一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置的制作方法

本技术属于煤粉气化装置，具体涉及一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、就目前而言，为适应风力发电、太阳能光伏发电等新能源发电波动性和间歇性较大的特点，煤电站机组调峰能力成为必须解决的课题。众所周知，煤粉锅炉低负荷时，炉膛内温度水平降低，回流热量减少，影响煤粉着火，难以稳定运行，甚至锅炉熄火。

3、原有燃烧技术难以保证锅炉深度调峰时不投油稳定运行。要实现低负荷不投油稳燃，目前的常规做法是对锅炉燃烧器进行改造。燃烧器改造技术包括等离子点火技术、微油点火技术、富氧点火技术等。

4、等离子点火改造技术，仅适用于挥发份高于20％的烟煤锅炉，且改造费用高昂。微油点火技术在正常运行时需长时间投油，运行费用高，不符合降耗节能减排的双碳目标要求。且目前种种改造技术均是针对锅炉的核心部件燃烧器进行的，风险较大，一旦改造不好，会严重影响锅炉的正常运行。中国发明专利cn107325845b，公开了一种用于锅炉点火与稳燃的锅炉一次风煤粉气流气化装置，利用锅炉高温烟气等外部能源对锅炉一次风煤粉气流在进入锅炉前对其进行气化，使得煤粉在进入炉膛前在装置中部分气化，满足锅炉点火与稳燃要求，但是该装置存在以下问题：通过高温烟气对煤粉进行气化，存在两种流体混合不均匀的问题，另外，高温烟气和煤粉在装置的上部进行接触混合，导致停留时间较短，煤粉气化效果较差。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，通过设置的多级旋流部件，实现电站煤粉锅炉一次风中的煤粉部分气化，进而实现锅炉超低负荷稳定运行。

2、为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本实用新型的实施例提供了一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，包括炉体，所述炉体内设置内旋流室和外旋流室，所述炉体的侧壁上从上至下依次设置第一旋流入口、第二旋流入口和第三旋流入口，所述第一旋流入口与内旋流室切向连通，所述第二旋流入口与外旋流室切向连通，所述第三旋流入口与半气化炉膛切向连通。

4、作为进一步的技术方案，所述炉体的顶部位置设置芯管，所述芯管作为内旋流室的旋流中心筒。

5、作为进一步的技术方案，所述芯管上安装点火燃烧器。

6、作为进一步的技术方案，所述芯管外设置外旋流筒，所述外旋流筒的直径大于芯管的直径，所述芯管与外旋流筒之间的环形空间形成内旋流室。

7、作为进一步的技术方案，所述外旋流筒与炉体内壁面之间的环形空间形成外旋流室，所述外旋流筒体作为外旋流室的旋流中心筒。

8、作为进一步的技术方案，所述炉体的底部设置导流部件，所述导流部件包括中心圆柱体和下降螺旋面，所述下降螺旋面绕中心圆柱体顺时针缠绕。

9、作为进一步的技术方案，所述导流部件相对应的炉体壁面上设置半气化气切向出口，所述半气化气切向出口为矩形通道，与导流部件切向连接。

10、作为进一步的技术方案，所述第一旋流入口、第二旋流入口和第三旋流入口采用一个或多个矩形通道，矩形通道的入口端与一次风母管相连，切向通入半气化炉膛。

11、作为进一步的技术方案，所述炉体的炉膛内壁上设置多个竖向导流凸起，所述竖向导流凸起的上端起始于第三旋流入口的下沿，下端结束于半气化气切向出口的上沿。

12、作为进一步的技术方案，所述炉体从内向外依次设置耐火砖层、硅酸铝纤维棉层和碳钢钢板。

13、上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

14、(1)在火电煤粉锅炉灵活性改造时，只需在燃烧器前一次风管道的适当位置引一条旁路管道与本实用新型装置对应进出口连接即可完成改造，而无需对燃烧器或锅炉进行其他改造，改造工作量小，费用低，适应性强，风险小，锅炉在40％-100％bmcr工况运行时，只需将该半气化装置前的切换阀门关闭即可，对锅炉的正常运行无任何负面影响，能够实现锅炉超低负荷稳定运行。

