一种导热油冷却式低NO制造技术

本发明专利技术公开了一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统与冷却方法，其中，该冷却系统包括燃烧器和冷却循环装置，所述燃烧器通过冷却循环装置与热用户设备连接，所述燃烧器的后端设有炉膛，所述冷却循环装置，包括回油支管、出油支管、出油总管、并联油管和螺旋盘管，所述螺旋盘管通过导热油出口依次与出油支管、出油总管、热用户设备、回油总管和回油支管相连接，所述回油支管与螺旋盘管的导热油进口连接。本发明专利技术能提高有机热载体锅炉能效，降低烟气的污染物排放，采用螺旋盘管作为燃烧器冷却组件的基础构件，利用锅炉自身循环导热油对燃烧器进行冷却，通过导热油流量控制油温，避免导热油超温结焦发生，保证燃烧器的运行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统与冷却方法
本专利技术涉及导热油煤粉工业锅炉
，尤其涉及一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统与冷却方法
技术介绍
有机热载体锅炉是一种以导热油为循环介质供热的新型热能设备，以导热油为热载体，通过热油泵使热载体进行闭式循环，将热量传递给用热设备，具有高温低压的优点，同时该设备不需要水处理设备并且无蒸汽锅炉的跑、冒、滴、漏等热损失，因此，越来越多地被应用于食品、化工、防织等行业的供热设备。目前，燃煤有机热载体锅炉多数是以管架式链条炉为主体，由炉管与集箱组成炉膛，蛇形管组成对流受热面，导热油在炉管内强制循环流动。传统燃煤有机热载体锅炉能源利用效率较低、污染物排放难以达标。随着《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014在全国范围内逐步实施后，在工业领域发挥重大作用的燃煤工业锅炉处境艰难，实现清洁排放成为锅炉行业当下急需要解决的难题。高效低NOx液态排渣煤粉燃烧器作为锅炉的新型燃烧设备，抓住改善煤粉燃烧条件这个关键，把“炉”和“锅”分开来，这样可达到高温高强度燃烧，从而又可在贫氧的条件下稳定燃烧，在燃烧室内实现液态渣捕集，同时可抑制NOx生成，锅炉热效率达到91％以上。锅炉不经过脱硝处理，NOx排放值低于150mg/m3，完全能达到标准GB13271-2014规定的重点地区排放限定值。液排渣煤粉燃烧器作为锅炉的燃烧设备，主要完成煤粉的点燃与燃烧。由于液排渣燃烧器的高强度燃烧，其燃烧室内温度高达1500℃以上，燃烧室内炉衬结构工作环境恶劣，除了长期处于高温、强还原性气氛和高速旋转气流的冲刷环境下之外，还受到与之直接接触的熔渣侵蚀，且启炉、停炉过程存在较大的温度波动，长时间运行极易发生炉衬侵蚀烧穿现象。为实现炉衬持久稳定地工作，借鉴传统旋风炉及煤气化炉的发展经验，采用“以渣抗渣”来缓解侵蚀问题，其核心是对炉衬进行有效冷却，使炉衬壁面温度低于煤种软化温度，在其表面能够形成一层固态渣层，以提高炉衬抗侵蚀能力。对于现有液排渣燃烧器的冷却系统，普遍采用水冷法，如夹套式水冷法，其原理为：燃烧器外侧为双圆筒夹套空腔结构，在夹套空腔内通有强制循环的冷却水，冷却水吸热带走一部分热量，加快了燃烧器散热，冷却水与金属筒壁持续换热产生大量冷却热水。热水带走热量约占煤粉有效输入热量的10％，这部分水量和热量的合理利用对燃烧器运行状况影响很大，直接关乎锅炉运行的经济效益。对于蒸汽锅炉及热水锅炉，燃烧器冷却水可被系统本身直接利用；但对于有机热载体炉，其利用导热油作为换热载体，锅炉是以导热油循环的方式完成能量的吸收与应用，锅炉本身无汽水流程。若企业生产工艺无热水需求，大量冷却热水能量不能得到有效利用，采用水冷方式对燃烧器冷却会造成热能的极大浪费。为拓宽高效低NOx液排渣煤粉燃烧器在有机热载体锅炉上的应用范围，本专利技术提出利用导热油来对炉衬冷却的新思路。若直接使用夹套式冷却结构，一方面，夹套式结构承压能力差，导热油强制循环下，夹套强度不足以满足应用要求；另一方面，对于有机热载体锅炉，循环导热油流动有最低流速限制，一般辐射段管内流速不宜低于2m/s，对于对流段管内流速不宜低于1.5m/s。