[發明專利]一種自凈除塵低NOxSOx凝水式超效率四膛三循環水煤漿鍋爐

無效

• 申請號: 201110156677.0
• 申請日: 2011-06-13
• 公開（公告）號: CN102287811A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 管理
• 申請（專利權）人: 管理
• 主分類號: F23C9/00
• 分類號: F23C9/00;F23L7/00;F23J15/04;F23J15/06;B01D53/83;B01D53/60;B01D50/00
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技術領域

本發明及一種自凈除塵低NOxSOx凝水式超效率四膛三循環水煤漿鍋爐技術，尤其是設有干熱爐膛，膛設水煤漿燃燒器、控溫污水燃燒器，設有上下導煙墻沖刷管束的對流換熱膛，設有離心煙氣塵灰石粉再循環灰分離心膛、凝水式吸熱超導管束膛的四膛式結構，實現徹底燃燒、脫硫減氮與超凈除塵、焚燒工業污水與顯熱潛熱充分回收利用的“燃水煤漿·兼焚污水·低NOxSOx·超凈除塵·凝水水回收·余熱回用”式功能配置為一體超超效率的四膛三循環水煤漿鍋爐。

背景技術

目前，公知的水煤漿鍋爐所耗水煤漿由60～65％的煤、34～40％左右的水及少量化學添加劑制成，雖然可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩定燃燒，可代替燃料油用于鍋爐、電站、工業爐和窯爐，具有燃燒效率高達到98％以上、減少環境污染、改善勞動條件和節省用煤等優點(經過近30年的發展，中國水煤漿的發展已達到世界領先水平)。但是，由于34～40％左右的水在水煤漿燃燒過程中非但沒有熱貢獻，反而大量吸收熱量并造成十分過量的潛熱損失……圍繞著這種缺陷給水煤漿的生產和應用的諸多領域構成了水煤漿事業發展的若干瓶頸。

發明內容

本發明的目的是：首先是通過干熱爐膛的技術創新將水煤漿漿滴表面蒸發的水汽，滯于其內實現氫氧分解并與待燃煙素混合燃燒；同時，借干熱爐膛的水冷度極低需要降低爐膛溫度之機會噴入工業污水以穩定控溫；隨后又在管束對流受熱膛將火焰和煙氣流溫度階段性降至200℃左右時，經灰分離心膛分流煙氣再循環除塵膛分離1微米粒徑以上的粉塵循環的同時，又把一部分煙氣返回燃汽干熱爐膛構成煙氣再循環實現低氮(NOx)燃燒并蕩起干熱爐膛內的煤灰與焚燒工業污水的堿性灰份而強化脫硫(SOx)，最終把所有煤灰自然沉降在對流換熱膛內；最后是在超導管束膛內凝水吸熱將200℃左右的煙氣降至60℃左右并把潛熱回收并利用80％左右，也把凝結的大量“蒸餾水”中性PH值下回收并利用96％左右。

