专利名称：石油焦粉旋风燃烧装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种热工设备，特别是关于一种石油焦粉燃烧装置。
背景技术：
世界各国都在进行能源结构调整，以最大限度的节约现有的能源。同时，环境污染问题近年来也变成了全世界人民关注的焦点。目前采用的较为清洁的能源主要是油、天然气或煤气等，但是，这类燃料的费用大幅上升，严重影响了使用和制造热工设备的企业的生存。
为此，本领域的技术人员都在努力地开发新的可用能源。价格低廉、高效洁净的石油焦粉/石油焦浆燃料逐渐成为了本领域中的新宠。采用石油焦粉/石油焦浆既能合理的利用自然资源，又能降低燃料费用，因此世界各国都在大力推广石油焦粉/石油焦浆燃烧技术。
但是，在一些专门的场合，比如烧制镁质耐火砖时。由于镁质耐火砖的耐热温度高，要求加热温度达到1800℃以上，而石油焦浆由于热值较低，不能满足要求。所以只能选用热值高的石油焦粉，才能满足高温燃烧的要求。
然而，石油焦粉燃烧时存在着火困难、易结焦、火焰发散、难以燃尽的问题，业界在不断的开发能够有效燃烧石油焦粉的热工设备。
此外，石油焦粉含氮量高，燃烧后将产生大量的氮氧化物，比如一氧化氮、二氧化氮等，这些氮氧化物化合物排放到空气中将造成大气污染。比如，一氧化氮为无色无臭气体，它一般不会对人体产生有害影响，但当它转变成二氧化氮时，就具有腐蚀性和生理刺激作用；当二氧化氮含量在100ppm以上时，几分钟就能致人和动物死命，吸入浓度为5ppm(即9.4mg/m2)的二氧化氮，几分钟就能造成呼吸系统失调；并且，氮氧化物将会引起光化学烟雾，比如，当HC和NOx在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物-光化学烟雾。1952年12月伦敦发生的光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍，1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。因此，世界各国都对氮氧化物的排放量作出了严格的限制。所以，针对石油焦粉含氮量高的特点，必须采用各种措施降低石油焦粉燃烧过程中氮氧化物的生成。目前可以用于减少氮氧化物的生成的方法和装置主要是针对煤的燃烧。如中国专利第97199607号所揭示的一种粉煤燃烧器，它具有一在主区域和辅助区域之间起缓冲作用的过渡区域。过渡区域通过在主区域和辅助区域之间提供受限制的回流区域，从而改善对燃烧器附近的混合和火焰稳定性的控制。这些受限制的回流区域将放出的氮氧化物送回到燃烧器出口附近的一贫氧高温分解区域以还原成分子氮，从而降低排放和未燃尽燃料的损失。从上述内容可以看出，首先，这种燃烧器结构只适合用于粉煤的燃烧而不适合于石油焦粉的燃烧；其次，这种燃烧器是通过专门的贫氧高温分解区域将氮氧化物还原成分子氮，其结构和工艺复杂。
最后，目前的石油焦粉燃烧装置一般只能以既定的负荷运行，难以灵活的根据具体需求调节其负荷，因此，在某些时候容易造成热量浪费或者热量不足。
因此，提供一种燃烧效率高的、可灵活调节负荷的、并且可以有效降低排入大气的尾气中氮氧化物含量的石油焦粉旋风燃烧装置成为了业界需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃烧效率高的、可灵活调节负荷的石油焦粉旋风燃烧装置。
本发明的一种技术方案是提供一种石油焦粉旋风燃烧装置，包括炉膛、设置在炉膛前侧的火焰流出壁、以及设置在火焰流出壁上的石油焦粉燃烧器，火焰流出壁设有一喇叭形开口，石油焦粉燃烧器的至少一部分嵌入火焰流出壁内并且石油焦粉燃烧器的末端邻接喇叭形开口的小口端，其中，石油焦粉燃烧器包括位于中央的焦粉及一次风通道、环绕在焦粉及一次风通道外围的二次风通道、以及设置在焦粉及一次风通道与二次风通道之间的环形缝隙内的旋流配风器，石油焦粉旋风燃烧装置包括三个或者三个以上的并联的给粉机。
可供选择地，石油焦粉旋风燃烧装置包括三个给粉机，每个给粉机给粉量为总量的20～60％。比如，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的40％，第三给粉机给粉量为总量的20％，这样，通过不同的并联组合，石油焦粉旋风燃烧装置的负荷就可以在20％、40％、60％、80％、100％之间灵活调节；或者，第一给粉机给粉量为总量的50％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％，这样，石油焦粉旋风燃烧装置的负荷就可以在20％、30％、50％、70％、80％、100％之间灵活调节。
可供选择地，石油焦粉旋风燃烧装置可以包括四个给粉机，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％，第四给粉机给粉量为总量的10％，这样，石油焦粉旋风燃烧装置的负荷就可以在10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％之间灵活调节。
可供选择地，石油焦粉旋风燃烧装置可以包括更多个给粉机，比如，包括五个给粉机，每个给粉机给粉量为总量的20％。
