一种具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的制作方法

1.本实用新型涉及燃烧设备技术领域，具体涉及一种具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备。


背景技术：

2.工业锅炉是我国生产生活中重要的热能动力设备，其中约80％以上是燃煤锅炉，年消耗煤量近6.4亿吨。我国燃煤工业锅炉的规格品种较多，且炉型各异。长期以来，我国燃煤工业锅炉由于自动化水平低、负荷运行变化大、机械未完全燃烧热损失高、过量空气系数大、燃煤品质不稳定等原因，燃煤工业锅炉存在热效率普遍偏低、且污染物排放严重等问题。
3.现有技术中，燃煤工业锅炉采用有油点火技术，锅炉点火难度大，存在安全隐患，而且锅炉从点火成功到稳定燃烧所需要的时间较长。相比有油点火技术，采用等离子点火稳燃技术具有点火能力更强、系统安全可靠、清洁环保等特点。
4.但是如何使煤粉充分的燃烧一直是令人头痛的问题，煤粉燃烧热解过程会产生气相和固相，气相和固相之间混燃无法保证燃烧的完全性，若能对热解后的气相和固相进行分离再燃烧将会大大提高热效率，目前缺少一种对热解后的煤粉气固分离再燃烧以提高热效率的技术方案。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型提供一种具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备，实现对煤粉热解后的气相和固相进行分离再燃烧，解决目前煤粉燃烧的热效率低的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备，包括自持反应热解组件、热解产物气固分离组件和锅炉单元；所述自持反应热解组件包括自持反应热解壳体；所述热解产物气固分离组件包括热解产物气固分离壳体；所述锅炉单元包括锅炉本体；
7.所述自持反应热解壳体连接有一次风管和等离子点火装置，自持反应热解壳体的内部形成有回流区，自持反应热解壳体的端部形成有燃烧喷口；所述一次风管导通所述自持反应热解壳体内部燃烧器，所述等离子点火装置连接所述一次风管；
8.所述热解产物气固分离壳体顶部连接所述自持反应热解壳体，热解产物气固分离壳体内部形成有热解产物气固分离室，所述燃烧喷口处于所述热解产物气固分离室中；所述热解产物气固分离室的上部设有气相喷口，所述热解产物气固分离室的下部设有固相喷口；
9.所述锅炉本体内部形成有锅炉炉膛，所述锅炉炉膛包括主燃区、还原燃烧区和燃尽区；所述气相喷口导通所述还原燃烧区，所述固相喷口导通所述主燃区；所述还原燃烧区处于所述主燃区的上方，所述燃尽区处于所述还原燃烧区的上方。
10.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述气相喷
口至少设有两幅，气相喷口均匀分布在所述燃烧喷口的周围，两幅气相喷口等间隔的导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区。
11.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述气相喷口设有四幅；所述锅炉炉膛的还原燃烧区呈四方形；四幅所述气相喷口均匀分布在所述燃烧喷口的周围，四幅所述气相喷口分别导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区的角部或边线中部。
12.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述一次风管的外围设有二次风箱，所述二次风箱导通所述回流区。
13.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述燃烧喷口上部的内径小于燃烧喷口下部的内径；
14.所述热解产物气固分离室处于所述燃烧喷口下方的部分内径逐渐变小；
15.所述热解产物气固分离室处于所述燃烧喷口上方的部分内径先逐渐变大后逐渐变小。
16.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述热解产物气固分离室与气相喷口的连接部位设有气
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固相分离环。
17.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述固相喷口与所述锅炉炉膛的主燃区连接处设有稳燃锥；所述稳燃锥与固相喷口的内壁之间通过旋转叶片连接，所述旋转叶片之间设有通口。
18.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述稳燃锥靠近所述固相喷口的一端呈锥形，稳燃锥靠近所述主燃区的一端呈圆台形。
19.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述固相喷口的外围与所述锅炉本体的接触位置设有主二次风箱。
20.作为具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的优选方案，所述锅炉炉膛的燃尽区连接有燃尽风口。
