专利名称：无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手工投煤的固定炉排锅炉(即手烧锅炉)，特别是涉及一种固定炉排手烧锅炉的燃烧室和烟气净化装置。
本发明是已获实用新型专利权的《无黑烟手投煤工业窑炉》(ZL96220513.3)在手烧锅炉上的应用和完善。
锅炉燃烧技术一贯站在燃煤设备的前列，无论是“机烧炉”、“反烧炉”、“双炉排炉”等等都首先出现在锅炉上，但国外认为手烧炉每次加煤后，随即出现的低温缺氧恶劣燃烧工况，即所谓“层燃恶性循环周期”不可避免，采取了消灭手烧炉的政策。
继我国规定，一蒸吨(1T/h)以上的锅炉必须安装机械投煤装置，手烧锅炉的烟尘应该达标排放以来，随着环保要求逐步严格，手烧锅炉的烟尘污染已成为众矢之的。
我国目前手烧锅炉的拥有量数以百万计，其中有消烟效果的炉型有旋风燃烧炉、半煤气炉、型煤炉和双炉排炉。由于旋风燃烧炉造价高，煤粉加工麻烦而成本高，难以普遍采用；半煤气炉在一次加煤后要经历放空、产气、明火燃烧和残炭燃烬、然后清渣和再加煤的间隙运行阶段，使用火时间受到限制，实践中许多用户直接进行明火正烧；型煤炉则因为型煤成本高，火力调节不便难以被市场接受；双炉排炉却需要燃用粒度适中、含矸率低的煤，否则难以实现半焦炭从上炉排漏到下炉排上继续燃烧的关键运行状态。漏煤时又要产生大量烟尘，再加之原煤层进风阻力大，上火速度太慢，实践应用中大多在下炉膛明火正烧，反烧的上炉膛则形同虚设。现有许多城市干脆禁止燃煤。那么手烧炉只能象发达国家那样被消灭吗？首先，我国的能源结构中75％是煤炭；石油紧缺，现已成为石油进口国，2000年石油缺口将达5500万吨。所以国家的能源政策是“油改煤”。其次，对小型锅炉而言，2.5吨煤就相当于1吨油使用，其经济效益是显而易见的。我国政府称“中国以燃煤为主的能源结构难以改变”，“现阶段资金不足，我国应当采用低投资、低运行费、高效益、适合国情的实用技术”。国家环保总局新发布的《锅炉大气污染物排放标准》GWPB3-1999中，禁止在一类地区新建以重油、渣油为燃料的锅炉，而对燃煤锅炉则未禁止。但规定了＜0.7MW(1T/h)的自然通风锅炉(基本上都是手烧锅炉)的烟尘和二氧化硫的最高允许排放浓度限值。当然不能达标排放的就不准使用。本发明就是针对上述问题研究出的，让原煤在手烧锅炉内清洁燃烧，从源头上消除污染的，一种高效、价廉的实用技术方案。
本发明的目的是以控制原煤干馏速度和除尘脱硫为突破口，将现行的明火正烧、反烧等单一燃烧方式有机地集成为一种综合燃烧方案，并对烟气进行除尘脱硫处理，使之达标排放的，简便实用的环保型手烧锅炉。
本发明的特征是无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的燃烧室由双炉膛组成。前(上)炉膛为干馏炉膛，后(下)炉膛即相当于原常规炉膛的明火正烧炉膛；两炉膛间的隔墙和干馏炉膛的侧墙与炉顶可以是由耐火材料、耐热金属或者水冷壁所构成；原常规手烧锅炉的锅炉本体和受热面布置基本不变。其燃烧室的干馏炉膛部分可能伸出锅炉本体；在锅炉与烟囱之间设置了简便的除尘脱硫装置。也可以在烟囱顶部配装烟气净化装置。
本发明的目的是这样达到的与经典的用加煤量来控制炉内挥发分负荷量的做法相反，本设计利用挥发分释放速度与炉温高低、负压大小和气流快慢成正比的原理，采用每次加煤前先把干馏炉膛里的红炭卸完，让炉温下降后，再大量地、成堆地将干馏炉膛加满；再以控制两炉膛之间的流通面积，增加局部阻力，使干馏炉膛内的气压和气流速度降低，从而控制了原煤中挥发分的释放速度，让其缓缓地、少量地释出。这些连续、均匀少量的挥发分进入明火正烧炉膛后，在高温足氧条件下随即成为火焰，即俗称的“变黑烟为火焰”。
