專利名稱：一種全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一種全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，屬于電站和工業(yè)用鍋爐領(lǐng)
域，具體涉及一種全燒高爐煤氣的蒸汽鍋爐。
背景技術(shù)：
高爐煤氣不同于其他的可燃?xì)怏w(天然氣、焦?fàn)t煤氣等)，它本身含有N2、C02等約 70%的惰性氣體，可燃成分C0、 4僅占約30%，因此其發(fā)熱量很低，僅為3000 3800kJ/ Nm 著火溫度為530 65(TC，并隨其成分的波動(dòng)略有變化。因此，在爐膛內(nèi)燃燒時(shí)火焰溫 度水平低，燃燒不穩(wěn)定、輻射力不足、難于燃盡，單位發(fā)熱量所產(chǎn)生的煙氣體積很大，約為燃 煤鍋爐煙氣體積的1. 4 1. 5倍，因而降低鍋爐排煙溫度比燃煤鍋爐要難，并須布置大量的 對(duì)流受熱面。 在我國(guó)，目前高爐煤氣主要以輔助燃料的形式用于電站鍋爐的參燒，但仍有部分 未加以任何利用，直接放散至大氣中將其燒掉，不僅將本可利用的能源白白浪費(fèi)，而且造成 大氣環(huán)境的污染。當(dāng)然，近年來(lái)也有一些關(guān)于全燒高爐煤氣的中溫中壓(或高溫高壓)蒸 汽鍋爐設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)例的出現(xiàn)，由于高爐煤氣上述的燃燒特性，與常規(guī)的燃?xì)鉅t型相比，在 燃燒器無(wú)特殊的著火和穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的情況下，現(xiàn)有的高爐煤氣爐型有的是在爐膛內(nèi)增設(shè)蓄熱 穩(wěn)燃裝置，有的采用縮腰的半開(kāi)式爐膛等型式設(shè)計(jì)，其目的均在于強(qiáng)化高爐煤氣在爐內(nèi)的 燃燒。 例如蓄熱穩(wěn)燃裝置設(shè)在爐膛底部的設(shè)計(jì)，雖然此蓄熱穩(wěn)燃裝置輔助燃燒器以利于 強(qiáng)化高爐煤氣在爐內(nèi)的燃燒，但同時(shí)也存在不足，由于設(shè)在爐膛底部的蓄熱穩(wěn)燃裝置是由 非金屬耐火材料筑成，其與爐底四周的接觸面積過(guò)大(且爐膛水冷壁受熱時(shí)向下膨脹)，不 利于此處的密封，鍋爐散熱損失增大。同時(shí)由于該裝置體積大、熱容量大，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)在 加熱爐膛的同時(shí)也要加熱該裝置，延長(zhǎng)了鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間。 再例如縮腰的半開(kāi)式爐膛設(shè)計(jì)，雖然因爐膛中部的收縮設(shè)計(jì)有利于強(qiáng)化高爐煤氣 在爐內(nèi)的燃燒，但卻會(huì)導(dǎo)致煙氣在縮腰處發(fā)生轉(zhuǎn)彎和加速，增加了煙氣在爐膛內(nèi)的阻力，即 增加了引風(fēng)機(jī)電耗，同時(shí)也增加了前后墻水冷壁內(nèi)水循環(huán)的阻力，不利于鍋爐的安全運(yùn)行。 此外，上述兩種結(jié)構(gòu)均增加了產(chǎn)品的制造、安裝難度和工作量，無(wú)疑增加了產(chǎn)品的 費(fèi)用支出和生產(chǎn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，以一種熱效率
高、運(yùn)行穩(wěn)定的鍋爐，解決煉鐵高爐副產(chǎn)品-高爐煤氣的回收利用問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高爐煤氣高效
