專利名稱：采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種陶瓷熱風爐，特別是關于一種采用乳化焦漿燃燒裝置的陶瓷熱風爐。
背景技術：
一般地，陶瓷熱風爐目前采用的較為清潔的能源主要是油、天然氣或煤氣等，但是，這使陶瓷熱風爐的燃料費用大幅度上升，嚴重影響了使用和制造陶瓷熱風爐的企業的生存。
為此，本領域的技術人員都在努力地開發新的可用能源。價格低廉、高效潔凈的乳化焦漿燃料逐漸成為了本領域中的新寵。在陶瓷熱風爐中采用乳化焦漿燃料既能合理的利用自然資源，又能降低陶瓷熱風爐的燃料費用，因此世界各國都在大力推廣乳化焦漿燃燒技術。
然而，乳化焦漿燃燒時存在著火困難、易結焦、火焰發散、難以燃盡的問題，業界在不斷的開發能夠有效燃燒乳化焦漿的鍋爐設備。如中國專利第CN02135439.1號所揭示的一種水焦漿燃燒技術，其包括預燃室及其壁上的兩次風切向進風口，切向兩次風速為25～40m/s，在預燃室的一端置有一次風旋流燃燒器，一次風的旋流強度大于3.0，旋流燃燒器中心區域安置水焦漿霧化噴槍，由其將進入預燃室的水焦漿霧化成60～100μm粒度，預燃室的另一端是連接工業窯爐或鍋爐的開放口，預燃室內溫度至少要達到950～1000℃溫度后，確保水焦漿穩定著火燃燒。又如中國專利第CN03113078.X號所揭示的一種水焦漿旋流燃燒裝置，由噴槍、燃燒室、切向風進口所組成，旋風筒燃燒室為圓筒狀，水焦漿噴槍設在旋風筒燃燒室的一端，一次切向風進口、兩次切向風進口順序設置在水焦漿噴槍下游的旋風筒燃燒室的壁上，在旋風筒燃燒室的另一端設有旋風筒燃燒室出口。但是上述兩個專利所揭示的水焦漿燃燒裝置和方法存在著缺陷，首先，僅采用一個水焦漿噴槍，要達到足夠的燃燒強度，必須加大水焦漿的供給量，即，水焦漿顆粒將噴的很遠，這樣形成的燃燒動力場是細長的、不均勻、不飽滿的，從而不能使水焦漿顆粒得到有效充分的燃燒，一旦水焦漿顆粒燃燒不充分，其離開燃燒室以后，隨著溫度的下降，其將在爐壁或者管道壁上結焦，結焦達到一定程度后，將降低設備的傳熱效率，嚴重的還將造成安全事故；其次，僅采用一個水焦漿噴槍，一旦該噴槍熄火必須重新啟動點火，影響生產的正常進行；還有，僅采用一個水焦漿噴槍，很難有效將水焦漿充分霧化，不能有效地霧化，就不能保證水焦漿顆粒充分的與空氣接觸并燃燒，燃燒效率不高；而且，僅采用一個水焦漿噴槍，而不設置其它引燃裝置，原則上是沒有辦法將水焦漿直接點燃的，即使采用先燃油再換水焦漿噴槍的方法實際上也不能將水焦漿點燃；最后，上述兩個專利的一次風與切向風采用的空氣沒有進行區分，若一次風的空氣不進行加熱，則會導致燃燒不劇烈，若切向風不采用冷空氣，則就不能達成有效降低燃燒室內壁溫度并避免結焦的效果。
此外，乳化焦漿含氮量高，燃燒后將產生大量的氮氧化物，比如一氧化氮、二氧化氮等，這些氮氧化物化合物排放到空氣中將造成大氣污染。比如，一氧化氮為無色無臭氣體，它一般不會對人體產生有害影響，但當它轉變成二氧化氮時，就具有腐蝕性和生理刺激作用；當二氧化氮含量在100ppm以上時，幾分鐘就能致人和動物死命，吸入濃度為5ppm(即9.4mg/m2)的二氧化氮，幾分鐘就能造成呼吸系統失調；并且，氮氧化物將會引起光化學煙霧，比如，當HC和NOX在大氣環境中受強烈太陽光紫外線照射后，產生一種復雜的光化學反應，生成一種新的污染物-光化學煙霧。1952年12月倫敦發生的光化學煙霧，4天中死亡人數較常年同期約多4000，45歲以上的死亡最多，約為平時的3倍，1歲以下的約為平時的2倍。事件發生的一周中，因支氣管炎、冠心病、肺結核和心臟衰弱者死亡分別為事件前一周同類死亡人數的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。因此，世界各國都對氮氧化物的排放量作出了嚴格的限制。所以，針對乳化焦漿含氮量高的特點，必須采用各種措施降低乳化焦漿燃燒過程中氮氧化物的生成。目前可以用于減少氮氧化物的生成的方法和裝置主要是針對煤的燃燒。如中國專利第97199607號所揭示的一種粉煤燃燒器，它具有一在主區域和輔助區域之間起緩沖作用的過渡區域。過渡區域通過在主區域和輔助區域之間提供受限制的回流區域，從而改善對燃燒器附近的混合和火焰穩定性的控制。這些受限制的回流區域將放出的氮氧化物送回到燃燒器出口附近的一貧氧高溫分解區域以還原成分子氮，從而降低排放和未燃盡燃料的損失。從上述內容可以看出，首先，這種燃燒器結構只適合用于粉煤的燃燒而不適合于乳化焦漿的燃燒；其次，這種燃燒器是通過專門的貧氧高溫分解區域將氮氧化物還原成分子氮，其結構和工藝復雜。
