为燃料的立式旋风炉装置。尤其涉及到采用不同冷却方式的燃水煤浆立式旋风炉装置。
背景技术：
我国的煤资源丰富，但石油和天然气资源匮乏，以煤为主的能源结构将长期存在，煤炭是重要的能源和化工原料，而它又是不可再生的资源。近几年，由于世界性的石油危机和资源枯竭，节能减排已成为许多国家应对资源日趋紧张的当务之急。我国是产煤大国也是消耗煤大国，出产的煤绝大多数用于直接燃烧。但煤在燃烧过程中存在着火困难、燃烧效率低下、环境污染严重等一系列问题，因此提高煤燃烧的效率，降低着火温度，减少环境污染成为我国节能减排工作的重中之重。水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由65°/Γ70%的煤粉、30°/Γ35%的水和少量化学添加剂组成的混合物。它是以煤代油的石油替代技术，既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性、稳定性和雾化特性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO2都比一般的燃煤锅炉低。同时由于水煤浆中的水分在燃烧时还具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低100°c左右，因此可以在一定程度上降低NOx的排放量。液态排渣炉(旋风炉)在我国的发展由于结合了附烧钙镁磷肥的综合利用，应用范围已经较为广泛。同时，旋风炉在附烧钙镁磷肥之后，降低了燃煤的灰熔点，因此，对燃煤的适应性几乎不再受灰熔点的限制，扩大了旋风炉对燃料的适应范围。迄今为止，旋风炉先后燃用过烟煤、贫煤、无烟煤和褐煤，基本上可以适应不同挥发分含量的煤种。但是，目前的应用及研究均是以煤粉作为燃料的立式旋风炉。考虑到水煤浆作为燃料的实用性和经济性，如何在旋风炉中燃用水煤 浆显得尤为重要，具有较好的工业应用前景和节能减排优势。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种具有良好工业应用前景的高效燃水煤浆立式旋风炉的装置。为解决技术问题，本实用新型提供的技术方案是:提供一种燃水煤浆立式旋风炉装置，包括作为燃烬室的锅炉本体，还包括作为燃烧室的前置炉，以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；所述前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在底部设出渣口。作为一种改进，所述前置炉的炉体为膜式水冷壁结构:外侧设保温材料层、中间为水冷管，水冷管的内侧表面密布渣钉，在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；炉底处设连接水冷管的冷却水入口，炉体上部设蒸汽出口，蒸汽出口经汽包接于水冷管。作为一种改进，在所述前置炉的燃烧器与膜式水冷壁结构的炉体之间，还设有一个绝热稳燃室，其炉壁为耐火砖砌筑的绝热壁面。作为一种改进,所述捕洛管束的各管件外部包围设置水冷夹套,水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。作为一种改进，所述前置炉的炉体为空冷夹套结构炉膛最里层是耐火层，依次往外是保温层、空冷夹套、钢板；炉底处设连接空冷夹套的空冷入口，空冷夹套中的空气通道沿着炉膛一侧向上布置，在炉膛上部另一侧向下布置，最后与空冷出口相接；空冷出口分别接至燃烧器处的一次风喷口、二次风喷口，以及上部切向的二次风喷口和下部切向的二次风喷口 ；所述二次风喷口设于燃烧器处。本实用新型的有益效果是本实用新型选用水煤浆作为液态排渣立式旋风炉的燃料，可以充分发挥该炉型的优点，并综合利用水煤浆燃料低灰低硫的特点，大幅提高立式旋风炉的捕渣效率，减少烟气中飞灰含量，具有节能环保的特点，适合于石化行业等需要高温清洁烟气的工业场所，具有良好的工业应用前景。
图1为采用膜式水冷壁结构的前置炉；图2为采用空冷夹套结构的前置炉。图中附图标记为1 一次风喷口、2蒸汽出口、3渣层、4耐火层、5水冷管、6保温层、7冷却水入口、8出洛口、9捕渣管、10蒸汽出口、11水煤浆喷枪；12上切向二次风喷口、13下切向二次风喷口、14空冷入口、15空冷出口、16空冷夹套、17保温层、18耐火层、19预燃室二次风喷口。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的实施方式进行阐述。本实用新型中的燃水煤浆立式旋风炉装置分为前置炉(燃烧室)、过渡烟道、锅炉本体(燃烬室)三个部分。立式旋风炉布置在锅炉本体之前，由于燃料首先进入，故称前置炉。前置炉上部安装旋流燃烧器，二次风口布置在圆筒体部分，筒底构成出渣口 8。水煤浆由供浆系统进入前置炉顶部的燃烧器，经水煤浆喷枪11雾化后喷入燃烧室进行燃烧，一次风由前置炉的顶部燃烧器送入，二次风通过圆筒体割线方向引入，在前置炉内造成旋转气流，使燃料在前置炉内进行强烈燃烧。由前置炉出来的高温烟气在锅炉本体内仍会继续燃烬，烟气进一步受到冷却。本实用新型中，前置炉的膜式水冷壁的布置方法是前置炉如采用绝热炉壁，存在耐火砖寿命较短、造价成本高以及更换维护的施工周期长等缺陷，较为合理的布置是采用水冷炉壁，即膜式水冷壁结构。在水冷管的表面密布渣钉，渣钉L/d=15/10mm，在满布渣钉的膜式水冷壁内侧表面涂抹碳化硅涂料，厚20mm。