利用，達(dá)到綠色環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)。 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，包括鍋筒、爐膛、燃燒器和對(duì)流受 熱面等主要部件，特點(diǎn)是鍋筒為單鍋筒，爐膛1為矩形斷面的全膜式壁結(jié)構(gòu)，爐膛出口處由后墻水冷壁回折形成折焰角4，使后墻水冷壁在此形成兩路，一路在爐膛出口處形成凝渣管 5，另一路在爐膛出口處形成斜底墻6并與水平煙道相連，水平煙道末端與豎井煙道連接， 燃燒器3在爐膛兩側(cè)墻的下部對(duì)沖布置，燃燒器3為旋流式、內(nèi)外雙層圓形噴口結(jié)構(gòu)，噴口 15的前部設(shè)計(jì)為絕熱燃燒室16，其中心設(shè)置有鈍體17，高爐煤氣由高爐煤氣入口 18從內(nèi)層 通道經(jīng)鈍體進(jìn)入噴口 15，熱風(fēng)由熱風(fēng)入口 19從外層經(jīng)旋流葉片20導(dǎo)入噴口 15，爐膛底部 為封閉水冷爐底2，爐膛整體為全懸吊式設(shè)置。 上述燃燒器的鈍體上設(shè)有小孔21。 上述水平煙道布置有高溫過(guò)熱器7和低溫過(guò)熱器8，之間設(shè)有一級(jí)噴水減溫器9。 上述豎井煙道尾部依次布置有高溫省煤器11、高溫空預(yù)器12、低溫省煤器13和低 溫空預(yù)器14。 上述爐膛出口與水平煙道之間設(shè)置有三向金屬波紋膨脹節(jié)10。 上述爐膛的底部為具有小傾斜角度的封閉水冷爐底2。 本實(shí)用新型全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，采用的是單鍋筒，爐膛為全膜式 壁結(jié)構(gòu)，燃燒器對(duì)沖布置在爐膛兩側(cè)墻的下部，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置科學(xué)。 (1)根據(jù)上述燃燒器結(jié)構(gòu)，高爐煤氣和經(jīng)旋流噴出的熱風(fēng)在絕熱燃燒室內(nèi)充分混 合，并在鈍體下游形成強(qiáng)烈的回流區(qū)，該回流區(qū)具有高溫低速的特點(diǎn)，一小股煤氣從鈍體上 的小孔首先進(jìn)入回流區(qū)，增加該區(qū)域的可燃物濃度，并在高溫低速的有利環(huán)境下先行著火， 在回流區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定的火源，此火源即可迅速加熱并點(diǎn)燃回流區(qū)后的主煤氣流。此種擴(kuò)散 燃燒方式，充分保證了高爐煤氣的穩(wěn)定著火和完全燃燒，比通常使用的預(yù)混式燃燒方式有 效提高爐膛內(nèi)的火焰溫度，增強(qiáng)其熱輻射力，特別是在低負(fù)荷狀態(tài)下(30% BMCR時(shí))，仍能 保證高爐煤氣穩(wěn)定、高效燃燒。此外，熱風(fēng)采用旋流方式供入，可加強(qiáng)煤氣和空氣的混合并 強(qiáng)化回流區(qū)，絕熱燃燒室采用耐火澆注料作內(nèi)襯，可起很好的蓄熱作用，增加燃燒器的穩(wěn)焰 能力。 (2)由于燃燒器的結(jié)構(gòu)能充分保證高爐煤氣的著火、燃燒和燃盡，所以爐膛不需 要再設(shè)置類似于蓄熱穩(wěn)燃裝置或縮腰等起輔助穩(wěn)燃作用的結(jié)構(gòu)，因此爐膛結(jié)構(gòu)得到大大簡(jiǎn) 化，將其設(shè)計(jì)為全膜式壁的方形結(jié)構(gòu)，密封性好、煙氣阻力小，設(shè)計(jì)、制造和安裝簡(jiǎn)單、工作 量少。同時(shí)由于爐膛內(nèi)不設(shè)置蓄熱穩(wěn)燃裝置，有效提高了水冷壁受熱面的利用率，降低爐膛 的熱容量，縮短鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間，且有效減少鍋爐的散熱損失。
(3)由于在尾部豎井煙道的受熱面采用兩級(jí)交叉布置，一方面使省煤器在安全運(yùn) 行的前提下具有較高沸騰率(10 20% )，以彌補(bǔ)爐膛換熱能力的不足；另一方面可保證空 預(yù)器出口具有較高的熱風(fēng)溫度(250 350°C )，此熱風(fēng)直接送入燃燒器內(nèi)，提高了與高爐煤 氣混合的溫度，縮短高爐煤氣著火前的加熱時(shí)間，更有利于煤氣的著火。 (4)由于采用單鍋筒鍋爐，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工周期短。 