本发明专利技术公开了一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，包括旋风筒、锅炉主炉膛和液态渣粒化水箱，在旋风筒的前端布置有一次风进口，旋风筒的中间布置有二次风进口，旋风筒的尾部通过凹形出口与锅炉主炉膛无缝连接；锅炉主炉膛的下部渐缩状部分为冷灰斗，冷灰斗的下部布置有用来粒化锅炉液态排渣的粒化水箱。本发明专利技术的锅炉装置，具有如下优点：燃用的燃料只需简单破碎，大大节约制粉电耗，节约成本；燃烧稳定；热强度高，锅炉体积小；燃烧效率高，经济性好；液态排渣；灰渣捕渣率高，飞灰含量大大降低；锅炉尺寸紧凑；可以燃用多种燃料，燃料适应性广；锅炉负荷调节能力大；灰渣便于综合利用；大大减轻高温腐蚀现象的发生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，属于锅炉设备领域。
技术介绍
近年来，我国经济快速发展，电力需求和供应持续增长，在可以预见的未来，很难改变煤炭的重要地位。因此，在电源结构方面，今后相当长的时间内将继续维持燃煤机组的基本格局。从长远看，未来一百多年，燃煤锅炉技术特别是新型高效燃煤锅炉技术的发展仍是我国电力行业普遍关注的热点。在研究和开发新型高效燃煤锅炉技术的过程中，一定要紧密结合我国煤炭资源的实际特点，从实际出发。而我国煤炭资源的最大特点就是(1)低灰熔点煤含量高；在我国的煤炭资源总量中，有相当大一部分属于低灰熔点煤，我国低灰熔点煤占煤炭总量的1/3以上。从现有大机组运行情况来看，可以粗略地认为所有煤质约有半数是在不同程度上属于易结渣类型的；从长远看，我国多数主要动力产煤区都富藏灰熔融性很低的煤种。(2)动力用煤中，无烟煤、贫煤占有很大比例。我国无烟煤储量丰富，分布广泛，动力用煤中，无烟煤占19.99% (且大多数无烟煤属于低灰熔点煤)，贫煤占9. 19%，总计29. 18%。对于燃用低灰熔点煤，如果采用煤粉炉的话(如切圆燃烧、墙式燃烧方式等)，势必会产生严重的锅炉炉膛受热面结渣和腐蚀问题。炉膛受热面结渣和高温腐蚀问题一直以来困扰着电力行业，严重影响锅炉出力，降低锅炉效率，而且会对锅炉设备造成损害，严重时影响安全运行，同时造成极大的经济损失(如1993年的北仑港事件)。虽然循环流化床(CFB)锅炉的最大优势在于劣质煤(如煤矸石等)的高效利用和低SO2JS NOx排放的特点，但是另一方面，CFB锅炉所具有的发电效率低、厂用电率高以及严重的锅炉部件磨损等缺点一直以来都困扰着电力行业，同时也是制约其大型化发展的瓶颈，而且随着现阶段火电厂大气污染物排放新标准的生效，尽管我国CFB技术处于国际先进和部分技术国际领先水平，但仍然满足不了新标准中排放限值的要求。如果一定要满足排放限值，则必须加装FGD (烟气脱硫)和SCR(选择性催化还原烟气脱硝)装置，不仅有悖于CFB技术开发的初衷，大大限制了 CFB的适用范围和应用前景，同时也造成资源和资金的浪费。在燃用无烟煤、贫煤领域，现阶段主要以采用W火焰锅炉为主。截止到目前，我国W 火焰锅炉已投产90余台，在建几十台，但是从现有运行情况来看，仍普遍存在着以下问题(1)飞灰含碳量高；大多数W火焰锅炉的飞灰含碳量都在10% -20%左右，有的甚至高达20% -30%, 仅有少数低于10%，因此严重降低了锅炉效率，造成了极大的燃料浪费。(2)下炉膛结渣严重；W火焰锅炉由于炉膛下部断面约为水平燃烧方式的两倍，为防止火焰温度降低而使可燃物损失增加，必须敷设卫燃带，面积一般达500-730m2，这是W火焰锅炉的固有特殊性。但另一方面由于卫燃带表面比较粗糙，极容易结渣、挂渣，特别是燃用灰熔点较低的煤种时，极容易结渣，甚至会严重结焦，影响锅炉的安全运行。(3)污染物 NOj^fi放高。我国目前在运行的W火焰锅炉，其污染物NOx排放量基本都在1300mg/Nm3以上(折算到氧量6% )，有的则高达2000mg/Nm3以上，严重污染了我国的大气环境。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决(1)煤粉炉在燃用低灰熔点煤时产生的严重炉膛结渣和高温腐蚀问题；(2)CFB锅炉所具有的发电效率低、厂用电率高、严重的锅炉部件磨损以及要满足即将生效的新排放标准中的排放限值，则必须加装FGD和SCR装置，从而有悖于 CFB技术开发的初衷等缺点；(3) W火焰锅炉在燃用无烟煤、贫煤领域所存在的锅炉效率低、 飞灰含碳量高、下炉膛严重结渣以及污染物NOx排放高等缺点；为此提出了一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，其在低灰熔点煤领域具有其他锅炉型式根本无法比拟的优势，如燃料适应性广、简化甚至取消锅炉制粉系统、优越的负荷调节能力以及灰渣便于综合利用等。