[0001] 本发明涉及锅炉技术领域，特别是涉及一种立式煤粉锅炉。

[0002] 我国能源资源的特点是富煤、缺油、少气。这意味着，煤炭在当前和 今后相当长时期内都将是我国能源结构的主导。然而中国燃煤工业锅炉的 现状不容乐观。

[0003] 一是污染严重。数据显示，2010年，中国工业锅炉燃煤排放二氧化硫 约1000万吨、氮氧化合物约200万吨、粉尘约100万吨，废渣约9000万 吨，是我国仅次于燃煤发电的第二大煤烟型污染源。然而，在中国工业锅 炉中，总数及总容量的85％以上为燃煤工业锅炉。

[0004] 二是能效水平低下。据统计，燃煤工业锅炉的设计效率一般为72％～ 80％，实际运行热效率大多在60％～65％，与国际水平相差15～20个百分 点。

[0005] 三是自动化水平低。大部分燃煤锅炉仍然由工人手工操作，操作环境 恶劣，实际运行效率差。

[0006] 相关规划要求，到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869 吨标准煤(按2005年计算)，比2010年的1.034吨标准煤下降16％，比2005 年的1.276吨标准煤下降32％。
如果工业锅炉的热效率整体由65％提高到 80％，那么每年可以节约1.3亿吨以上的燃煤。
国家发改委能源研究所所长 韩文科对《中国联合商报》表示，工业锅炉节能潜力巨大。

[0007] 在以上市场现状的背景下，新型煤粉工业锅炉的节能性便凸显出来。 科技部863计划先进能源技术领域专家杜铭华对《中国联合商报》表示， 煤粉颗粒均匀，在空气中悬浮燃烧，与层状燃烧比较，燃烧空气配比低， 燃尽率较高，烟气排放热损失小；煤粉工业锅炉采用全密闭式送粉、送风 和排灰技术，保温性能良好，大大减少了因热空气和烟气泄漏产生的热损 失，有利于提高锅炉的热效率；传统工业锅炉(如链条锅炉)在间歇负荷 下采用缓烧焖炉操作，造成燃料浪费，煤粉工业锅炉可实现即开即停，减 少焖炉时的燃料损失。

[0008] 我国有关部门牵头编制的相关指导目录中，“精密供粉、快速点火稳燃、 低氮燃烧、无积灰洁净承压炉膛、高效低阻袋式除尘、联合集成灰钙烟气 脱硫、全过程连锁保护自动控制等分布式高效煤粉燃烧技术和装备”被列入 七大产业之第一大产业，“节能环保产业.高效节能.高效节能锅炉窑炉”在显 著位置出现并被加以详细描述。

[0009] 传统的煤粉锅炉，由于燃烧器、环保等各方面限制，大部分只被应用 在发电厂，大型化工企业。煤粉锅炉有着煤粉集中供应；工作环境相对较 好；锅炉起停简单；测控水平较高；高效节能，节约用地等特点。但相对 于其他形式的锅炉，煤粉锅炉的高效率也带来了相应的高污染问题，燃烧 器的小型化也是限制煤粉锅炉小型化的因素，故在过去的几十年里，煤粉 锅炉一直都没有被大力的推广。

[0010] 现今，锅炉行业里环保设备的日渐成熟，燃烧器的技术也在发展，煤 粉制粉实现“烧煤不见煤”的城外制粉等理念的出现，高效煤粉锅炉的推 广也迎来了新兴的发展。同时对传统高效煤粉锅炉来说也是挑战，高效煤 粉锅炉的市场竞争也愈加激烈。

[0011] 煤粉炉是指以煤粉为燃料的悬燃炉。它的炉膛是用水冷壁炉墙围成的 大空间，磨碎的煤粉和空气经喷燃器混合后，喷入炉膛燃烧。煤粉的燃烧 分着火前的准备阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。与此相对应，炉膛也可以分 为三个区域：着火区、燃烧区、燃尽区。如果这三个区域在同一个水平标 高上，习惯上称之为立式煤粉锅炉。

[0012] 煤粉锅炉适用的煤种多，需要配备磨煤设备和相应的除尘装置，燃烧 工况的组织比较复杂，影响燃烧稳定性的因素较多。煤粉炉的飞灰量高达 80-90％，需配备高效除尘装置。

[0013] 高效煤粉锅炉，是指以“煤粉燃烧技术”为核心的新型燃煤锅炉。研磨 至200目细度的煤粉在研磨过程中杂质充分去除；燃煤的粒度细，易点燃， 挥发分值高，可以提高燃尽率；燃煤灰分低，可以降低除尘负荷。配套的 脱硫、脱销、除尘设备处理过的烟气，满足国家环保标准。

