石油焦粒燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以燃用石油焦粒，基于连通器原理、燃烧面位置固定、燃烧室容积热强度不变原理的石油焦粒燃烧装置，尤其适用于中小型燃煤工业炉窑(含锅炉)装置低碳节能减排技术升级改造场所使用。
【背景技术】
[0002]石油焦低热值高达33440kJ/kg?37620kJ/kg，购买成本低，作为燃料使用替代燃煤，受到越来越多的关注。以2015年物价水平为例，石油焦市场价不到重油市场价的一半，一吨重油相当于1.2吨石油焦产生的热量。我国容量35t/h及以下中小型燃煤炉窑(含锅炉)装置使用分布广泛、数量大、燃煤消耗总量大，以低硫(硫含量〈0.5%)石油焦替代燃煤，可以促进我国工农业领域煤燃烧装置低碳节能环保工作的开展。
[0003]中小型燃煤炉窑(含锅炉)广泛使用附图4所示的固定炉排式煤燃烧装置，该装置包括炉内壁2和炉条3，炉条3两端伸出炉内壁2外，嵌入炉壁内，炉条3位置固定不动。炉条3上方堆置燃煤，燃煤层顶面上方为燃烧室。燃煤层顶面煤着火燃烧。随着燃烧过程进行，燃煤层顶面位置降低，燃烧室容积增大，燃烧室容积热强度降低，降低燃烧温度，造成不完全燃烧，能效降低，烟气中粉尘、碳粒、一氧化碳和氮氧化物化物等污染物排放超标等问题。燃烧室容积热强度太小不利于维持燃烧温度，太大缩短了可燃物在高温区停留时间和行程，均会导致煤燃烧不完全。根据燃烧规律，燃烧室容积热强度稳定维持在265kW/m3?305kW/m3范围，是燃烧反应完全充要条件。固定燃烧室容积和容积热强度，增强煤燃烧过程可控性，是燃煤炉窑(含锅炉)低碳节能减排技术升级改造的关键。
[0004]开发燃烧容积及容积热强度可控性良好的新型石油焦粒燃烧装置，可以减少工农业领域燃煤消耗，降低碳排放及烟气污染物排放，满足当今社会能源消耗总量及其增长速度双控制，节能减排和雾霾治理等需要。
【发明内容】
[0005]为了克服固定炉排式煤燃烧装置燃烧面位置下降，导致燃烧室容积增加、容积热强度降低，煤不完全燃烧热损失及烟气污染物排放增加等问题，本发明设计一种具有“连通器自动调节固定焦粒层顶面位置”结构特征，“燃烧室容积热强度不变”技术特点，“燃烧过程可控性良好，低碳节能环保，烟气污染物达标排放”等技术优势的石油焦粒燃烧装置。
[0006]石油焦粒燃烧装置，主要包括正立长圆桶状炉外壳、长圆筒状炉内胆、短圆柱状炉条、倒立圆台筒状均压室、圆管状进气管和圆板状顶盖，进气管出口边缘和均压室小底面边缘焊接连接，均压室大底面边缘和炉条底面边缘焊接连接，炉条、均压室和进气管自然成一体，炉内胆底部均匀开设众多连通口，炉内胆底面圆周和炉外壳底板焊接连接，进气管进口从炉外壳底板中心开设的圆孔穿出，炉条侧壁紧贴炉内胆无缝隙上下移动，同时带动进气管紧贴炉外壳底板中心圆孔边缘无缝隙上下移动，进气管、均压室、炉条、炉内胆和炉外壳侧壁竖直布置且中心轴线共线，炉内胆和炉外壳之间圆环柱区域宽度是0.41?0.43倍炉内胆半径，炉内胆和炉外壳之间圆环柱区域和炉内胆圆柱区域通过炉内胆底部连通口相连通，连通区域充注纯水后形成外圆环柱区域一内圆柱区域型连通器，低硫石油焦粒从炉内胆顶部加入并在炉条上方堆成焦粒层，焦粒层顶面至炉内胆顶面空腔为燃烧室，燃烧室高度满足容积热强度在265kW/m3?305kW/m3范围，炉内胆顶面和顶盖法兰连接，顶盖中心开设排烟口，高出焦粒层顶面的外圆环柱水柱高度和内圆柱焦粒层厚度相等。
[0007]燃用密度2.0t/m3?2.lt/m3、灰分含量〈8%且硫含量〈0.5%的低硫石油焦型煤或粒径8mm以下占比〈25%低硫石油焦粒，容量<35t/h中小型燃煤工业炉窑(含锅炉)装置，可使用本发明。
[0008]发明投资少，原理易于理解，可一次性加料并稳定燃烧，燃烧效率>95%，碳排放减少及节能>5%?15%，烟气碳黑及一氧化碳排放浓度低于《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)达标排放水平。
【附图说明】
[0009]图1为堆满石油焦粒时的石油焦粒燃烧装置通过中心轴线的竖直剖视图。
[0010]图2为剩余少量石油焦粒时石油焦粒燃烧装置通过中心轴线竖直剖视图。
[0011 ]图3为未堆置石油焦粒时石油焦粒燃烧装置通过中心轴线的竖直剖视图。
[0012]图4为固定炉排式煤燃烧装置通过中心轴线的竖直剖视图。
