一种煤粉预处理超低氮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，具体涉及一种煤粉预处理超低氮燃烧设备。


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，实用新型人在此背景下进行了系列技术方案的研发。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型提供一种煤粉预处理超低氮燃烧设备，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：一种煤粉预处理超低氮燃烧设备，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外壳体和热解产物气固分离内壳体；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外壳体顶部连接所述自持反应热解壳体，热解产物气固分离外壳体内部形成有热解产物气固分离室，所述热解产物气固分离内壳体处于所述热解产物气固分离室内；所述燃烧喷口处于所述热解产物气固分离室中，燃烧喷口位于所述热解产物气固分离内壳体的内侧；
9.所述热解产物气固分离外壳体和热解产物气固分离内壳体之间形成有下行气相通道，所述热解产物气固分离内壳体和所述燃烧喷口的外壁之间形成有上行气相通道；所述上行气相通道导通所述下行气相通道；所述下行气相通道的下方连通有若干气相分配通道；所述气相分配通道的末端形成有气相喷口，所述热解产物气固分离内壳体的下端形成有固相喷口；
10.所述锅炉本体内部设有炉腔，所述炉腔内部设有主燃区和还原燃烧区；所述气相分配通道末端的气相喷口导通所述炉腔的还原燃烧区；所述固相喷口导通所述炉腔的主燃区。
11.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述气相分配通道至少设有两幅，气相分配通道均匀分布在所述燃烧喷口的周围，若干所述气相分配通道末端的气相喷口等间隔的导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区。
12.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述上行气相通道的上部连接有气
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固相分离环，上行气相通道的由上之下逐渐变细；
13.所述下行气相通道与所述气相分配通道的导通位置逐渐变细。
14.作为煤粉预处理超低氮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；所述热解产物气固分离内壳体的下端呈收缩状。
15.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述一次风管的外围设有引射风箱，所述引射风箱导通所述回流区。
16.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述固相喷口与所述炉腔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。
17.作为煤粉预处理超低氮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。
18.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述固相喷口的外围设有二次风箱，所述二次风箱与炉腔的主燃区之间设有二次风叶片，所述二次风箱由二次风叶片向炉腔的主燃区进行配风。
19.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述二次风箱的进风通道从相邻的气相分配通道之间引出到热解产物气固分离外壳体外部。
20.作为煤粉预处理超低氮燃烧设备的优选方案，所述上行气相通道和下行气相通道的上方形成有中间过渡区。
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外壳体和热解产物气固分离内壳体；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；热解产物气固分离外壳体顶部连接自持反应热解壳体，热解产物气固分离外壳体内部形成有热解产物气固分离室，热解产物气固分离内壳体处于热解产物气固分离室内；燃烧喷口处于热解产物气固分离室中，燃烧喷口位于热解产物气固分离内壳体的内侧；热解产物气固分离外壳体和热解产物气固分离内壳体之间形成有下行气相通道，热解产物气固分离内壳体和燃烧喷口的外壁之间形成有上行气相通道；上行气相通道导通下行气相通道；下行气相通道的下方连通有若干气相分配通道；气相分配通道的末端形成有气相喷口，热解产物气固分离内壳体的下端形成有固相喷口；锅炉本体内部设有炉腔，炉腔内部设有主燃区和还原燃烧区；气相分配通道末端的气相喷口导通炉腔的还原燃烧区；固相喷口导通炉腔的主燃区。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上行气相通道、下行气相通道能够有效的对燃烧喷口的气相和固相进行分离，分离后的气相通过炉腔的还原燃烧区还原燃烧，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煤粉预处理超低氮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煤粉预处理超低氮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煤粉预处理超低氮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、热解产物气固分离外壳体；6、热解产物气固分离内壳体；7、锅炉本体；8、一次风管；9、等离子点火装置；10、回流区；11、燃烧喷口；12、热解产物气固分离室；13、下行气相通道；14、上行气相通道；15、气相分配通道；16、气相喷口；17、固相喷口；18、炉腔；19、主燃区；20、还原燃烧区；21、气
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固相分离环；22、引射风箱；23、稳燃锥；24、旋转叶片；25、二次风箱；26、二次风叶片；27、中间过渡区。
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，提供一种煤粉预处理超低氮燃烧设备，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外壳体5和热解产物气固分离内壳体6；所述锅炉单元3包括锅炉本体7；
30.所述自持反应热解壳体4连接有一次风管8和等离子点火装置9，自持反应热解壳体4的内部形成有回流区10，自持反应热解壳体4的端部形成有燃烧喷口11；所述一次风管8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9连接所述一次风管8；
31.所述热解产物气固分离外壳体5顶部连接所述自持反应热解壳体4，热解产物气固分离外壳体5内部形成有热解产物气固分离室12，所述热解产物气固分离内壳体6处于所述热解产物气固分离室12内；所述燃烧喷口11处于所述热解产物气固分离室12中，燃烧喷口11位于所述热解产物气固分离内壳体6的内侧；
