石油焦粉旋風燃燒裝置的製作方法

2023-05-13 21:42:06 2

專利名稱：石油焦粉旋風燃燒裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於 一種熱工設備，特別是關於 一種石油焦粉燃燒裝置。
背景技術：
世界各國都在進行能源結構調整，以最大限度的節約現有的能源。 同時，環境汙染問題近年來也變成了全世界人民關注的焦點。目前採用 的較為清潔的能源主要是油、天然氣或煤氣等，但是，這類燃料的費用 大幅上升，嚴重影響了使用和製造熱工設備的企業的生存。為此，本領域的技術人員都在努力地開發新的可用能源。價格低廉、 高效潔淨的石油焦粉/石油焦漿燃料逐漸成為了本領域中的新寵。採用石 油焦粉/石油焦漿既能合理的利用自然資源，又能降低燃料費用，因此世 界各國都在大力推廣石油焦粉/石油焦漿燃燒技術。但是，在一些專門的場合，比如燒制鎂質耐火磚時。由於鎂質耐火磚的耐熱溫度高，要求加熱溫度達到1800。C以上，而石油焦漿由於熱值 較低，不能滿足要求。所以只能選用熱值高的石油焦粉，才能滿足高溫 燃燒的要求。然而，石油焦粉燃燒時存在著火困難、易結焦、火焰發散、難以燃 盡的問題，業界在不斷的開發能夠有效燃燒石油焦粉的熱工設備。此外，石油焦粉含氮量高，燃燒後將產生大量的氮氧化物，比如一 氧化氮、二氧化氮等，這些氮氧化物化合物排放到空氣中將造成大氣汙 染。比如， 一氧化氮為無色無臭氣體，它一般不會對人體產生有害影響， 但當它轉變成二氧化氮時，就具有腐蝕性和生理刺激作用；當二氧化氮
含量在100ppm以上時，幾分鐘就能致人和動物死命，吸入濃度為5ppm (即9.4mg/m2)的二氧化氮，幾分鐘就能造成呼吸系統失調；並且，氮 氧化物將會引起光化學煙霧，比如，當HC和NOx在大氣環境中受強烈 太陽光紫外線照射後，產生一種複雜的光化學反應，生成一種新的汙染 物一光化學煙霧。1952年12月倫敦發生的光化學煙霧，4天中死亡人數 較常年同期約多4000， 45歲以上的死亡最多，約為平時的3倍，1歲以 下的約為平時的2倍。事件發生的一周中，因支氣管炎、冠心病、肺結 核和心臟衰弱者死亡分別為事件前一周同類死亡人數的9.3倍、2.4倍、 5.5倍和2.8倍。因此，世界各國都對氮氧化物的排放量作出了嚴格的限 制。所以，針對石油焦粉含氮量高的特點，必須採用各種措施降低石油 焦粉燃燒過程中氮氧化物的生成。目前可以用於減少氮氧化物的生成的 方法和裝置主要是針對煤的燃燒。如中國專利第97199607號所揭示的一 種粉煤燃燒器，它具有一在主區域和輔助區域之間起緩衝作用的過渡區 域。過渡區域通過在主區域和輔助區域之間提供受限制的回流區域，從 而改善對燃燒器附近的混合和火焰穩定性的控制。這些受限制的回流區 域將放出的氮氧化物送回到燃燒器出口附近的一貧氧高溫分解區域以還 原成分子氮，從而降低排放和未燃盡燃料的損失。從上述內容可以看出， 首先，這種燃燒器結構只適合用於粉煤的燃燒而不適合於石油焦粉的燃 燒；其次，這種燃燒器是通過專門的貧氧高溫分解區域將氮氧化物還原 成分子氮，其結構和工藝複雜。最後，目前的石油焦粉燃燒裝置一般只能以既定的負荷運行，難以 靈活的根據具體需求調節其負荷，因此，在某些時候容易造成熱量浪費 或者熱量不足。因此，提供一種燃燒效率高的、可靈活調節負荷的、並且可以有效 降低排入大氣的尾氣中氮氧化物含量的石油焦粉旋風燃燒裝置成為了業 界需要解決的問題。