导热油在夹套内循环流动容易出现超温结焦，主要原因在于：(1)夹套式结构内部流通面积大且易导致导热油流速不均匀，导热油在通道内流动时有些区域流速过低：(2)夹套式壳型结构部分区域内流体易发生滞留现象，此区域导热油极易结焦变性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的至少一种缺陷，本专利技术提供一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统与冷却方法，以解决有机热载体锅炉燃烧器采用水冷法造成的能量浪费问题，提高锅炉能效，降低烟气污染物排放，并鉴于夹套式冷却结构不适宜用于导热油冷却方式，而采用螺旋盘管作为导热油冷却方式的基本结构，使导热油在螺旋盘管内强制循环并达到紊流状态，从而减小近壁面导热油的油膜厚度，避免超温结焦发生，保证有机热载体锅炉运行安全。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统，包括燃烧器和冷却循环装置，所述燃烧器通过冷却循环装置与热用户设备连接，所述燃烧器的后端设有炉膛，所述冷却循环装置，包括回油支管、出油支管、出油总管、并联油管和螺旋盘管，所述螺旋盘管通过导热油出口依次与出油支管、出油总管、热用户设备、回油总管和回油支管相连接，所述回油支管与螺旋盘管的导热油进口连接，所述回油总管及出油总管还分别与对流段到炉膛的循环支路连接，所述出油支管中设有温度变送器。所述燃烧器，包括喷燃器和燃烧室，所述喷燃器通过外壳分别与喷燃器二次热风进口及燃烧室的前端面连接，所述外壳内设有钝体、点火器、喇叭体和旋流叶片，所述喇叭体的小圆端连接有穿过外壳的一次风/煤粉管，所述喇叭体大圆端连接所述燃烧室的前端，所述一次风/煤粉管通过喇叭体与燃烧室相连通，所述一次风/煤粉管的出口处设有钝体，所述喇叭体上还设有旋流叶片，所述喇叭体连接有穿过外壳的点火器。所述燃烧室，包括外圆筒、冷却组件、螺旋盘管、炉衬和燃烧室热风进口，所述冷却组件包括螺旋盘管、内壁面、外壁面，所述冷却组件设置在所述外圆筒内部并与其同轴设置，所述外圆筒、外壁面的两端分别与前端面、后端面连接形成等压风室，所述螺旋盘管两端的导热油出口和导热油进口分别从外圆筒穿出，所述等压风室连接有燃烧室热风进口，所述螺旋盘管相邻两管的外侧顶点通过外扁钢焊接连接，形成所述外壁面，相邻两管的内侧顶点通过内扁钢焊接连接，形成所述内壁面，所述内壁面内侧设有炉衬，所述炉衬，包括渣钉和浇注料，所述渣钉均匀焊接在内扁钢的内壁上，渣钉被浇注料覆盖，沿所述燃烧室轴向方向并穿过所述外壁面、内壁面、炉衬设置有均匀分布的分级风管。所述炉膛内设有落渣管，所述落渣管下方设有出渣机，所述炉膛内还设有烟气对流段，烟气对流段末端连接烟气出口。所述分级风管联通所述等压风室与燃烧室，所述外壁面、内壁面与所述螺旋盘管所围成的空隙内填充有导热填料。一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却方法，采用一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器系统实现燃烧器冷却和散热能量的高质量利用：通过燃烧器冷却循环装置，利用有机热载体锅炉自身的循环导热油用于燃烧器冷却，经过燃烧器冷却装置换热升温后的导热油与炉膛出油一起送入至热用户设备，经生产耗能降温后回流重新循环，包括以下步骤：S1：锅炉运行的循环油泵启动，导热油在循环油泵的驱动下分两路流动，一路经燃烧器的冷却循环装置形成导热油燃烧器冷却循环支路，另一路经对流段-炉膛形成导热油对流段-炉膛循环支路；S2：在导热油燃烧器冷却循环支路上流动的低温回油在调节阀的调控下，经回油支管流入螺旋盘管，燃烧器产生的高温热量通过炉衬、内壁面、导热填料传入螺旋盘管使其升温，低温回油在高温螺旋盘管流动并与之换热形成高温出油；S3：经过导热油燃烧器循环支路换热升温的高温出油与导热油对流段-炉膛循环支路换热升温的高温出油一起经出油总管送入热用户设备，经生产耗能降温后成为低温回油流入回油总管，在循环油泵的驱动下重新循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统，其特征在于：包括燃烧器(10)和冷却循环装置，所述燃烧器(10)通过冷却循环装置与热用户设备(21)连接，所述燃烧器(10)的后端设有炉膛(23)，所述冷却循环装置，包括回油支管(12)、出油支管(18)、出油总管(22)、并联油管(16)和螺旋盘管(205)，所述螺旋盘管(205)通过导热油出口(214)依次与出油支管(18)、出油总管(22)、热用户设备(21)、回油总管(20)和回油支管(12)相连接，所述回油支管(12)与螺旋盘管(205)的导热油进口(213)连接，所述回油总管(20)及出油总管(22)还分别与对流段(24)到炉膛(23)的循环支路连接，所述出油支管(18)中设有温度变送器(17)。/n

