专利名称：小型立式锅炉机械化燃烧设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种以煤为燃料的小型立式锅炉的机械化燃烧设备，确切地讲是涉及一种旋转炉排及与该炉排相适应的炉膛结构。
目前，我国仍属于以燃煤为锅炉热源的国家，分散供热相当普遍，蒸发量小于1吨／小时(供热量为60万大卡／小时)的小型(立式)锅炉仍占国内供热，采暖相当比例。小型(立式)锅炉具有占地面积小、价格便宜，安装运行管理方便等特点；但另一方面小型(立式)锅炉的炉排普遍存在着热效率偏低，消烟除尘效果欠佳，煤种适应性不强，司炉操作繁杂等缺点。故而小型(立式)锅炉的使用受到一定限制，给国家和用户在节能和环保方面带来不良影响。
现有的小型立式锅炉的燃烧设备具有代表性的有固定炉排、双层炉排，抽板顶升烧煤机和下饲式烧煤机。它们同属于公知的已有技术，存在的一些主要问题在CN86210914U说明书中已有详细介绍，本文不再赘述。
CN86210914U说明书中公开了一种旋转炉排立式锅炉及其送煤装置。该实用新型采用机械化连续送煤，对解决司炉工劳动强度，消烟除尘有一定效果，但在旋转炉排结构设计及清渣等方面仍有一定问题存在。首先，倒圆台旋转炉排由于其炉排倾斜角小于煤的运动休止角，故在燃烧时需要人工拨火移动煤层，使燃煤从炉膛周围的新燃料区移动到炉膛中心的燃尽区。这一操作过程破坏了理想燃烧层次，同下饲式一样易在拨火时昌黑烟。其次，由于燃煤是沿倾斜的炉排面向炉膛中心相对转动，运动途径相对较短，燃烧层的区段性集中，煤、渣不易分离，渣中含炭量高。其三、煤层始燃区位于炉膛壁周围火焰充满，清除中心炉排大渣时须停炉，一是出现周期性；二是勾除大渣时，中心固定手摇翻转炉排漏风，加大了排烟热损失。上述旋转炉排及送煤装置需要两台电机、两台减速箱同时工作，加上清除灰渣的手摇翻转炉排装置，使炉膛结构相当复杂、耗用金属材料多，电耗相对较大。而且，由于上述旋转炉排结构所限，灰渣集中在炉膛中心，不便于清除。
鉴于上述旋转炉排存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种机械化连续旋转炉排以及与该炉排相适应的炉膛结构、使之适用于做立式锅炉燃烧设备。
本实用新型所称的机械化连续旋转炉排包括圆台旋转炉排总成和送煤，绞笼及施煤可调闸板等。为区别CN86210914U中所述旋转炉排，本文称上述机械化连续旋转炉排为正圆台型旋转炉排，简称圆台旋转炉排。圆台旋转炉排用一套导向支承机构装在炉膛内，送煤绞笼将煤由煤斗输入积煤室，通过煤室一侧的煤闸板又将煤沿炉排旋转母线均匀施在旋转炉排面上。载煤炉排转动进入炉膛正式燃烧。
为方便理解本机械化连续旋转炉排，结合炉排旋转煤层燃烧全过程介绍是必要的。有一点应当记住，煤层在旋转燃烧过程中与炉排同步旋转，两者处于相对静止状态、不发生相对位移。
锅炉点火正常燃烧时，刚进入炉膛的煤层处于予热阶段，此煤层分为干燥层、干馏层，这一区段主要是干馏挥发的炭氢化合物气体参加燃烧，同时煤层表面由此点火燃烧。随着炉排旋转推进和时间的推移，煤层由表面向下燃烧使煤层进入燃烧阶段。煤层自上而下的分布是燃烧层、干馏层和干燥层，此区段主要是固体炭燃烧，化学反应速度最快，温度最高。炉排继续旋转运行，就将未燃尽的煤送到燃尽区烤焦，此区段主要是燃尽层。燃尽的灰渣由积煤室外缘的挡渣板阻止，达到一定程度时，由扒渣门将灰渣清除炉膛。整个燃烧过程及区段分布状态参见附图1所示。
综上所述，本实用新型的旋转炉排结构、施煤方式、燃烧过程及清渣均与CN86210914U有本质上的差别，燃煤随炉排作圆周旋转，在一个旋转周次内完成全部燃烧过程。煤层经过的燃烧路径较长，燃烧充分，灰渣含炭量可大大降低。同时，消除了煤层与炉排间相对运动，解决了手工拨火移动煤层及勾除大渣所带来的一系列问题，保持理想的燃烧层次。因此本实用新型从根本上实现了立式锅炉机械化连续性燃烧，使旋转炉排在完成一个燃烧过程后又重新承煤进入炉膛参加燃烧。同时，形成炉排周期性循环冷却，延长炉排使用寿命。清除灰渣十分方便。