還有，乳化焦漿燃燒后的煙氣中含有大量灰渣，一旦這些灰渣進入受熱面，將形成積灰和結焦，輕則降低受熱面的傳熱效率，重則導致受鍋爐設備爆炸，因此必須設法在進入受熱面前將大部分灰渣除掉。但是，目前還沒有一種較好的裝置可以有效地將乳化焦漿煙氣中的灰塵除掉。發明人員經過若干次實驗發現若使燃燒室內的溫度達到灰融點，就可以使絕大部分灰以液體的形式排出。但是目前還沒有一種可以有效地使燃燒室內的溫度達到灰融點的乳化焦漿燃燒裝置。本領域有些技術人員將液態排渣技術用于熱工設備，如中國專利第02240518號所揭示的一種逆燃式水煤漿液態排渣燃燒爐，主要由爐體外殼，上燃燒室，錐形縮口，下燃燒室，出風口，集熱器，集渣池組成，其特征在于爐體外殼為金屬外殼，其爐膛內壁用耐火材料進行造型，上部為上燃燒室，結構形狀為較小直徑的筒形結構，其上頂密閉，上燃燒室的下部延續為錐形縮口；錐形縮口的一側為出風口，其下為下燃燒室，下燃燒室的結構形狀為直徑比上燃燒室直徑稍大的筒形結構，其下部為收斂錐形；出風口的延續部分為集熱器，結構形狀為圓筒形雙殼層結構，內壁敷以一定厚度的耐火材料，其中間為熱風通道，雙殼中有環形通道，集熱器的端部上安裝有助燃風機，集熱器與一，二次助燃風總管和三次助燃風總管相連接；在上燃燒室的中部爐壁上均布設置具有向上和斜向角度的水煤漿噴口，一次助燃風管與水煤漿噴口和一，二次助燃風總管相連接，在水煤漿噴口的上下置有向上和相同斜向角度的二次助燃風管，并與一，二次助燃風總管相連接，在下燃燒室的中部爐壁上置有斜向角度的三次助燃風管，并與三次助燃風總管相連接。從上述分析可以看出，首先，該逆燃式水煤漿液態排渣燃燒爐不適合用于乳化焦漿的燃燒；其次，該逆燃式水煤漿液態排渣燃燒爐的燃燒室溫度還達不到乳化焦漿灰渣的灰熔點，無法將乳化焦漿灰渣液化；最后，該逆燃式水煤漿液態排渣燃燒爐的燃燒室結構復雜，制造成本較高。
最后，為了使系統連續、正常的運行，必須及時更換燃燒器下部的接渣裝置，并且，液態渣中還含有大量的可以被利用的余熱，如果直接將液態渣流入接渣裝置，將會造成能源的浪費。
因此，提供一種燃燒效率高的、可實現液態排渣的、并且可以有效降低排入大氣的尾氣中氮氧化物含量的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐成為了業界需要解決的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種燃燒效率高的、可實現液態排渣的、采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐。
本發明的一種技術方案是提供一種采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐，包括立式熱風爐本體以及乳化焦漿旋風燃燒裝置，熱風爐本體包括一個卵形爐腔以及位于卵形爐腔上部的熱風出口，乳化焦漿旋風燃燒裝置包括由前端壁、后端壁、以及側壁圍成的殼體，殼體的內部形成一圓筒狀的燃燒空間，前端壁上設置有至少一個乳化焦漿燃燒器、以及至少一個油燃燒器和/或至少一個氣體燃燒器，后端壁開設一出口，出口通過管道與卵形爐腔連通，其特征在于，殼體的側壁上間隔設置兩組或者兩組以上的切向風進口，每組切向風進口包括兩個或兩個以上的、使送入燃燒空間的切向風沿殼體側壁的內表面形成環流的切向風進口，位于燃燒空間底部的側壁上在鄰近后端壁的位置開設至少一個液態渣出口。
所謂卵形爐腔是指近似卵形，是指一種中間部分直徑較大，上下部分直徑較小的結構，比如，左右側邊較長而上下底邊較短的八邊形結構。
其中，乳化焦漿旋風燃燒裝置的出口通過管道與卵形爐腔的中部連通。進一步地，立式熱風爐還可以包括一個位于卵形爐腔下部的二次渣出口。
優選地，乳化焦漿燃燒器設有用于向燃燒空間內輸送已預熱空氣的一次配風口，殼體的側壁上間隔設置兩組或者兩組以上用于向燃燒空間內輸送未預熱空氣且總流量為已預熱空氣流量的0.05～0.15倍的切向風進口。兩組或者兩組以上的切向風進口分別位于殼體的相互平行的兩個或者兩個以上的橫截面上，最靠近前端壁的橫截面位于前端壁的內壁到后端壁的內壁之間的距離的六分之一到三分之一處，最靠近后端壁的橫截面位于前端壁的內壁到后端壁的內壁之間的距離的二分之一到五分之四處。
其中，所謂已預熱空氣是指經過適當加熱的空氣，加熱可以采用專門設備進行，也可以在該燃燒裝置的尾部管道內設置余熱利用裝置，利用煙氣的余熱將空氣加熱到一定的溫度，以便提高燃燒效率。所謂未預熱空氣是指溫度較低的空氣，可以直接采用周圍環境中的空氣也可以采用專門裝置進行適當冷卻，以便有效降低燃燒室內壁溫度并避免結焦。切向風的總流量采用一次配風流量的0.05～0.15倍是為了控制燃燒室內的過量空氣系數，以便降低氮氧化合物的生成。并且，穩定、飽滿、高速旋轉、混合劇烈、充分避免結焦的燃燒動力場保證了在較低過量空氣系數的情況下仍然能充分高效地燃燒。
優選地，后端壁的內壁到前端壁的內壁之間的距離為燃燒空間的內直徑的1倍到5倍，液態渣出口所在的殼體橫截面位于最靠近后端壁的一組切向風進口所在的殼體橫截面與后端壁的內壁之間，出口的直徑為燃燒空間的內直徑的四分之一到三分之二，出口與殼體的側壁之間形成一圓錐狀過渡腔室。
