一种适用于粗粒径颗粒燃料的旋流床燃烧装置

技术领域

本发明属于热力燃烧发电技术领域，具体涉及一种适用于粗粒径颗粒燃料的旋流床燃烧装置。

背景技术

目前对于大于2微米的粗粒径颗粒燃料(例如劣质燃料、生物质、污泥、垃圾等)的燃烧装置主要采用的是循环流化床锅炉、旋转炉窑、炉排炉和链条炉、循环流化床。

炉排炉燃烧垃圾的特点是燃料热值变化大，难于准确预知燃烧所需空气量，因此，其燃烧过程中烟气过量空气系数大，过量氧气浓度高，燃烧稳定性差，控制炉温需要大量的辅助燃料。水平轴旋转窑主要靠机械转动带动床料前行，转动体质量大，可调温度范围小，反应速率不易控制；煤粉旋风炉使用较少，主要是用于细煤粉颗粒的燃烧发生在壁面，反应温度较高不利于节能。

与上述几种工艺不同，循环流化床燃烧技术的燃烧稳定性较强，所需的温度和能耗相对较低，但循环流化床的床料会反复烧结，床料从微米级烧结到数十毫米，加上燃料粒径也大，这样导致流化燃烧的压降很大，一次风能耗大，并且给料在床内难于均匀分布，导致未燃尽的燃料随炉渣一起排掉，造成燃料损失；而对于生物质和垃圾等的燃烧则易引起局部结块，局部超温。目前的循环流化床存在大颗粒流化过程中，颗粒位置不确定性高，灰粒烧结、能耗高、燃尽损失以及循环灰不能及时加热可燃物等问题。

因此，十分有必要针对目前粗颗粒燃烧各种装置存在的问题，发明一种新的床层结构，以满足其清洁高效燃烧的需要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于粗粒径颗粒燃料的旋流床燃烧装置，由于其采用了特殊的旋转流道设计和烟道设计，能使粗颗粒燃料燃烧变得更加稳定、可靠，燃烧效率高，不易烧结。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种适用于粗粒径颗粒燃料的旋流床燃烧装置，所述旋流床燃烧装置包括基座、燃烧室、旋转流道、进料系统、排渣口、热交换室、水平烟道、旋风分离器，其中所述燃烧室连接于基座上，所述燃烧室上方依次连接有热交换室和水平烟道，所述水平烟道两侧均连接有旋风分离器，所述旋风分离器通过管路与燃烧室顶部的开口连通连接形成返料回路；

所述燃烧室内部的底部中央具有温度调节风道和燃料通道，所述温度调节燃料通道上方连接有热反射拱，所述热反射拱上具有多个供气喷口，所述排渣口位于所述燃烧室底部；

所述进料系统具有进料口，所述进料系统通过旋转流道与所述燃烧室底部连通，所述旋转流道内壁为膜式冷却壁，所述旋转流道内壁上具有一次风和二次风喷嘴。

根据本发明的一个实施方式，所述旋流床燃烧装置外壁整体为立体锥面结构，所述立体锥面由水冷管和耐火泥填充而成；所述立体锥面的锥顶中心设置有转轴，所述转轴内部具有中空的冷却水通道，所述转轴与所述基座旋转密封式连接；所述燃烧室的顶部外壁作为所述立体锥面的锥口，所述锥口在周向上间隔性的设有多个与旋风分离器对应的L型返料口。

根据本发明的一个实施方式，所述旋转流道的横向截面为半圆形截面、圆形截面中的一种；或为左右两侧为半圆、中部为矩形的截面。

根据本发明的一个实施方式，所述基座与所述旋转流道之间还具有固定风室，所述固定风室为里层和外层双层结构，其中里层为烟气层，外层为空气层或里层为空气层，外层为烟气层；所述固定风室中的气体通过所述锥口背部的风道进入所述一次风和二次风喷嘴。

根据本发明的一个实施方式，所述立体锥面的内锥面为螺旋形沟道，所述螺旋型沟道中布置有多个喷嘴，保证颗粒燃烧所需的氧气或空气，同时提供颗粒旋转和前行的动力。

根据本发明的一个实施方式，所述进料系统的进料口与所述旋转流道旋转式连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

(1)本发明设计的旋流床燃烧装置针对粗颗粒粒径燃料具有颗粒燃烧充分、可燃性物受热及时、能耗低无烧结的优势。

(2)本发明的旋转流道以及二次进风的设计能够很好的促进燃料的气化、热解和燃烧，有利于挥发分、固定碳和灰的按时序进程分离，提高有效燃料的利用率，减少污染烟气。

附图说明

附图1为本发明实施例1旋流床锅炉结构示意图。

附图2为本发明实施例1旋转流道的A-A剖面示意图。

附图3为本发明实施例2旋转流道的截面示意图。

其中，附图标记为：1燃烧室，2旋转流道，3进料系统，4固定风室，5排渣口，6温度调节风道和燃料通道，7热反射拱，8热交换室，9水平烟道，10旋风分离器，11一次风和二次风喷嘴，12膜式冷却壁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，一种适用于粗粒径颗粒燃料的旋流床燃烧装置，所述旋流床燃烧装置包括基座、燃烧室1、旋转流道2、进料系统3、排渣口5、热交换室8、水平烟道9、旋风分离器10，其中所述燃烧室1连接于基座上，所述燃烧室1上方依次连接有热交换室8和水平烟道9，所述水平烟道9两侧均连接有旋风分离器10，所述旋风分离器10通过管路与燃烧室1顶部的开口连通连接形成返料回路；

所述燃烧室1内部的底部中央具有温度调节风道和燃料通道6，所述温度调节风道和燃料通道6上方连接有热反射拱7，所述热反射拱7上具有多个供气喷口，所述排渣口位于所述燃烧室1的底部；

所述进料系统3具有进料口，所述进料系统3通过旋转流道2与所述燃烧室1底部连通，所述旋转流道2的横向截面为半圆形或圆形截面(如图2所示)，所述旋转流道2内壁为膜式冷却壁12，所述旋转流道内壁上具有一次风和二次风喷嘴11(如图2所示)；

所述旋流床燃烧装置外壁整体为立体锥面结构，所述立体锥面由水冷管和耐火泥填充而成；所述立体锥面的锥顶中心设置有转轴，所述转轴内部具有中空的冷却水通道，所述转轴与所述基座旋转密封式连接；所述燃烧室1的顶部外壁作为所述立体锥面的锥口，所述锥口在周向上间隔性的设有两个与旋风分离器10对应的L型返料口；

所述旋流床燃烧装置的内锥面为螺旋形沟道，燃烧过程中，燃料和灰沿所述沟道不断地热解、气化和燃烧，产生的灰进入排渣口；所述螺旋型沟道中布置有多个喷嘴，保证颗粒燃烧所需的氧气或空气，同时提供颗粒旋转和前行的动力；

所述基座与所述旋转流道2之间还具有固定风室4，所述固定风室4为里层和外层双层结构，其中里层为烟气层，外层为空气层；所述固定风室4中的气体通过所述锥口背部的风道进入一次风和二次风喷嘴11。

实施例2

与实施例1不同之处在于，如图3所示，其旋转流道2的横向设计截面形状为左右两侧为半圆的矩形锥面，相较于实施例1，由于横截面积的增大，适合更大容量锅炉的使用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。