粉料预热煤气发生器及相应的粉料锅炉制造技术

本发明专利技术涉及一种粉料预热煤气发生器及相应的粉料锅炉。现有煤粉预热燃烧器及相应锅炉的操作弹性空间小，为此，本发明专利技术粉料预热煤气发生器包括预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述预热燃烧室上部还设有顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段，该膨大壳体内腔横截面面积≥流化床内腔横截面面积的1.3倍，且膨大壳体的高度≥0.5米，该顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段在流化床上方形成一气固预分离室。气固分离器的顶部气体出口相连的出气管中段还可增设一辅助气固分离器。本发明专利技术具有操作弹性空间大，容易运行平衡，平衡后容易保持的优点，适合现有各种工业锅炉、电站锅炉及其他锅炉使用。

【技术实现步骤摘要】
粉料预热煤气发生器及相应的粉料锅炉
本专利技术涉及一种粉料预热煤气发生器及相应的粉料锅炉(包括粉料燃料卧式燃烧锅炉、粉料燃料立式燃烧锅炉)。
技术介绍
2018.03.23授权公告的、公告号为CN104791775B的中国专利技术专利公开了一种燃烧器底置的立式煤粉锅炉，2015.08.12授权公告的、公告号为CN204554755U的中国技术公开了与之联用的余热锅炉。CN104791775B公开的煤粉预热燃烧器包括依次连接的预热燃烧室、气固分离器和返料器，三者形成循环流化床式煤气发生装置。该立式煤粉锅炉具有燃烧充分，尾气处理负担小，高效、节能、环保的优点。该煤粉预热燃烧器核心是流化床结构，其内贮有石英砂，作为流化床底料，点火后，炙热的石英砂在预热燃烧室内不断翻滚、流动，形成无数翻滚、流动的火种，进入预热燃烧室内的煤粉和一次风及送粉风中的氧气在这些火种引导下，快速发生反应，由于煤粉过剩，在氧气不足的条件下，煤粉与氧气生成一氧化碳，同时释放出热量，进一步加热石英砂，使石英砂保持高温翻滚。所生成的一氧化碳及未反应的煤粉及部分石英砂进入气固分离器，在石英砂经气固分离器分离后，通过下部固体出口进入返料器，进而通过返料器返回预热燃烧室，分离出的一氧化碳等气体(含少量煤粉)自气固分离器顶部气体出口，进入立式锅炉，在立式锅炉与二次风、三次风相遇，并充分燃烧。这种煤粉预热燃烧器及相应的立式锅炉具有燃烧充分，高效、环保的优点。这种煤粉预热燃烧器及相应的立式锅炉在国内已有工业应用，但存在操作弹性空间小、运行中物料平衡不容易建立、物料平衡建立后较难维持易跑底料等问题，目前正在持续改进完善中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何克服现有煤粉预热燃烧器及相应的立式煤粉锅炉的操作弹性空间小、运行中物料平衡不容易建立、物料平衡建立后较难维持易跑底料等缺陷，提供一种操作弹性空间大、可长久维持物料平衡运行的粉料预热煤气发生器及相应的粉料锅炉(包括粉料燃料卧式燃烧锅炉、粉料燃料立式燃烧锅炉)，以提高锅炉运行的安全可靠性。专利技术人经长时间实践和研究论证发现：现有煤粉预热燃烧器内部温度高达800℃以上，且流化床工作时，不但受到一次风和送粉风气流影响，还受到煤粉不完全燃烧产生的一氧化碳气流影响，气流小了，流化床内的底料无法有效流动形成物料循环；气流大了，被吹入气固分离器的底料过多，严重时还有部分底料被携带进入锅炉内，从而导致煤粉预热燃烧器流化床内的底料过少，一次风和送粉风阻力骤降，进料波动过大，煤粉预热燃烧器运行不稳。这是现有煤粉预热燃烧器及立式锅炉弹性空间小、运行中物料平衡不容易建立、物料平衡建立后较难维持易跑底料的主要原因。