兹将本实用新型结构之特点，配合附图分述如下为了实现上述燃烧过程，本实用新型的机械旋转炉排采用电机1带动二级减速箱4、通过由齿轮组6、6′、导向角钢架11、导向滚轮12组成的导向支承机构驱动旋转炉排7运动。与此同时，二级减速箱4经链轮3、3′带动绞笼5转动，使煤斗18中的煤送入积煤室8内。积煤室8位于炉排母线上方，其左、右两侧分别装有自由升降挡渣板16和可调煤层闸板17。可调闸板17用于调整炉排煤层厚度，并保持均匀沿炉排母线方向施煤。挡渣板16用于清除燃尽灰渣，使旋转炉排经积煤室8和闸板17重新承煤旋转燃烧，挡渣板16附近设置有除渣门。上述积煤室8的外壳可用保温材料和耐火材料制成耐火保温层，防止绞笼5过热受损。
上述旋转炉排7由多块扇形炉排片20按内窄外宽扇形方式嵌装在大齿轮框架(6′)上，构成圆台旋转炉排体。大齿轮框架(6′)呈圆台型，其底部周边加工有轮齿，小齿轮(6)与大齿轮框架(6′)的轮齿啮合，炉排旋转所需驱动力由二级减速箱4经齿轮组(6、6′)提供。炉排旋转母线与水平夹角大于0°、小于煤的运动休止角，通常情况下可选择在5°～35°之间。上述炉排给定夹角，主要考虑防止炉排铸件热膨胀变形以及清渣方便。
上述支承导向机构包括固定在外壳14底部支座15上的环形导向角钢架11和固定在炉排体上的导向滚轮12，以及驱动炉排体旋转的齿轮组(6、6′)所组成。该齿轮组(6、6′)可选用伞齿轮组或直齿轮组。滚轮12沿环形导向角钢架11运动，带动炉排体作圆周旋转移动。
上述圆台型旋转炉排7不限于用多块扇形炉排20及大齿轮框架6′所组成，还可采用铸造方法将旋转炉排7制成整体圆台炉排，滚轮12安装在该圆台体炉排底部，由小齿轮6驱动圆台体旋转。
本机械化旋转炉排采用电机1、大小皮带轮2、2′驱动二级减速箱4，通过链轮组3、3′和齿轮组6、6′分别驱动绞笼5和旋转炉排7运转。
本实用新型的另一特点是炉膛结构，该炉膛与上述旋转炉排配套构成立式锅炉燃烧设备。本炉膛13用耐火材料嵌衬制成圆台柱型，其顶部马蹄形圆拱9上设有出火喉口19，该喉口19内装有风扇叶片形烟气切线导向板21。炉膛内高温烟气在导向板21作用下，形成螺旋上升气流，相对延长了烟气在炉内的停留时间。上述炉膛结构满足了高温、供氧、空间(时间)燃烧三要素要求，使之充分燃烧，提高了锅炉热效率，同时净化了烟气达到了消烟除尘效果。
一般情况下，炉膛高温区段位于煤层燃烧段，上述出火喉口19偏近燃烧段和予热段结合部、距旋转炉排7中心100～200mm，有利于予热段煤层提前点火燃烧。
本实用新型比常规设计加大了炉排面积，减小了炉膛容积。确切的讲，降低了炉排面积热强度(负荷)、加大了炉膛容积的热强度(负荷)，故可燃烧3500大卡／公斤左右的I类贫煤。
本实用新型在正常燃烧中无须人工拨火移动煤层(煤灰熔点较低须在燃尽区适当拨渣)理想的燃烧层未被破坏，从而克服了已有技术中周期性拨火移动煤层造成的间断昌黑烟，以及由此带来的大量冷空气进入炉膛增加排烟损失的致命弱点。同时，整个燃烧过程，旋转炉排承载煤层同步运动，两者之间不存在相对运动、炉排漏煤量大大减少。由于煤层沿圆周长燃烧(内周长最小值为900mm)，其燃烧层分布长度大于下饲式和已有旋转式炉排燃烧半径长度，燃烧层次分明，圆周尾部有足够的烤焦长度，灰渣中固定含炭量大大降低。
图1是本实用新型煤层燃烧层次0°～360°展开剖视图。
图2是机械旋转炉排及炉膛结构正视图。
图3是上述机械旋转炉排及炉膛结构俯视图。
图4是图3A－A剖面积煤室结构示意图。