發明內容本實用新型的目的是提供一種燃燒效率高的、可靈活調節負荷的石 油焦粉旋風燃燒裝置。本實用新型的一種技術方案是提供一種石油焦粉旋風燃燒裝置， 包括爐膛、設置在爐膛前側的火焰流出壁、以及設置在火焰流出壁上的 石油焦粉燃燒器，火焰流出壁設有一喇叭形開口 ，石油焦粉燃燒器的至 少一部分嵌入火焰流出壁內並且石油焦粉燃燒器的末端鄰接喇我形開口 的小口端，其中，石油焦粉燃燒器包括位於中央的焦粉及一次風通道、環繞在焦粉及一次風通道外圍的二次風通道、以及設置在焦粉及一次風 通道與二次風通道之間的環形縫隙內的旋流配風器，石油焦粉旋風燃燒 裝置包括三個或者三個以上的並聯的給粉機。可供選擇地，石油焦粉旋風燃燒裝置包括三個給粉機，每個給粉機 給粉量為總量的20~60%。比如，第一給粉機給粉量為總量的40%,第二 給粉機給粉量為總量的40%,第三給粉機給粉量為總量的20%，這樣， 通過不同的並聯組合，石油焦粉旋風燃燒裝置的負荷就可以在20%、 40%、 60%、 80%、 100%之間靈活調節；或者，第一給粉機給粉量為總量的50%, 第二給粉機給粉量為總量的30%，第三給粉機給粉量為總量的20%,這 祥，石油焦粉旋風燃燒裝置的負荷就可以在20%、 30%、 50%、 70%、 80%、 100%之間靈活調節。可供選擇地，石油焦粉旋風燃燒裝置可以包括四個給粉機，第一給 粉機給粉量為總量的40%,第二給粉機給粉量為總量的30%，第三給粉 機給粉量為總量的20%，第四給粉機給粉量為總量的10%,這樣，石油 焦粉旋風燃燒裝置的負荷就可以在10% 、 20% 、 30% 、 40% 、 50% 、 60% 、 70%、 80%、 90%、 100%之間靈活調節。可供選擇地，石油焦粉旋風燃燒裝置可以包括更多個給粉機，比如， 包括五個給粉機，每個給粉機給粉量為總量的20%。還可供選擇地，石油焦粉旋風燃燒裝置可以包括兩個給粉機，每個 給粉機給粉量為總量的50% 。具體地，喇口八形開口的大口端與小口端之間的垂直距離為火焰流出 壁的厚度的四分之一到四分之三。優選地，喇叭形開口的大口端與小口 端之間的垂直距離為火焰流出壁的厚度的二分之一到三分之二。具體地，喇叭形開口的大口端的面積為小口端的面積的2~16倍。優 選:i也，喇P八形開口的大口端的面積為小口端的面積的4~9倍。具體地，焦粉及一次風通道的末端與二次風通道的末端之間的距離 為火焰流出壁的厚度的六分之一到三分之一，比如五分之一。優選地， 焦粉及一次風通道的末端形成喇P八形開口 。優選地，焦粉及一次風通道輸入的一次風是和旋流配風器產生的二 次風旋轉方向相同的旋流風， 一次風與二次風均為已預熱空氣，二次風的總流量為一次風總流量的0.05-0.5倍。其中，所謂已預熱空氣是指經過適當加熱的空氣，加熱可以採用專 門設備進行，也可以在該燃燒裝置的尾部熱風管內設置餘熱利用裝置， 利用煙氣的餘熱將空氣加熱到一定的溫度，以便提高燃燒效率。二次風 流量採用 一次風流量的0.05-0.5倍是為了控制燃燒室內的過量空氣係數， 以便降低氮氧化合物的生成。並且，穩定、飽滿、高速旋轉、混合劇烈 的燃燒動力場保證了在較低過量空氣係數的情況下仍然能充分高效地燃 燒。可供選擇地，二次風流量採用 一次風流量的0.1-0.2倍。優選地，在爐膛的內壁填敷矽酸鋁纖維保溫層和磷酸鹽耐火混凝土 以便於防火和保溫；在火焰流出壁布置至少一個觀火孔；在爐膛上方設 置 一 個測量爐膛內溫度的測點，以便於監測和自動控制。優選地， 一次風和二次風的旋轉方向相同，比如都為逆時針方向或 都為順時針方向。優選地，本實用新型的石油焦粉旋風燃燒裝置進一步包括自能控制 系統，進行全自動化運行，可以自動調節各股風所佔的比例以適應不同
