专利名称：洁净燃烧锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种洁净燃烧锅炉，属于锅炉领域。
技术背景我国是世界上生产和使用燃煤工业锅炉和生活用锅炉最多的国家，每年锅炉燃煤约占 全国原煤产量的1/3。其中，1T/h以下的锅炉多采用固定炉排层状燃烧方式，无脱硫除尘 装置，又无可靠的消烟措施，锅炉的大气污物排放到大气中，这种设备都是以燃烧烟煤为 主，冒黑烟的问题相当突出，环境污染和能源浪费极为严重。 实用新型内容根据以上现有技术中的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种洁净燃烧锅 炉，节能、环保。本实用新型解决其技术问题所采用的方案是洁净燃烧锅炉，包括壳体、底座、封头 和进风机构，壳体内部设置炉胆，炉胆底部安装固定炉排，炉排下方的底座内为除渣室， 炉胆上部设置横水管，炉胆顶部设置冲天管与烟囱连接，其特征在于炉胆的炉膛内从固定 炉排到最下一排横水管之间依次设置为正压层状燃烧室、旋流燃烧室和射流燃烧室，进风 机构的一次进风管与除渣室相通，二次进风管连接旋流燃烧室。本实用新型主要是将正压层状燃烧、旋流燃烧和射流燃烧有机结合、相互连通，其效 果能大幅度地降低锅炉的污物排放，能明显提高锅炉的热效率。本实用新型具体的优选结构方式为-所述炉胆由上炉胆和下炉胆组成，上炉胆上部设置横水管，顶部连接冲天管，上炉胆 内设置旋流燃烧室和射流燃烧室，下炉胆内为正压层状燃烧室，下炉胆顶部为穹顶，中间 喉口烟火通道与旋流燃烧室相通，所述旋流燃烧室为环形燃烧室，环形燃烧室上部设置带 有火焰喷口的蓄热板，环形燃烧室由耐火材料围成，耐火材料外为环形风箱，环形风箱连 通外部进风机构的二次进风管，环形燃烧室壁耐火材料内固定有两个或者两个以上的二次 风射流喷嘴，二次风射流喷嘴的出口均匀分布在环形燃烧室的内径切线上，二次风射流喷 嘴与环形风箱相通。所述的二次风射流喷嘴的出口向下倾斜角度为(T -30。。所述的带火焰喷口的蓄热板设置火焰喷口数量为一个或者1个以上。蓄热板把旋流燃 烧室与射流燃烧室连通，射流燃烧室的顶部设有弓形的蓄热板，弓形蓄热板上开有若干个 烟气流通孔，弓形蓄热板组装在最下一排横水管的上边位置，弓形蓄热板的下边空间为射 流燃烧室。射流燃烧室的上方是对流段烟室，对流段烟室内设置横水管。本实用新型洁净燃烧锅炉的工作原理以及所具有的有益效果是1、 本实用新型固定炉排正压层燃、二次风射流动量旋流燃烧、火焰喷口射流燃烧，三 种燃烧方式有机结合的洁净燃烧技术，解决了固定炉排正压层燃，燃烧前期空气供量不足、 化学不完全燃烧损失大，燃烧后期空气供量过剩、排烟热损失大的周期性明显的问题。其目的在于设计新型节能减排立式蒸汽锅炉、供水温度低于120'C的立式锅壳热水锅炉与常 压热水锅炉。本实用新型具有节能减排突出特点。且具有较显著的社会效益和环境效益。2、 二次风的射流动量沿环形燃烧室内径切线方向高速旋流，二次风射流动量与高速旋 流燃烧、高温火焰强烈的湍流和搅拌，延长了可燃气体、细煤粒和飞灰在旋流燃烧室内的 流程和停留时间，有利于充分混合与燃烧。降低了燃料消耗量，提高了锅炉效率。3、 在二次风射流动量旋流离心力的作用下，未燃尽的细煤粒和飞灰，沉降在炉膛内的 燃烧层上再次燃烧，降低了锅炉烟气排尘浓度。4、 二次风射流动量与旋流燃烧高温火焰产生的抽力，从蓄热板火焰喷口射流燃烧喷出 的火焰柱，进入射流燃烧室内射流燃烧，射流燃烧更进一步细化了可燃气体的燃烧与燃尽。5、 一次进风管与二次进风管均装有阀门，能根据锅炉的运行负荷按需要调节供风量， 操作方便，使用简单。
图1是本实用新型的结构示意图，图2是本实用新型的进风结构的结构示意图，图3是图1的A-A视图，图4是图2的B-B视图。图l-4是本实用新型的最佳实施例，图1-4中1、底座 2、除渣门 3、 U型下脚 圈 4、下炉胆 5、椭球形穹顶 6、管板 7、旋流燃烧室 8、蓄热板 9、观火 孔 10、上炉胆 11、横水管 12、上炉胆顶 13、冲天管 M、壳体 15、封头 16、 压力表 17、烟囱 18、安全阀 19、射流燃烧室 20、耐火材料 21、投煤门 22、 固定炉排23、排污阀24、通风机25、 一次进风管26、阀门27、 二次进风管28、环形风箱29、出水阀30、水位计31、进水阀32、 二次风射流喷嘴 33、弓形蓄热板34检修门35正压层状燃烧室36烟气流通孔具体实施方式
