一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉的制作方法

1.本发明涉及锅炉技术领域，具体为一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉，可用于采用高碱煤提供蒸汽或作为热烟气发生炉提供高温热烟气。


背景技术：

2.碱金属含量较高的煤炭称为高碱煤，高碱煤多见于新疆地区，具有高水分、低灰分、中高挥发分等特点，是较好的动力煤。
3.但是高碱煤也存在着明显的缺陷，在燃烧过程中，高温下煤炭中的碱金属(钠、钾等)会发生升华现象，挥发的碱金属或碱金属氧化物以气态形式存在于锅炉烟气当中，在冷凝、团聚的作用下形成亚微米级飞灰颗粒，这些颗粒通过热泳沉积、化学反应、烟气携带碰撞等作用沉积在受热面表面上，从而形成富含碱金属的粘结沾污层，这样就会引起锅炉传热能力明显下降，金属材料的热腐蚀以及管道堵塞等问题。
4.发明新型内容
5.本发明的目的在于提供一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉，以解决上述背景技术中提到的问题。
6.本发明具体是这样的：一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉，包括：
7.旋风燃烧室，所述旋风燃烧室的进料口处安装有旋风燃烧器；
8.旋风混合冷凝室，所述旋风混合冷凝室的进烟口与所述旋风燃烧室的出烟口连通；
9.换热装置，所述换热装置的入口与所述旋风混合冷凝室的出烟口连通；
10.再循环风箱，所述再循环风箱的入口与所述换热装置的出口连通，所述再循环风箱的出口与所述旋风燃烧室的内部通过第一管道连通、且还与所述旋风混合冷凝室的内部通过第二管道连通，所述再循环风箱用于向所述旋风燃烧室及所述旋风混合冷凝室的内部提供切向的风；以及
11.二次风供风装置，所述二次风供风装置的出口与所述旋风燃烧室的内部连通，所述二次风供风装置用于向所述旋风燃烧室的内部提供切向的风。
12.进一步地，所述旋风燃烧室的出烟口处设置有多根凝渣管束，多根所述凝渣管束间隔设置、且均与所述旋风燃烧室的内壁固定连接。
13.进一步地，所述换热装置包括过热器、省煤器和空气预热器，所述过热器的入口与所述旋风混合冷凝室的出烟口通过烟道连通，所述过热器的出口与所述省煤器的入口连通，所述省煤器的出口与所述空气预热器的入口连通，所述空气预热器的出口与所述再循环风箱的入口连通，所述再循环风箱与旋风燃烧室及旋风混合冷凝室连通。
14.进一步地，所述再循环风箱的出口还与所述旋风混合冷凝室的内部通过第三管道连通，所述第三管道位于所述第二管道的下方。
15.进一步地，所述二次风供风装置的出口与所述第一管道连通。
16.进一步地，所述旋风混合冷凝室的横截面为内圆角矩形或圆形。
17.进一步地，所述烟道还与外来余热管道连通。
18.本发明的有益效果：本发明提供的一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉，在燃用高碱煤时，对其产生的烟气采用双旋风凝渣技术，在不使用超高温除尘方法的情况下，通过旋风燃烧室、旋风混合冷凝室和烟气再循环等技术，将烟气中的大量灰分通过液态排渣及冷凝除灰等方式进行收集，可显著降低烟气中灰分浓度，并大量减少碱金属及其化合物含量，降低烟气的粘结特性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明的流程结构图；
21.图2为旋风混合冷凝室的横截面为内圆角矩形时的剖面结构示意图；
22.图3为旋风混合冷凝室的横截面为圆形时的剖面结构示意图。
23.图中：10-旋风燃烧室、11-排渣口、20-旋风混合冷凝室、30-换热装置、31-过热器、32-省煤器、33-空预器、34-连接管、35-烟道、40-再循环风箱、41-第一管道、42-第二管道、43-第三管道、50-二次风供风装置、60-外来余热管道。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种燃用高碱煤的二级旋风液态凝渣锅炉，包括旋风燃烧室10、旋风混合冷凝室20、换热装置30、再循环风箱40、二次风供风装置50。
31.旋风燃烧室10顶部的进料口处安装有旋风燃烧器，旋风燃烧室10的底部具有排渣口11，排渣口11上安装有落料阀。
32.旋风混合冷凝室20设置在旋风燃烧室10的一侧。旋风混合冷凝室20的进烟口与旋风燃烧室10的出烟口连通。
33.换热装置30的入口与旋风混合冷凝室20的出烟口连通。