本實(shí)用新型通過(guò)上述設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性解決了鍋爐全燒高爐煤氣的技術(shù)問(wèn)題，全膜式 壁的方形爐膛，密封性好、煙氣阻力小，受熱面利用率高；由絕熱燃燒室和鈍體組成的旋流 式燃燒器，充分保證了高爐煤氣的穩(wěn)定著火和完全燃燒，全面提高燃燒高爐煤氣的熱效率， 使高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品 一 高爐煤氣這一能源資源得以有效地回收利用，避免了 能源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。本設(shè)計(jì)鍋爐熱效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，以一臺(tái)75t/h的鍋爐為例， 每小時(shí)高爐煤氣用量6. 8萬(wàn)Nm3， 一年可節(jié)約標(biāo)煤5. 5萬(wàn)噸，節(jié)省資源，降低了經(jīng)濟(jì)成本，并有利環(huán)境。
圖1本實(shí)用新型全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐的剖視圖 圖2本實(shí)用新型高爐煤氣燃燒器的剖視圖
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型是一種全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，采用單鍋筒、自然循環(huán)、全 鋼架結(jié)構(gòu)、n型布置方式。高爐煤氣由燃燒器3送入爐膛1并與自高溫空預(yù)器12送來(lái)的熱 風(fēng)在燃燒器3內(nèi)混合燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跔t內(nèi)進(jìn)行輻射換熱后，經(jīng)折焰角4導(dǎo)向后相繼 流過(guò)凝渣管5、高溫過(guò)熱器7、低溫過(guò)熱器8進(jìn)行對(duì)流換熱，降溫后的煙氣進(jìn)入鍋爐尾部豎井 煙道，再依次通過(guò)高溫省煤器11、高溫空預(yù)器12、低溫省煤器13和低溫空預(yù)器14，加熱鍋爐 給水和燃燒所需的熱風(fēng)，最后溫度約160 °C的排煙由弓I風(fēng)機(jī)送入煙囪，最后排入大氣。 鍋爐爐膛1為矩形斷面、全膜式壁結(jié)構(gòu)，爐膛底部為具有小傾斜角度的封閉水冷 爐底2，爐內(nèi)無(wú)絕熱燃燒室和穩(wěn)燃體，此可有效提高水冷壁受熱面的利用率，降低爐膛的熱 容量，縮短鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間。在爐膛出口處由后墻水冷壁形成折焰角4，將煙氣導(dǎo)向爐前， 以提高爐內(nèi)煙氣的充滿度和對(duì)水冷壁的有效沖刷。 燃燒器3在爐膛兩側(cè)墻下部對(duì)沖布置，設(shè)置2對(duì)、共4只。燃燒器3為旋流式、內(nèi) 外雙層圓形噴口結(jié)構(gòu)，噴口 15的前部設(shè)計(jì)為絕熱燃燒室16，其中心設(shè)置有鈍體17，鈍體上 設(shè)有小孔21，高爐煤氣由高爐煤氣入口 18從內(nèi)層通道經(jīng)鈍體進(jìn)入噴口，熱風(fēng)由熱風(fēng)入口 19 從外層經(jīng)旋流葉片20導(dǎo)入噴口，高爐煤氣和經(jīng)旋流噴出的熱風(fēng)在絕熱燃燒室內(nèi)進(jìn)行混合、 著火和燃燒。此擴(kuò)散燃燒方式，充分保證高爐煤氣的穩(wěn)定著火和充分燃燒，有效提高爐膛內(nèi) 火焰溫度，增強(qiáng)其熱輻射力，加大燃燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，特別是在低負(fù)荷狀態(tài)下，仍能保 證高爐煤氣的穩(wěn)定、高效燃燒。燃燒器采用焦?fàn)t煤氣作為點(diǎn)火燃料。 高溫過(guò)熱器7和低溫過(guò)熱器8均采用逆流、順列的形式依次布置在水平煙道內(nèi)，兩
級(jí)過(guò)熱器之間設(shè)有一級(jí)噴水減溫器9，保證過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)靈敏，調(diào)節(jié)范圍大。 尾部豎井煙道中的受熱面采用兩級(jí)交叉布置，依次為高溫省煤器11、高溫空預(yù)器
12、低溫省煤器13和低溫空預(yù)器14。 一方面使省煤器在安全運(yùn)行的前提下具有較高沸騰
