專利名稱：縱置式煤氣一體化散煤手燒爐和組合該爐的承壓蒸汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利申請涉及中小型散煤手燒爐，尤其涉及的是具有低火口構(gòu)造的煤制氣燃燒爐。
背景技術(shù)：
低火口半煤氣化燃燒爐取締了雙層爐排煤制氣爐的上層水管爐排，從而根除了“爆管”透水停爐惡性事故的隱患?！豆?jié)能》雜志于2002年第4期刊登的“低火口半煤氣燃
燒爐及其應(yīng)用”一文，闡述了“低火口”煤制氣法燃燒爐的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，火口位于單層爐排爐墻上方較低位置，是一次燃燒室、也稱氣化室的燃燒煙氣進(jìn)入二次燃燒室的唯一通道，該火口的流通截面積及其設(shè)置結(jié)構(gòu)是否合理對于本結(jié)構(gòu)類型的爐而言至關(guān)重要。文章中給出通過火口的物質(zhì)流量的計(jì)算公式和流速V=IO 20m/s的取值范圍，該流速范圍是自然通風(fēng)技術(shù)規(guī)范流速的幾倍。若以額定熱功率0. 7麗爐的耗煤量為137. 4Kg/小時(shí)，代入其“通過火口的物質(zhì)流量”計(jì)算公式，得出額定熱功率0. 7麗爐的燃燒產(chǎn)物流量L 0. 886m3/s，從給出的火口流速范圍中選取中間值V=15m/s，得出火口流通截面積為0. 06m2。該火口流通截面積顯然過小，煙風(fēng)阻力太大，所以為提高“出力”，必須加一定風(fēng)量和風(fēng)壓的鼓風(fēng)機(jī)，向一次燃燒室內(nèi)強(qiáng)制鼓風(fēng)，進(jìn)而形成正壓燃燒。眾所周知，正壓燃燒是鍋爐設(shè)計(jì)所不允許的，正壓燃燒運(yùn)行產(chǎn)生的煙、塵、一氧化碳等燃燒產(chǎn)物會(huì)從各爐門縫隙冒出，嚴(yán)重污染環(huán)境，危害司爐人員身體建康和安全。就需要所有爐門加設(shè)密封，但勢必增加鍋爐造價(jià)。由于密封不嚴(yán)，特別是在密封損壞時(shí)，污染依然嚴(yán)重。實(shí)際運(yùn)行中，這種燃燒爐暴露的三大技術(shù)問題有一、實(shí)際運(yùn)行時(shí)潔凈燃燒很不穩(wěn)定，實(shí)際熱功率小，且波動(dòng)很大。啟爐和添加煤時(shí)冒黑煙，由于火口流通截面積過小、煙風(fēng)阻力大，不加鼓風(fēng)的自然通風(fēng)運(yùn)行下，其出力僅為額定值的1/5左右，遠(yuǎn)不能滿足恒溫達(dá)標(biāo)供暖和其它供熱實(shí)際需求；二、煤種適應(yīng)性較差、用煤挑剔。本爐只能燃用弱結(jié)焦塊煤，煤制氣運(yùn)行，由于是靠加大鼓風(fēng)風(fēng)壓和風(fēng)量來提高出力，則不能適用結(jié)焦稍有偏重、結(jié)渣塊偏大、不能由爐排縫隙鉤下灰渣的煤；三、正壓燃燒污染嚴(yán)重、安全性差。鼓風(fēng)導(dǎo)致正壓燃燒運(yùn)行，煙氣和粉塵等溢出，使司爐環(huán)境極差，特別是時(shí)有爆燃發(fā)生及一氧化碳等的溢出，嚴(yán)重危及司爐安全、危害司爐人員身體建康。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利申請的發(fā)明目的在于提供一種符合自然通風(fēng)技術(shù)規(guī)范、熱工性能和環(huán)保性能的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐和組合該手燒爐的承壓蒸汽爐。本發(fā)明專利申請?zhí)峁┑目v置式煤氣一體化散煤手燒爐技術(shù)方案，其主要技術(shù)內(nèi)容是一種縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，爐體的單層爐排上方空間為一次燃燒氣化室，前爐墻設(shè)有上加煤口、下加煤口和一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門，與前爐墻相對的內(nèi)爐墻于單層爐排之上設(shè)有連通通向二次燃燒室的低火口，低火口的上平面距單層爐排的高度是前爐墻與內(nèi)爐墻之間單層爐排縱向有效長度的21-33%，低火口流通截面積為 0. 37-0. 41m2/0. 7MW。在上述的整體技術(shù)方案中，低火口的上平面距單層爐排的高度不高于372mm。在上述的整體技術(shù)方案中，單層爐排的有效寬度是縱向有效長度的0.89-1. 15倍。在上述的整體技術(shù)方案中，低火口下內(nèi)平面距單層爐排的高度為80mm至100mm。在上述整體技術(shù)方案中，單層爐排的有效面積為I. 8-2. 2m2/0. 7MW。 在上述的整體技術(shù)方案中，二次風(fēng)管的若干出風(fēng)管管口方向與低火口并行，且二次風(fēng)量占總進(jìn)風(fēng)量的40%。