还可供选择地，石油焦粉旋风燃烧装置可以包括两个给粉机，每个给粉机给粉量为总量的50％。
具体地，喇叭形开口的大口端与小口端之间的垂直距离为火焰流出壁的厚度的四分之一到四分之三。优选地，喇叭形开口的大口端与小口端之间的垂直距离为火焰流出壁的厚度的二分之一到三分之二。
具体地，喇叭形开口的大口端的面积为小口端的面积的2～16倍。优选地，喇叭形开口的大口端的面积为小口端的面积的4～9倍。
具体地，焦粉及一次风通道的末端与二次风通道的末端之间的距离为火焰流出壁的厚度的六分之一到三分之一，比如五分之一。优选地，焦粉及一次风通道的末端形成喇叭形开口。
优选地，焦粉及一次风通道输入的一次风是和旋流配风器产生的二次风旋转方向相同的旋流风，一次风与二次风均为已预热空气，二次风的总流量为一次风总流量的0.05～0.5倍。
其中，所谓已预热空气是指经过适当加热的空气，加热可以采用专门设备进行，也可以在该燃烧装置的尾部热风管内设置余热利用装置，利用烟气的佘热将空气加热到一定的温度，以便提高燃烧效率。二次风流量采用一次风流量的0.05～0.5倍是为了控制燃烧室内的过量空气系数，以便降低氮氧化合物的生成。并且，稳定、饱满、高速旋转、混合剧烈的燃烧动力场保证了在较低过量空气系数的情况下仍然能充分高效地燃烧。
可供选择地，二次风流量采用一次风流量的0.1～0.2倍。
优选地，在炉膛的内壁填敷硅酸铝纤维保温层和磷酸盐耐火混凝土以便于防火和保温；在火焰流出壁布置至少一个观火孔；在炉膛上方设置一个测量炉膛内温度的测点，以便于监测和自动控制。
优选地，一次风和二次风的旋转方向相同，比如都为逆时针方向或都为顺时针方向。
优选地，本发明的石油焦粉旋风燃烧装置进一步包括自能控制系统，进行全自动化运行，可以自动调节各股风所占的比例以适应不同负荷下的燃烧要求。并配上先进的大屏显示的人机对话界面，只要轻触屏上的功能键，就可按每一步完成操作，显示系统可监控设备的运行状态和实时信息，故障显示及记录。
本发明采用的石油焦粉旋风燃烧装置除了用于烧制镁质耐火砖的隧道窑以外，还可用于其它类型的锅炉设备或者窑炉设备，比如工业锅炉、水浴炉、陶瓷热风炉、玻璃窑、导热油炉、反射窑等。
本发明的有益效果是首先，采用石油焦粉旋风燃烧装置，以石油焦粉为燃料，节省了成本并合理利用了自然资源；其次，采用三个或三个以上的给粉机，可以灵活地调节设备的负荷，避免热能浪费或热能不足；此外，较高的旋流强度使燃料和空气混合强烈，可以在较小的过剩空气系数下实现完全燃烧，降低了氮氧化物的生成；另外，采用较高的旋流强度，使喷入的石油焦颗粒做高速旋转，一方面稳定燃烧工况，另一方面将已将燃烧的高温火焰抽吸到燃烧装置前端，有效地解决石油焦粉的着火和燃烬问题；进一步地，本石油焦粉旋风燃烧装置在燃烧室中形成一种扩散燃烧，形成平盘状火焰，火焰充满度好，加热均匀，同时可以确保火焰长度短，在有限的空间内确保燃烬；最后，采用多重配风技术，一次风采用低旋流强度，确保着火，二次风采用高旋流强度，确保稳燃和燃烬，通过调节一次风和二次风的比例，可以灵活调节火焰形状。
以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。
图1是本发明的石油焦粉旋风燃烧装置的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1
请参照图1，本发明的石油焦粉旋风燃烧装置，包括炉膛410、设置在炉膛410前侧的火焰流出壁420、设置在火焰流出壁420上的石油焦粉燃烧器500以及用于向石油焦粉燃烧器500输送石油焦粉的三个并联的给粉机(图未示)。
其中，火焰流出壁420设有一喇叭形开口430，喇叭形开口430的大口端435与小口端431之间的垂直距离约为火焰流出壁420厚度的二分之一。喇叭形开口430的大口端435的面积约为小口端431的面积的4倍。
石油焦粉燃烧器500的至少一部分嵌入火焰流出壁420内并且石油焦粉燃烧器500的末端邻接喇叭形开口430的小口端431。石油焦粉燃烧器500包括位于中央的焦粉及一次风通道510、环绕在焦粉及一次风通道510外围的二次风通道530、设置在焦粉及一次风通道510与二次风通道530之间的环形缝隙内的旋流配风器535。
三个并联的给粉机设置在与焦粉及一次风通道510连通的给料装置5 15内，其中，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的40％，第三给粉机给粉量为总量的20％，三个给粉机可以根据需要任意搭配组合工作。此外，给料装置515还向焦粉及一次风通道510内提供旋转的一次风。一次风与二次风均为已预热空气，二次风的总流量为一次风总流量的0.2倍。
实施例2作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于第一给粉机给粉量为总量的50％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％。
喇叭形开口430的大口端435与小口端431之间的垂直距离约为火焰流出壁420厚度的四分之三。
喇叭形开口430的大口端435的面积约为小口端431的面积的6倍。
二次风的总流量为一次风总流量的0.5倍。
