专利名称：一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉的制作方法
技术领域：
本发明 一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，属于电站和工业用锅 炉领域，具体涉及一种全烧高炉煤气的蒸汽锅炉。
背景技术：
高炉煤气不同于其他的可燃气体(天然气、焦炉煤气等)，它本身含有
N2、 0)2等约70%的惰性气体，可燃成分CO、 &仅占约30%，因此其发热 量很低，仅为3000 ~ 3800kJ/Nm3,着火温度为530 ~ 650°C ，并随其成分的 波动略有变化。因此，在炉膛内燃烧时火焰温度水平低，燃烧不稳定、辐 射力不足、难于燃尽，单位发热量所产生的烟气体积^艮大，约为燃煤锅炉 烟气体积的1. 4~1.5倍，因而降低锅炉排烟温度比燃煤锅炉要难，并须布 置大量的对流受热面。
在我国，目前高炉煤气主要以辅助燃料的形式用于电站锅炉的参烧， 但仍有部分未加以任何利用，直接放散至大气中将其烧掉，不仅将本可利 用的能源白白浪费，而且造成大气环境的污染。当然，近年来也有一些关 于全烧高炉煤气的中温中压(或高温高压)蒸汽锅炉设计和应用实例的出 现，由于高炉煤气上述的燃烧特性，与常规的燃气炉型相比，在燃烧器无 特殊的着火和稳燃结构的情况下，现有的高炉煤气炉型有的是在炉膛内增 设蓄热稳燃装置，有的采用缩腰的半开式炉膛等型式设计，其目的均在于 强化高炉煤气在炉内的燃烧。
例如蓄热稳燃装置设在炉膛底部的设计，虽然此蓄热稳燃装置辅助燃 烧器以利于强化高炉煤气在炉内的燃烧，但同时也存在不足，由于设在炉 膛底部的蓄热稳燃装置是由非金属耐火材料筑成，其与炉底四周的接触面 积过大(且炉膛水冷壁受热时向下膨胀)，不利于此处的密封，锅炉散热损
3失增大。同时由于该装置体积大、热容量大，锅炉冷态启动在加热炉膛的 同时也要加热该装置，延长了锅炉冷态启动的时间。
再例如缩腰的半开式炉膛设计，虽然因炉膛中部的收缩设计有利于强化 高炉煤气在炉内的燃烧，但却会导致烟气在缩腰处发生转弯和加速，增加了 烟气在炉膛内的阻力，即增加了引风机电耗，同时也增加了前后墙水冷壁内 水循环的阻力，不利于锅炉的安全运行。
此外，上述两种结构均增加了产品的制造、安装难度和工作量，无疑增 加了产品的费用支出和生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，以一种 热效率高、运行稳定的锅炉，解决炼铁高炉副产品-高炉煤气的回收利用问 题，实现高炉煤气高效利用，达到绿色环保、循环经济的发展目标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，包括锅筒、炉膛、燃烧器和 对流受热面等主要部件，特点是锅筒为单锅筒，炉膛l为矩形断面的全膜式 壁结构，炉膛出口处由后墙水冷壁回折形成折焰角4,使后墙水冷壁在此形 成两路， 一路在炉膛出口处形成凝渣管5,另一路在炉膛出口处形成斜底墙 6并与水平烟道相连，水平烟道末端与竖井烟道连接，燃烧器3在炉膛两侧 墙的下部对冲布置，燃烧器3为旋流式、内外双层圆形喷口结构，喷口 15 的前部设计为绝热燃烧室16,其中心设置有钝体17，高炉煤气由高炉煤气 入口 18从内层通道经钝体进入喷口 15，热风由热风入口 19从外层经旋流叶 片20导入喷口 15，炉膛底部为封闭水冷炉底2，炉膛整体为全悬吊式设置。
上述燃烧器的钝体上设有小孔21。
上述水平烟道布置有高温过热器7和低温过热器8，之间设有一级喷水 减温器9。
上述竖井烟道尾部依次布置有高温省煤器11、高温空预器12、低温省煤器13和低温空预器14。
上述炉膛出口与水平烟道之间设置有三向金属波紋膨胀节10。 上述炉膛的底部为具有小倾斜角度的封闭水冷炉底2。 本发明全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，采用的是单锅筒，炉膛为全