本發(fā)明專利申請?zhí)峁┝艘环N組合上述縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的承壓蒸汽爐，本組合縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的承壓蒸汽鍋爐，縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的燃燒氣化室為承壓蒸汽鍋爐的一次燃燒氣化室，一次燃燒氣化室的低火口與鍋爐本體燃燒室、即二次燃燒室相通。本發(fā)明專利申請所提供的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐和組合該手燒爐的承壓蒸汽鍋爐技術(shù)方案，在符合自然通風(fēng)技術(shù)規(guī)范條件下能夠出力運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的消煙潔凈燃燒，達(dá)到了環(huán)保、低能耗、安全的使用要求，司爐操作安全，且能夠使用結(jié)焦偏重、結(jié)渣塊偏大的煤種，解決了現(xiàn)有散煤手燒爐煤種適用范圍偏窄的技術(shù)問題，燃燒大煙煤的排煙也無色透明。


圖I為縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的實(shí)現(xiàn)復(fù)合潔凈燃燒的一次燃燒氣化室總結(jié)構(gòu)2是反燒法消煙工作原理3是煤氣化消煙工作原理圖
圖4是單層爐排立體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明申請?zhí)峁┑目v置式煤氣一體化散煤手燒爐，爐體的單層爐排I上方空間為一次燃燒氣化室A，也稱煤制氣燃燒室，前爐墻上設(shè)有上加煤口 3、下加煤口 4和單層爐排I之下的一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5，與前爐墻相對的內(nèi)爐墻于單層爐排I之上設(shè)有連通通向二次燃燒室的低火口 2，二次風(fēng)管的若干出風(fēng)管7管口方向與低火口 2并行。所述的低火口 2流通截面積為0. 37-0. 41m2/0. 7MW，它是以每噸熱水鍋爐對應(yīng)額定功率值0. 7MW為單位，低火口 2的上內(nèi)平面距單層爐排I的高度H是是前爐墻與內(nèi)爐墻之間單層爐排I縱向有效長度L的21-33%，且最高不超過372mm，單層爐排I的有效寬度是縱向有效長度L的0. 89-1. 15倍，在該縱向長度和橫向?qū)挾确秶鷺?gòu)成的一次燃燒室具有更有效燃燒運(yùn)行效果。在本實(shí)施結(jié)構(gòu)中，低火口 2的下內(nèi)平面距單層爐排I的高度h為80mm至100mm，且最好使單層爐排I的有效面積為I. 8-2. 2m2/0. 7MW，確保本手燒爐出力。一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5為插板結(jié)構(gòu)，調(diào)整一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5滑開位置，控制自然通風(fēng)運(yùn)行所需供氧量，從而控制氧化層的燃燒速度，達(dá)到無級調(diào)節(jié)控制出力的目的。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，單層爐排I為鋼板焊接制成，如圖4所示，它由多道并排的爐排8、每一爐排下部的加強(qiáng)筋板9和爐排兩端和中間的縱向連接板10固定焊接構(gòu)成，本單層爐排I易于制造、易于達(dá)到工藝指標(biāo)要求，造價(jià)成本低。以下將通過具體運(yùn)行情況來說明本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容。一、反燒消煙法運(yùn)行如圖2所示本縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的反燒法為火始終保持在煤上的燃燒運(yùn)行方法，其消煙燃燒原理為G+() >380。。> C();+Q，即炭與氧在380°C以上高溫燃燒環(huán)境中完全放熱燃燒，式中的380°C是黑煙即炭黑的燃點(diǎn)溫度。本縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的低火口流通截面積為0. 37m2 0. 41m2/0. 7MW，低火口 2的上內(nèi)平面距單層爐排I的高度H是單層爐排I縱向有效長度L的21-33%，且最高不超過372mm，在本低火口結(jié)構(gòu)條件下實(shí)現(xiàn)自然 通風(fēng)出力運(yùn)行，并使低火口 2入口處溫度始終高于380°C，確保了從點(diǎn)火至正常運(yùn)行的整個(gè)過程都能穩(wěn)定的消煙反燒運(yùn)行中，由自然通風(fēng)力，也為煙囪抽力，該自然通風(fēng)力近似等于環(huán)境空氣密度與煙 出田煙煙氣密度之差乘以煙 有效高度，配備許用最低高度的煙囪，即可實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)出力運(yùn)行的技術(shù)目的，滿足了節(jié)能運(yùn)行需求。