32.所述热解产物气固分离外壳体5和热解产物气固分离内壳体6之间形成有下行气相通道13，所述热解产物气固分离内壳体6和所述燃烧喷口11的外壁之间形成有上行气相通道14；所述上行气相通道14导通所述下行气相通道13；所述下行气相通道13的下方连通有若干气相分配通道15；所述气相分配通道15的末端形成有气相喷口16，所述热解产物气固分离内壳体6的下端形成有固相喷口17；
33.所述锅炉本体7内部设有炉腔18，所述炉腔18内部设有主燃区19和还原燃烧区20；所述气相分配通道15末端的气相喷口16导通所述炉腔18的还原燃烧区20；所述固相喷口17导通所述炉腔18的主燃区19。
34.煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述气相分配通道15至少设有两幅，气相分配通道15均匀分布在所述燃烧喷口11的周围，若干所述气相分配通道15末端的气相喷口16等间隔的导通所述锅炉炉膛的还原燃烧区20。气相分配通道15可以设置两幅，气相分配通道15末端的气相喷口16对称的分布在燃烧喷口11两侧，且两幅气相喷口16对称的分布在炉腔18的还原燃烧区20两侧，保证进入还原燃烧区20的气相能够充分的分布以达到充分燃烧的效果。
35.煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述上行气相通道14的上部连接有气
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固相分离环21，上行气相通道14的由上之下逐渐变细；所述下行气相通道13与所述气相分配通道15的导通位置逐渐变细。其中，上行气相通道14的气
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固相分离环21能够有效地分离气相中含有的固相颗粒，固相颗粒分离后可以聚沉到固相喷口17以进入炉腔18的主燃区19进行燃烧。
36.具体的，上行气相通道14和下行气相通道13的上方形成有中间过渡区27。由于上行气相通道14和下行气相通道13之间存在一个转弯，且设有中间过渡区27能够使气相尽可能纯洁的进入到气相分配通道15末端的气相喷口16。同时气相分配通道15较细，有效的增加气相在气相喷口16处的冲击力，保证气相喷出后充分发散以达到充分燃烧效果。
37.煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述燃烧喷口11上部的内径小于燃烧喷口11下部的内径；所述热解产物气固分离内壳体6的下端呈收缩状。燃烧喷口11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11喷出。热解产物气固分离内壳体6呈收缩状有利于固相的聚沉。
38.煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述一次风管8的外围设有引射风箱22，所述引射风箱22导通所述回流区10。引射风箱22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。
39.辅助图2，煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述固相喷口17与所述炉腔18的主燃区19连接处设有稳燃锥23；所述稳燃锥23与固相喷口17的内壁之间通过旋转叶片24连接，所述旋转叶片24之间设有通口。所述稳燃锥23靠近所述固相喷口17的一端呈锥形，稳燃锥23靠近所述主燃区19的一端呈圆台形。稳燃锥23的设计，使通过固相喷口17进入
到主燃区19的固相能够稳定的燃烧，固相喷口17内的固相混合物通过旋转叶片24之间的通口导入到主燃区19。
40.辅助图1和图2，煤粉预处理超低氮燃烧设备的一个实施例中，所述固相喷口17的外围设有二次风箱25，所述二次风箱25与炉腔18的主燃区19之间设有二次风叶片26，所述二次风箱25由二次风叶片26向炉腔18的主燃区19进行配风。所述二次风箱25的进风通道从相邻的气相分配通道15之间引出到热解产物气固分离外壳体5外部。通过二次风箱25向炉腔18的主燃区19进行配风，使固相的可燃物在主燃区19充分燃烧，提高炉腔18的热效率。
41.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外壳体5和热解产物气固分离内壳体6；锅炉单元3包括锅炉本体7；自持反应热解壳体4连接有一次风管8和等离子点火装置9，自持反应热解壳体4的内部形成有回流区10，自持反应热解壳体4的端部形成有燃烧喷口11；一次风管8导通自持反应热解壳体4内部燃烧器，等离子点火装置9连接一次风管8；热解产物气固分离外壳体5顶部连接自持反应热解壳体4，热解产物气固分离外壳体5内部形成有热解产物气固分离室12，热解产物气固分离内壳体6处于热解产物气固分离室12内；燃烧喷口11处于热解产物气固分离室12中，燃烧喷口11位于热解产物气固分离内壳体6的内侧；热解产物气固分离外壳体5和热解产物气固分离内壳体6之间形成有下行气相通道13，热解产物气固分离内壳体6和燃烧喷口11的外壁之间形成有上行气相通道14；上行气相通道14导通下行气相通道13；下行气相通道13的下方连通有若干气相分配通道15；气相分配通道15的末端形成有气相喷口16，热解产物气固分离内壳体6的下端形成有固相喷口17；锅炉本体7内部设有炉腔18，炉腔18内部设有主燃区19和还原燃烧区20；气相分配通道15末端的气相喷口16导通炉腔18的还原燃烧区20；固相喷口17导通炉腔18的主燃区19。上行气相通道14的气
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固相分离环21能够有效地分离气相中含有的固相颗粒，固相颗粒分离后可以聚沉到固相喷口17以进入炉腔18的主燃区19进行燃烧。引射风箱22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。上行气相通道14和下行气相通道13的上方形成有中间过渡区27。由于上行气相通道14和下行气相通道13之间存在一个转弯，且设有中间过渡区27能够使气相尽可能纯洁的进入到气相分配通道15末端的气相喷口16。同时气相分配通道15较细，有效的增加气相在气相喷口16处的冲击力，保证气相喷出后充分发散以达到充分燃烧效果。燃烧喷口11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11喷出。热解产物气固分离内壳体6呈收缩状有利于固相的聚沉。稳燃锥23的设计，使通过固相喷口17进入到主燃区19的固相能够稳定的燃烧，固相喷口17内的固相混合物通过旋转叶片24之间的通口导入到主燃区19。通过二次风箱25向炉腔18的主燃区19进行配风，使固相的可燃物在主燃区19充分燃烧，提高炉腔18的热效率。本技术方案中回流区10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9的寿命，降低成本；热解产物气固分离室12上行气相通道14、下行气相通道13能够有效的对燃烧喷口11的气相和固相进行分离，分离后的气相通过炉腔18的还原燃烧区20还原燃烧，分离后的固相通过锅炉炉膛的主燃区19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。
42.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。