[0013]图1，图2，图3和图4中，I为炉外壳，2为炉内胆，21为连通口，3为炉条，4为均压室，5为进气管，6为顶盖，61为排烟口。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对发明作进一步的说明。
[0015]如附图1、附图2和附图3所示，石油焦粒燃烧装置，主要包括炉外壳1、炉内胆2、炉条3、均压室4，进气管5和顶盖6。顶盖6呈圆板状，顶盖6中心开设圆孔作为排烟口 61。进气管5呈圆管状，竖直布置。均压室4呈倒立圆台状，由圆形大底面、圆台筒状侧壁和圆形小底面围成。炉条3呈短圆柱状，包括水平顶面、竖直侧壁和水平底面。炉内胆2呈长圆筒状，竖直布置。炉外壳I呈正立长圆桶状，包括竖直布置的长圆筒侧壁和水平布置的圆形底板，底板中心开设圆孔供进气管5穿过并上下移动。
[0016]进气管5出口边缘和均压室4小底面圆周焊接连接，均压室4大底面圆周和炉条3底面圆周焊接连接，炉条3、均压室4和进气管5焊接连接后成一体式结构。炉条3、均压室4连同进气管5—起，从炉内胆2顶部塞进炉内胆2，进气管5进口从炉外壳I底板中心开设的圆孔穿出。炉条3侧壁紧贴炉内胆2无缝隙上下移动，同时带动进气管5紧贴炉外壳I底板中心圆孔边缘无缝隙上下移动。炉外壳I侧壁、炉内胆2、炉条3、均压室4和进气管5竖直布置且中心轴线共线。
[0017]炉内胆2底部均匀开设众多和炉内胆2底面圆周相切的连通口21，炉内胆2底面圆周和炉外壳I底板焊接连接。炉内胆2顶面和顶盖6法兰连接，顶盖6中心开设排烟口 61。炉外壳I与炉内胆2之间圆环柱区域和炉内胆2圆柱区域通过炉内胆2底部周向均匀布置的众多连通口 21相连通，连通区域充注纯水后形成外圆环柱区域一内圆柱区域型连通器。
[0018]炉条3端面直径和炉内胆2半径相等。炉内胆2和炉外壳I侧壁均为等水平截面面积圆筒面，炉外壳I侧壁内径比炉内胆2直径大，炉内胆2和炉外壳I之间圆环柱空腔宽度是0.41?0.43倍炉内胆2半径。松开炉内胆2和顶盖6法兰连接后，石油焦粒从炉内胆2顶部缓慢加入，焦粒在炉条3上方的炉内胆2空腔里堆成焦粒层，根据燃烧时间长短一次性添加完焦粒后盖上顶盖6，炉内胆2和顶盖6法兰连接，顶盖6中心开设排烟口 61。焦粒层水平截面面积沿竖直方向无变化，焦粒层顶面到炉内胆2顶面的炉内胆2空腔为燃烧室。燃烧室高度满足容积热强度在265kW/m3?305kW/m3范围。高出焦粒层顶面的外圆环柱水柱高度和内圆柱焦粒层厚度相等。炉内胆2底部连通口 21位置始终在炉条3底面以下。
[0019]炉条3将炉内胆2内腔沿竖直方向分隔为上下两部分，炉条3顶面和焦粒层底面重合，焦粒层顶面和燃烧室底面重合。炉条3底面和均压室4顶面重合，均压室4气流进口和进气管5出口重合。炉条3气流通道进口开设在炉条3底面，出口开设在炉条3顶面。炉条3可以挡住焦粒层焦粒不落入均压室4，并为均压室4空气流入焦粒层提供气流通道。均压室4可以使得空气均匀流入焦粒层。
[0020]炉条3、均压室4侧壁和进气管5选用可焊接金属材质，可以依次焊接连接。炉条3底面圆周焊接连接均压室4大底面圆周，均压室4小底面圆周焊接连接进气管5出口圆周。均压室4由进气管5出口、倒置圆台筒状侧壁及炉条3底面围成，均压室4上底面面积比下底面面积大。进气管5穿过炉外壳I底板中心圆孔。炉条3侧壁紧贴炉内胆2无缝隙上下移动，同时带动进气管5紧贴炉外壳I底板圆孔圆周无缝隙上下移动，进气管5进口始终在炉外壳I底板以下。进气管5、均压室4和炉条3相互连接成一体式结构，能沿竖直方向同时上下移动。为便于炉条3上下移动时进气管5能相应上下移动，将进气管5设计成从炉外壳I底板中心圆孔穿出。炉条3底面、水平截面和顶面，焦粒层底面、水平截面和顶面的面积均相等，炉条3侧壁、焦粒层侧壁和炉内胆2在同一个竖直圆柱面上。炉外壳I底板中心供进气管5上下移动的圆孔圆周与进气管5外壁紧密无缝隙连接，炉内胆2内腔水在该连接处无渗出至炉外壳I之外的故障发生。炉条3侧壁与炉内胆2紧密无缝隙连接，炉内胆2内腔水在该连接处无渗入焦粒层问题发生。
[0021]空气从进气管5进口流入，经进气管5出口流出后流入均压室4，最后流经炉条3气流通道进入焦粒层，流至焦粒层顶面时助燃焦粒层顶面燃烧面的焦粒燃烧反应，未燃尽中间气流进燃烧室后继续燃烧，最终高温烟气经顶盖6排烟口61排入大气环境。炉外壳I和炉内胆2材质均为金属材质。连通器内水吸热蒸发导致盛水量减少，需要补充纯水到合适量:炉条3上下移动时，均压室4进口始终不触及炉外壳I底板，进气管5进口始终在炉外壳I底板以下。添加焦粒时，均压室4进口不触及炉外壳I底板。