其中，液態渣出口所在的殼體橫截面可以是液態渣出口的中心點所在的殼體的橫截面，也可以是液態渣出口的最靠近前端壁的邊緣點所在的殼體的橫截面。可供選擇地，采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐設有一個液態渣出口，液態渣出口在側壁的內壁上的開口面積小于燃燒空間的橫截面面積的十分之一。可供選擇地，采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐設有兩個或者兩個以上的液態渣出口，每個液態渣出口在側壁的內壁上的開口面積小于燃燒空間的橫截面面積的二十分之一。
可供選擇地，殼體的側壁上間隔設置兩組且總流量為已預熱空氣的0.08～0.12倍的切向風進口，兩組切向風進口分別位于殼體的相互平行的兩個橫截面上，靠近前端壁的橫截面位于前端壁的內壁到后端壁的內壁之間的距離的五分之一到四分之一處，靠近后端壁的橫截面位于前端壁的內壁到后端壁的內壁之間的距離的二分之一到三分之二處，各個切向風進口的開設方向與側壁的內壁輪廓線相切，各個切向風進口的孔直徑小于等于燃燒空間的內直徑的六分之一。
可供選擇地，乳化焦漿旋風燃燒裝置包括一個乳化焦漿燃燒器、一個油燃燒器以及一個氣體燃燒器，其中，油燃燒器和氣體燃燒器設置在乳化焦漿燃燒器下方，乳化焦漿燃燒器的一次配風口設有旋流配風器。
可供選擇地，乳化焦漿燃燒器為四個，四個乳化焦漿燃燒器等間隔設置在以前端壁的中心為圓心的圓周上，四個乳化焦漿燃燒器所在的圓周的直徑為燃燒空間的內直徑的三分之一到四分之三；油燃燒器為三個，兩個設置在前端壁下部，一個設置在前端壁的上部；氣體燃燒器為兩個，分別設置在下部的兩個油燃燒器附近，乳化焦漿燃燒器的一次配風口設有旋流配風器。
優選地，進一步包括兩個或兩個以上的交替工作的排渣車，其中一個排渣車停留在液態渣出口下方，該排渣車的容渣空間與液態渣出口連通并且容渣空間與液態渣出口的連接處密封。
更優選地，進一步包括兩個或兩個以上的交替工作的二次排渣車，其中一個二次排渣車停留在二次渣出口下方，該二次排渣車的容渣空間與二次渣出口連通并且容渣空間與二次渣出口的連接處密封。
優選地，排渣車設有滾輪，采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐進一步包括用于引導排渣車的導引裝置，導引裝置可以為凹下的導槽、凸出的導軌、或者牽引鋼索等。排渣車上設有感應元件，感應元件感應滿載狀態并通過一控制系統指令一個空的排渣車來更換滿載的排渣車，比如可以采用壓力感應器或高度測量裝置等。液態渣出口與容渣空間之間設有用于吸收液態渣余熱的吸熱元件，比如盤香管等。
優選地，殼體的下方設有圍繞液態渣出口的過渡腔體，過渡腔體的一端固定于殼體的側壁上，過渡腔體的另一端向殼體下方延伸，停留在液態渣出口下方的排渣車的容渣空間通過與過渡腔體遠離殼體的一端密封連接而與液態渣出口連通。
具體地，排渣車的頂壁活動設置可在高于排渣車頂壁位置與低于排渣車頂壁位置之間轉換的保護罩，過渡腔體遠離殼體的一端到地面的距離略大于排渣車的頂壁到地面的距離，保護罩處在高于排渣車頂壁位置時，保護罩的頂部到地面的距離大于過渡腔體遠離殼體的一端到地面的距離。當排渣車的容渣空間與液態渣出口連通時，過渡腔體的另一端靠近排渣車的頂壁并且被環繞在保護罩的內部，保護罩的內部填充有密封沙以將容渣空間與液態渣出口的連接處密封。
優選地，過渡腔體為漏斗狀結構，過渡腔體的橫截面積從液態渣出口到容渣空間逐漸增大，過渡腔體遠離殼體一端的形狀與容渣空間的開口形狀一致，吸熱元件為設置在過渡腔體內的盤香管，容渣空間的底表面鋪有一層防粘結沙。更優選地，過渡腔體遠離殼體一端的形狀與容渣空間的開口形狀均為四邊形，保護罩包括四個可樞轉設置在排渣車頂壁的鎖扣護板，每個鎖扣護板分別對應繞容渣空間的開口的每個邊樞轉，當它們均被樞轉到排渣車頂壁上方時，通過鎖扣件將相鄰的兩個鎖扣護板固定在一起，從而將四個鎖扣護板固定成一個完整的保護罩，當不需要使用保護罩時，釋放各個鎖扣件則四個鎖扣護板分別樞轉到排渣車頂壁下方，讓開排渣車頂壁上方的空間，以便于排渣車進入工作位置或者離開工作位置。
可供選擇地，過渡腔體遠離殼體一端的形狀可以為圓形、正方形、長方形或其它形狀，而容渣空間的開口形狀與其對應。
可供選擇地，采用多個液態渣出口，每個液態渣出口分別對應采用兩個或兩個以上的排渣車交替進行工作。
可供選擇地，立式熱風爐還可以不設二次渣出口，熱風爐的爐腔還可以為圓柱狀、立方形或其它合適形狀。
可供選擇地，排渣車設有自動報警裝置，一旦達到了滿載狀態(即預定的容量)，排渣車將發出報警提示工作人員前來更換排渣車。
可供選擇地，排渣車可以采用電力、燃油、燃氣或其它適合動力驅動。
可供選擇地，殼體的側壁上可以間隔設置三組或者三組以上且總流量為已預熱空氣流量的0.06～0.1倍的切向風進口。
可供選擇地，每組切向風進口可以包括三個或三個以上的等間隔分布的切向風進口。
可供選擇地，前端壁上可以設置兩個或兩個以上的乳化焦漿燃燒器、兩個或兩個以上的油燃燒器、以及兩個或兩個以上的氣體燃燒器。
