[发明专利]一种前流态化、后层状燃烧的混合装置

说明书

煤炭燃料在工业上利用的燃烧形式有固定炉排、活动炉排、煤粉炉及沸腾炉四种主要形式。固定炉排、活动炉排属于层状燃烧；而煤粉炉和沸腾炉则属于流态化燃烧。

层状燃烧是目前工业窑炉、工业锅炉采用的最主要燃烧方式。固定炉排由于在操作过程中燃料是加在已经燃烧并即将燃尽的燃料层上，依靠原燃料的热能完成新加燃料的干燥、着火过程。因此，只要下边有足够的底火，新燃料一定会着火燃烧。因此，着火条件基本上是没有限制的，所以习惯称之为“无限制着火条件”或“无限着火条件”。具有对煤种适应性广，允许煤质可以有较大的差异。如果燃煤级配合理，精心操作，可以使炉渣含炭量达到10％以下。但是这种炉型操作条件十分恶劣，而且不能连续运行。因此这种设备仅仅用于工业窑炉及容量较小的民用及工业锅炉方面。

活动炉排的加料过程却不同。它是通过将燃料先均匀分布在运动着的炉排上，依靠炉内的高温辐射传导过来的热量及组织炉内高温烟气的流动方向，将已经燃烧的细小煤粒夹带到刚刚入炉的煤层上，完成新入炉燃料的干燥、挥发份析出、着火等过程。因此，这种炉型的着火条件，对燃料及炉子内部结构都有一定的要求和限制，所以叫做“有限着火条件”。挥发份较低的煤种往往不容易着火。燃料供应的品种改变，往往需要一个较长的时间来进行调整、适应。由于燃料在炉内停留有一定的时间要求，这种燃烧方式最大的缺陷是燃料的燃烧不充分，固体不完全燃烧损失大。特别是燃料细粉含量多，粒径级配不合理时，不但漏煤多，燃烧过程易出现火口，而且炉渣含炭量高，造成煤炭资源的极大浪费。这种炉型还不能燃用劣质煤。使用原煤时，固硫效果很差。使用国内现在已有的型煤生产技术所生产的商品型煤时，由于型煤强度高、表面光滑，更增加了着火的困难，更不容易烧透，固硫效果提高的辐度也不大。

但是活动炉排却是我国除了大型火力发电站以外的企业事业单位的主力炉型。在我国具有丰富的设计、生产制造及运行管理的经验。生产制造的成本也低。体积小，操作简单，运行可靠。所存在的各种弊病，如对各种煤种适应性差，固体不完全燃烧损失大，不适应现有型煤生产技术所生产的型煤等，均是由于其着火条件有限所引起的。活动炉排如果能够变有限条件着火为无限条件或半无限条件着火，那么就可以使上列种种弊病得到解决。在这种情况下，再综合实施国内外业已成熟的型煤技术和固硫技术，完全可以达到煤炭燃料高效低污染利用的目的。

流态化燃烧方式是电站锅炉的主要燃烧方式。由于补入的新燃料在瞬间即能与已经着火的燃料混合，因此其着火条件是无限的。具有煤种适应广，燃烧效率高等优点。比如：煤粉炉的燃烧效率可以达到96％，燃烧温度可以达到1500℃以上。因为炉温高，锅炉的热效率也高。而且体积小，造价低。但是煤粉炉的污染却日益为环境保护所不容。干法及湿法烟气脱硫因为多种原因而难以实施，大量的粉煤灰因为没有可靠的消费市场而需要占用耕地，并造成污染。因此，煤粉炉属于能够实现高效燃烧，却不能低污染利用的一种炉型。

能够实现高效低污染利用的是80年代先后研制成功的循环流化床及其系列装置。这是国外工业发达国家在煤炭利用环节向外输出的主要高技术产品之一。现在已经广泛的应用在大容量的工业锅炉及电站锅炉上。利用这一先进的燃烧技术改造我国现有的包括煤粉炉在内的其他形式电站锅炉燃烧装置，加速研制能够自主设计100MW循环流化床锅炉及配套的各种辅机成套设备生产能力，掌握更大容量的循环流化床锅炉设计及制造技术，是我国重点高技术产业化领域中一个十分重要的研究课题。

但是，我国工业实践证明这种循环流化床燃烧装置自身还有许多方面的技术需要完善。其中由于设备自身要求而难以实现完美的缺陷主要有以下几点：

1.炉温不能太高，不能因为燃烧温度高而使燃料结渣，否则将酿成停炉事故；

2.因为炉温较低，迫使锅炉必须要设置更多的受热面，使得制造成本大幅度上升，体积增大。

3.因为燃料要呈沸腾状燃烧，燃烧过程送风的风压较大，造成辅助能耗较多；而且燃料中的细粉在来不及燃烧的情况下就会被吹走，需要在炉内分离后循环重复燃烧。这不但使内部构造复杂；而且运动着的燃料颗粒对密相区的埋管及炉墙和水冷壁磨损较大，也缩短了使用寿命。

4.已经燃尽的呈分散颗粒状的残渣含有大量的物理显热不容易得到利用，干法排渣并且利用其中的显热时，设备庞大，而且利用率低。

采用本发明并且结合本人的另外两项专利申请技术(1.一种球状工业型煤，98114689.9；2.一种复合陶粒生产技术，98122922.0)可以达到下列效果：

●装置中的活动炉排部分的着火条件，由有限着火转变为无限着火。