[0014] 现有的立式煤粉锅炉的炉膛出口水平烟道炉墙存在安全隐患：∏型布 置的炉膛出口水平段一般布置过热器，使饱和蒸汽，变成过热蒸汽。水平 烟道和转向室四周一般布置包墙过热器，很好地解决了这个部位的受热膨 胀和密封的问题，堪称经典布置。工业锅炉大多用于供暖或工业生产，锅 炉只产生饱和蒸汽或高温热水，不需要过热器，水平烟道和转向室就无法 用受热面来保护，因为不论蒸汽锅炉还是热水锅炉，在这里布置受热面， 结构都会非常复杂，汽水阻力大，得不偿失，只能采用绝热护板结构，在 850℃的烟温下，锅炉的膨胀与密封难以解决，存在安全隐患，影响锅炉长 期稳定运行。

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，均属于本发明保护的 范围。

[0031] 请结合参阅图1和图2，图1是本发明立式煤粉锅炉一实施例的主视 结构示意图，图2是图1所示的立式煤粉锅炉的俯视结构示意图。本实施 例的立式煤粉锅炉包括燃烧器10、炉膛20、凝渣管束30、竖井烟道40、 锅筒50以及锅壳60。

[0032] 本实施例的燃烧器10为包含直流和旋流的混流式燃烧器10，混流式 燃烧器10具有四级分级配风，四级分级配风包括三级束状旋流和一级直流 射流。该混流式燃烧器10的突出特点是煤粉火焰短，在较短的距离内完成 火焰燃尽过程。所以，锅炉炉膛20可以相对布置较短，锅炉占地面积减小， 锅炉耗费的钢材量少，降低了锅炉的制造成本。本实施例的燃烧器10优选 为两个，两个燃烧器10采用对冲布置，两台对冲火焰的燃烧器10，在锅 炉中间处火焰重叠，由于旋向相同，两股旋转气流叠加，加速了旋转，对 后期混合起到了加强，燃烬率提高了，增大了锅炉的效率。

[0033] 炉膛20与燃烧器10连接，采用四面膜式水冷壁。炉膛20的上部为燃 烧室21，炉膛20的下部设有用于冷却灰渣的冷灰斗22，燃烧室21大致呈 矩形，煤粉在燃烧室21内燃烧，并产生高温烟气。冷灰斗22为冷水壁形 成的斗状，在本实施例中，斗状的冷灰斗22的倾角优选为35°。当然在 其他实施例中，也可为40°或者50°，本发明对此不作限定。由于倾斜设 置的冷灰斗22，燃烧产生的煤灰可沿冷灰斗22排出，不会在炉膛20内形 成积灰。

[0034] 优选地，在冷灰斗22下方还设有出渣口和出渣门，并且出渣门还连接 有机械捞渣机，燃烧产生的煤灰通过出渣口和出渣门排出，进一步由机械 捞渣机统一捞出，从而减轻运行工人的除灰出渣的劳动强度。

[0035] 凝渣管束30与燃烧室21连接，燃烧室21产生的高温烟气在凝渣管束 30内产生热交换。在本实施例中，立式煤粉锅炉还包括转向室，转向室与 凝渣管束30连接，用于将对凝渣管束30冷却后的烟气进行转向，向对流 受热面过渡。

[0036] 竖井烟道40紧贴炉膛20的水冷壁。竖井烟道40的尾部设有膜式壁密 闭结构，用于封闭竖井烟道40以避免漏风。竖井烟道40与炉膛20形成‖ 型，不存在水平烟道。竖井烟道40包括对流管束41和SCR脱硝装置42， 对流管束41与转向室连接，SCR脱硝装置42设于竖井烟道40的下方并与 对流管束41连接。

[0037] 优选地，本实施例的立式煤粉锅炉还包括锅壳60，锅壳60设于炉膛 20外侧并与SCR脱硝装置42连接，锅壳60内设有具有第一行程和第二行 程的螺纹烟管，以利于对烟气进行充分的热交换。

[0038] 锅筒50设于炉膛20和锅壳60之间，在本实施例中，锅筒50为一个。 锅筒50通过设于锅筒50下部的下降管与炉膛20的下集箱连接。

[0039] 优选地，立式煤粉锅炉还可包括空气预热器、引风机和烟囱。空气与 高温烟气在空气预热器中可形成热交换，引风机和烟囱与第二行程的螺纹 烟管连接，用于将脱硝后的烟气引出，并通过烟囱排出。