負荷下的燃燒要求。並配上先進的大屏顯示的人機對話界面，只要輕觸 屏上的功能鍵，就可按每一步完成操作，顯示系統可監控設備的運行狀 態和實時信息，故障顯示及記錄。本實用新型採用的石油焦粉旋風燃燒裝置除了用於燒制鎂質耐火磚 的隧道窯以外，還可用於其它類型的鍋爐設備或者窯爐設備，比如工業 鍋爐、水浴爐、陶瓷熱風爐、玻璃窯、導熱油爐、反射窯等。本實用新型的有益效果是首先，採用石油焦粉旋風燃燒裝置，以 石油焦粉為燃料，節省了成本併合理利用了自然資源；其次，採用三個 或三個以上的給粉機，可以靈活地調節設備的負荷，避免熱能浪費或熱 能不足；此外，較高的旋流強度使燃料和空氣混合強烈，可以在較小的 過剩空氣係數下實現完全燃燒，降低了氮氧化物的生成；另外，採用較 高的旋流強度，使噴入的石油焦顆粒做高速旋轉， 一方面穩定燃燒工況， 另一方面將已將燃燒的高溫火焰抽吸到燃燒裝置前端，有效地解決石油 焦粉的著火和燃燼問題；進一步地，本石油焦粉旋風燃燒裝置在燃燒室 中形成一種擴散燃燒，形成平盤狀火焰，火焰充滿度好，加熱均勻，同 時可以確保火焰長度短，在有限的空間內確保燃燼；最後，採用多重配 風技術， 一次風採用低旋流強度，確保著火，二次風採用高旋流強度， 確保穩燃和燃燼，通過調節一次風和二次風的比例，可以靈活調節火焰 形狀。
以下結合附圖和實施例，來進一步說明本實用新型，但本實用新型 不局限於這些實施例，任何在本實用新型基本精神上的改進或替代，仍 屬於本實用新型權利要求書中所要求保護的範圍。


圖1是本實用新型的石油焦粉旋風燃燒裝置的結構示意圖。
具體實施方式

實施例l請參照圖1,本實用新型的石油焦粉旋風燃燒裝置，包括爐膛410、 設置在爐膛410前側的火焰流出壁420、設置在火焰流出壁420上的石油 焦粉燃燒器500以及用於向石油焦粉燃燒器500輸送石油焦粉的三個並 聯的給粉才幾(圖未示)。其中，火焰流出壁420設有一喇叭形開口 430，喇p八形開口 430的大 口端435與小口端431之間的垂直距離約為火焰流出壁420厚度的二分 之一。喇叭形開口 430的大口端435的面積約為小口端431的面積的4 倍。石油焦粉燃燒器500的至少一部分嵌入火焰流出壁420內並且石油 焦粉燃燒器500的末端鄰接喇叭形開口 430的小口端43。石油焦粉燃燒 器500包括位於中央的焦粉及一次風通道510、環繞在焦粉及一次風通道 510外圍的二次風通道530、設置在焦粉及一次風通道510與二次風通道 530之間的環形縫隙內的旋流配風器535。三個並聯的給粉機設置在與焦粉及一次風通道510連通的給料裝置 515內，其中，第一給粉機給粉量為總量的40%,第二給粉機給粉量為總 量的40%,第三給粉機給粉量為總量的20%,三個給粉機可以根據需要 任意搭配組合工作。此外，給料裝置515還向焦粉及一次風通道510內 提供旋轉的一次風。 一次風與二次風均為已預熱空氣，二次風的總流量 為 一次風總流量的0.2倍。實施例2作為本實用新型的另一種實施方式，與實施例l相似，不同之處在於第一給粉機給粉量為總量的50%,第二給粉機給粉量為總量的30%， 第三給粉機給粉量為總量的20%。喇叭形開口 430的大口端435與小口端431之間的垂直距離約為火 焰流出壁420厚度的四分之三。喇叭形開口 430的大口端435的面積約為小口端431的面積的6倍。 二次風的總流量為一次風總流量的0.5倍。實施例3作為本實用新型的另一種實施方式，與實施例1相似，不同之處在於第一給粉機給粉量為總量的50%,第二給粉機給粉量為總量的30%, 第三給粉機給粉量為總量的20%。喇叭形開口 430的大口端435與小口端431之間的垂直距離約為火 焰流出壁420厚度的三分之二。喇p八形開口 430的大口端435的面積約為小口端431的面積的8倍。二次風的總流量為一次風總流量的0.3倍。實施例4作為本實用新型的另一種實施方式，與實施例1相似，不同之處在於石油焦粉旋風燃燒裝置可以包括四個給粉機，第 一給粉機給粉量為 總量的40%，第二給粉機給粉量為總量的30%,第三給粉機給粉量為總 量的20%，第四給粉機給粉量為總量的10%。喇叭形開口 430的大口端435與小口端431之間的垂直距離約為火 焰流出壁420厚度的五分之三。喇叭形開口 430的大口端435的面積約為小口端431的面積的5倍。二次風的總流量為一次風總流量的0.4倍。實施例5作為本實用新型的另一種實施方式，與實施例1相似，不同之處在於石油焦粉旋風燃燒裝置包括五個給粉機，每個給粉機給粉量為總量 的20%。喇p八形開口 430的大口端435與小口端431之間的垂直距離約為火