膜式壁结构，燃烧器对冲布置在炉膛两侧墙的下部，结构简单，设置科学。
(1) 根据上述燃烧器结构，高炉煤气和经旋流喷出的热风在绝热燃烧室 内充分混合，并在钝体下游形成强烈的回流区，该回流区具有高温4氐速的特 点， 一小股煤气从#<体上的小孔首先进入回流区，增加该区域的可燃物浓度， 并在高温低速的有利环境下先行着火，在回流区内形成稳定的火源，此火源 即可迅速加热并点燃回流区后的主煤气流。此种扩散燃烧方式，充分保证了 高炉煤气的稳定着火和完全燃烧，比通常使用的预混式燃烧方式有效提高炉 膛内的火焰温度，增强其热辐射力，特别是在低负荷状态下(30。/。BMCR时)， 仍能保证高炉煤气稳定、高效燃烧。此外，热风采用旋流方式供入，可加强 煤气和空气的混合并强化回流区，绝热燃烧室釆用耐火浇注料作内衬，可起 4艮好的蓄热作用，增加燃烧器的稳焰能力。
(2) 由于燃烧器的结构能充分保证高炉煤气的着火、燃烧和燃尽，所以 炉膛不需要再设置类似于蓄热稳燃装置或缩腰等起辅助稳燃作用的结构，因 此炉膛结构得到大大筒化，将其设计为全膜式壁的方形结构，密封性好、烟 气阻力小，设计、制造和安装简单、工作量少。同时由于炉膛内不设置蓄热 稳燃装置，有效提高了水冷壁受热面的利用率，降低炉膛的热容量，缩短锅 炉冷态启动时间，且有效减少锅炉的散热损失。
(3) 由于在尾部竖井烟道的受热面采用两级交叉布置， 一方面使省煤器 在安全运行的前提下具有较高沸腾率(10 ~ 20 %)，以弥补炉膛换热能力的不 足；另一方面可保证空预器出口具有较高的热风温度(250 35(TC)，此热风 直接送入燃烧器内，提高了与高炉煤气混合的温度，缩短高炉煤气着火前的 加热时间，更有利于煤气的着火。
(4) 由于采用单锅筒锅炉，便于现场安装，施工周期短。 本发明通过上述设计，创造性解决了锅炉全烧高炉煤气的技术问题，全膜式壁的方形炉膛，密封性好、烟气阻力小，受热面利用率高；由绝热燃 烧室和钝体组成的旋流式燃烧器，充分保证了高炉煤气的稳定着火和完全 燃烧，全面提高燃烧高炉煤气的热效率，使高炉炼铁过程中产生的副产品 --高炉煤气这一能源资源得以有效地回收利用，避免了能源的浪费和环境 污染。本设计锅炉热效率高，经济效益显著，以一台75t/h的锅炉为例， 每小时高炉煤气用量6. 8万Nm3, —年可节约标煤5. 5万吨，节省资源，降 低了经济成本，并有利环境。
图1本发明全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉的剖视图 图2本发明高炉煤气燃烧器的剖视图
具体实施例方式
本发明是一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，采用单锅筒、自然循 环、全钢架结构、炉膛整体为全悬吊式设置。高炉煤气由燃烧器3送入炉膛 1并与自高温空预器12送来的热风在燃烧器3内混合燃烧，产生的高温烟气 在炉内进行辐射换热后，经折焰角4导向后相继流过凝渣管5、高温过热器 7、低温过热器8进行对流换热，降温后的烟气进入锅炉尾部竖井烟道，再 依次通过高温省煤器11、高温空预器12、低温省煤器13和低温空预器14， 加热锅炉给水和燃烧所需的热风，最后温度约16(TC的排烟由引风机送入烟 自，最后排入大气。
锅炉炉膛l为矩形断面、全膜式壁结构，炉膛底部为具有小倾斜角度的 封闭水冷炉底2，炉内无绝热燃烧室和稳燃体，此可有效提高水冷壁受热面 的利用率，降低炉膛的热容量，缩短锅炉冷态启动时间。在炉膛出口处由后 墙水冷壁形成折焰角4,将烟气导向炉前，以提高炉内烟气的充满度和对水 冷壁的有效冲刷。