在本結(jié)構(gòu)中，為確實(shí)降低燃燒氣化室A水冷度、保持燃燒狀態(tài)、減少固體不完全燃燒損失，促使煤的潔凈燃燒，爐體四周爐墻內(nèi)壁設(shè)耐火利燃保溫層6。反燒點(diǎn)火至正常反燒運(yùn)行的操作過程①、引燃啟爐單層爐排I上平鋪塊煤，厚度為80mm 100mm，上鋪干木柴層，厚度約為150臟，關(guān)閉所有爐門，只從下加煤口 4點(diǎn)燃煤層上的干木柴，根據(jù)情況續(xù)加干木柴，直至將塊煤上層 引燃，關(guān)閉下加煤口 4，開啟一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5，此時(shí)煙囪排煙無色透明；②、調(diào)整一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5大小，使本爐自然通風(fēng)燃燒運(yùn)行，按“少、勤、快”由下加煤口 4添加散煤，待新加煤燃旺，再向低火口 2方向推近，增強(qiáng)低火口區(qū)域的熱輻射高溫，低火口上內(nèi)平面距單層爐排高度H范圍，也是為了保證可燃物在低火口及低火口周圍區(qū)域強(qiáng)烈的熱輻射高溫下完全燃燒，徹底的消煙反燒。以反燒法燃用煤種，包括那些其它爐能燃用的煤，包括燃用大煙煤時(shí)，亦會(huì)穩(wěn)定排放的無色透明煙氣，還可以潔凈燃用結(jié)焦偏重的煤種，煤種適應(yīng)范圍廣。二、煤制氣運(yùn)行，即煤燃燒時(shí)始終保持于煤在火上的運(yùn)行方式，如圖3所示，煤制氣主要發(fā)生在還原層，主要生成物包括有一氧化碳、氫氣等可燃?xì)怏w，其主要反應(yīng)式為C02+C=2C0-162,414KJH20+C=H+C0-118,828KJH20+C0=C02+H2-43, 587KJ。本煤制氣運(yùn)行中的消煙原理是在充足供氧和高溫條件下，點(diǎn)燃一氧化碳等可燃?xì)怏w，徹底消除形成炭黑的可能，其反應(yīng)式為
C0+02 ~，~^co2+q 熱
Cl 1+02 點(diǎn)燃 >C02+H30+Q 熱
本手燒爐的燃燒氣化室在自然通風(fēng)條件下維持負(fù)壓燃燒狀態(tài)，還原層生成的可燃?xì)怏w被上方高溫氧化層點(diǎn)燃，由低火口進(jìn)入二次燃燒室時(shí)與二次風(fēng)強(qiáng)烈混合中完全燃盡，從而徹底消除了可燃?xì)怏w在高溫中因供氧不足而形成不完全熱分解、生成炭黑、冒黑煙的可能性，排煙無色透明，達(dá)到環(huán)保要求。
本手燒爐的負(fù)壓運(yùn)行方式保障了司爐操作安全。在司爐操作中，無論是鉤渣、清灰或加煤操作，只開啟一個(gè)爐門，其它爐門保持關(guān)閉狀態(tài)，如煤層總高度己低至600mm時(shí)，在打開上加煤口 3加煤之前，必須關(guān)閉包括已開啟的一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5在內(nèi)的其它所有爐門，當(dāng)煤層總高度達(dá)到約700mm時(shí)，關(guān)閉上加煤口 3，打開一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5，使?fàn)t繼續(xù)正常制氣出力運(yùn)行。本煤制氣運(yùn)行操作是所述的反燒法完成點(diǎn)火啟動(dòng)直至第②步狀態(tài)，其后繼續(xù)按“少、勤、快”操作由下加煤口 4添加散煤，直至紅火塊煤層埋住低火口 2，關(guān)閉下加煤口 4，由上加煤口 3將煤層總高度加至約700_，如圖3所示，煤層包括灰渣層、還原層、氧化層和預(yù)備層，關(guān)閉上煤口 3,開啟一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5,使煤層煤制氣負(fù)壓燃燒。司爐人員只需掌握室內(nèi)供暖達(dá)標(biāo)時(shí)鍋爐回水溫度及其所對應(yīng)的一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5開度大小，使一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門5保持與回水溫度相對應(yīng)的開度大小，即使鍋爐穩(wěn)定在該回水溫度下出力運(yùn)行，保證了用戶室內(nèi)晝夜恒溫達(dá)標(biāo)供暖，實(shí)現(xiàn)了低耗、連續(xù)不間斷達(dá)標(biāo)供熱的技術(shù)目的。