15、(2)本实用新型可以提高一次风的着火性能，通过该半气化装置处理后，可以使一次风中煤粉部分气化，以增加一次风中co及h2等燃点低易燃烧的气体含量，从而显著提高一次风的着火性能。

16、(3)本实用新型可以提高一次风煤粉气流温度至700-1000℃，这种高温一次风混入燃烧器或直接通入煤粉锅炉炉膛与富氧的二次风混合，有利于煤粉的点燃，从而实现锅炉20-30％bmcr负荷的稳定运行。

17、(4)本实用新型运行时不需消耗电能或其他形式的能源，而是通过燃烧一次风中部分煤粉提供热量。因此具有系统简单，初期投资及运行费用低的优势。

技术特征：

1.一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，包括炉体，所述炉体内设置内旋流室和外旋流室，所述炉体的侧壁上从上至下依次设置第一旋流入口、第二旋流入口和第三旋流入口，所述第一旋流入口与内旋流室切向连通，所述第二旋流入口与外旋流室切向连通，所述第三旋流入口与半气化炉膛切向连通。

2.如权利要求1所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述炉体的顶部位置设置芯管，所述芯管作为内旋流室的旋流中心筒。

3.如权利要求2所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述芯管上安装点火燃烧器。

4.如权利要求2所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述芯管外设置外旋流筒，所述外旋流筒的直径大于芯管的直径，所述芯管与外旋流筒之间的环形空间形成内旋流室。

5.如权利要求4所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述外旋流筒与炉体内壁面之间的环形空间形成外旋流室，所述外旋流筒体作为外旋流室的旋流中心筒。

6.如权利要求1所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述炉体的底部设置导流部件，所述导流部件包括中心圆柱体和下降螺旋面，所述下降螺旋面绕中心圆柱体顺时针缠绕。

7.如权利要求6所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述导流部件相对应的炉体壁面上设置半气化气切向出口，所述半气化气切向出口为矩形通道，与导流部件切向连接。

8.如权利要求1所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述第一旋流入口、第二旋流入口和第三旋流入口采用一个或多个矩形通道，矩形通道的入口端与一次风母管相连，切向通入半气化炉膛。

9.如权利要求1所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述炉体的炉膛内壁上设置多个竖向导流凸起，所述竖向导流凸起的上端起始于第三旋流入口的下沿，下端结束于半气化气切向出口的上沿。

10.如权利要求1所述的立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，其特征在于，所述炉体从内向外依次设置耐火砖层、硅酸铝纤维棉层和碳钢钢板。

技术总结
本技术公开了一种立式一次风煤粉气流切向旋流分级半气化装置，包括炉体，所述炉体内设置内旋流室和外旋流室，所述炉体的侧壁上从上至下依次设置第一旋流入口、第二旋流入口和第三旋流入口，所述第一旋流入口与内旋流室切向连通，所述第二旋流入口与外旋流室切向连通，所述第三旋流入口与半气化炉膛切向连通；本技术能够实现电站煤粉锅炉一次风中的煤粉部分气化为CO及H<subgt;2</subgt;等燃点低易燃烧的气体，同时提高一次风温度至700‑1000℃。煤粉锅炉在超低负荷不投油助燃工况下，这种高温且含有易燃气体的一次风送入炉膛或混入燃烧器，遇到富氧的二次风可以实现稳定燃烧，从而实现锅炉20‑30％BMCR负荷的稳定运行。

技术研发人员：张广海,马春元,李伟明,孙鹏,张程皓,周滨选
受保护的技术使用者：山东祥桓环境科技有限公司
技术研发日：20230710
技术公布日：2024/3/12