改造型燃烧稻壳的新型锅炉及用其生产保温覆盖剂的方法
【专利摘要】本发明公开一种改造型燃烧稻壳的新型锅炉，包括喷燃器，及与喷燃器相匹配的前拱，前拱在靠近炉膛内侧的一端设有凸台。本发明的锅炉稻壳燃烧后产生的一定固定碳含量的稻壳灰具有较好的经济价值，可应用于金属冶炼行业领域如：连续铸造，RH等的各种铁水包的保温，加强冒口金属液顶面散布剂的保温，连续铸造Tundishes的保温，用于防止造块镇静钢的铁水面的氧化。并具有以下特点：优越燃烧性、导热率低、断热性高、热量高保温效果好、扩散性良好、使用原单位小等。
【专利说明】改造型燃烧稻壳的新型锅炉及用其生产保温覆盖剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锅炉改燃【技术领域】。更具体地，涉及一种改造型燃烧稻壳的新型锅炉 及用其生产保温覆盖剂的方法。
【背景技术】
[0002] 现有的燃煤链条锅炉大多数采用烟煤作燃料，能耗大，烟气排放量大，污染环境， 热效率较低。也有部分小型锅炉做了由燃煤改燃稻壳的改造，但是存在运行不达产、炉膛温 度较低、烟尘量大、燃料利用率低的问题，另外产生的灰渣不能得到有效、合理、高附加值利 用，影响环境。本发明是针对原有的35吨以下的燃煤链条锅炉进行改造，使前拱与喷燃器 匹配，更适合以稻壳作为燃料。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种改造型燃烧稻壳的新型锅炉。该锅 炉利用现有燃煤链条锅炉进行改造，使其具备燃用稻壳条件，采用喷燃器风力输送稻壳，采 用悬浮热解技术，热解收缩后的焦炭沉降在火床上继续燃烧，提高了床层稳定性的同时也 显著降低了床层的初始堆积厚度和飞灰份额，并能在保证锅炉正常工作的前提下，通过调 整锅炉运行工况参数，获得符合质量标准要求的金属冶炼行业用保温覆盖剂（含碳量较高 的稻壳碳）。项目改造完成运行后，1吨稻壳在生产3. 5吨蒸汽（< 2. 5MPa)的同时，附产 150-200kg保温覆盖剂。
[0004] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种利用上述锅炉生产保温覆盖剂的方 法。
[0005] 为解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种改造型燃烧稻壳的新型锅炉，包括料斗、炉排、燃料输送系统和炉膛；所述燃 料输送系统的出口与料斗的上端连接，其特征在于：还包括喷燃器和设于炉膛进口处与喷 燃器相匹配的前拱，所述前拱在靠近炉膛内侧的一端设有凸台，所述喷燃器设置在所述料 斗的下端，所述喷燃器的下方为炉排），所述喷燃器设于炉膛进口处。
[0007] 优选地，所述前拱是由倾斜段和水平段相结合构成的拱形，所述前拱的倾斜段的 长度占前拱总长度的30%，角度为45°。
[0008] 优选地，所述喷燃器为阶梯型，喷燃器出口由隔板由上至下分割出三个喷嘴，且隔 板呈阶梯式排列；所述喷燃器的宽度为90-250mm，燃料运输距离为500-1000mm，隔板之间 的间距为180-450mm ;所述喷燃器的出口风速为20m/s，过量空气系数为1. 3 ;所述喷燃器至 少有三个，所述炉排风量占总风量的60%。
[0009] 优选地，所述凸台的高度为100-200mm;所述料斗的下表面与炉排上表面之间的 间隙为15-35cm，所述炉排的送料速度为10-15米/小时。
[0010] 稻壳的堆积密度为96-160kg/m3,不足煤炭的1/5,低位发热量为3400kcal/kg，约 为原煤的60%，在相同的热效率情况下，要达到相同的燃烧功率，炉膛内稻壳的体积需是煤 炭的8-10倍，即使燃用稻壳时炉排速度是燃煤的2倍，在保证正常燃烧负荷时，燃料层的堆 积厚度也是燃煤时的4-5倍，应达到500mm以上才能达到额定出力。在改为稻壳燃料后，即 使把煤闸板提到最高点（200-300_)也不能满足锅炉的燃烧负荷。稻壳燃料和煤炭相比， 挥发分含量高达70 %，着火容易，但是固定碳燃烬较为困难，原有锅炉对于稻壳燃料适应性 差。