可供選擇地，后端壁的內壁到前端壁的內壁之間的距離為燃燒空間的內直徑的2.5倍到3倍。
可供選擇地，后端壁的內壁到前端壁的內壁之間的距離為燃燒空間的內直徑的2.5倍到4倍，后端壁的中央開設一出口，該出口的直徑為燃燒空間的內直徑的四分之一到三分之一。
可供選擇地，乳化焦漿燃燒器噴出的乳化焦漿的霧化分散角度大于等于90度小于等于150度，比如120度或150度。
優選地，油燃燒器、氣體燃燒器均設有配風口，其中，至少在乳化焦漿燃燒器的配風口設置有旋流配風器。
優選地，在殼體的內壁填敷硅酸鋁纖維保溫層和磷酸鹽耐火混凝土；在前端壁和側壁各布置至少一個觀火孔；在殼體上方設置一個測量燃燒空間內溫度的測點，以便于監測和自動控制。
優選地，切向風進口形成的旋流空氣的旋轉方向與旋流配風器噴入的空氣的旋轉方向相同，比如都為逆時針方向。
優選地，本發明的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐進一步包括自能控制系統，進行全自動化運行，可以自動調節各股風所占的比例以適應不同負荷下的燃燒要求。并配上先進的大屏顯示的人機對話界面，只要輕觸屏上的功能鍵，就可按每一步完成操作，顯示系統可監控設備的運行狀態和實時信息，故障顯示及記錄。
可供選擇地，可以僅采用油燃燒器引燃乳化焦漿燃燒器，或者僅采用氣體燃燒器引燃乳化焦漿燃燒器，其中，氣體燃燒器可以燃燒天然氣或液化氣。
本發明采用的乳化焦漿旋風燃燒裝置還可用于其它類型的鍋爐設備或者窯爐設備，比如蒸汽相變鍋爐、水浴爐、冶金反射爐、玻璃窯、導熱油爐、工業鍋爐、油田注氣爐等。
本發明的有益效果是首先，陶瓷熱風爐上采用乳化焦漿旋風燃燒裝置，以乳化焦漿為燃料，節省了成本并合理利用了自然資源；其次，使乳化焦漿充分燃燒并超過灰融點，以便乳化焦漿燃燒后產生的灰變成液態而從液態渣出口排出，避免了煙氣中的大量灰渣進入陶瓷熱風爐，從而避免了灰渣進入物料中，因此保證了陶瓷的質量；再次，在熱風爐的卵形爐腔下部設置二次渣出口，進一步對小部分的沒有在旋風燃燒裝置中除掉的灰渣進行第二次清除，使小部分灰渣從二次渣出口排出，進一步提高了熱風的清潔度，并且采用兩個或兩個以上的針對燃燒器專門設計的排渣車交替進行工作，既保證了乳化焦漿高效穩定的燃燒，又實現了連續有效的液態除渣；此外，切向風的總流量采用一次配風流量的0.05～0.15倍使燃燒室內的過量空氣系數保持在較低的水平，充分降低氮氧化合物的生成；此外，后端壁的內壁到前端壁的內壁之間的距離為燃燒空間的內直徑的2倍到5倍，側旋風使得由乳化焦漿燃燒器噴入的乳化焦漿霧滴做高速旋轉，從而形成了一個粗短、飽滿的燃燒動力場，可以在燃燒室中形成一種火球狀燃燒，一方面穩定燃燒工況，另一方面將已經燃燒的高溫火焰抽吸到穩燃室前端，有效地解決水焦漿的著火和燃燼問題，燃料和空氣混合劇烈，燃燒溫度高，燃燼率高，較高的旋流強度使燃料和空氣混合強烈，可以在較小的過剩空氣系數下實現完全燃燒，從而降低氮氧化物的生成，并且使燃燒溫度遠遠超過灰融點；進一步地，側旋風分級逐次加入燃燒中，可以實現分級燃燒，局部低溫，提高燃燒過程中的脫硫效率；更進一步地，采用兩組四個切向風進口，并流入冷空氣，形成切向旋轉空氣流，既增強了乳化焦漿霧滴混合燃燒強度，又降低了殼體內壁的溫度，避免了乳化焦漿霧滴在殼體內壁上結焦，同時，切向旋流還可以將乳化焦漿火炬包裹在其中，避免其直接與殼體內壁接觸；最后，采用多個乳化焦漿燃燒器均勻設置在前端壁上，可以加大乳化焦漿的霧化強度，縮短乳化焦漿的噴射長度，形成粗短、均勻、飽滿、充分混合的燃燒動力場，采用三個油燃燒器、二個氣體燃燒器，并按順序依次點燃四個乳化焦漿燃燒器，真正有效的將四個乳化焦漿燃燒器充分點燃，并穩定的燃燒，四個乳化焦漿燃燒器之間可以相互引燃，相互輔助燃燒，避免了熄火現象；另外，外置的臥式圓筒形乳化焦漿旋風燃燒裝置，可以與熱風爐直接對接，特別適用于對原有舊熱風爐的改造，分體布置，維修方便，安裝靈活。
以下結合附圖和實施例，來進一步說明本發明，但本發明不局限于這些實施例，任何在本發明基本精神上的改進或替代，仍屬于本發明權利要求書中所要求保護的范圍。


圖1是本發明的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐的結構示意圖。
圖2是本發明實施例1采用的乳化焦漿旋風燃燒裝置的縱向剖視示意圖。
圖3是圖2中沿A-A線的橫向剖視示意圖。
圖4是本發明實施例2采用的乳化焦漿旋風燃燒裝置的縱向剖視示意圖。
圖5是圖4中沿B-B線的橫向剖視示意圖。
具體實施例方式
實施例1請參照圖1，本發明的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐包括立式的熱風爐本體以及乳化焦漿旋風燃燒裝置。其中，熱風爐本體包括一個卵形爐腔402、位于卵形爐腔402上部的熱風出口404、位于卵形爐腔402下部的二次渣出口406、以及設置在二次渣出口406下方的二次排渣裝置408。乳化焦漿旋風燃燒裝置包括殼體10、乳化焦漿燃燒器70、油燃燒器(圖未示)、氣體燃燒器(圖未示)、以及一次排渣裝置500。乳化焦漿旋風燃燒裝置通過管道104與卵形爐腔402的中部連通。