如图所示，洁净燃烧锅炉，包括壳体14、底座l、封头15和进风机构，壳体内部设置 上炉胆10和下炉胆4，下炉胆4与U形下脚圈3连接，底部安装固定炉排22,炉排下方的 底座1内为除渣室，上炉胆10上部设置横水管11，顶部连接冲天管13与烟囱17连接， 上炉胆10内设置旋流燃烧室7和射流燃烧室19，下炉胆4内为正压层状燃烧室35,下炉 胆4顶部为椭球形穹顶5，中间喉口烟火通道与旋流燃烧室7相通，所述旋流燃烧室7为 环形燃烧室，环形燃烧室上部设置带有火焰喷口的蓄热板8，环形燃烧室壁由耐火材料20 围成，耐火材料20外为环形风箱28，环形风箱28连通外部进风机构的二次进风管27，环 形燃烧室壁耐火材料21内固定有两个或者两个以上的二次风射流喷嘴32， 二次风射流喷 嘴的出口均匀分布在环形燃烧室的内径切线上，出口向下倾斜角度a为O。 -30。 ， 二次风 射流喷嘴32与环形风箱28相通。带火焰喷口的蓄热板8设置火焰喷口数量为一个或者1个以上。蓄热板8把旋流燃烧 室7与射流燃烧室19连通，射流燃烧室19的顶部设有弓形蓄热板33,弓形蓄热板33上 开有若干个烟气流通孔36，弓形蓄热板33组装在最下一排横水管11的上边位置，弓形蓄 热板的下边空间为射流燃烧室。射流燃烧室的上方是对流段烟室，对流段烟室内设置横水 管ll。洁净燃烧锅炉上还安装有压力表16、安全阀18、投煤门21、除渣门2、观火孔9、进 水阀31、出水阀29、排污阀23、手孔、检修门34等组件。工作过程1、新煤由投煤门21投入，落到正在燃烧的正压层状燃烧室6的燃料层上。 刚投入的新煤下部受到已燃烧燃料层的加热，上部受到炉膛内嵩温火焰和耐火材料20与蓄 热板8的高温辐射，着火、燃烧条件十分优越。新煤由于上、下受热，温度升高，煤中的 水分因烘干而被干燥，同时煤中干馏逸出甲垸、氢气等挥发物可燃气体，这一层为干燥干 馏层。在燃烧温度足够髙时，挥发物可燃气体在燃料层以上的炉膛空间内燃烧，并发出明 亮火焰。2、 随着燃料层燃烧逐渐下落，靠近固定炉排22时已成为灰渣，这一层为灰渣层。3、 通风机24将燃烧需要的空气，经一次进风管25和二次进风管27分别供风。 一次 风经一次进风管25进入底座1的除渣室内，自下而上穿过固定炉排22和灰渣层，透过灰 渣层被加热的空气上升，与赤热的焦炭相遇，空气中的氧气与碳化合生成二氧化碳，这一层为氧化层。4、 二氧化碳继续上升，与上面的热焦炭作用而发生还原反应，使二氧化碳还原成一氧 化碳，这一层为还原层。还原生成的一氧化碳和煤中干馏逸出的甲垸、氢气等挥发物可燃 气体，与高温火焰上升进入旋流燃烧室内继续燃烧。5、 新煤刚投入到固定炉排22上时，煤层最厚，通风阻力最大，燃烧需要的空气量也 最多，这时就会出现空气供量不足现象，燃烧不完全而冒黑烟，燃烧不完全的可燃气体如 甲垸、氢气、 一氧化碳等，与高温燃烧着的火焰共同上升汇集进入旋流燃烧室内。6、 伴随着燃料的不断燃烧，煤层逐渐减薄，通风阻力降低，而燃烧所需要的空气也逐 渐减少，这是就会出现空气量过剩现象，过剩的空气也上升聚集进入旋流燃烧室内。7、 投入到固定炉排22上的煤层不均匀时，煤层薄或松的地方，其通风阻力小，通过 的空气量多，燃烧速率快，这时就会出现"火口"现象。在炉膛一次进风风压的作用下， 细煤粒和飞灰被吹起，随着上升的高温火焰也悬浮进入旋流燃烧室内。8、 旋流燃烧室7与蓄热板8受高温火焰的辐射，积蓄了大量的热能量。旋流燃烧室7 积蓄的热能量传导给环形风箱的内环内壁，环形风箱28的内环内壁的热流密度，又被环形 风箱28流道中的二次进风吸热，吸热后的二次风提高了风温。二次风经二次进风管27进 入环形风箱28的空气流道中，分别从二次风射流喷嘴32的射流口高速射流。