基于上述认识，本专利技术粉料预热煤气发生器包括预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述预热燃烧室中下部设有流化床结构，其内部贮有流化床底料，预热燃烧室底部呈倒锥形，其底端与一次风管相通，底部一侧与返料器下口相通，所述预热燃烧室设有粉状燃料进料管和流化床底料管，所述流化床底料管顶部设有加料斗，并设有加料阀，所述气固分离器为旋风分离器结构，该气固分离器设有进口、下部固体出口和顶部气体出口，所述气固分离器进口与预热燃烧室顶部相通，所述气固分离器下部固体出口与返料器上口相通，气固分离器的顶部气体出口连有出气管，返料器由一段曲折的管道构成，曲折管道包括一段倒U形料封管，其特征在于：所述预热燃烧室上部还设有顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段，所述膨大壳体呈圆筒形，所述顶部封板外缘焊接在所述膨大壳体上沿，预热燃烧室顶部设有一个出气口，并通过该出气口与气固分离器的进口相通，膨大壳体下沿焊接在倒锥管形过渡段大端外沿上，所述倒锥管形过渡段小端外沿焊接在预热燃烧室中下部的流化床侧壁上，该膨大壳体内腔横截面面积≥流化床内腔横截面面积的1.3倍，且膨大壳体的高度≥0.5米，该顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段在流化床上方形成一气固预分离室。如此结构设计，燃料粉和氧气在流化床内高温反应，生成煤气，进入气固预分离室前时，煤气发生反应已结束，形成煤气混合气(主要是一氧化碳、氮气)，这部分煤气混合气夹杂着较多的底料和未燃烧的燃料粉，一同进入气固预分离室，根据流体学原理，横截面面积加大，煤气混合气流速大幅降低，同时煤气混合气的密度大幅缩小。煤气混合气夹带的底料及未燃尽的燃料粉受到煤气混合气的吹托力影响，气流速度也大幅降低，在其自身重力作用下，绝大部分落回到流化床内，而后再次被一次风、送粉风吹起，从而不断翻滚、流动。这样一方面维持流化床内有效底料的保有量，流化床工作运行更稳定；另一方面进入气固分离器的底料减少，减轻了气固分离器的工作负担，从而更加有利于粉料预热煤气发生器的稳定运行。作为优化，其还包括辅助气固分离器，该辅助气固分离器设置在所述出气管上，该辅助气固分离器包括膨大壳体，该膨大壳体内腔横截面面积≥出气管内腔横截面面积的1.3倍，且膨大壳体的高度≥0.5米。如此设计，从气固分离器分离的煤气混合气(主要是一氧化碳、氮气)经顶部气体出口后，先进入出气管，然后进入辅助气固分离器的膨大壳体，由于膨大壳体内腔横截面面积≥出气管横截面面积的1.3倍，根据流体学原理，煤气混合气流速降低，同时，气体密度也大幅缩小，煤气混合气夹带的底料及未燃尽的燃料粉受到煤气混合气的吹托力也大幅减小，这种吹托力不足以克服煤气混合气中夹带的底料及未燃尽的燃料粉的重力，底料及未燃尽的燃料粉在重力作用下，落回到气固分离器中，从而减少或避免因底料流失，导致的运行不稳的问题，同时燃料粉也可经气固分离器和返料器，重新回到预热燃烧室，与氧气反应，生成煤气。作为优化，所述膨大壳体顶部侧壁设有一出气槽，顶部封板与出气槽围成所述出气口，所述辅助气固分离器还包括环形顶部封板和倒锥管形过渡段，所述膨大壳体呈圆筒形，所述环形顶部封板外缘焊接在所述膨大壳体上沿上，所述环形顶部封板内缘焊接在辅助气固分离器上方的出气管上，膨大壳体下沿焊接在倒锥管形过渡段大端外沿上，所述倒锥管形过渡段小端外沿焊接在辅助气固分离器下方的出气管上。如此设计，结构简单，焊接方便，同时，从膨大壳体内分离出的底料在倒锥管形过渡段的引导下，更容易落回气固分离器。本粉料预热煤气发生器具有较好的蓄热特性，常规煤粉锅炉不能燃用的无烟煤、选煤厂洗选煤泥干燥粉、挥发份较低的兰炭粉或气化炉灰渣或半焦末或其他有一定热值的粉状固体废弃物，均可在本粉料预热煤气发生器及其锅炉内稳定着火燃烧。本专利技术通过引入气固预分离室和/或辅助气固分离器，极大地提高了粉料预热燃烧器的操作弹性和平稳性，从而提高这种燃料预热燃烧器与粉状燃料卧式燃烧锅炉或粉状燃料立式燃烧锅炉系统的整体安全可靠性。