[0040] 以上介绍了立式煤粉锅炉的主要结构，下面结合附图1-2说明该立式 煤粉锅炉的工作过程。

[0041] 锅炉总风量分为一次风和二次风，一次风输送煤粉进入煤粉燃烧器10， 二次风通过空气预热器(如果有)进入煤粉燃烧器10，在燃烧器10内旋 转混合，组织煤粉着火，吹入炉膛20。烟气沿炉膛20中心线方向向上移 动，继续燃烧放热。经炉膛20水冷壁冷却的烟气进入炉膛20出口凝渣管 束30，然后转向90°后，进入对流管束41，烟气下行进入SCR脱硝装置 42，脱硝后的烟气进入锅壳60(共两个行程)，最后进入空气预热器(如 果有)，经引风机排入烟囱。

[0042] 本发明的立式煤粉锅炉具有以下优点：

[0043] 1、采用高效低氮煤粉燃烧器：该燃烧器是具有浓淡燃烧、四级分级配 风(三级束状旋流+一级直流射流)、旋流和直流均有的混流式高效低氮煤 粉燃烧器，其突出特点是煤粉火焰短，在较短的距离内完成火焰燃尽过程。 所以，锅炉炉膛可以相对布置较短，锅炉占地面积减小，锅炉耗费的钢材 量少，降低了锅炉的制造成本。

[0044] 2、燃烧器采用两侧墙对冲布置，提高锅炉燃烬率，增大锅炉效率：目 前高效煤粉工业锅炉全部采用旋流煤粉燃烧器，其突出特点是前期风粉混 合强烈，后期因为风力旋转的快速衰减，风粉混合减弱，燃尽程度差，降 低了锅炉效率。采用对冲布置，两台对冲火焰的燃烧器，在锅炉中间处火 焰重叠，由于旋向相同，两股旋转气流叠加，加速了旋转，对后期混合起 到了加强，燃烬率提高了，增大了锅炉的效率。

[0045] 3、尾部对流受热面采用全膜式壁密闭结构，减少漏风，提高了锅炉效 率。

[0046] 4、方便布置SCR：在尾部竖井烟道中，根据用户要求可以任意预留空 间，SCR能很方便的布置其中，从设计角度解决了脱硝的催化剂布置问题。

[0047] 5、炉膛采用冷灰斗结构，方便清灰除灰：炉膛由四面膜式壁组成，左 右两侧墙膜式水冷壁下部向内倾斜35°，形成冷灰斗结构，这是电站煤粉 锅炉常用的成熟的典型结构，飞灰落在上面只能自然下滑不会堆积。根据 炉膛长度，最终形成几个方形的落灰斗，落灰斗下部布置出渣口、出渣门 和机械捞渣机，减轻运行工人的除灰出渣的劳动强度。

[0048] 6、煤质稳定，锅炉运行稳定性好：传统燃煤工业锅炉效率低下的一个 原因就是燃煤来源不稳定，锅炉不能按煤质情况及时调节风量等参数造成 的。高效工业煤粉锅炉采用集中制粉，煤质来源稳定，锅炉能够保证长期 稳定运行。

[0049] 7、锅炉效率高：由于煤质稳定，煤粉燃烧稳定充分，锅炉效率可达 92％，比传统燃煤锅炉节煤30％-50％；

[0050] 8、节约能源：对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。

[0051] 9、操作简单，自控程度高：系统可实现即开即停，30秒切断点火源 进入正常运行；切断煤粉供给即可实现停炉。系统自动监控、调整运行参 数，使系统处于最佳运行状态；同时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉 运行的干扰。

[0052] 10、环保排放合格：煤粉燃烧器采用低氮燃烧设计，温度场均匀，避 免局部高温燃烧产生大量的的NOx；烟气采用脱硫装置和布袋除尘器等高 校除尘器，大气排放污染物排放浓度低，满足环保要求；粉煤灰经集中收 集到灰渣罐，密闭系统排出，无二次污染。

[0053] 11、烧煤不见煤，锅炉房周边环境好：由于采用城外集中制粉，用煤 粉罐车将粉运到炉前，储存在粉仓中，全过程密闭运行，无泄漏，极大的 改善了锅炉房周边的环境。

[0054] 12、节约用地：锅炉房无堆煤场与渣场，占地面积小。

[0055] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡 是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接 或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围 内。