圖2及圖3具體揭示了陶瓷熱風爐所采用的乳化焦漿旋風燃燒裝置的結構。其中，一次排渣裝置500采用兩個排渣車500交替工作，二次排渣裝置408也采用類似的排渣車。
請一并參照圖1、圖2及圖3，殼體10由前端壁20、后端壁40、以及側壁60圍成。殼體10為圓筒狀，殼體10的內部形成一圓筒狀的燃燒空間30。后端壁40的內壁到前端壁20的內壁之間的垂直距離為燃燒空間30的內直徑的3倍。
殼體前端壁20上均勻設有乳化焦漿燃燒器70以及油燃燒器和氣體燃燒器，其中，乳化焦漿燃燒器70設置在前端壁20的中央，油燃燒器和氣體燃燒器設置在乳化焦漿燃燒器70的下方。乳化焦漿燃燒器70以及油燃燒器和氣體燃燒器均設有用于向燃燒空間30內輸送已預熱空氣的一次配風口(圖未示)，并且，乳化焦漿燃燒器70設有旋流配風器。
殼體后端壁40的中央開設一出口44，該出口44的直徑長度為燃燒空間30的內直徑的四分之一。
殼體側壁60上間隔設置兩組用于向燃燒空間30內輸送未預熱空氣切向風進口610、620。兩組切向風進口分別位于殼體10的相互平行的兩個橫截面上，靠近前端壁20的其中一個橫截面位于前端壁20的內壁到后端壁40的內壁之間的垂直距離的大約四分之一處，靠近后端壁40的其中一個橫截面位于前端壁20的內壁到后端壁40的內壁之間的垂直距離的大約三分之二處。其中，各個切向風進口610、620的開口方向與側壁60的內壁輪廓線相切，各個切向風進口610、620的孔直徑約等于燃燒空間30的內直徑的十分之一。各組切向風進口610、620分別形成的旋流空氣的旋轉方向與旋流配風器噴入的空氣的旋轉方向相同，均為逆時針方向。
燃燒空間30底部的側壁60上開設一個液態渣出口66，液態渣出口66所在的殼體橫截面位于最靠近后端壁40的一組切向風進口620所在的殼體橫截面與后端壁40的內壁之間。液態渣出口66在側壁60的內壁上的開口面積約為燃燒空間30的橫截面面積的十五分之一。
殼體10的下方設有圍繞液態渣出口66的過渡腔體666，過渡腔體666的一端固定于殼體10的側壁60上，過渡腔體666的另一端向殼體下方延伸。具體地，過渡腔體666為漏斗狀結構，過渡腔體666的橫截面積從上到下逐漸增大，過渡腔體666遠離殼體一端的形狀為四邊形。過渡腔體666遠離殼體的一端到地面的垂直距離略大于排渣車500的頂壁到地面的垂直距離。過渡腔體666內設有用于吸收液態渣余熱的盤香管662，冷水從下方流入盤香管662內，經過和液態渣換熱后變成溫度較高的水從上方流出盤香管662。
兩個電力排渣車500交替地工作，圖2和圖3顯示了其中一個排渣車500處于工作位置，即停留在液態渣出口66下方并且排渣車500的容渣空間505經由過渡腔體666與液態渣出口66連通。其中，容渣空間505的開口形狀與過渡腔體666遠離殼體一端的形狀一致也為四邊形。此外，容渣空間505的底表面還鋪有一層防粘結沙902。
排渣車500的頂壁活動設置一個保護罩503，保護罩503可以在一個高于排渣車頂壁位置和一個低于排渣車頂壁位置之間運動。其中，當保護罩503處在高于排渣車頂壁位置時，保護罩503的頂部到地面的垂直距離大于過渡腔體666遠離殼體的一端到地面的垂直距離。此時，保護罩503可以將容渣空間505與過渡腔體666的接縫處圍起來。并且進一步在保護罩505內表面和過渡腔體666外表面之間填充密封沙901以將容渣空間505與過渡腔體666的接縫處有效密封。
具體地，保護罩包括四個可樞轉設置在排渣車500頂壁的鎖扣護板503，每個鎖扣護板503分別對應繞容渣空間505的開口的每個邊樞轉，當它們均被樞轉到排渣車500頂壁上方時，通過鎖扣件5035將相鄰的兩個鎖扣護板503固定在一起，從而將四個鎖扣護板503固定成一個完整的保護罩，以便和過渡腔體666進行密封連接。當不需要使用保護罩時，釋放各個鎖扣件5035則四個鎖扣護板503分別樞轉到排渣車500的頂壁下方，讓開排渣車500頂壁上方的空間，以便于排渣車500進入工作位置或者離開工作位置。
排渣車500設有滾輪508，地面上設有用于引導排渣車500的導軌800。排渣車500上設有壓力感應器(圖未示)。當壓力感應器感應出容渣空間505的重量達到預定重量時，將通過一控制系統指令一個空的排渣車來更換滿載的排渣車500。
為了進一步提高燃燒效率，乳化焦漿燃燒器70以及油燃燒器和氣體燃燒器的一次配風口向燃燒空間30內輸送的均為已預熱的溫度較高的空氣。
為了降低殼體10內壁溫度，避免乳化焦漿霧滴在殼體10內壁上結焦，各個切向風進口610、620向燃燒空間30內輸送的均為未預熱的溫度較低的空氣。
為了使乳化焦漿霧滴在燃燒空間30內做高速旋轉，以便乳化焦漿霧滴和空氣劇烈混合燃燒從而在較小的過剩空氣系數下充分提高燃燼率，各個切向風進口610、620向燃燒空間30內輸送的切向風的風速為30米/秒。