在实际应用中，通过添加少量助熔剂(如Ca0/CaC03、Fe203> A1203、MgO、硼砂等)， 就能实现本专利技术燃用高灰熔点燃料的情况。本专利技术所提出的一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，主要包括旋风筒1、锅炉主炉膛7和液态渣粒化水箱6。其中旋风筒1为一圆筒状结构，其内部结构特点为水冷壁表面铺设一层密置销钉和一层耐磨抗腐蚀内衬，在旋风筒1的前端布置有一次风进口 2，中间布置有二次风进口 3，其尾部通过凹形出口 4与锅炉主炉膛7无缝连接；锅炉主炉膛7的下部渐缩状部分为冷灰斗5，冷灰斗5的下部布置有用来粒化锅炉液态排渣的粒化水箱6。本专利技术所提出的一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，在应用时，由一次风进口送入旋风筒的燃料气流，与二次风进口送入的二次风强烈混合后在过量空气系数α > 1(α =1. 01 1. 2)的情况下剧烈燃烧，由于旋风筒内具有很高的燃烧温度(通常1650°C以上) 和极其强烈的扰动能力，会使得燃烧形成的渣熔化并且粘附在筒壁上形成液态渣膜，液态渣排出筒外形成液态排渣。燃料颗粒在旋风筒内燃烧时，较大的颗粒由于离心力的作用会粘附在旋风筒内壁上所形成的一层熔渣膜上，形成所谓的“附壁燃烧”，而挥发份和较细的燃料则在旋风筒中进行悬浮燃烧。由于燃烧主要是在旋风筒内完成的，因此锅炉的主炉膛与煤粉炉相比可以相对减小。作为对本专利技术的进一步改进，在实际应用中考虑到降低烟气中污染物NOx排放的需要，本专利技术可以根据需要设计成采用空气分级燃烧技术的形式，即(1)由一次风进口送入旋风筒的燃料气流，与二次风进口送入的二次风强烈混合后在过量空气系数α < 1的条件下燃烧，形成所谓的富燃料燃烧区，并生成含有一定浓度NOx的烟气；( 达到完全燃烧所需的剩余空气通过布置在主炉膛上部一定位置处的燃尽风(OFA)喷口送入炉膛，在过量空气系数α > 1的条件下达到完全燃烧。其中，步骤(1)所述旋风筒中的富燃料燃烧区的过量空气系数α为0. 6 0. 95，同时考虑到旋风燃烧锅炉在采用常规空气分级燃烧技术时，随着旋风筒内过量空气系数的降低，使得旋风筒内的温度水平也跟着具有较大程度的降低，这就有可能对维持正常的液态排渣构成威胁，因此，根据实际燃煤的特点，二次风进口可以根据需要采用送入“富氧”的空气(即氧气浓度大于21%的空气)，这样会使旋风筒内主燃区氧浓度得到较大提高，由于氧气具有极大助燃作用，使得旋风筒内的燃烧温度大大提高，从而可以很好地克服旋风燃烧锅炉在采用常规空气分级燃烧技术时所造成的旋风筒内燃烧温度与正常燃烧状况相比会有所降低，进而可能会对旋风筒内正常的液态排渣构成一定威胁这一隐患；步骤O)中的过量空气系数α为1. 05 1. 2，且送入完全燃烧所需剩余空气的燃尽风(OFA)喷口可以根据具体需要布置多层，且各层间的送风量可以相等或不等。本专利技术所提出的一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，在实际应用中考虑到降低烟气中污染物NOx排放的需要，还可以进一步改进成采用常规燃料再燃技术的形式(或者是改进成旋风筒内实现燃料再燃脱硝的形式，具体可以参考本单位已申请专利技术专利《一种旋风筒内实现燃料再燃脱硝的旋风燃烧方法及其装置》，申请号201110001871. 1)，S卩(1) 携带主燃料的一次风燃料气流通过一次风进口进入旋风筒，通过与二次风进口送入的二次风强烈混合后燃烧，在旋风筒内形本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种采用旋风燃烧方法的锅炉装置，其特征在于：包括旋风筒、锅炉主炉膛和液态渣粒化水箱，在旋风筒的前端布置有一次风进口，旋风筒的中间布置有二次风进口，旋风筒的尾部通过凹形出口与锅炉主炉膛无缝连接；锅炉主炉膛的下部渐缩状部分为冷灰斗，冷灰斗的下部布置有用来粒化锅炉液态排渣的粒化水箱。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：车得福，白文刚，唐春丽，刘银河，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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