在膜式水冷壁外侧表面敷设适当尺寸的保温材料。[0022]过渡烟道中的捕渣管束的冷却方式采用和燃烧室类似的结构:捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。该结构简单可靠，根据计算其吸热的分额为旋风燃烧室的1.5倍，捕渣管9的间距不大，考虑涂料和固态渣层，捕渣管的外径为Φ80左右。由于膜式水冷壁会对前置炉的温度造成一定影响，使燃烧温度降低。因此在前置炉的上部600mm范围内用耐火砖砌筑绝热壁面，可提高水煤浆着火区域的温度，炉壁无液态渣，不受液态渣的侵蚀，对水煤浆的着火和燃烬有利，又可减少蒸汽产生。本实用新型进一步提供了立式旋风炉空冷夹套的布置方法:与上述旋风炉的前置炉不同的是，炉膛最里层是耐火层18，依次往外是保温层17、空冷夹套16、钢板。空气从空冷入口 14进入空冷夹套16中，沿着炉膛一侧往上，在炉膛上部另一侧往下进入到空冷出口 15;然后从空冷出口 15，被加热的空气分别进入燃烧器处的一次风喷口1、二次风喷口，以及上部切向的二次风喷口 12和下部切向的二次风喷口 13。空气在空冷夹套16中被加热，从炉膛散出的热量被空气吸收再次进入到炉膛，这样不仅减少炉膛的散热损失，提高了旋风炉的热效率，同时提高了进入炉膛的空气的温度，更有利于水煤浆的着火和燃烧。与采用膜式水冷壁的旋风炉相比，由于是采用空冷夹套16，被空气吸收的热量比采用水冷方式吸收的热量少 很多，所以炉膛内部的温度比采用水冷方式的要高，更利于液态排渣。同样，采用空冷夹套16也能使得旋风炉能够减少保温层的厚度，从而降低了旋风炉建设费用，也降低了保温层的热负荷，延长了保温材料的寿命。本实用新型的使用方法:前置炉由高能点火器点燃轻柴油，待炉膛加热到一定温度后，水煤浆以一定的速度喷入旋风炉膛，水煤浆喷枪11的浆压为0.6^0.8MPa、气压为0.8MPa。喷入的水煤浆雾化成细小的颗粒，一次风和二次风以一定的周向速度进入炉膛，形成强烈的旋转气流，颗粒在运动到壁面的过程中，水迅速气化，颗粒温度升高，一部分颗粒着火燃烧。另一部分颗粒随气流附着在壁面上，由于受到沉积壁面很强的粘附作用，一旦着膜将很难再回到空间而被气流携带。颗粒在渣膜上沉积后，其燃烧位置是不停在变化的。当燃烧和排渣均达到稳定后，渣膜形成一定厚度的分布。同时由于沿着炉膛往下，温度逐渐升高，渣膜流动层向下流动加快，渣膜并逐渐减薄，液态渣从出渣口 8流出。
权利要求1.一种燃水煤浆立式旋风炉装置，包括作为燃尽室的锅炉本体，其特征在于，该装置还包括作为燃烧室的前置炉，以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；所述前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口 ；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在炉膛底部设出渣口。
2.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述前置炉的炉体为膜式水冷壁结构:外侧设保温材料层、中间为水冷管，水冷管的内侧表面密布渣钉，在内侧表面及渣钉表面设置涂覆的碳化硅涂料层；炉底处设连接水冷管的冷却水入口，炉体上部设蒸汽出口，蒸汽出口经汽包接于水冷管。
3.根据权利要求2所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，在所述前置炉的燃烧器与膜式水冷壁结构的炉体之间，还设有一个绝热稳燃室，其炉壁为耐火砖砌筑的绝热壁面。
4.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述捕渣管束的各管件外部包围设置水冷夹套，水冷夹套的外侧设涂覆的碳化硅耐火材料层。
5.根据权利要求1所述的燃水煤浆立式旋风炉装置，其特征在于，所述前置炉的炉体为空冷夹套结构:炉膛最里层是耐火层，依次往外是保温层、空冷夹套、钢板；炉底处设连接空冷夹套的空冷入口，空冷夹套中的空气通道沿着炉膛一侧向上布置，在炉膛上部另一侧向下布置，最后与空冷出口相接；空冷出口分别接至燃烧器处的一次风喷口、二次风喷口，以及上部切向的二 次风喷口和下部切向的二次风喷口 ；所述二次风喷口设于燃烧器处。
专利摘要本实用新型涉及燃烧炉设备，旨在提供一种燃水煤浆立式旋风炉装置。该装置包括作为燃尽室的锅炉本体、作为燃烧室的前置炉以及连接锅炉本体与前置炉的过渡烟道；前置炉具有柱状的炉体，其顶部设燃烧器，在燃烧器处设水煤浆喷枪和一次风喷口，在炉膛上部布置切向的二次风喷口，在炉膛下部布置切向的二次风喷口；在炉膛底部与锅炉本体底部之间设置水平的过渡烟道，过渡烟道的入口处错列布置有竖向的捕渣管束；在炉膛底部设出渣口。本实用新型选用水煤浆作为液态排渣立式旋风炉的燃料，可以大幅提高立式旋风炉的捕渣效率，减少烟气中飞灰含量，具有节能环保的特点，适合于石化行业等需要高温清洁烟气的工业场所，具有良好的工业应用前景。
文档编号F23C6/00GK202915347SQ20122052423
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者罗强, 周俊虎, 华炜, 岑可法, 赵西明, 黄镇宇, 张宝生, 张彦威, 孙国臣, 刘建忠, 陈立国, 靖维飞 申请人:中国石油化工股份有限公司, 浙江大学