二次风的射 流动量沿旋流燃烧室内径切线方向高速旋流。二次风射流动量与高速旋流燃烧、高温火焰 强烈的湍流和搅拌，延长了可燃气体、细煤粒和飞灰在旋流燃烧室内的流程与停留时间， 强化了可燃气体和过剩空气中的氧气、细煤粒和飞灰的混合与燃烧。在二次风射流动量旋 流离心力的作用下，未燃尽的细煤粒和飞灰沉降在炉膛内的燃烧层上再次燃烧。与此同时， 旋流燃烧室入口处的上升烟气的流速是二次风射流流速的1/20-1/30，上升烟气的动量为 相对静压，二次风射流喷嘴32的射流口以上旋流燃烧室的中心产生低压旋涡。二次风射流 动量与旋流燃烧的高温火焰产生的抽力，从蓄热板8火焰喷口射流燃烧喷出的火焰柱，进 入射流燃烧室内射流燃烧，射流燃烧更进一步细化了可燃气体的燃烧与燃尽。射流燃烧的 火焰柱流经烟气出口时，将热量传导给了弓形蓄热板33。使其温度提高进行蓄热，对流受 热面吸热后进行释热，释热后的烟气进入对流段烟室，对流段烟室受热面吸热后烟气温度 降低，由锅炉烟囱17排入大气。9、 由锅炉烟囱17排出的烟气温度低于15(VC,热效率髙于79%,热功率达110%以 上，烟气黑度小于l林格曼级，烟尘排放浓度小于150mg/Nm3。
权利要求1、一种洁净燃烧锅炉，包括壳体、底座(1)、封头(15)和进风机构，壳体内部设置炉胆，炉胆底部安装固定炉排(22)，炉排下方的底座内为除渣室，炉胆上部设置横水管(11)，炉胆顶部设置冲天管(13)与烟囱(17)连接，其特征在于炉胆的炉膛内从固定炉排(22)到最下一排横水管(11)之间依次设置为正压层状燃烧室(35)、旋流燃烧室(7)和射流燃烧室(19)，进风机构的一次进风管(25)与除渣室相通，二次进风管(27)连接旋流燃烧室。
2、 根据权利要求l所述的洁净燃烧锅炉，其特征在于所述炉胆由上炉胆(10)和下炉 胆(4)组成，上炉胆(10)上部设置横水管(11)，顶部连接冲天管(13)，上炉胆内设置 旋流燃烧室(7)和射流燃烧室(19),下炉胆(4)内为正压层状燃烧室(35)，下炉胆顶 部为穹顶，中间喉口烟火通道与旋流燃烧室相通，所述旋流燃烧室(7)为环形燃烧室，环 形燃烧室上部设置带有火焰喷口的蓄热板(8),环形燃烧室壁由耐火材料(20)围成，耐 火材料外为环形风箱(28)，环形风箱(28)连通外部进风机构的二次进风管(27)，环形 燃烧室壁耐火材料(20)内固定有两个或者两个以上的二次风射流喷嘴(32)， 二次风射流 喷嘴的出口均匀分布在环形燃烧室的内径切线上，二次风射流喷嘴(32)与环形风箱(28) 相通。
3、 根据权利要求2所述的洁净燃烧锅炉，其特征在于所述的二次风射流喷嘴(32)的 出口向下倾斜角度为0。 -30° 。
4、 根据权利要求2所述的洁净燃烧锅炉，其特征在于所述带有火焰喷口的蓄热板(8) 把旋流燃烧室(7)与射流燃烧室(19)连通，射流燃烧室的f部设有弓形蓄热板(33), 弓形蓄热板上开有若干个烟气流通孔(36)，弓形蓄热板组装在最下一排横水管的上边位置， 弓形蓄热板的下边空间为射流燃烧室(19)。
专利摘要一种洁净燃烧锅炉，包括壳体、底座、封头和进风机构，壳体内部设置炉胆，炉胆底部安装固定炉排，炉排下方的底座内为除渣室，炉胆上部设置水管，炉胆顶部设置冲天管与烟囱连接，其特征在于炉胆的炉膛内从固定炉排到最下一排横水管之间依次设置为正压层状燃烧室、旋流燃烧室和射流燃烧室，进风机构的一次进风管与除渣室相通，二次进风管连接旋流燃烧室。本实用新型将固定炉排正压层燃、二次风射流动量旋流燃烧、火焰喷口射流燃烧，三种燃烧方式有机结合，解决了固定炉排正压层燃，燃烧前期空气供量不足、化学不完全燃烧损失大，燃烧后期空气供量过剩、排烟热损失大的周期性明显的问题，具有节能减排的突出特点。
文档编号F23B10/00GK201106842SQ200720028289
公开日2008年8月27日 申请日期2007年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者孙启广, 孙晓雷 申请人:孙启广;孙晓雷