為了充分地將乳化焦漿霧化分散，以便乳化焦漿霧滴充分地和空氣混合形成一個粗短的火球狀燃燒動力場從而提高燃燒效率，乳化焦漿燃燒器噴出的乳化焦漿的霧化分散角度選用大約150度。
從而，通過上述結構能夠實現乳化焦漿穩定地、高效地、高溫地燃燒，燃燒溫度超過灰融點，使絕大部分灰以液體的形式從液態渣出口66排出，并通過交替工作的排渣車500將灰渣運走，保證了系統穩定連續的運行。
另外，為了降低乳化焦漿燃燒過程中氮氧化合物的生成，各個切向風進口610、620向燃燒空間30內輸送的未預熱空氣的總流量約為乳化焦漿燃燒器70的一次配風口向燃燒空間30內輸送的已預熱空氣的0.1倍。
此外，在殼體10的內壁填敷硅酸鋁纖維保溫層和磷酸鹽耐火混凝土以便于防火和保溫。在前端壁20和側壁60各布置一個觀火孔(圖未示)。在殼體10的前段、中段和后段分別設置一個測量燃燒空間內溫度大小的溫度傳感器(圖未示)，分別監測燃燒空間各個區段的燃燒狀況，以便于組合分析和自動控制。
運行過程是，先點著氣體燃燒器，然后依靠氣體燃燒器點著油燃燒器，油燃燒器穩定后關閉氣體燃燒器；當燃燒空間30內的爐溫升到約650～700℃后，開始由供漿系統向乳化焦漿燃燒器70輸送乳化焦漿，乳化焦漿燃燒器70將乳化焦漿霧滴噴入燃燒空間30內，并在旋流配風器和切向風進口610、620的作用下，與空氣充分的混合從而形成一個強大的旋轉燃燒動力場，有效地解決了水焦漿揮發分低，難著火的技術難題；當乳化焦漿燃燒器70穩定燃燒后關閉油燃燒器。此時，燃燒溫度遠遠超過灰融點，并且由于燃燒過程中形成的液態渣的密度大，被離心力有效地從高溫煙氣中甩出，然后從下部的液態渣出口66流入排渣車500中，除灰率高達80％以上，可以確保設備的安全運行。高溫煙氣從后端壁40的出口44經過管道104進入卵形爐腔402內，并從上部的熱風出口404供給下一步工序。剩余的小部分煙灰在卵形爐腔402被分離到二次渣出口406下方的二次排渣裝置408中，從而進一步提高熱風質量，進而保證了陶瓷產品的質量。
實施例2請參照圖4及圖5，本實施例與實施例1相似，不同之處在于由于二次渣出口406的出渣量較少，所以可以不采用交替工作的排渣車，而是采用一個排渣容器，并且每隔一段時間將該排渣容器清空或者更換。
液態渣出口66在側壁60的內壁上的開口面積約等于燃燒空間30的橫截面面積的二十分之一。
前端壁20的內壁到后端壁40的內壁之間的垂直距離為燃燒空間30的內直徑的1.5倍。
出口44的直徑約等于燃燒空間30的內直徑的二分之一，在出口44與殼體10的側壁60之間形成一圓錐狀過渡腔室48。即，在后端壁40上形成了一喇叭形開口。
乳化焦漿燃燒器70為四個，四個乳化焦漿燃燒器70分別裝設在前端壁20上，并且等間隔分布在以前端壁20的中心為圓心的圓周上，四個乳化焦漿燃燒器70的中心所在的圓周的直徑為殼體10的內直徑的三分之二。其中，每個乳化焦漿燃燒器70噴出的乳化焦漿的霧化分散角度約等于45度。從而，當乳化焦漿被點燃以后，在殼體10內部的燃燒空間30內將形成由四條火炬構成的粗短的飽滿的燃燒動力場。
油燃燒器80為三個，其中兩個設置在前端壁20的下部，一個設置在前端壁20的上部，氣體燃燒器90為兩個，分別設置在下部的兩個油燃燒器80附近。
切向風進口610、620的孔直徑小于等于四個乳化焦漿燃燒器70的最外側所在的圓周到殼體10內壁的距離。其中，一組切向風進口610靠近前端壁20設置，且鄰近四個乳化焦漿燃燒器70噴出的乳化焦漿開始交叉的位置。
點火時，先靠點火電極點著氣體燃燒器90，然后由氣體燃燒器90點著與其鄰近的兩支油燃燒器80，再依靠燃燒空間30內的火焰點著上部的一個油燃燒器80，油燃燒器80運行一定時間燃燒空間30內的爐溫升到約650～700℃后，開始由供漿系統向乳化焦漿燃燒器70輸送乳化焦漿，乳化焦漿燃燒器70逐個點火投入運行，因為本實施例中切向風進口610、620的旋轉風向為逆時針，所以先投入右下方的乳化焦漿燃燒器70，接著按逆時針方向逐個投入乳化焦漿燃燒器70。這樣一個乳化焦漿燃燒器70被點燃后其又可以用于點燃另一個乳化焦漿燃燒器70，從而有效的將四個乳化焦漿燃燒器70全部點燃。因為乳化焦漿燃燒器70的配風口裝設旋流配風器，使燃燒空氣也進行逆時針旋轉，所以燃燒空間30內四支旋轉的火炬被切向風進口610、620內流入的切向風加大旋流力度，并形成一個大的旋轉燃燒動力場，有效地解決了水焦漿揮發分低，難著火的技術難題。
本發明的陶瓷熱風爐布置了四個對稱的乳化焦漿燃燒器70，通過它們之間互相引燃，提高爐膛火焰充滿度的方法用來點燃乳化焦漿。
本發明的陶瓷熱風爐通過四個乳化焦漿燃燒器70的旋流配風器所噴入的四股旋流風和由側壁60噴入的兩股切向旋流風共同完成水焦漿的加熱、烘干、著火以及燃燒過程。旋流空氣與乳化焦漿霧滴進行充分的混合，在燃燒空間30內形成復雜的旋轉和軸向運動，提高燃燒強度，使燃燒溫度遠遠超過灰融點，實現了液態排渣。
