立式旋风炉

图1（1-筒体；2-燃尽室；3-冷却炉膛；4-叶片型燃烧器；5-一次风管道；6-叶片；7-冷却管圈；8-二次风喷口）所示为前置式立式旋风炉。前置式旋风筒体由上下两个环形集箱和沿圆周密布的水冷壁管连接图1 前置式立式旋风炉而成。管子的向火面焊有销钉，敷有耐火材料。筒的下端有冷却管圈形成的出渣口。炉膛也称二次室，下部敷满耐火材料的区域称为燃尽室，上部则为冷却炉膛。由旋风筒至炉膛的烟道称为过渡烟道。过渡烟道由旋风筒的水冷壁管围成，内壁亦敷满耐火材料。燃尽室的前墙水冷壁管在过渡烟道内拉稀成4～6排捕渣管束，以捕除20%～25%的液态灰渣。二次室后墙有折烟角，其作用在于改善燃尽室内的流动工况，减轻燃尽室炉底死角和流动死滞区内的堆渣现象。另外，这种折烟角也有利于提高燃尽室温度。旋风筒顶部装有叶片型煤粉燃烧器，其两根一次风道对冲引入，从一次风人口到出口旋流叶片之前保持有足够的混合长度，以使煤粉分布均匀。整个燃烧器由内外套管组成，向火侧端部采用耐热合金钢。固定在出口处的旋流叶片使环状一次风煤粉气流在喷入筒体时旱伞形的旋转气流，其内外两侧均能卷吸高温烟气以帮助着火。二次风喷口布置在筒体的上部，二次风切向引入。

前置式立式旋风炉燃用粗煤粉。制粉系统根据不同煤种可用仓储式或直吹式。对于热风送粉的系统，乏气作三次风喷口可布置在燃尽室的侧墙上。煤粉从顶部的叶片式燃烧器送入，二次风从二次风喷口切向引入，烟气由旋风筒下部的出口经捕渣管束进入燃尽室，熔渣则从旋风筒底部渣口排出。

旋风筒内的燃烧过程与空气动力场有密切关系。分析和测定表明，筒内各点气流的切向速度和轴向速度的分布形态如图2所示。靠近筒壁的外圈气流接近于势流，而靠近中央的内圈气流通过动量交图2 立式旋风筒内冷态空气动力场换和物质交换被外圈气流所带动，也跟着旋转，由于流体有粘性，内圈气流的运动接近于刚体的旋转。在距中心0.7～0.9半径处，切向速度有一最大值，气流的旋转最为强烈。沿筒身不同的横截面上，切向速度分布以及最大切向速度分量的绝对值的大小均有所不同。这是由于有摩擦损耗存在，气流愈往下，旋转强度愈弱，但基本形态是类似的。热态运行时，由于筒壁上存在熔渣膜，气流中含有大量固体颗粒以及由于高温下气体粘性的增大，各点切向速度绝对值下降更快一些。当筒身长度达到4倍直径时，在下端出VI附近，气流的旋转强度已大为减弱。

旋风筒中央有向上的回流。但热态运行时，由于煤粉气流燃烧时产生的气体体积膨胀，以及旋转强度比冷态时有较快的减弱，向上的回流只有在着火段内才有一定程度的存在。前置式立式旋风炉的煤种适应范围很广，可燃用褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤。对于煤种的限制主要是煤的灰熔点，这与液态排渣炉相似。这种旋风炉在我国还成功地用于综合利用方面，其中附烧钙镁磷肥具有较高的经济效益，因为此时锅炉不仅生产蒸汽，而且还烧制磷肥。另外，此时还因为加入熔剂会降低灰分熔化温度，因而煤的灰熔点就不再是限制因素了。

前置式立式旋风炉，由于其燃烧得到强化，因而容积热负荷为一般煤粉炉的十几倍。在燃用烟煤时容积热负荷约为2.2 MW/m，燃用无烟煤时约为1.25MW/m。为了保证有较高的燃尽程度和捕渣率，旋风筒呈细长形，长径比L/D约为3.5～4.5。这种炉子的捕渣率通常为60%～70%。旋风筒出口的过量空气系数一般为1.05，煤粉细度控制在等于或略高于煤的可燃基挥发分的数值。

下置式立式旋风炉的旋风燃烧室置于冷却炉膛之下，二次风和煤粉沿旋风室割向引入，烟气由旋风室上部出口排入冷却炉膛，如图3（1-出渣口；2-旋风室(圆柱形旋风筒体)；3-切向布置燃烧器；4-矩形冷却炉膛）所示。冷却炉膛为矩形截面，在冷却炉膛和旋筒的交界处，一部分水冷壁拉下形成圆柱形旋风简体。这种旋风室的直径大、二次风速低，所以容积热负荷较低，约为1.2～1.4 MW/m。图3 下置式立式旋风炉

立式旋风炉是液态排渣炉。它由立式旋风筒、二次室以及尾声部受热面组成,与其它煤粉炉相比只多了1个旋风筒。立式旋风筒是旋风炉的关键燃烧设备。它由上下环形联箱和沿圆周布置的水冷壁管连接而成,组成一细长的圆筒形室,管子迎火面焊有销钉,覆盖炭化砖坯或其它组分的耐火材料,筒的下端由冷却水盘管围成渣栏,其主要作用是将炉底渣聚积到一定高度,形成熔渣池,使渣集中,由缺口流出。在旋风筒与二次室之间,有由二次室前墙水冷壁管拉伸而成的捕渣管束。旋风筒的捕渣率在60%左右(即将60%的煤粉灰在旋风筒内融化,通过渣栏排渣口流人粒化水箱内,变成不污染环境易于存贮运输的水淬渣),对燃用煤种的适应性较强。因旋风筒底部渣池温度在1420℃左右,对于灰熔点低(t3<1350℃)的煤可不掺或少掺助熔添加剂,而对于灰熔点高(t3>1400℃)的煤种,经过试烧必须掺烧一定比例的助熔添加剂,才能保证渣口正常流渣。