對于洗浴等用途的供熱爐，在啟爐前必須先開啟備用引風(fēng)機(jī)，以增加抽力，為消除爆燃提供了雙保險(xiǎn)技術(shù)手段；備用引風(fēng)機(jī)的啟用，可實(shí)現(xiàn)快速啟爐，待達(dá)到出力運(yùn)行時(shí)，停用備用引風(fēng)機(jī)，進(jìn)入自然通風(fēng)節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明還為解決目前的承壓蒸汽鍋爐煙塵污染問題提供了技術(shù)解決方案，提供的是一種組合所述縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的承壓蒸汽鍋爐，本組合縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的燃燒氣化室A為承壓蒸汽鍋爐的一次燃燒氣化室，一次燃燒氣化室的低火口2與鍋爐本體燃燒室B相通，燃燒室B作為二次燃燒室。本額定功率為0. 7MW的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐與額定蒸發(fā)量I噸A，蒸汽出口壓力0. 7MPa的承壓蒸汽鍋爐組合構(gòu)成，成為環(huán)保、低耗、安全型鍋爐。綜上所述，本縱置式煤氣一體化散煤手燒爐從啟爐至運(yùn)行，均能穩(wěn)定潔凈燃燒，為環(huán)保和熱工性能穩(wěn)定的、低耗的、安全和環(huán)保型爐，適用更多煤種。
權(quán)利要求
1.一種縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，爐體的單層爐排(I)上方空間為一次燃燒氣化室(A)，其特征在于前爐墻設(shè)有上加煤口(3)、下加煤口(4)和一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門(5)，與前爐墻相對的內(nèi)爐墻于單層爐排之上設(shè)有連通通向二次燃燒室的低火口(2)，低火口的上平面距單層爐排的高度(H)是前爐墻與內(nèi)爐墻之間單層爐排縱向有效長度(L)的21-33%，低火口流通截面積為O. 37-0. 41m2/0. 7MW。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，其特征在于低火口(2)的上平面距單層爐排的高度不高于372mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，其特征在于單層爐排的有效寬度是縱向長度(L)的O. 89-1. 15倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，其特征在于低火口(2)下內(nèi)平面距單層爐排的高度為80mm至100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，其特征在于單層爐排的有效面積為 I. 8-2. 2m2/0. 7MW。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐，其特征在于二次風(fēng)管的若干出風(fēng)管管口方向與低火口(2)并行,且二次風(fēng)量占總進(jìn)風(fēng)量的40%。
7.一種組合權(quán)利要求1、2、4、5或6所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的承壓蒸汽鍋爐，其特征在于縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的燃燒氣化室(A)為承壓蒸汽鍋爐的一次燃燒氣化室，一次燃燒氣化室的低火口(2)與鍋爐本體燃燒室(B)、即二次燃燒室相通。
8.一種組合權(quán)利要求3所述的縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的承壓蒸汽鍋爐，其特征在于縱置式煤氣一體化散煤手燒爐的燃燒氣化室(A)為承壓蒸汽鍋爐的一次燃燒氣化室，一次燃燒氣化室的低火口(2)與鍋爐本體燃燒室(B)、即二次燃燒室相通。
全文摘要
本發(fā)明申請?zhí)峁┑目v置式煤氣一體化散煤手燒爐，爐體的單層爐排上方空間為一次燃燒氣化室，前爐墻設(shè)有上加煤口、下加煤口和一次風(fēng)調(diào)風(fēng)門，與前爐墻相對的內(nèi)爐墻于單層爐排之上設(shè)有連通通向二次燃燒室的低火口，低火口流通截面積為0.37-0.41m2/0.7MW，低火口的上平面距單層爐排的高度是前爐墻與內(nèi)爐墻之間單層爐排縱向有效長度的21-33%。本技術(shù)方案在符合自然通風(fēng)技術(shù)規(guī)范條件下穩(wěn)定消煙潔凈燃燒、出力運(yùn)行，達(dá)到了環(huán)保、低能耗、安全的使用要求，司爐操作安全。
文檔編號C10J3/34GK102732321SQ20121017214
公開日2012年10月17日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者劉傳祥 申請人:劉傳祥