石油焦浆燃烧装置 【技术领域】
本发明属于热能与动力工程技术领域的燃烧装置，具体涉及一种石油焦浆燃烧装置。
背景技术
石油焦是以原油蒸馏所产的重质油或石油沥青、渣油、焦油为原料经焦化处理(热裂过程)转化而成的产品，是石油深度加工产生的一种副产品。近年来，延迟焦化工艺快速发展，石油的深度加工成为了石化工业的主要技术路线之一，因此，石油焦的产量快速增加。
石油焦是一种高热值、高硫含量、低灰分、低挥发分产品。石油焦中固定碳的含量高达80％～90％以上，但挥发分含量只有10％左右，燃料性质与无烟煤非常接近。燃料着火困难，污染物生成量高。现阶段，石油焦燃料的价格相对于煤炭和重油来讲要低很多，作为燃料使用的石油焦售价约在300元/t左右，仅是具有相同热量的重油价格的四分之一左右，燃煤价格的二分之一左右。根据以上背景，如果能有效地加以利用，将获得较好的经济价值和安全价值，但前提是首先要在环保方面达到国家标准。
石油焦燃料目前的使用途径有循环流化床燃烧、与煤炭混烧、制成石油焦浆燃烧等技术，而适用于石油焦浆燃烧的燃烧装置基本都停留在原有设备的改造上，还没有特别针对石油焦浆开发的燃烧装置。石油焦浆具有较好的流动性，这对于石油焦浆的雾化是十分有利的。然而由于石油焦浆的挥发分含量较低，因此燃烧初期的着火和稳燃困难；石油焦浆燃烧后产生的硫氧化物含量较高，脱硫装置的负荷增加；石油焦浆中含氮量很高，燃烧后会产生大量的NOx，无法满足国家环保要求的指标；石油焦浆燃烧温度较低，燃烧产物中未燃尽碳比较高。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术难题，提供了一种适应石油焦浆高效、稳定燃烧的石油焦浆燃烧装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括设置在炉膛内的蓄热腔体，以及设置在炉墙上与蓄热腔体相连通的燃油/燃气值班喷管，在燃油/燃气值班喷管的外侧自内向外依次套装有与蓄热腔体相连通的石油焦浆雾化喷管、内层助燃空气喷管和外层助燃空气喷管，内层助燃空气喷管和外层助燃空气喷管内分别设置有内层助燃空气旋流发生器和外层助燃空气旋流发生器。
本发明设置在炉膛内的蓄热腔体的插入深度可调，该蓄热腔体是采用耐火蓄热材料浇注而成的抛物线型型线设计的腔体；
所说的内层助燃空气喷管和外层助燃空气喷管出口为扩口结构；
所说的内层助燃空气喷管和外层助燃空气喷管的入口还设置有调节风量的空气调节挡板；
所说的内、外层助燃空气喷管内设置的内、外层助燃空气旋流发生器为轴向旋流发生器，沿内、外层助燃空气喷管的圆周方向布置，且在内、外层助燃空气旋流发生器上还分别设置有调节其与内、外层助燃空气喷管喷口距离的调节机构。
本发明石油焦浆经石油焦浆雾化喷嘴雾化后喷入炉膛内，增加了燃料受热和与空气接触的比表面积，提高燃料的升温速率，实现快速、稳定着火。燃油/气值班喷嘴在点火初期用容易着火的气体或油燃料，提供稳定的着火源，进一步提高燃烧器的火焰稳定性和低负荷情况下的稳燃能力。助燃空气经内、外层助燃空气喷嘴内的旋流发生器以强旋转射流的形式供入炉膛内，在燃烧器出口位置形成稳定的高温烟气回流区，高温回流烟气与雾化石油焦浆混合，将热量快速的传递给燃料，以形成稳定的着火源。采用蓄热腔体强化了燃烧器出口处燃料地升温速率。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构示意图。