本专利技术粉料预热煤气发生器与卧式粉状燃料锅炉或立式粉状燃料锅炉相耦合连接。粉料预热煤气发生器的底料量、粉状燃料给入量，与卧式粉状燃料锅炉或立式粉状燃料锅炉容量、燃用粉状燃料的特性相匹配。本专利技术粉料卧式燃烧锅炉包括卧式锅炉本体，该卧式锅炉本体一端为进料端，进料端设有进料口，另一端设有尾部烟道，其特征在于：所述卧式锅炉本体进料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉料预热煤气发生器，包括预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述预热燃烧室中下部设有流化床结构，其内部贮有流化床底料，预热燃烧室底部呈倒锥形，其底端与一次风管相通，底部一侧与返料器下口相通，所述预热燃烧室设有粉状燃料进料管和流化床底料管，所述流化床底料管顶部设有加料斗，并设有加料阀，所述气固分离器为旋风分离器结构，该气固分离器设有进口、下部固体出口和顶部气体出口，所述气固分离器进口与预热燃烧室顶部相通，所述气固分离器下部固体出口与返料器上口相通，气固分离器的顶部气体出口连有出气管，返料器由一段曲折的管道构成，曲折管道包括一段倒U形料封管，其特征在于：所述预热燃烧室上部还设有顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段，所述膨大壳体呈圆筒形，所述顶部封板外缘焊接在所述膨大壳体上沿，预热燃烧室顶部设有一个出气口，并通过该出气口与气固分离器的进口相通，膨大壳体下沿焊接在倒锥管形过渡段大端外沿上，所述倒锥管形过渡段小端外沿焊接在预热燃烧室中下部的流化床侧壁上，该膨大壳体内腔横截面面积≥流化床内腔横截面面积的1.3倍，且膨大壳体的高度≥0.5米，该顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段在流化床上方形成一气固预分离室。/n...

【技术特征摘要】
1.一种粉料预热煤气发生器，包括预热燃烧室、气固分离器和返料器，所述预热燃烧室中下部设有流化床结构，其内部贮有流化床底料，预热燃烧室底部呈倒锥形，其底端与一次风管相通，底部一侧与返料器下口相通，所述预热燃烧室设有粉状燃料进料管和流化床底料管，所述流化床底料管顶部设有加料斗，并设有加料阀，所述气固分离器为旋风分离器结构，该气固分离器设有进口、下部固体出口和顶部气体出口，所述气固分离器进口与预热燃烧室顶部相通，所述气固分离器下部固体出口与返料器上口相通，气固分离器的顶部气体出口连有出气管，返料器由一段曲折的管道构成，曲折管道包括一段倒U形料封管，其特征在于：所述预热燃烧室上部还设有顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段，所述膨大壳体呈圆筒形，所述顶部封板外缘焊接在所述膨大壳体上沿，预热燃烧室顶部设有一个出气口，并通过该出气口与气固分离器的进口相通，膨大壳体下沿焊接在倒锥管形过渡段大端外沿上，所述倒锥管形过渡段小端外沿焊接在预热燃烧室中下部的流化床侧壁上，该膨大壳体内腔横截面面积≥流化床内腔横截面面积的1.3倍，且膨大壳体的高度≥0.5米，该顶部封板、膨大壳体和倒锥管形过渡段在流化床上方形成一气固预分离室。


2.根据权利要求1所述的粉料预热煤气发生器，其特征在于：其还包括辅助气固分离器，该辅助气固分离器设置在所述出气管上，该辅助气固分离器包括膨大壳体，该膨大壳体内腔横截面面积≥出气管内腔横截面面积的1.3倍，且膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘清波，张延亮，赵宗花，
申请(专利权)人：兖矿中科清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37