专利名称：具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉及其燃烧方法
技术领域：
本发明涉及具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉及其燃烧方法，属只用固体燃料的燃烧设备及燃烧方法。
背景技术：
目前在我国大量使用的立式燃煤锅炉耗煤量大、烟尘排放量大、污染严重、热效率低，是大气污染的主要源头。尽管很多人采取了双层炉排、绝热反射拱、传统二次风、多球过滤层、增大对流受热面等对炉体结构和燃烧方法的改进措施，使锅炉热效率有所提高(65％左右)，黑烟有所减轻，但还不能从根本上解决问题，无法满足国家环保要求。因此还不得不增设不同结构的炉外干法除尘、湿法除尘、电除尘等除尘设备，增加了设备投资，而且各种除尘器的效果均难以保证烟尘排放浓度达标，且很难消除黑烟。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉。
这种具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，包括炉排、一次风管、筒体、炉膛内壁(内胆)、冲天管、横水管(炉拱)、对流受热面等构成的锅炉主体，其特点是在锅炉主体的下脚圈下部装有包括环形二次风风室，在环形二次风风室上连通有沿炉膛内壁设置的不同高度的多层二次风风管组成的炉内消烟除尘装置，在二次风风管的顶端开有二次风出风口或设有二次风喷嘴。
每层二次风出风口或二次风喷嘴出风口的角度相同，二次风出风口或二次风喷嘴出风口的角度可为0-75度。最上层二次风风管的顶端可分别与环形或半环形的二次风风管连通，在环形或半环形的二次风风管上开有二次风出风口。二次风风管的层数可为3-7层，每层二次风出风口或二次风喷嘴的个数可为4-20个。二次风风管的截面形状可为长方形、半圆形、、直角三角形、等腰三角形、圆形等。二次风出风口或二次风喷嘴出风口的形状可为圆形、椭圆形、方形、菱形、多角形等。
本发明的另一个目的是提供一种具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉的燃烧方法。
本发明的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉是采取将移动床煤气发生炉与层燃炉燃烧有机结合在一个炉膛内的燃烧方法，采用薄煤层低风速气化，在煤层上部空间分层送二次风，使煤气分级燃烧、辐射换热，其特点是二次风占总风量的60-40％，每个出风口的风速控制在20-60米/秒，所说的二次风为空气。
本发明的燃烧方法，使炉膛形成上、下两部分，下部分由炉排平面至煤层表面，称为煤气化室；上部分由煤层表面至炉膛出口，称为煤气燃烧室。在燃烧室的四周布置有可分层送二次风的消烟除尘装置。锅炉正常运行时，煤自煤层表面送入，一次风(也称气化风)通过炉排均布后进入煤层，使煤气化为煤气，煤气的温度较高。高温煤气自煤层表面逸出后进入煤气燃烧室，在消烟除尘装置分层送出的二次风的作用下，使煤气(含少量的微细炭粒一飞灰)与空气间产生较大的滑移速度，从而增强了可燃气体与氧气的混合与反应能力，在煤气燃烧室内产生强烈的旋涡运动并迅速完成燃烧过程，大部分的微细炭粒在离心力的作用下被分离下来返回煤层表面再燃，大大降低了炉膛出口烟尘浓度，煤层表面在高温烟气的辐射作用下燃烧，并形成高温，保证了煤气燃烧的稳定和完全，从而达到炉内气化燃烧消烟除尘一体化的目的。
本发明的二次风与传统的二次风有着本质的不同，传统的二次风是作为一种附属的助燃措施，加强对炉内烟气的搅拌，使可燃气体与空气中氧气良好混合，延长飞灰在炉内的停留时间，因此，传统二次风占总风量的比例较小，为5-15％，出风口风速较高，为50-80米/秒，即可用空气，也可用蒸气或烟气作为工质。
与传统立式锅炉相比，本发明具有如下优点1、锅炉内部自行消烟除尘，无需另设除尘器，排烟无色，初始烟尘浓度和SO2排放浓度符合GWPB3-1999国家环保标准中I类地区要求，同时排烟NOx大幅度减少，符合21世纪环保要求；2、锅炉热效率高，可比传统同类锅炉提高10-15个百分点，锅炉热效率达76-80％；3、锅炉体积小，钢耗降低，成本低，适应煤种广泛，可节煤20％左右，便于生产过程机械化，长期连续运行，同时可节省投资50％以上，便于推广应用，特别适用于旧式锅炉的改造，具有较大经济效益和社会效益。
附图1是本发明一种实施例的结构示意图。图2是图1中各层二次风风管的布置图，图3是本发明另一实施例的部分结构示意图。图4是图3中的三层二次风风管及二次风出风口的位置示意图。图5是本发明又一实施例的部分结构示意图。图6是图5中的三层二次风风管及二次风出风口的位置示意图。图中1环形二次风风室，2炉排，3炉门，4二次风风管，4-1一层二次风风管，4-2二层二次风风管，4-3三层二次风风管，5炉膛内壁(内胆)，6下脚圈，7横水管(炉拱)，8对流受热面，9筒体，10冲天管，11二次风总进风管，12一次风管，13二次风出风口或二次风喷嘴，14环形二次风风管，15半环形二次风风管，16煤气化室，17煤气燃烧室。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