干馏炉膛里原煤的表面层被烧红后，便形成一个原煤表面上的焦炭燃烧层，即进入“反烧”阶段，当挥发分穿过焦炭燃烧层时能够完全燃烧而不产生黑烟。
当原煤都燃起后，即与常规燃烧一样进入明火正烧，将干馏炉膛的红煤推进明火正烧炉膛，然后再次加煤，这就实现了连续运行。加厚下半部的煤层还可进行部分半煤气运行。
在锅炉与烟囱之间或在烟囱顶上，增设了干法的沉降除尘或惯性除尘器，或者是沉降与惯性相结合的除尘器；对燃烧含硫量超高的煤或采用湿法除尘时，可设置喷淋或喷雾除尘脱硫装置；当烟囱产生的抽力不足以克服排烟阻力时，还可以增设小型引风机械，既可以安装引风机或轴流风机直接排烟，也可以在囱外安装鼓风机进行诱导间接排烟。
本发明有多种明显效果首先是原煤加进炉内最少要经过3个以上的加煤周期才会变为灰渣排出，有足够的燃烬时间和条件，所以灰渣中可以避免带出黑炭，大大减少了固体不完全燃烧损失；再由于挥发分及其他可燃物的完全燃烧，排烟黑度可达林格曼0级，又避免了气体不完全燃烧损失，所以有明显的节煤效果。
其次是原煤只加进干馏炉膛，而相当于常规燃烧室的明火正烧炉膛，一直维持高温工况，避免了常规炉加煤后急剧降温的缺点，所以有明显的增产效果。
更值得一提的是，本发明消黑烟不需要任何机械设备，不耗电，投资极少又不需要运行费，而其不择煤种和粒度，更给推广应用铺平了道路。
其环保特点还有，原煤只成堆地加在干馏炉膛而不加进明火正烧炉膛，避免了末煤的扬起，取消了炉内翻捣清渣和撬火等容易扬尘的操作，所以烟气中的烟尘数量大大减少；由于黑烟物质等可燃物的完全燃烧，有致癌危险的苯并a芘等有机有害气体和CO等也随之焚毁而消除；因为采用先干馏后燃烧的两段燃烧方式，所以减少了NOX的产生量；还由于炉温的提高，为向煤中加入石灰等碱土金属的氧化物或氢氧化物创造了条件，可以方便地进行脱硫、脱氟。所以本发明可以进行对燃煤污染的综合治理，实现原煤的清洁燃烧。
其次是，过去国家对手烧锅炉的要求相对较宽，所以手烧锅炉基本上都不安装除尘脱硫装置，现在GWPB3-1999对＜1T/h的锅炉规定了很严格的排放标准，锅炉燃煤烟气如果再不进行净化处理，就难以达标排放，所以本发明在锅炉本体与烟囱之间，或烟囱顶端增设了除尘脱硫装置。无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的生产成本只比常规手烧锅炉增加10％左右。
现结合实施例及其附图作进一步的说明附
图1是小型立式手烧锅炉下半部分的纵剖面图。图中1是锅炉的外壳，2是锅炉内被加热的水。其燃烧室由干馏炉膛6和明火正烧炉膛4与阶梯炉排5组合而成。两炉膛由隔墙3分开。原煤经炉门7加在干馏炉膛6内，煤释出的挥发分经隔墙3与煤层之间的缝隙8进入明火正烧炉膛4进行燃烧。原煤逐渐烧红变为半焦炭后，在人力推动下移动到明火正烧炉膛4内，进行常规的明火正烧。经环境监测，排烟林格曼黑度＜1级。节煤5～20％增产5～10％左右。
附图2是一种卧式手烧锅炉的横剖面图。图中1是锅筒，2是锅筒中被加热的水，其锅筒下由对称的两组燃烧室构成，5是干馏炉膛，6是明火正烧炉膛，3是两炉膛之间的隔墙，4是炉门，7是阶梯炉排。