实施例3作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于第一给粉机给粉量为总量的50％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％。
喇叭形开口430的大口端435与小口端431之间的垂直距离约为火焰流出壁420厚度的三分之二。
喇叭形开口430的大口端435的面积约为小口端431的面积的8倍。
二次风的总流量为一次风总流量的0.3倍。
实施例4作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于石油焦粉旋风燃烧装置可以包括四个给粉机，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％，第四给粉机给粉量为总量的10％。
喇叭形开口430的大口端435与小口端431之间的垂直距离约为火焰流出壁420厚度的五分之三。
喇叭形开口430的大口端435的面积约为小口端431的面积的5倍。
二次风的总流量为一次风总流量的0.4倍。
实施例5作为本发明的另一种实施方式，与实施例1相似，不同之处在于石油焦粉旋风燃烧装置包括五个给粉机，每个给粉机给粉量为总量的20％。
喇叭形开口430的大口端435与小口端431之间的垂直距离约为火焰流出壁420厚度的五分之二。
喇叭形开口430的大口端435的面积约为小口端431的面积的9倍。
二次风的总流量为一次风总流量的0.1倍。
权利要求
1.一种石油焦粉旋风燃烧装置，包括炉膛、设置在所述炉膛前侧的火焰流出壁、以及设置在所述火焰流出壁上的石油焦粉燃烧器，所述火焰流出壁设有一喇叭形开口，所述石油焦粉燃烧器的至少一部分嵌入所述火焰流出壁内并且所述石油焦粉燃烧器的末端邻接所述喇叭形开口的小口端，其特征在于，所述石油焦粉燃烧器包括位于中央的焦粉及一次风通道、环绕在所述焦粉及一次风通道外围的二次风通道、以及设置在所述焦粉及一次风通道与所述二次风通道之间的环形缝隙内的旋流配风器，所述石油焦粉旋风燃烧装置包括三个或者三个以上的并联的给粉机。
2.如权利要求1所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述石油焦粉旋风燃烧装置包括三个所述给粉机，每个给粉机给粉量为总量的20～60％。
3.如权利要求2所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的40％，第三给粉机给粉量为总量的20％。
4.如权利要求1所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述石油焦粉旋风燃烧装置包括四个给粉机，第一给粉机给粉量为总量的40％，第二给粉机给粉量为总量的30％，第三给粉机给粉量为总量的20％，第四给粉机给粉量为总量的10％。
5.如权利要求1所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述喇叭形开口的大口端与小口端之间的垂直距离为所述火焰流出壁的厚度的四分之一到四分之三。
6.如权利要求5所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述喇叭形开口的大口端与小口端之间的垂直距离为所述火焰流出壁的厚度的二分之一到三分之二。
7.如权利要求1所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述喇叭形开口的大口端的面积为所述小口端的面积的2～16倍。
8.如权利要求7所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述喇叭形开口的大口端的面积为所述小口端的面积的4～9倍。
9.如权利要求1～8之一所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述焦粉及一次风通道输入的一次风是和所述旋流配风器产生的二次风旋转方向相同的旋流风。
10.如权利要求9所述的石油焦粉旋风燃烧装置，其特征在于，所述一次风与所述二次风均为已预热空气，所述二次风的总流量为所述一次风总流量的0.05～0.5倍。
全文摘要
本发明公开了一种石油焦粉旋风燃烧装置，包括炉膛、设置在炉膛前侧的火焰流出壁、以及设置在火焰流出壁上的石油焦粉燃烧器，火焰流出壁设有一喇叭形开口，石油焦粉燃烧器的至少一部分嵌入火焰流出壁内并且石油焦粉燃烧器的末端邻接喇叭形开口的小口端，其中，石油焦粉燃烧器包括位于中央的焦粉及一次风通道、环绕在焦粉及一次风通道外围的二次风通道、以及设置在焦粉及一次风通道与二次风通道之间的环形缝隙内的旋流配风器，石油焦粉旋风燃烧装置包括三个或者三个以上的并联的给粉机。本发明采用三个或三个以上的给粉机，可以灵活地调节设备的负荷，避免热能浪费或热能不足。
文档编号F23K3/00GK101021320SQ200610132340
公开日2007年8月22日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者常厚春, 李祖芹, 马革, 刘效洲 申请人:广州迪森热能技术股份有限公司