燃烧器3在炉膛两側墙下部对冲布置，设置2对、共4只。燃烧器3为旋流式、内外双层圆形喷口结构，喷口 15的前部设计为绝热燃烧室16,其 中心设置有钝体17,钝体上设有小孔21,高炉煤气由高炉煤气入口 18从内 层通道经钝体进入喷口，热风由热风入口 19/人外层经旋流叶片20导入喷口， 高炉煤气和经旋流喷出的热风在绝热燃烧室内进行混合、着火和燃烧。此扩 散燃烧方式，充分保证高炉煤气的稳定着火和充分燃烧，有效提高炉膛内火 焰温度，增强其热辐射力，加大燃烧器的负荷调节范围，特别是在低负荷状 态下，仍能保证高炉煤气的稳定、高效燃烧。燃烧器采用焦炉煤气作为点火 燃料。
高温过热器7和低温过热器8均采用逆流、顺列的形式依次布置在水平 烟道内，两级过热器之间设有一级喷水减温器9，保证过热汽温调节灵敏， 调节范围大。
尾部竖井烟道中的受热面采用两级交叉布置，依次为高温省煤器11、高 温空预器12、低温省煤器13和低温空预器14。 一方面使省煤器在安全运行 的前提下具有较高沸腾率，以弥补炉膛换热能力的不足；另一方面可保证空 预器出口具有较高的热风温度，此热风直接送入燃烧器内，提高了与高炉煤
气混合的温度，缩短高炉煤气着火前的加热时间，更有利于煤气的着火。 应用实例
本发明设计，在某钢铁集团有限责任公司进行了实施，实地配置了一台 75t/h的高炉煤气锅炉，该锅炉每小时高炉煤气用量为6. 8万Nm3,预计年节 约标煤可达5. 5万吨。因此，本发明定将为冶金行业的节能减排工作，尤其 是为钢铁企业的节能降耗，降低生产成本，提高企业经济效益起到积极作用。
权利要求
1、全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，包括锅筒、炉膛、燃烧器和对流受热面等主要部件，其特征是锅筒为单锅筒，炉膛(1)为矩形断面的全膜式壁结构，炉膛出口处由后墙水冷壁回折形成折焰角(4)，使后墙水冷壁在此形成两路，一路在炉膛出口处形成凝渣管(5)，另一路在炉膛出口处形成斜底墙(6)并与水平烟道相连，水平烟道末端与竖井烟道连接，燃烧器(3)在炉膛两侧墙的下部对冲布置，燃烧器(3)为旋流式、内外双层圆形喷口结构，喷口(15)的前部设计为绝热燃烧室(16)，其中心设置有钝体(17)，高炉煤气由高炉煤气入口(18)从内层通道经钝体进入喷口(15)，热风由热风入口(19)从外层经旋流叶片(20)导入喷口(15)，炉膛底部为封闭水冷炉底(2)，炉膛整体为全悬吊式设置。
2、 根据权利要求1所述的全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉， 其特征为燃烧器(3 )的钝体(17 )设有小孔(21 )。
3、 根据权利要求1所述的全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉， 其特征是在竖井烟道依次设置有高温省煤器(11)、高温空预器(12)、 低温省煤器(13 )和低温空预器(")。
4、 根据权利要求1所述的全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉， 其特征是炉膛出口与水平烟道之间设置有三向金属波紋膨胀节(10 )。
全文摘要
本发明一种全烧高炉煤气的中温中压蒸汽锅炉，属于电站和工业用锅炉领域，本发明锅筒为单锅筒，炉膛为矩形断面的全膜式壁结构，燃烧器对冲布置在炉膛两侧墙的下部，炉膛底部为封闭水冷炉底，炉膛整体为全悬吊式设置，燃烧器为旋流式内外双层圆形喷口结构，喷口的前部设计为绝热燃烧室，其中心设置有钝体，本发明创造性解决了锅炉全烧高炉煤气的技术问题，全膜式壁的方形炉膛，密封性好、烟气阻力小，受热面利用率高，该燃烧器充分保证了高炉煤气的稳定着火和完全燃烧，全面提高燃烧高炉煤气的热效率，使高炉炼铁产生的高炉煤气得以回收利用，有效避免了能源浪费和环境污染，不仅结构简捷，热效率高，节源减排，而且安装方便、工期短。
文档编号F23C5/28GK101586799SQ20091006280
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者亢艳滨, 任鲁军, 张延军, 彭志平, 谢正兵, 靳世平 申请人:武汉天元锅炉有限责任公司