34.再循环风箱40设置在旋风燃烧室10及旋风混合冷凝室20的一侧。再循环风箱40的入口与换热装置30的出口通过连接管34连通，再循环风箱40的出口与旋风燃烧室10的内部通过第一管道41连通、且还与旋风混合冷凝室20的内部通过第二管道42连通，再循环风箱40用于向旋风燃烧室10及旋风混合冷凝室20的内部提供切向的风。
35.二次风供风装置50设置在旋风燃烧室10的一侧，二次风供风装置50的出口与旋风燃烧室10的内部连通，二次风供风装置50用于向旋风燃烧室10的内部提供切向的风。
36.具体地工作过程为：首先，二次风供风装置50向旋风燃烧室10的内部提供切向的高速二次风，再循环风箱40向旋风燃烧室10及旋风混合冷凝室20的内部提供切向的冷烟风。
37.然后，工作人员通过外部设备将高碱煤煤粉颗粒送进旋风燃烧室10的进料口内，高碱煤煤粉颗粒在旋风燃烧器内初步燃烧，初步燃烧后进入旋风燃烧室10，与切向进入的高速二次风和再循环风箱排出的冷烟风一起在旋风燃烧室10内形成旋风进一步燃烧。高速旋转的气流会将液态煤灰颗粒甩至旋风燃烧室10的内壁上，液态渣落入排渣口11，打开落料阀后可收集，烟气则进入旋风混合冷凝室20。
38.接着，烟气与再循环风箱40排出的冷烟风在旋风混合冷凝室20内混合，再循环风箱40排出的冷烟风切向贴壁送入旋风混合冷凝室20，在旋风混合冷凝室20内对烟气进行冷凝除灰后，烟气从旋风混合冷凝室20的出烟口排出，其中烟气进入到换热装置30内，或者也可以作为生产工艺用热烟气。灰渣从旋风混合冷凝室20的底部呈液态排出。
39.最后，换热装置30对进入的烟气进行冷却。其中一部分冷却后的烟气经过再循环风箱40和第一管道41回到旋风燃烧室10内，从而使得旋风燃烧室10内的温度降低，减少旋风燃烧室10吸热，同时控制nox。另一部分冷却后的烟气经过再循环风箱40和第二管道42回到旋风混合冷凝室20内，从而使得旋风混合冷凝室20内的温度降低，同时作为旋风旋转的动力，最终得到生产需要的热烟气温度。
40.在一个实施例中，旋风燃烧室10的出烟口处设置有多根凝渣管束，多根凝渣管束间隔设置、且均与旋风燃烧室10的内壁固定连接。
41.凝渣管束一方面能够初步冷却进入旋风混合冷凝室20的烟气，使烟气中的灰粒凝固，便于后续在旋风混合冷凝室20内冷凝除灰；另一方面能够对烟气进行均流。
42.在一个实施例中，冷却装置30包括过热器、省煤器和空气预热器。过热器的入口与
旋风燃烧室10的出烟口通过烟道35连通。过热器的出口与省煤器的入口连通。省煤器的出口与空气预热器的入口连通，空气预热器的出口与再循环风箱40的入口连通。
43.通过过热器、省煤器和空气预热器对进入的烟气进行冷却，同时也充分利用回收了烟气中的热能。
44.在一个实施例中，再循环风箱40的出口还与旋风混合冷凝室20的内部通过第三管道43连通，第三管道43位于第二管道42的下方。这样再循环风箱40排出的冷却烟气从第二管道42和第三管道43分别进入旋风混合冷凝室20，旋风混合冷凝室20内的烟气在第三管道43处混合凝固并除尘。
45.在一个实施例中，二次风供风装置50的出口与第一管道41连通。二次风供风装置50向旋风燃烧室10提供二次风。
46.这样再循环风箱40排出的冷烟气先与二次风混合均匀后再进入到旋风燃烧室10内，提高高碱煤煤粉颗粒的燃烧均匀度，并减少旋风燃烧室10的吸热，降低nox。
47.在一个实施例中，旋风混合冷凝室20的横截面为内圆角矩形或圆形，起到凝固盐蒸气及分离高温灰的效果。
48.在一个实施例中，烟道35还与外来余热管道连通。外来余热管道内具有外来余热烟气。
49.本发明提供在燃用高碱煤时，对其产生的烟气采用双旋风凝渣技术，在不使用超高温除尘方法的情况下，通过旋风燃烧室10、旋风混合冷凝室20和烟气再循环等技术，将烟气中的大量灰分通过液态排渣及冷凝除灰等方式进行收集，可显著降低烟气中灰分浓度，并大量减少碱金属及其化合物含量，降低烟气的粘结特性。
50.具有以下技术效果：1)采用旋风燃烧室10和旋风混合冷凝室20两级旋风分离，显著降低烟气中灰分浓度，并大量减少钠、钾及其化合物含量，降低烟气的粘结特性，减缓烟气用户的粘结沾污风险，与传统燃煤锅炉比较，可实现凝渣率＞60-80％，固碱率＞65-85％。2)实现旋风燃烧室10、旋风混合冷凝室20出口烟温可调及准确控制。3)旋风混合冷凝室20采用矩形或圆形切向旋流，起到凝固盐蒸气及分离高温灰的效果。4)对大容量锅炉，可采用两个或多个旋风燃烧室10、旋风混合冷凝室20并列，实现锅炉大型化。
51.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。