[0011] 本发明的拱形设计在考虑稻壳燃烧特性的同时，要与喷燃器匹配，以便更好的组 织炉内燃烧。稻壳由喷燃器喷入炉膛，撞击前拱后沉降至炉排上，稻壳的挥发分含量高，着 火容易，主燃区靠前，部分稻壳在飞行过程中得到干燥和热解收缩，热解产生的可燃气体进 一步促进了此过程的进行，由于稻壳热解后会收缩50%左右，也使火床上的燃料厚度有所 减小。
[0012] 本发明前拱采用倾斜段与水平段相结合拱形，倾斜段是为了更好的和喷燃器相匹 配，前拱的总长度（a段长度）延长，b段起到压火的作用，促使着火点后移，以免烧坏煤闸 板和煤斗，同时起到支撑喷燃器的作用。
[0013] 为解决上述第二个技术问题，本发明一种利用上述改造型燃烧稻壳的新型锅炉生 产保温覆盖剂的方法，包括如下步骤：
[0014] 稻壳经喷燃器1进入炉膛，部分稻壳撞击前拱壁后沉降，另一部分随着喷料风在 前拱壁面形成一投贴壁射流，撞击前拱出口处的凸台3后沉降；稻壳在进入炉膛到沉降的 过程中不断的吸收热量，经燃烧和热解过程，热解过程中，稻壳开始收缩，使相同高度的床 层上堆积了更多的焦炭，同时产生的挥发燃烧消耗了大量的空气，阻碍了氧气向焦炭表面 的扩散，阻碍了焦炭燃烧；焦炭沉降到炉排5上面后，通过鼓风机变频和各风室风门控制炉 排风量，以及通过稻壳焦炭的炉内停留时间来控制灰渣的含碳量，运行过程中在保证挥发 分燃烧的前提下，控制鼓风风量小于额定风量的30%，后拱区风门全部关闭，得到符合质量 标准要求的商品保温覆盖剂。保温覆盖剂出炉采用原有燃煤出渣系统，冷却后标包包装入 库。
[0015] 本发明的有益效果如下：
[0016] 设计了科学合理的锅炉前拱拱形改造方案、喷燃器供料方案、锅炉运行工艺控制 方法，同时提出了原料输送、除尘系统的配套方案。改造完成运行后，吨稻壳产汽量可达3. 5 吨以上，可产保温覆盖剂150kg以上。锅炉热效率较燃煤可提高5%以上，烟气中二氧化硫 排放量较燃煤下降90%以上，蒸汽生产成本较燃煤可下降20%以上，保温覆盖剂市场价在 1000元/吨左右，又带来了新的经济增长点，综合经济效益较改造前提高了 50%以上。既解 决了燃煤链条锅炉采用烟煤作燃料，能耗大，烟气排放量大，污染环境，热效率较低的问题。 也解决了部分小型锅炉做了由燃煤改燃稻壳的改造后，存在的运行不稳定、炉膛温度较低、 烟尘量大、燃料利用率低的问题。本发明使用的燃料为农业废弃物，属可再生能源，促进了 农业废弃物的综合利用，符合国家的有关节能减排政策。适用范围广，实用性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0018] 图1为本发明的结构示意图；
[0019] 图2为本发明的前拱和喷燃器安装示意图；
[0020] 图3为本发明的喷燃器的主体结构示意图。
[0021] 图中，1-喷燃器，2-前拱，3-凸台，4-料斗，5-炉排，6-燃料输送系统，
【具体实施方式】
[0022] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0023] 参见图1至图3,本发明的改造型燃烧稻壳的新型锅炉，在锅炉上设置与喷燃器1 相匹配的前拱2,前拱2是由倾斜段和水平段相结构合构成的拱形，前拱2的出口设有高度 为100-200_(图2中高度d)的凸台3 ;在锅炉的料斗4的下端设置喷燃器1 ;料斗4的下 表面与炉排5上表面之间的间隙为15-35cm，炉排5送料速度为10-15米/小时；锅炉的一 侧设置机械式燃料输送系统6。
[0024] 前拱2的倾斜段的长度占前拱总长度的30%，角度（即a )为45°。
[0025] 本发明前拱采用倾斜段与水平段相结合拱形，倾斜段是为了更好的和喷燃器相匹 配，前拱的总长度延长20%，b段起到压火的作用，促使着火点后移，以免烧坏煤闸板和煤 斗，同时起到支撑喷燃器的作用。a段设计长度较原来延长20%。拱的凸台高度：4、6、10、 15、20、35T/H锅炉分别按50、70、90、120、150、200mm设计。前拱的高度h不做改动。倾斜段 长度占前拱总长度的30%，另外在前拱区的出口增加高度为100-200mm凸台，可以改变前 拱区贴壁射流的流动轨迹，增加这股射流的扰动和停留时间。本发明采用气力给料，前拱区 的覆盖率得到了提高，提高了前拱区温度水平，促进热解过程的进行，使稻壳燃料在炉膛空 间内较大程度的完成热解，然后收缩沉降，给料气流不仅提高了前拱区的扰动，也可以有效 的防止微爆燃。