【技术特征摘要】
1.一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统，其特征在于：包括燃烧器(10)和冷却循环装置，所述燃烧器(10)通过冷却循环装置与热用户设备(21)连接，所述燃烧器(10)的后端设有炉膛(23)，所述冷却循环装置，包括回油支管(12)、出油支管(18)、出油总管(22)、并联油管(16)和螺旋盘管(205)，所述螺旋盘管(205)通过导热油出口(214)依次与出油支管(18)、出油总管(22)、热用户设备(21)、回油总管(20)和回油支管(12)相连接，所述回油支管(12)与螺旋盘管(205)的导热油进口(213)连接，所述回油总管(20)及出油总管(22)还分别与对流段(24)到炉膛(23)的循环支路连接，所述出油支管(18)中设有温度变送器(17)。


2.根据权利要求1所述一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统，其特征在于：所述燃烧器(10)，包括喷燃器(100)和燃烧室(200)，所述喷燃器(100)通过外壳(106)分别与喷燃器二次热风进口(107)及燃烧室(200)的前端面(209)连接，所述外壳(106)内设有钝体(102)、点火器(103)、喇叭体(104)和旋流叶片(105)，所述喇叭体(104)的小圆端连接有穿过外壳(106)的一次风/煤粉管(101)，所述喇叭体(104)大圆端连接所述燃烧室(200)的前端，所述一次风/煤粉管(101)通过喇叭体(104)与燃烧室(200)相连通，所述一次风/煤粉管(101)的出口处设有钝体(102)，所述喇叭体(104)上还设有旋流叶片(105)，所述喇叭体(104)连接有穿过外壳(106)的点火器(103)。


3.根据权利要求2所述一种导热油冷却式低NOx煤粉燃烧器冷却系统，其特征在于：所述燃烧室(200)，包括外圆筒(201)、冷却组件、螺旋盘管(205)、炉衬(207)和燃烧室热风进口(215)，所述冷却组件包括螺旋盘管(205)、内壁面(203)、外壁面(204)，所述冷却组件设置在所述外圆筒内部并与其同轴设置，所述外圆筒(201)、外壁面(204)的两端分别与前端面(209)、后端面(206)连接形成等压风室(202)，所述螺旋盘管(205)两端的导热油出口(214)和导热油进口(213)分别从外圆筒(201)穿出，所述等压风室(202)连接有燃烧室热风进口(214)，所述螺旋盘管(205)相邻两管的外侧顶点通过外扁钢(217)焊接连接，形成所述外壁面(204)，相邻两管的内侧顶点通过内扁钢(216)焊接连接，形成所述内壁面(203)，所述内壁面(203)内侧设有炉衬(207)，所述炉衬(207)，包括渣钉(210)和浇注料(211)，所述渣钉(210)均匀焊接在内扁钢(216)的内壁上，渣钉(210)被浇注料(211)覆盖，沿所述燃烧室(200)轴向方向并穿过所述外壁面(204)、内壁面(203)、炉衬(207)设置有均匀分布的分级风管(208)。


4.根据权利要求1所述一种导热油冷却式低NOx煤粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾明生，郭明高，张乾熙，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44