[发明专利]喷腾旋风固排渣煤燃烧方法及装置

说明书

所属技术领域为煤燃烧技术。

目前国内外中小型燃煤炉中旋风炉是一种强化煤燃烧的有效方法，由于目前大多数旋风炉用液排渣高温燃烧技术，炉子寿命短，氮氧化物排放率高，要求燃料的灰熔点低，在使用中受到很大限制，因此如何实现中小型燃煤炉高效率低污染燃烧引起国内、外学者广泛注意。

近年来国外开展了较低温度下固排渣旋风燃烧技术的研究，如美国研究了多层切向进风低温固排渣旋涡炉，实验结果表明该方法需燃用超净优质细煤粉。原苏联自70年代初即开始研究固态排渣强化煤燃烧技术。该技术虽然能燃用粗磨的劣质煤，不用油助燃仍可以着火稳定燃烧。但由于小颗粒煤停留时间短，因而未完全燃烧，损失较大，燃烧效率不高。此外该技术只能燃用挥发分较高的煤，不适用于贫煤及无烟煤。

我国自1958年开始研究液体排渣卧式或立式旋风炉，在燃煤炉中得到了应用，但目前存在氮氧化合物排放率高，炉子寿命短等问题。

我国能源结构中以煤为主，其中不少是劣质煤。目前中小型燃煤炉用煤占相当大的比例，由于这类炉子大多数用链条炉或手烧的固定床炉，其热效率普遍很低。本发明的目的是把这类炉子改造成悬浮床燃煤炉，利用喷腾旋风的流体力学原理，使粗煤（经筛选，但不磨的散煤）在较低温度及固排渣情况下达到高效率燃烧，提高热效率，并降低粉尘及氮氧化物的污染，也可以把现有的中小型液排渣旋风炉改造成固排渣喷腾旋风炉，提高炉子寿命，扩大煤种适应性，降低NO_x的排放量。

本发明的基本点是：喷腾旋风固排渣煤燃烧方法，其基本原理是，在燃煤炉喷腾段有一倾斜向下的一次风（1）和与其平行而方向相反的底吹风（2）组成相遇射流，产生水平轴的气体大面积强回流（3），一次风（1）中的煤颗粒在气动力和重力综合作用下受这种气体回流的带动而产生多次循环运动，颗粒越大，循环倍率越高。同时在燃烧炉的上方旋风段（7）有割向进气的二次风（4）产生垂直轴的旋风运动，使来自燃烧炉下方的未参加循环而吹上来的小颗粒以及大颗粒未燃尽而形成的小颗粒产生螺旋运动（5），达到充分燃烧。这种旋转轴正交的强回流（3）与强旋流（5）的结合就形成了粗煤粒的喷腾旋风燃烧。

喷腾旋风固排渣煤燃烧炉的结构如图1所示。它由喷腾段（6）和旋风段（7）组成。喷腾段（6）有倾斜向下的一次风道（8）与一次风道（8）平行反向的底吹风道（9），在喷腾段（6）底部锥形部位内有两个或四个扇形凸台（10）为回煤道（见图2、图3）。排灰门（11）位于凹陷扇形出煤道（12）处（见图3）。

旋风段（7）位于喷腾段（6）上方，有割向二次风道（13）。

附图

图1喷腾旋风固排渣煤燃烧方法及装置的燃烧原理及结构示意图

图2喷腾旋风固排渣煤燃烧炉喷腾段底部扇形凸台示意图

图3喷腾旋风固排渣煤燃烧炉喷腾段底部俯视示意图

图4喷腾旋风固排煤燃烧炉旋风段割向二次风通道结构正视示意图

图5喷腾旋风固排渣煤燃烧炉旋风段割向二次风通道结构俯视示意图

图6燃煤热风炉系统示意图。

下面结合附图说明本发明的原理及其结构。

本发明的喷腾旋风固排渣煤燃烧方法及其装置，见图1。该煤燃炉应由喷腾段（6）和旋风段（7）组成。旋风段（7）位于喷腾段（6）的上方。旋风段（7）有二层或二层以上割向二次风通道（13），每层有一对或一对以上二次风道（13）（见图4、图5）。最下层的割向二次风道（13）距旋风段（7）中心轴（14）半径最大，上层，再上层割向二次风道（13）距旋风段（7）中心轴（14）半径依次减小。

二次风（4）通过下层割向二次风通道（13）进入旋风段（7）形成较大的切圆（见图5），通过上层割向二次风道（13）进入旋风段（7）形成较小切圆，因而在旋风段形成聚焦状旋流运动。

喷腾段（6）有一个或二个倾斜向下的一次风通道（8），与一次风通道（8）平行反向的底吹风通道（9），二者在同一垂直面内，数量相等（见图1），他们的倾角α均在15度～75度之间。喷腾段（6）下部锥形部位内有两个或四个扇形凸台（10），为回煤通道（见图3），出煤通道（12）为凹陷扇形通道，排灰门（11）位于出煤道（12）靠近底吹风道（9）处。