率，以彌補(bǔ)爐膛換熱能力的不足；另一方面可保證空預(yù)器出口具有較高的熱風(fēng)溫度，此熱風(fēng)
直接送入燃燒器內(nèi)，提高了與高爐煤氣混合的溫度，縮短高爐煤氣著火前的加熱時(shí)間，更有
利于煤氣的著火。 應(yīng)用實(shí)例 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)，在某鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司進(jìn)行了實(shí)施，實(shí)地配置了一臺(tái)75t/h 的高爐煤氣鍋爐，該鍋爐每小時(shí)高爐煤氣用量為6. 8萬(wàn)Nm3，預(yù)計(jì)年節(jié)約標(biāo)煤可達(dá)5. 5萬(wàn)噸。 因此，本實(shí)用新型定將為冶金行業(yè)的節(jié)能減排工作，尤其是為鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗，降低生 產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益起到積極作用。
權(quán)利要求全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，包括鍋筒、爐膛、燃燒器和對(duì)流受熱面等主要部件，其特征是鍋筒為單鍋筒，爐膛(1)為矩形斷面的全膜式壁結(jié)構(gòu)，爐膛出口處由后墻水冷壁回折形成折焰角(4)，使后墻水冷壁在此形成兩路，一路在爐膛出口處形成凝渣管(5)，另一路在爐膛出口處形成斜底墻(6)并與水平煙道相連，水平煙道末端與豎井煙道連接，燃燒器(3)在爐膛兩側(cè)墻的下部對(duì)沖布置，燃燒器(3)為旋流式、內(nèi)外雙層圓形噴口結(jié)構(gòu)，噴口(15)的前部設(shè)計(jì)為絕熱燃燒室(16)，其中心設(shè)置有鈍體(17)，高爐煤氣由高爐煤氣入口(18)從內(nèi)層通道經(jīng)鈍體進(jìn)入噴口(15)，熱風(fēng)由熱風(fēng)入口(19)從外層經(jīng)旋流葉片(20)導(dǎo)入噴口(15)，爐膛底部為封閉水冷爐底(2)，爐膛整體為全懸吊式設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，其特征為燃燒器(3)的 鈍體(17)設(shè)有小孔(21)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，其特征是在豎井煙道依 次設(shè)置有高溫省煤器(11)、高溫空預(yù)器(12)、低溫省煤器(13)和低溫空預(yù)器(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，其特征是爐膛出口與水 平煙道之間設(shè)置有三向金屬波紋膨脹節(jié)(10)。
專利摘要本實(shí)用新型一種全燒高爐煤氣的中溫中壓蒸汽鍋爐，屬于電站和工業(yè)用鍋爐領(lǐng)域，本實(shí)用新型鍋筒為單鍋筒，爐膛為矩形斷面的全膜式壁結(jié)構(gòu)，燃燒器對(duì)沖布置在爐膛兩側(cè)墻的下部，爐膛底部為封閉水冷爐底，爐膛整體為全懸吊式設(shè)置，燃燒器為旋流式內(nèi)外雙層圓形噴口結(jié)構(gòu)，噴口的前部設(shè)計(jì)為絕熱燃燒室，其中心設(shè)置有鈍體，本設(shè)計(jì)創(chuàng)造性解決了鍋爐全燒高爐煤氣的技術(shù)問(wèn)題，全膜式壁的方形爐膛，密封性好、煙氣阻力小，受熱面利用率高，該燃燒器充分保證了高爐煤氣的穩(wěn)定著火和完全燃燒，全面提高燃燒高爐煤氣的熱效率，使高爐煉鐵產(chǎn)生的高爐煤氣得以回收利用，有效避免了能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，熱效率高，節(jié)源減排，而且安裝方便工期短。
文檔編號(hào)F23D14/70GK201462776SQ200920086828
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者亢艷濱, 任魯軍, 張延軍, 彭志平, 謝正兵, 靳世平 申請(qǐng)人:武漢天元鍋爐有限責(zé)任公司