[0026] 喷燃器1为阶梯型，喷燃器出口由隔板由上至下分割出三个喷嘴，且隔板呈阶梯 式排列；所述喷燃器1的宽度为90-250mm，燃料运输距离为500-1000mm，隔板之间的间距为 180-450mm ;所述喷燃器1的出口风速为20m/s，过量空气系数为1. 3 ;所述喷燃器1至少有 三个，所述炉排风量占总风量的60%。
[0027] 喷燃器的主要作用是将稻壳从料斗中吹入炉膛，并且使稻壳在炉膛横面上分布均 匀。考虑到稻壳表面粗糙，流动性差，长距离输送和变向都会增加稻壳在管道中堵塞的可 能性，本发明使稻壳在喷燃器中的运输距离为500-1000mm，为了保证输送的稳定性，设计 了三级喷嘴以保证顺利输送。喷燃器出口方向一半向上起跳，气流沿着前拱拱壁形成一投 贴壁射流，另一半采用阻挡件来组织稻壳在炉膛内的飞行轨迹。蒸汽产量4-15T/H间的锅 炉采用三个喷燃器设计，两边宽度为90-250mm之间，中间宽度为180-450mm之间。蒸汽产 量20-35T/H间的锅炉采用五个喷燃器设计，两边宽度为90-250mm之间，中间三个宽度为 180-450mm之间。所有喷燃器等分炉排煤斗横面。喷燃气出口风速为20m/s，过量空气系数 按1. 3,为保证炉排的冷却度，炉排风量按总风量的60%。喷燃器喷料风机按照锅炉炉排鼓 风机风量和风压设置，风量采用变频调解控制。喷燃器总长度及各挡流板长度现场测量确 定，弧形出口设在在前拱倾斜段起点，弧形出口弧度为45°。4、6、10、15!711锅炉安装三个 喷燃器，中间大，两端小；20、25、35T/H锅炉安装五个喷燃器，中间三个大，两端小。各喷燃 器中心等分炉排煤斗横面。喷燃料配套鼓风机选择与炉排鼓风机同样型号，采用变频控制 风量和风压，喷燃气出口风速约20m/s。
[0028] 6、10、15、20、35了/11锅炉喷燃器结构尺寸见下表：
[0029]
【权利要求】
1. 一种改造型燃烧稻壳的新型锅炉，包括料斗（4)、炉排（5)、燃料输送系统（6)和炉 膛；所述燃料输送系统（6)的出口与料斗（4)的上端连接，其特征在于：还包括喷燃器（1) 和设于炉膛进口处与喷燃器（1)相匹配的前拱（2)，所述前拱（2)在靠近炉膛内侧的一端 设有凸台（3)，所述喷燃器（1)设置在所述料斗（4)的下端，所述喷燃器（1)的下方为炉排 (5)，所述喷燃器（1)设于炉膛进口处。
2. 根据权利要求1所述的改造型燃烧稻壳的新型锅炉，其特征在于：所述前拱（2) 是由倾斜段和水平段相结合构成的拱形，所述前拱（2)的倾斜段的长度占前拱总长度的 30%，角度为45°。
3. 根据权利要求1所述的改造型燃烧稻壳的新型锅炉，其特征在于：所述喷燃器（1) 为阶梯型的三级喷嘴，喷燃器出口由隔板由上至下分割出三个喷嘴，且隔板呈阶梯式排 列；所述喷燃器（1)的宽度为90-250mm，燃料运输距离为500-1000mm，隔板之间的间距为 180-450mm ;所述喷燃器（1)的出口风速为20m/s，过量空气系数为1. 3 ;所述喷燃器（1)至 少有三个，所述炉排风量占总风量的60%。
4. 根据权利要求1所述的改造型燃烧稻壳的新型锅炉，其特征在于：所述凸台（3)的 高度为100-200mm;所述料斗（4)的下表面与炉排（5)上表面之间的间隙为15-35cm，所述 炉排（5)的送料速度为10-15米/小时。
5. -种利用权利要求1所述的改造型燃烧稻壳的新型锅炉生产保温覆盖剂的方法，其 特征在于，包括如下步骤： 1) 稻壳经料斗和喷燃器（1)进入炉膛，稻壳沉降； 2) 稻壳在进入炉膛到沉降的过程中不断的吸收热量，经燃烧和热解，使相同高度的床 层上堆积了更多的焦炭； 3) 焦炭沉降到炉排（5)上面后，通过鼓风机变频和各风室风门控制炉排风量，以及通 过稻壳焦炭的炉内停留时间来控制灰渔的含碳量，控制鼓风风量小于额定风量的30%，后 拱区风门全部关闭，得到保温覆盖剂。
【文档编号】F23N3/00GK104235833SQ201410395089
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】孙超, 孙魏, 刘永安, 林岩 申请人:吉林省瑞昊能源科技有限公司