本發明的目的是這樣實現的：在周體準絕熱保溫爐壁和合理布置水冷壁的鍋爐主體承壓總成構造內前部中設干熱爐膛(膛前設一至若干水煤漿燃燒器和適型的控溫污水燃燒器，膛內為方(圓)單設或隔分空間由耐火材料砌筑或剛玉混凝澆注而成；膛頂內隔有若干反射墻而帽式或“б”字型倒焰頂；膛帽下周設或“б”字型頂部設有右(或左)向火焰出口；膛下為準漏斗型內腔，底向下開一至若干手動或自動密閉落灰口，側后設一至若干循環煙氣入口)，爐膛火焰出口外周布承壓總成的水冷管束而向后主設管束對流受熱系統(系統由若干上下導流爐墻，墻與墻彼此上下錯位設過煙口排)，系統后位中設煙氣分流灰分離心膛(除塵膛為雙層金屬圓柱錐密閉雙套空腔體結構，內膽柱腔內壁上下設螺旋導流片而上頂中心豎向外通的排煙口，口下吊懸聚流芯筒近抵落灰口，柱腔上部頂側向外套腔內周開若干豎向狹窄半邊翻口，柱腔下部側向管束系統閉合穿外層套體通設一至若干入煙口，內膽錐腔正中下設排灰內腔口；外套柱腔壁通體閉合，唯有外套錐腔正中下設排灰外腔口和錐體豎或橫向開副引風機的分煙口)，自灰分離心膛的下面直到整個爐下面對應所有落灰口等下統一設承灰鏈條系統而統一于灰池系一并密閉，灰分離心膛向后的超凈排煙口繼通通入超導管束膛，膛系上設直流蛇行水的圓(方)管道式直流鍋筒，鍋筒內是由超導熱管頂端小段授熱而來的管道續流通道(方式扁鍋筒內則設有上下或左右彼此導續流的導續水板)內，膛系下設由集箱式直流鍋筒之豎向集束熱管平行穿入90～95％長度豎至底部并均勻布在裝有數十乃至百道以上的噴淋水組合不銹鋼紗網疊層水墻，或者左右導煙流或者直排煙，以及全底設有左右層遞接力導水積水槽墻的耐腐蝕“煙道式直流爐膛”內，其鍋筒內直流式接力加熱系統的鍋爐給水或可在加設濾濕器后直接分、供汽給過熱器，其爐膛內直流式接力將所有鍋爐煙氣降溫降濕)，而最終在尾部排煙口接向主引風機和排煙煙囪構成四膛三循環的水煤漿鍋爐。這樣，當水煤漿的漿液進入預高溫的干熱爐膛之后，漿滴表面的水分會快速蒸發出來，固體表面溫度急劇上升，最后著火燃燒。起燃之后，漿滴內部水分繼續汽化，產生的蒸汽穿過多孔的燃燒區與燃料中的碳發生反應，加速燃燼(加入石灰石后，可在爐內進行簡單脫硫，當鈣硫摩爾比為2時，脫硫效率可達80％以上)；由于橫向燃燒水煤漿的火焰流與再循環的豎或斜向上煙氣流合力旋、卷動燃燒的同時又將大量灰粉帶起和石灰石循環入干熱爐膛以強化脫除SOx效果和減降NOx污染負荷；旋、卷動燃燒中，由于水分子獲得了足夠高的勢能便超速上升，把所燃水煤漿中的水分大部分滯留在爐膛頂部的熱分解渦流腔中氫氧分解與煤煙混合并燃燒(事實上，本發明人早在2001年5月2日在浙江東陽市所作的“無空氣的水助燃之下的水煤燃燒”實驗中成功運行，經國家環保局北京除塵設備檢測中心的三晝兩夜的連續測試為“煤的‘低位發熱量30270kj/kg’之下，‘燃料消耗量110kg/h，爐窯實測負荷1.18MW’”詳見《爐窯測環檢字〔2001〕第15號》)，后來因為檢測人員不敢相信“無空氣的水助燃的水煤燃燒”但“客觀上又實在找不出‘隨時將有可能透風的裂縫用泥糊嚴之外還有透風的理由’”，在測試現場爭執無果后我們又請由地方于2001年5月9日再度檢測并出具經美國KN900自動檢測儀可讀數據自動記錄性數據的《東環監測報2001氣字第2001026號》報告，報告出“1、2、3#的NOx分別為24、26、14mg/Nm³”的結果——與當時國際上純氧助燃燃煤的氮氧化物排放指標十分相當)；由于爐膛干熱，在超溫時則可由控溫污水燃燒器噴入工業污水予以控溫而一舉兩得(包括水煤漿中的水在內，所有多加之水在爐膛內吸熱又都在凝水式吸熱超導管束膛內予以大部回用，熱損失可以忽略不計，不會明顯影響系統熱效率)；當火焰從火焰出口引出自前向后下上而又上下沖刷管束降溫到200℃時自爐膛下方進入煙氣分流再灰分離心膛的入煙口，口引煙入除塵膛內膽腔受螺旋肋片導引旋轉使灰塵產生離心力繞吊筒向上，上灰順膽壁由副引風機引經各半邊翻口、外膽腔、再循環分煙口不斷返煙去爐膛的煙氣再循環入口，而大部無塵煙氣經排煙口引入凝水式吸熱超導管束膛內；由于凝水式吸熱超導管束膛內自前向后依次降溫噴淋降雨式排煙使得各段超導熱管的介質溫度也相應形成高低梯度，這當然就形成了對應超導熱管頂端授熱給鍋筒內直流式接力加熱直至等同或略高于承壓總成熱出力參數，也正是由于足夠多的噴淋水組合不銹鋼紗網疊層水墻布置密度，尤其不銹鋼紗網疊層中普遍重力合引風力拉生水膜被煙氣沖破生成飛沫更此起彼伏地充滿煙道內，內因飛沫充沛極大地提高了汽水換熱和潛熱汽體凝水顯熱化的汽(氣)液比值，在主引風機的引力之下水沫四濺且橫向后移充滿煙道而無一不是汽凝降雨，雨既降便生成“干熱風”，風則授熱給超導熱管，雨落槽墻，墻又局水接力后即排至尾，尾又經抽水機抽水送向上部噴淋管道，凝結水不斷增加的水量從溢流管排出(即形成了超導管束膛內被主引風機引動排煙由兩墻上下彼此錯位接力導引煙主流經過流口的循環噴淋水管淋水不銹鋼細紗單網透煙拉膜的紗網水墻與左右彼此錯位接力直流式導水積水槽墻、導水槽溝尾設的循環抽水管口由噴淋水泵循環噴淋拉膜介于超導管束的吸熱凝水工作原理)……周而復始，整個“燃水煤漿·兼焚污水·低NOxSOx·超凈除塵·凝水水回收·余熱回用”(由污水燃燒量的大小控制水煤漿燃燒在干熱爐膛的高低溫，燃燒中石灰石粉自上而下極速煅燒釋放二氧化碳生成生石灰粉脫硫并隨再循環自灰分離心膛分離煙塵而來的部分煙氣多次懸浮循環在850℃左右膛之中保持低NOxSOx燃燒，隨火引出的灰塵在對流換熱膛中沒有沉降下來最終只能被灰分離心膛內半邊翻口在離心分離狀態下給再循環沉降到對流換熱膛下的管束落灰口內，而被脫硫減氮和除塵的含有大量潛熱水分的煙氣被引入超導管束膛，在紗網水墻或毛細孔水墻引排煙水墻所噴淋之水拉膜生沫的極大的氣液比下吸熱并大量凝結吸附水汽分子并隨淋入導水槽溝內授熱經超導管束加熱到直流鍋筒或直流扁箱而將煙氣排經主引風機到煙囪的水煤漿鍋爐燃燒與環保節能工作原理)系統的排煙顯熱指標可保持60℃左右，排煙煙汽潛熱棄損率和煙塵排放指標都優于任何現行常規燃煤鍋爐。