焰流出壁420厚度的五分之二。喇叭形開口 430的大口端435的面積約為小口端431的面積的9倍。 二次風的總流量為一次風總流量的0.1倍。
權利要求1、一種石油焦粉旋風燃燒裝置，包括爐膛、設置在所述爐膛前側的火焰流出壁、以及設置在所述火焰流出壁上的石油焦粉燃燒器，所述火焰流出壁設有一喇叭形開口，所述石油焦粉燃燒器的至少一部分嵌入所述火焰流出壁內並且所述石油焦粉燃燒器的末端鄰接所述喇叭形開口的小口端，其特徵在於，所述石油焦粉燃燒器包括位於中央的焦粉及一次風通道、環繞在所述焦粉及一次風通道外圍的二次風通道、以及設置在所述焦粉及一次風通道與所述二次風通道之間的環形縫隙內的旋流配風器，所述石油焦粉旋風燃燒裝置包括三個或者三個以上的並聯的給粉機。
2、 如權利要求1所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所述 石油焦粉旋風燃燒裝置包括三個所述給粉機，每個給粉機給粉量為總量 的20~60%。
3、 如權利要求1所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所述 石油焦粉旋風燃燒裝置包括四個給粉機，第 一給粉機給粉量為總量的 40%，第二給粉機給粉量為總量的30%,第三給粉機給粉量為總量的20%, 第四給粉機給粉量為總量的10%。
4、 如權利要求1所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所述 喇叭形開口的大口端與小口端之間的垂直距離為所述火焰流出壁的厚度 的四分之一 到四分之三。
5、 如權利要求4所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所述 ,叭形開口的大口端與小口端之間的垂直距離為所述火焰流出壁的厚度 的二分之一到三分之二。
6、 如權利要求1所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所述 喇叭形開口的大口端的面積為所述小口端的面積的2~ 16倍
7、 如權利要求6所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於，所迷 喇p八形開口的大口端的面積為所述小口端的面積的4~9倍。
8、 如權利要求1~7之一所述的石油焦粉旋風燃燒裝置，其特徵在於， 所述焦粉及一次風通道輸入的一次風是和所述旋流配風器產生的二次風 旋轉方向相同的旋流風。
專利摘要本實用新型公開了一種石油焦粉旋風燃燒裝置，包括爐膛、設置在爐膛前側的火焰流出壁、以及設置在火焰流出壁上的石油焦粉燃燒器，火焰流出壁設有一喇叭形開口，石油焦粉燃燒器的至少一部分嵌入火焰流出壁內並且石油焦粉燃燒器的末端鄰接喇叭形開口的小口端，其中，石油焦粉燃燒器包括位於中央的焦粉及一次風通道、環繞在焦粉及一次風通道外圍的二次風通道、以及設置在焦粉及一次風通道與二次風通道之間的環形縫隙內的旋流配風器，石油焦粉旋風燃燒裝置包括三個或者三個以上的並聯的給粉機。本實用新型採用三個或三個以上的給粉機，可以靈活地調節設備的負荷，避免熱能浪費或熱能不足。
文檔編號F23D1/00GK201028511SQ20062015532
公開日2008年2月27日 申請日期2006年12月26日 優先權日2006年12月26日
發明者劉效洲, 常厚春, 李祖芹, 革 馬 申請人:廣州迪森熱能技術股份有限公司