本發明的陶瓷熱風爐的出口44設計成喇叭形，一方面可以加速高溫火焰的旋轉強度以便使乳化焦漿充分燃燼，另一方面還可以避免高溫火焰沖出出口44后直接與爐管接觸，徹底避免了燒爐管現象的發生。
實施例3本實施例與實施例1相似，不同之處在于采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐設有兩個間隔分布的大小相同的液態渣出口66，每個液態渣出口66在側壁60的內壁上的開口面積約等于燃燒空間的橫截面面積的三十分之一。
兩個液態渣出口66被同一個過渡腔體666環繞并連通到同一個排渣車500的容渣空間505。
后端壁40的內壁到前端壁20的內壁之間的垂直距離為燃燒空間30的內直徑的4倍。
各個切向風進口向燃燒空間30內輸送的切向風的風速為28米/秒。殼體10的側壁上間隔設置三組且總流量為已預熱空氣流量的0.08倍的切向風進口。
乳化焦漿燃燒器噴出的乳化焦漿的霧化分散角度選用大約120度。
各組切向風進口610、620分別形成的旋流空氣的旋轉方向與旋流配風器噴入的空氣的旋轉方向相同，均為順時針方向。
實施例4本實施例與實施例1相似，不同之處在于液態渣出口66在側壁60的內壁上的開口面積約等于燃燒空間30的橫截面面積的二十五分之一。
過渡腔體666遠離殼體10一端的形狀為圓形，對應地，容渣空間505的開口形狀和保護罩503的形狀也為圓形。
排渣車500設有自動報警裝置，一旦達到了滿載狀態(即預定的容量或重量)，排渣車500將發出報警提示工作人員前來更換排渣車。
排渣車500采用燃油驅動。導引裝置為凹入地面的導槽。
過渡腔體666設置水冷壁以便吸收液態渣的余熱。
后端壁40的內壁到前端壁20的內壁之間的垂直距離為燃燒空間30的內直徑的3.5倍。
各個切向風進口向燃燒空間30內輸送的切向風的風速為45米/秒。各個切向風進口向燃燒空間30內輸送的切向風的總流量為已預熱空氣流量的0.13倍。
在殼體10上設置一個測量燃燒空間內溫度大小的溫度傳感器以便于監測和自動控制。
實施例5本實施例與實施例1相似，不同之處在于液態渣出口66、二次渣出口406均不采用交替工作的排渣車，而是采用一個排渣容器，并且每隔一段時間將該排渣容器清空或者更換。
液態渣出口66在側壁60的內壁上的開口面積約等于燃燒空間30的橫截面面積的十分之一。
每組切向風進口610、620包括三個等間隔分布的切向風進口。
后端壁40的內壁到前端壁20的內壁之間的垂直距離為燃燒空間30的內直徑的2.5倍。
各個切向風進口向燃燒空間30內輸送的切向風的風速為35米/秒。各個切向風進口向燃燒空間30內輸送的切向風的總流量為已預熱空氣流量的0.11倍。
實施例6本實施例與實施例1相似，不同之處在于本發明的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐的進一步包括自能控制系統，其采用西門子中型可編程邏輯控制器，全自動化運行，可以自動調節各股風所占的比例以適應不同負荷下的燃燒要求。并配置人機對話界面，只要輕觸屏上的功能鍵，就可按每一步完成操作，顯示系統可監控設備的運行狀態和實時信息，故障顯示及記錄。
智能控制系統具有蒸汽超溫、蒸汽超壓、煙道超溫、管壁超溫、柱塞泵進口水壓低、系統水流量低、柱塞泵油壓低、高壓風風壓低、鼓風機風壓低、無火焰信號、漿壓低、漿壓高、漿流量低、鼓風機故障、供漿泵故障、輸漿泵故障、漿罐漿料低、漿罐漿料高、柱塞泵電機故障、壓力傳感器故障等各路傳感器故障自動保護功能，可無人值守。
此外，本發明的采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐進一步包括主送風系統和副送風系統。主送風系統由主鼓風機、空氣預熱器、風道、旋流配風器等組成。主送風系統的送風過程為所需的燃燒空氣，經鼓風機加壓，經過空氣預熱器加溫到100℃左右，由主風道分流器分別送到乳化焦漿燃燒器70、油燃燒器和氣體燃燒器，其中每個乳化焦漿燃燒器70按比例分配成為旋轉風和直流風，提供燃燒所需大部分空氣。副送風系統由小鼓風機經風道不經加熱直接進入切向風進口，產生切向旋流的冷風。
權利要求
1.一種采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐，包括立式熱風爐本體以及乳化焦漿旋風燃燒裝置，所述熱風爐本體包括一個卵形爐腔以及位于所述卵形爐腔上部的熱風出口，所述乳化焦漿旋風燃燒裝置包括由前端壁、后端壁、以及側壁圍成的殼體，所述殼體的內部形成一圓筒狀的燃燒空間，所述前端壁上設置有至少一個乳化焦漿燃燒器、以及至少一個油燃燒器和/或至少一個氣體燃燒器，所述后端壁開設一出口，所述出口通過管道與所述卵形爐腔連通，其特征在于，所述殼體的側壁上間隔設置兩組或者兩組以上的切向風進口，所述每組切向風進口包括兩個或兩個以上的、使送入所述燃燒空間的切向風沿所述殼體側壁的內表面形成環流的切向風進口，位于所述燃燒空間底部的所述側壁上在鄰近所述后端壁的位置開設至少一個液態渣出口。