图5是上述机械旋转炉排及炉膛结构左视图。
a煤层、b干燥予热层、c干馏层、d、燃烧层、e燃尽层。
1电机、2小皮带轮、2′大皮带轮、3小链轮、3′大链轮、4二级减速箱、5送煤绞笼、6小伞齿轮、6′大伞齿轮框架、7旋转炉排、8积煤室、9马蹄形圆拱、10二次配风管、11导向角钢架、12导向滚轮、13圆台柱炉膛、14外壳、15导向支座、16挡渣板、17煤闸板、18煤斗、19出火喉口、20扇形炉排片、21烟气导向板、22侧密封块、23拨火门、24拨渣门、25除渣门、26鼓风机入口、27锅炉本体。
附图2、3、4、5给出本实用新型一个具体实施例，其机械旋转炉排及炉膛结构与上述有关部分相同。扇形炉排片20均匀加工有3×30mm通风小孔，通风载面为8％左右。旋转炉排7的母线与水平夹角为15°，大伞齿轮框架6′周边台阶用侧密封块22密封，防止漏煤漏风。圆拱9上的出火喉口19内设置有三片风扇形烟气导向板21。
为使炉膛内烟气供氧充足，本实施例在旋转炉排7中央设置有一根用耐火材料制成的二次配风管10，其上端伸进炉膛13并在周边切线方向分布有通风小孔，该风管10的下端接通炉排下部一次配风管。使用二次风管10供风时，其旋转风流应与炉膛中旋转烟气逆向运动，使二次风与烟气充分混合燃烧。使用二次配风管时应注意控制二次风量大小和吹风时间。
权利要求1.一种立式锅炉机械化燃烧设备，由扇形炉排片(20)组装而成的旋转炉排(7)由其导向滚轮(12)支承在环形导向角钢架(11)上面，电机(1)驱动二级减速箱(4)通过齿轮组(6、6′)带动旋转炉排(7)及相适应的炉膛结构所组成，其特征在于a、圆台型旋转炉排(7)，采用多块扇形炉排片(20)嵌装在大齿轮框架(6′)上面组成或是采用整体圆台炉排。b、电机(1)驱动二级减速箱(4)通过链轮组(3、3′)带动绞笼(5)将煤送入积煤室(8)，c、积煤室(8)的左右两侧装有自由升降挡渣板(16)和可调煤层闸板(17)，d、旋转炉排的旋转母线与水平线夹角大于0°、小于煤的运动休止角，通常选择在5°～35°范围。e、耐火材料制成的圆台柱型炉膛(13)顶部有一设置出火喉口的马蹄形圆拱(9)、喉口(19)内装有“风扇叶片”形烟气切线导向板(21)。
2.根据权利要求1所述的机械化燃烧装置，其特征在于旋转炉排(7)由大、小伞齿轮(6、6′)驱动，大伞齿轮框架(6′)周边台阶用侧密封块(22)密封。
3.根据权利要求1或2所述的机械化燃烧设备，其特征在于扇形炉排片(20)分布有3×30mm通风小孔，其通风载面积为8％左右，旋转炉排(7)的母线与水平线夹角为15°。
4.根据权利要求1所述的机械化燃烧设备，其特征在于积煤室(8)的外壳包有耐火保温层。
5.根据权利要求1所述的机械化燃烧设备，其特征在于圆拱(9)上的出口喉口(19)偏近燃烧段和予热段结合部，距圆台旋转炉排(7)中心100～200mm。
6.根据权利要求1或5所述的机械化燃烧设备，其特征在于旋转炉排(7)中央设置有上端伸进炉膛(13)空间的二次配风管(10)，其伸出部分周边加工有切线通风小孔，风管(10)的下端接通炉排下部一次配风管。
专利摘要立式锅炉机械化连续燃烧设备及其相适应的炉膛结构，其特点在圆台型旋转炉排连续转动时，绞笼送入积煤室的煤由其可调煤闸板，沿炉排旋转母线均匀施于炉排面上，并随炉排同步旋转一周，完成干燥预热、干馏、燃烧、燃尽的全燃烧过程；其另一特点在炉膛顶部的马蹄形圆拱上设置一装有烟气导向板的出火喉口，使炉膛内外烟气旋转上升，相对延长烟气停留时间，使之充分燃烧。本实用新型具有节能、消烟除尘，燃烧工况稳定、能烧劣质煤等优点。
文档编号F23H9/00GK2042571SQ8821530
公开日1989年8月9日 申请日期1988年10月31日 优先权日1988年10月31日
发明者王兆群 申请人:王兆群