[发明专利]旋风分离悬浮层燃复合燃烧器

说明书

技术领域

本发明是一种新型煤粉低温低氧燃烧装置和设备，实现煤粉的层燃燃烧方式；煤粉的悬浮与层燃复合燃烧方式，重点适用在锅炉领域，也适用于煤气发生炉（煤气化）、炉窑和一些烘干设施的燃烧设备。

背景技术

燃煤锅炉、炉窑、一些烘干设施以及一些煤气发生炉的燃烧设备有如下基本的燃烧方式：层燃炉依托炉排燃烧（燃用颗粒状块煤）实现层燃燃烧、流化床炉实现沸腾或鼓泡燃烧（燃用小颗粒状块煤）、室燃炉实现悬浮燃烧（燃用煤粉）、室燃炉的特种形式旋风炉实现悬浮旋风燃烧（燃用煤粉）。

由于颗粒状块煤往往伴有大量的煤屑煤粉，使得各种炉排形式的层燃炉都存在着细小煤屑煤粉从炉排缝隙直接跑冒漏至燃烧室外，从而造成浪费的现象。由于不可避免的颗粒块状原煤的颗粒不均、原煤成分不均以及在炉内燃烧配风配煤不均等原因，层燃炉的炉渣含碳量无法达到燃用煤粉的室燃炉的水平。众多工业锅炉、供热锅炉和烘干炉以各种形式炉排实现层燃燃烧，但都难有较高的燃烧效率，从而造成能源浪费。

室燃煤粉炉的燃烧效率很高，由于燃烧温度比较高，特别是旋风炉燃烧强度大，其燃烧温度可以达到1600℃以上，极大增加了氮氧化物产生量，并增加了脱硝成本。

循环流化床炉燃烧方式具有燃烧温度低，氮氧化物产量少，相对环保，一度得到推广应用。但实际运行中，由于煤种、颗粒不均、排渣不合理等原因，燃烧状况不理想，炉渣和飞灰含碳量较高，流化床床底风室的细小煤粉煤屑跑冒漏难以避免，也存在床内局部燃烧超温造成氮氧化物额外产生等现象。

近些年兴起的水煤浆锅炉燃烧效果好。但水煤浆由70%左右煤粉、30%左右水和1%添加剂组成，由于存在30%水分，燃烧后烟气中额外含有的水蒸气带走的排烟损失是不可忽视的影响热效率因素。

发明内容

本悬浮和层燃复合燃烧器的悬浮燃烧部分类似于立式旋风锅炉的旋风燃烧。但旋风筒不设置二次风，使得开始燃烧的煤粉在缺氧状态下利用旋风筒进行煤粉和烟气分离，分离后的煤粉落入煤粉燃烧床。

本悬浮和层燃复合燃烧器的层燃燃烧部分在底部煤粉燃烧床内进行，实现层燃燃烧的煤粉燃烧床为全密封结构，底部为平滑平面，区别于炉排底部送风方式，本燃烧床采用置于床上部的专用二次风管补充二次风。利用煤粉的物理特性，燃烧所用氧气能够渗透到所需部位。

本悬浮和层燃复合燃烧装置为全密封结构，能够杜绝各类跑冒漏现象，实现低温和正压燃烧，提高燃烧效率。由于能够严格控制二次风的供给，煤粉燃烧床可以实现800℃以下稳定缓慢燃烧，减少了氮氧化物的生成量。

在煤粉室燃炉的悬浮燃烧中，一般煤粉在燃烧室内的停留时间为2--5秒左右，燃烧速度快，容易不完全燃烧。本煤粉燃烧床为煤粉提供能够达到分钟级别的足够长时间，保证在低氧低温情况下煤粉的彻底燃烧。

本悬浮和层燃复合燃烧装置可采用二级旋风分离方式。通过两次的分离基本可以实现烟气净化的效果。如果继续采取其他协同措施，可以做到在炉内完成烟气除尘。

附图说明

附图是本发明结构示意图。以锅炉为例，图1为炉前向后视图示意图；图2为炉右侧向左视图示意图，即本发明主视图；图3图4为俯视图示意图，其中图3为小容量锅炉设置一组一二级旋风分离燃烧器布置方式，图4为大容量锅炉设置多组一二级旋风分离燃烧器布置方式，为使结构紧凑，可将圆形柱体进行适当演化。

图中符号说明：以锅炉为例，1、旋风分离燃烧器；2、点火装置和观火孔；3、一次风入口和一次风燃烧室；4、二次风；5旋风分离燃烧器中心筒；6、对流受热面；7、方圆节；8、返料装置；9、煤粉燃烧床二次风；10、煤粉燃烧床；11、煤灰冷却装置；12、出灰口（接仓泵入口）。

具体实施方式