2.如權利要求1所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，進一步包括一個位于所述卵形爐腔下部的二次渣出口。
3.如權利要求1所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述乳化焦漿燃燒器設有用于向所述燃燒空間內輸送已預熱空氣的一次配風口，所述殼體的側壁上間隔設置兩組或者兩組以上用于向所述燃燒空間內輸送未預熱空氣且總流量為所述已預熱空氣流量的0.05～0.15倍的切向風進口。
4.如權利要求3所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述兩組或者兩組以上的切向風進口分別位于所述殼體的相互平行的兩個或者兩個以上的橫截面上；其中，最靠近所述前端壁的橫截面位于所述前端壁的內壁到所述后端壁的內壁之間的距離的六分之一到三分之一處，最靠近所述后端壁的橫截面位于所述前端壁的內壁到所述后端壁的內壁之間的距離的二分之一到五分之四處。
5.如權利要求4所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述后端壁的內壁到所述前端壁的內壁之間的距離為所述燃燒空間的內直徑的1倍到5倍，所述液態渣出口所在的殼體橫截面位于最靠近所述后端壁的一組所述切向風進口所在的殼體橫截面與所述后端壁的內壁之間，所述出口的直徑為所述燃燒空間的內直徑的四分之一到三分之二，所述出口與所述殼體的側壁之間形成一圓錐狀過渡腔室。
6.如權利要求4所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述殼體的側壁上間隔設置兩組且總流量為所述已預熱空氣的0.08～0.12倍的切向風進口，所述兩組切向風進口分別位于所述殼體的相互平行的兩個橫截面上，其中，靠近所述前端壁的橫截面位于所述前端壁的內壁到所述后端壁的內壁之間的距離的五分之一到四分之一處，靠近所述后端壁的橫截面位于所述前端壁的內壁到所述后端壁的內壁之間的距離的二分之一到三分之二處；所述各個切向風進口的開設方向與所述側壁的內壁輪廓線相切，所述各個切向風進口的孔直徑小于或等于所述燃燒空間的內直徑的六分之一。
7.如權利要求3所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述乳化焦漿旋風燃燒裝置包括一個所述乳化焦漿燃燒器、一個所述油燃燒器以及一個所述氣體燃燒器，其中，所述油燃燒器和所述氣體燃燒器設置在所述乳化焦漿燃燒器下方，所述乳化焦漿燃燒器的一次配風口設有旋流配風器。
8.如權利要求3所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，所述乳化焦漿燃燒器為四個，所述四個乳化焦漿燃燒器等間隔設置在以前端壁的中心為圓心的圓周上，所述四個乳化焦漿燃燒器所在的圓周的直徑為所述燃燒空間的內直徑的三分之一到四分之三；所述油燃燒器為三個，兩個設置在所述前端壁下部，一個設置在所述前端壁的上部；所述氣體燃燒器為兩個，分別設置在所述的下部的兩個油燃燒器附近，所述乳化焦漿燃燒器的一次配風口設有旋流配風器。
9.如權利要求1～8之一所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，進一步包括兩個或兩個以上的交替工作的排渣車，其中一個排渣車停留在所述液態渣出口下方，該排渣車的容渣空間與所述液態渣出口連通并且所述容渣空間與所述液態渣出口的連接處密封。
10.如權利要求9所述的陶瓷熱風爐，其特征在于，進一步包括兩個或兩個以上的交替工作的二次排渣車，其中一個二次排渣車停留在所述二次渣出口下方，該二次排渣車的容渣空間與所述二次渣出口連通并且所述容渣空間與所述二次渣出口的連接處密封。
全文摘要
本發明公開了一種采用乳化焦漿旋風燃燒裝置的陶瓷熱風爐，包括立式熱風爐本體以及乳化焦漿旋風燃燒裝置，熱風爐本體包括一個卵形爐腔以及位于卵形爐腔上部的熱風出口，乳化焦漿旋風燃燒裝置包括由前端壁、后端壁、以及側壁圍成的殼體，殼體的內部形成一圓筒狀的燃燒空間，前端壁上設置有至少一個乳化焦漿燃燒器、以及至少一個油燃燒器和/或至少一個氣體燃燒器，后端壁開設一出口，出口通過管道與卵形爐腔連通，殼體的側壁上間隔設置兩組或者兩組以上的切向風進口，位于燃燒空間底部的側壁上在鄰近后端壁的位置開設至少一個液態渣出口。本發明的陶瓷熱風爐采用乳化焦漿旋風燃燒裝置，以乳化焦漿為燃料，節省了燃料成本并實現了資源的優化利用。
文檔編號F23C7/00GK101029728SQ200610124390
公開日2007年9月5日 申請日期2006年12月25日 優先權日2006年12月25日
發明者常厚春, 李祖芹, 馬革, 劉效洲 申請人:廣州迪森熱能技術股份有限公司