图3是一种典型的手烧锅炉与烟囱之间安装的除尘脱硫装置。1是锅炉本体。燃煤烟气从2排出，在沉降室3中除去一些烟尘，再经喷咀4喷出的水雾又除去一部分烟尘；风帽7既可防止污水淋入锅炉内，又有惯性除尘作用；烟气中的SO2被水吸收变为H2SO3，再与烟尘中的含钙等氧化物作用，生成盐被固定在灰渣中。污水和灰渣经污水管8流入污水池9。9同时又是除尘器的水封装置，污水在9中澄清氧化并调整PH值(比如加石灰)后达标排入下水道。灰渣则定期排出，喷咀用水可以从锅炉的进水管上分出支管由6与喷咀4接通。蒸汽锅炉则可采用自产的水蒸汽，无蒸汽而又需要加压喷雾时，可安装小型压力水泵。
图4是在烟囱抽力不够时，增设的间接引风排烟装置，1是锅炉顶上的除尘器，2是烟囱，3是鼓风机。
图5是无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的总体外形图。1是灰门、2是炉门、3是干馏室、4是锅炉本体、5是除尘脱硫器、6是烟囱、7是污水管。
权利要求
1.无黑烟除尘脱硫手烧锅炉与常规手烧锅炉一样，包括燃烧室、固定炉排、烟囱和炉门，其特征是a燃烧室由上下或前后贯通的双炉膛构成；b在锅炉与烟囱之间设置净化烟气的除尘脱硫器；c在排烟系统中安装简易的排烟机械；
2.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的燃烧室，其特征是，由固定平炉排和前后贯通的双炉膛组成，其前炉膛可以外置，或者由倾斜炉排和上下贯通的双炉膛组成，其上炉膛可以伸出锅炉本体；
3.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的燃烧室，其特征是，两炉膛间的隔墙、干馏炉膛的炉顶和炉壁，由耐火材料、耐热金属或水冷壁构成；
4.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的固定炉排，其特征是，可以用阶梯炉排、平炉排，或斜置的平炉排；
5.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的烟气净化装置，其特征是，采用干法的沉降、惯性、或者是沉降与惯性相给合的除尘器；
6.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的烟气净化装置，其特征是，采用水或水蒸汽喷淋或喷雾的湿法除尘脱硫器；
7.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的烟气净化装置，其特征是，由权利求6和权利要求7所述的干法与湿法除尘相结合的除尘脱硫器；
8.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的烟气净化装置，其特征是，可以安装在烟囱底部，或者是安装在烟囱顶部；
9.如权利要求1所述的无黑烟除尘脱硫手烧锅炉的机械排烟设备，其特征是，可以采用鼓风机诱导的间接排烟，也可以采用引风机或轴流风机的直接排烟。
全文摘要
无黑烟除尘脱硫手烧锅炉为双炉膛燃烧室。以控制煤中挥发分释放速度和安装简单的除尘脱硫器为突破口。先干馏后正烧,每次大量加煤也不降温,能火力旺盛地无黑烟燃烧,开创了原煤在手烧锅炉内清洁燃烧的新纪元。锅炉附带除尘脱硫器,能全面达到国家新发布的GWPB3—1999的排放标准,解决了手烧锅炉的生存危机。锅炉生产成本比常规手烧锅炉增加10%左右,一般不需增加运行费用,是替代燃油、燃气锅炉的环保型燃煤手烧锅炉。
文档编号F23J15/02GK1271825SQ00107170
公开日2000年11月1日 申请日期2000年4月29日 优先权日2000年4月29日
发明者史君洁 申请人:史君洁