燃油/燃气值班喷管1，石油焦浆雾化喷管2，内层助燃空气喷管3，助燃空气流量调节挡板4，外层助燃空气喷管5，内层助燃空气旋流发生器6，外层助燃空气旋流发生器7，炉墙8，蓄热腔体9。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括设置在炉膛内的插入深度可调的蓄热腔体9，该蓄热腔体9是采用耐火蓄热材料浇注而成的抛物线型型线设计的腔体，在炉墙8上设置有与蓄热腔体9相连通的燃油/燃气值班喷管1，在燃油/燃气值班喷管1的外侧自内向外依次套装有与蓄热腔体9相连通的石油焦浆雾化喷管2、内层助燃空气喷管3和外层助燃空气喷管5，内层助燃空气喷管3和外层助燃空气喷管5出口为扩口结构，内层助燃空气喷管3和外层助燃空气喷管5的入口还设置有调节风量的空气调节挡板4，内层助燃空气喷管3和外层助燃空气喷管5内分别设置有内层助燃空气旋流发生器6和外层助燃空气旋流发生器7，内、外层助燃空气旋流发生器6、7为轴向旋流发生器，沿内、外层助燃空气喷管3、5的圆周方向布置，且在内、外层助燃空气旋流发生器6、7上还分别设置有调节其与内、外层助燃空气喷管3、5喷口距离的调节机构。
本发明的燃油/燃气值班喷嘴1在点火初期及低负荷情况下投入运行，提供稳定的着火源，在燃烧器正常工作时只提供中心风，以调节火焰长度和回流区位置、大小等参数。石油焦浆由石油焦浆雾化喷管2喷入炉膛内，以雾化燃料的形式与高温回流烟气和助燃空气接触，强化升温速率，实现稳定着火。助燃空气分内、外两层分别将助燃空气供入炉膛内，内层助燃空气形成稳定的高温烟气回流区，并提供燃烧初期所需要的氧气；外层助燃空气延长火焰长度，提供完全燃烧所需要的氧气。内、外两层助燃空气由调节挡板4自动进行流量分配，增加内层助燃空气比例将使火焰长度缩短，反应初期燃烧温度增加；反之，将使火焰长度增加，反应初期温度降低。内、外两层助燃空气均采用旋转射流的形式，由旋流发生器产生旋转射流，这有利于在燃烧器出口位置形成稳定的回流区，并能强化气流之间的混合效果，强化燃料的稳定着火。蓄热腔体9提供了强烈的辐射热源，蓄热腔体采用抛物线型型线设计，有助于旋转射流的扩展与混合，可以有效的强化燃烧器出口燃料的升温速率，进一步提高火焰的稳定性。另外，当燃烧器负荷改变时，蓄热腔体的插入深度可以方便的调节，进一步增加了火焰的稳定性，提高了该型燃烧器的稳燃范围。在燃烧器热负荷改变时，可以通过调节蓄热腔体插入炉膛的深度来适应热负荷的变化。
本发明的工作过程如下：石油焦浆经石油焦浆雾化喷管雾化后喷入炉膛内，与内层强烈旋转的助燃空气接触，同时旋转的内层助燃空气所卷吸的高温回流烟气快速加热石油焦浆雾化蒸汽，使其快速升温着火。外层助燃空气在火焰外侧流动，并逐步与燃烧的火焰混合，并在燃烧后期补充燃烧所需要的全部空气量。内、外层助燃空气流量通过调节挡板的位置改变可以方便的进行分配，从而可以对火焰形状、长度进行调节。
本发明的助燃空气采用分级配风的方式供入炉膛内，内外两层助燃空气的比例通过调节挡板4进行流量调节，内层助燃空气形成稳定的高温烟气回流区，并提供燃烧初期所需要的空气。由于初期氧气量受到限制，在此区域内不会大量形成NOx污染物；外层助燃空气提供燃烧后期所需要的空气，石油焦浆中固定碳的比例很高，容易形成较多的未燃尽碳颗粒，限制燃烧初期的氧气浓度(助燃空气部分由外层供入)有利于延长火焰长度，增加碳颗粒在火焰中的停留时间，提高碳颗粒的燃尽率，实现高效低污染燃烧。