21.本实用新型设有自持反应热解组件、热解产物气固分离组件和锅炉单元；自持反应热解组件包括自持反应热解壳体；热解产物气固分离组件包括热解产物气固分离壳体；锅炉单元包括锅炉本体；自持反应热解壳体连接有一次风管和等离子点火装置，自持反应热解壳体的内部形成有回流区，自持反应热解壳体的端部形成有燃烧喷口；一次风管导通自持反应热解壳体内部燃烧器，等离子点火装置连接一次风管；热解产物气固分离壳体顶部连接自持反应热解壳体，热解产物气固分离壳体内部形成有热解产物气固分离室，燃烧喷口处于热解产物气固分离室中；热解产物气固分离室的上部设有气相喷口，热解产物气固分离室的下部设有固相喷口；锅炉本体内部形成有锅炉炉膛，锅炉炉膛包括主燃区、还原燃烧区和燃尽区；气相喷口导通还原燃烧区，固相喷口导通主燃区；还原燃烧区处于主燃区的上方，燃尽区处于还原燃烧区的上方。本技术方案中回流区的设计能够实现自持反应热解壳体内部的煤粉稳燃状态下撤掉点火，延长等离子点火装置的寿命，降低成本；热解产物气固分离室能够有效的对燃烧喷口的气相和固相进行分离，分离后的气相通过锅炉炉膛的还原燃烧区分离还原燃烧，分离后的固相通过锅炉炉膛的主燃区再次燃烧，本实用新型大大提高煤粉的燃烧热效率，节约资源，降低能耗，同时减少有毒有害气体的排放，避免对环境造成严重的污染。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
23.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
24.图1是本实用新型实施例中提供的具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例中提供的具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备稳燃锥示意图；
26.图3是本实用新型实施例中提供的具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备原理示意图。
27.图中，1、自持反应热解组件；2、热解产物气固分离组件；3、锅炉单元；4、自持反应热解壳体；5、热解产物气固分离壳体；6、锅炉本体；7、一次风管；8、等离子点火装置；9、回流区；10、燃烧喷口；11、热解产物气固分离室；12、气相喷口；13、固相喷口；14、主燃区；15、还原燃烧区；16、燃尽区；17、二次风箱；18、气
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固相分离环；19、稳燃锥；20、旋转叶片；21、主二次风箱；22、二次风叶片；23、燃尽风口。
具体实施方式
28.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.参见图1、图2和图3，提供一种具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备，包括自持反应热解组件1、热解产物气固分离组件2和锅炉单元3；所述自持反应热解组件1包括自持反应热解壳体4；所述热解产物气固分离组件2包括热解产物气固分离壳体5；所述锅炉单元3包括锅炉本体6；
30.所述自持反应热解壳体4连接有一次风管7和等离子点火装置8，自持反应热解壳体4的内部形成有回流区9，自持反应热解壳体4的端部形成有燃烧喷口10；所述一次风管7导通所述自持反应热解壳体4内部燃烧器，所述等离子点火装置8连接所述一次风管7；
31.所述热解产物气固分离壳体5顶部连接所述自持反应热解壳体4，热解产物气固分离壳体5内部形成有热解产物气固分离室11，所述燃烧喷口10处于所述热解产物气固分离室11中；所述热解产物气固分离室11的上部设有气相喷口12，所述热解产物气固分离室11的下部设有固相喷口13；
32.所述锅炉本体6内部形成有锅炉炉膛，所述锅炉炉膛包括主燃区14、还原燃烧区15和燃尽区16；所述气相喷口12导通所述还原燃烧区15，所述固相喷口13导通所述主燃区14；所述还原燃烧区15处于所述主燃区14的上方，所述燃尽区16处于所述还原燃烧区15的上方。
33.具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述气相喷口12至少设有两幅，气相喷口12均匀分布在所述燃烧喷口10的周围，两幅气相喷口12等间隔的导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区15。气相喷口12可以设置两幅，气相喷口12对称的分布在燃烧喷口10两侧，且两幅气相喷口12对称的分布在锅炉炉膛的还原燃烧区15两侧，保证进入还原燃烧区15的气相能够充分的分布，并可以发生有效的碰撞，使含有的固态杂质聚沉到锅炉炉膛的主燃区14进行充分的燃烧。
34.具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述气相喷口12设有四幅；所述锅炉炉膛的还原燃烧区15呈四方形；四幅所述气相喷口12均匀分布在所述燃烧喷口10的周围，四幅所述气相喷口12分别导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区15的角部或边线中部。气相喷口12可以设置四幅，气相喷口12对称的分布在燃烧喷口10四角，且四幅气相喷口12等间隔的分布在锅炉炉膛的还原燃烧区15四角或边线中部，同样可以保证进入还原燃烧区15的气相能够充分的分布，并可以发生有效的碰撞，使含有的固态杂质聚沉到锅炉炉膛的主燃区14进行充分的燃烧。
35.辅助图1，具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述一次风管7的外围设有二次风箱17，所述二次风箱17导通所述回流区9。二次风箱17用于向自持反应热解壳体4内部的燃烧器提供二次风，以保证一次风中所携带的煤粉在自持反应热解壳体4内部充分的燃烧反应。