参照图1，这种具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，包括炉排2、一次风管12、筒体9、炉膛内壁(内胆)5、冲天管10、横水管(炉拱)7、对流受热面8等构成的锅炉主体，在锅炉主体的下脚圈6的下部装有包括环形二次风风室1，在环形二次风风室上连通有沿炉膛内壁设置的多层不同高度的二次风风管4组成的炉内消烟除尘装置，在二次风风管的顶端可直接钻有二次风出风口13或装有二次风喷嘴13。二次风风管、二次风出风口或二次风喷嘴的位置、数量等根据锅炉容量、炉排和炉膛的尺寸等确定。二次风风管水平方向沿圆周均布，高度方向自煤层表面分几层布置，以实现分段送风、分段燃烧，各层二次风出风口或二次风喷嘴错位布置。在本实施例中二次风风管共设有三层一层二次风风管4-1、二层二次风风管4-2、三层二次风风管4-3。每层设有4个二次风风管，二次风风管的布置如图2所示，二次风风管的截面形状为直角三角形。各层二次风出风口的角度(二次风出风口或二次风喷嘴出风口出风的方向与出风口至炉膛中心连线间的夹角)α不同，二次风出风口喷射出的气流在炉膛中心形成不同的假想的切圆。根据所需风量的大小和设备强度二次风风管的截面形状也可为长方形、半圆形、等腰三角形、圆形等。二次风出风口或二次风喷嘴出风口的形状可为圆形、椭圆形、方形、菱形、多角形等。
图3给出了适用于炉膛内的烟气从横水管四周引出的炉内消烟除尘装置的另一实施例。该实施例中，每个三层二次风风管的顶端分别与环形二次风风管14连通，在环形二次风风管上开有均布的18个二次风出风口13，二次风出风口的角度均为0度，见图4。
图5给出了适用于炉膛内的烟气从横水管的一侧引出的炉内消烟除尘装置的又一实施例，该实施例中每个三层二次风风管的顶端分别与半环形二次风风管15连通，在半环形二次风风管上开有均布的13个二次风出风口13，二次风出风口的角度均为0度，见图6。
本发明的发明人按图1的结构又实施4台具有炉用消烟除尘装置的立式锅炉。实施后按GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》、GB/T16157-1996《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》以及国家环保局《空气与废气监测分析方法》作监测依据，以GWPB3-1999《锅炉大气污染物排放标准》作为评价标准。各实施例的技术参数及实施效果见附表。
附表
权利要求
1.一种具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，包括炉排、一次风管、筒体、炉膛内壁(内胆)、冲天管、横水管(炉拱)、对流受热面等构成的锅炉主体，其特征在于在锅炉主体的下脚圈下部装有包括环形二次风风室，在环形二次风风室上连通有沿炉膛内壁设置的不同高度的多层二次风风管组成的炉内消烟除尘装置，在二次风风管的顶端开有二次风出风口或设有二次风喷嘴。
2.根据权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，其特征在于每层二次风出风口或二次风喷嘴出风口的角度相同，二次风出风口或二次风喷嘴出风口的角度可为0-75度。
3.根据权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，其特征在于最上层二次风风管的顶端可分别与环形或半环形的二次风风管连通，在环形或半环形的二次风风管上开有二次风出风口。
4.根据权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，其特征在于二次风风管的层数可为3-7层，每层二次风出风口或二次风喷嘴的个数可为4-20个。
5.根据权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，其特征在于二次风风管的截面形状可为长方形、半圆形、直角三角形、等腰三角形、圆形。
6.根据权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉，其特征在于二次风出风口或二次风喷嘴出风口的形状可为圆形、椭圆形、方形、菱形、多角形。
7.如权利要求1的具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉的燃烧方法，将移动床煤气发生炉与层燃炉燃烧有机结合在一个炉膛内，采用薄煤层低风速气化，在煤层上部空间分层送二次风，使煤气分级燃烧、辐射换热，其特征在于二次风占总风量的60-40％，每个出风口的风速控制在20－60米/秒，所说的二次风为空气。
全文摘要
本发明涉及具有炉内消烟除尘装置的立式锅炉及其燃烧方法，属只用固体燃料的燃烧设备及燃烧方法。本发明是在立式锅炉主体中设有沿炉膛内壁设置的不同高度的多层二次风风管组成的炉内消烟除尘装置，使移动床煤气发生炉与层燃炉燃烧有机结合在一个炉膛内，形成二次风占总风量的60－40％的一种新的燃烧方法。与传统立式锅炉相比，本发明可实现锅炉内部自行消烟除尘，排烟无色，初始烟尘浓度和SO
文档编号F24H1/28GK1482413SQ02132920
公开日2004年3月17日 申请日期2002年9月10日 优先权日2002年9月10日
发明者孙东红, 王擎, 孙键 申请人:孙东红, 王擎