36.辅助图1，具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述燃烧喷口10上部的内径小于燃烧喷口10下部的内径。燃烧喷口10上细下粗，从而有利于自持反应热解壳体4内部热解产生的气相和固相混合物从燃烧喷口10喷出。
37.具体的，所述热解产物气固分离室11处于所述燃烧喷口10下方的部分内径逐渐变小；所述热解产物气固分离室11处于所述燃烧喷口10上方的部分内径先逐渐变大后逐渐变小。从燃烧喷口10喷出进入到热解产物气固分离室11内的气相和固相混合物，其中，气相上升至气相喷口12以输送至还原燃烧区15，固相下将通过固相喷口13进入到主燃区14。热解产物气固分离室11中间粗两头细，有利于气相从气相喷口12导出，同时有效防止固相从气相喷口12排出。
38.具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述热解产物气固分离室11与气相喷口12的连接部位设有气
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固相分离环18。气
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固相分离环18对进入气相喷口12的气相所夹杂的固相颗粒进行阻挡分离，使进入到气相喷口12内部的气相更加的纯洁。
39.辅助图2，具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述固相喷口13与所述锅炉炉膛的主燃区14连接处设有稳燃锥19；所述稳燃锥19与固相喷口13的内壁之间通过旋转叶片20连接，所述旋转叶片20之间设有通口。所述稳燃锥19靠近所述固相喷口13的一端呈锥形，稳燃锥19靠近所述主燃区14的一端呈圆台形。稳燃锥19的设计，使通过固相喷口13进入到主燃区14的固相能够稳定的燃烧，固相喷口13内的固相混合
物通过旋转叶片20之间的通口导入到主燃区14。
40.具体的，所述固相喷口13的外围与所述锅炉本体6的接触位置设有主二次风箱21。主二次风箱21与锅炉炉膛的主燃区14之间设有二次风叶片22，通过主二次风箱21由二次风叶片22向锅炉炉膛的主燃区14进行配风，使固相在主燃区14能够充分稳定的燃烧。
41.具有自持热解反应和气固分离功能的煤粉燃烧设备的一个实施例中，所述锅炉炉膛的燃尽区16连接有燃尽风口23。通过燃尽风口23向锅炉炉膛的燃尽区16进行配风，使还原燃烧区15残留的可燃物在燃尽区16充分完全燃烧，提高锅炉炉膛的热效率。
42.本实用新型设有自持反应热解组件1、热解产物气固分离组件2和锅炉单元3；自持反应热解组件1包括自持反应热解壳体4；热解产物气固分离组件2包括热解产物气固分离壳体5；锅炉单元3包括锅炉本体6；自持反应热解壳体4连接有一次风管7和等离子点火装置8，自持反应热解壳体4的内部形成有回流区9，自持反应热解壳体4的端部形成有燃烧喷口10；一次风管7导通自持反应热解壳体4内部燃烧器，等离子点火装置8连接一次风管7；热解产物气固分离壳体5顶部连接自持反应热解壳体4，热解产物气固分离壳体5内部形成有热解产物气固分离室11，燃烧喷口10处于热解产物气固分离室11中；热解产物气固分离室11的上部设有气相喷口12，热解产物气固分离室11的下部设有固相喷口13；锅炉本体6内部形成有锅炉炉膛，锅炉炉膛包括主燃区14、还原燃烧区15和燃尽区16；气相喷口12导通还原燃烧区15，固相喷口13导通主燃区14；还原燃烧区15处于主燃区14的上方，燃尽区16处于还原燃烧区15的上方。气相喷口12对称的分布在锅炉炉膛的还原燃烧区15，保证进入还原燃烧区15的气相能够充分的分布，并可以发生有效的碰撞，使含有的固态杂质聚沉到锅炉炉膛的主燃区14进行充分的燃烧。燃烧喷口10上细下粗，从而有利于自持反应热解壳体4内部热解产生的气相和固相混合物从燃烧喷口10喷出。从燃烧喷口10喷出进入到热解产物气固分离室11内的气相和固相混合物，其中，气相上升至气相喷口12以输送至还原燃烧区15，固相下将通过固相喷口13进入到主燃区14。热解产物气固分离室11中间粗两头细，有利于气相从气相喷口12导出，同时有效防止固相从气相喷口12排出。气
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固相分离环18对进入气相喷口12的气相所夹杂的固相颗粒进行阻挡分离，使进入到气相喷口12内部的气相更加的纯洁。稳燃锥19的设计，使通过固相喷口13进入到主燃区14的固相能够稳定的燃烧，固相喷口13内的固相混合物通过旋转叶片20之间的通口导入到主燃区14。主二次风箱21与锅炉炉膛的主燃区14之间设有二次风叶片22，通过主二次风箱21由二次风叶片22向锅炉炉膛的主燃区14进行配风，使固相在主燃区14能够充分稳定的燃烧。通过燃尽风口23向锅炉炉膛的燃尽区16进行配风，使还原燃烧区15残留的可燃物在燃尽区16充分完全燃烧，提高锅炉炉膛的热效率。本技术方案中回流区9的设计能够实现自持反应热解壳体4内部的煤粉稳燃状态下撤掉点火，延长等离子点火装置8的寿命，降低成本；热解产物气固分离室11能够有效的对燃烧喷口10的气相和固相进行分离，分离后的气相通过锅炉炉膛的还原燃烧区15分离还原燃烧，分离后的固相通过锅炉炉膛的主燃区14再次燃烧，本实用新型大大提高煤粉的燃烧热效率，节约资源，降低能耗，同时减少有毒有害气体的排放，避免对环境造成严重的污染。
43.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要
求保护的范围。以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。