一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐的製作方法

2023-05-15 06:37:26 2

專利名稱：一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種循環流化床燃燒設備，尤其涉及一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床燃燒設備，屬於劣質煤、固體廢棄物、城市和工業汙泥、生物質等劣質燃料的燃燒設備，特別適合於含灰分少的生物質的循環流化燃燒。
背景技術：
目前我國國內的劣質煤、固體廢棄物、汙泥、生物質等劣質燃料的主要燃燒設備是鏈條爐、水冷振動爐排鍋爐和循環流化床鍋爐等，根據不同的燃料選擇不同的爐型、不同的爐型具有各自的特點。循環流化床鍋爐是近年來發展起來的高效清潔的燃燒技術，燃料適應性廣，可燃用優質煤、劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料。由於其燃燒效率高，能同時進行爐內脫硫、 脫硝等汙染控制操作，具有低NOx和SOx排放等優點，因而目前在電力市場得到了迅速的發展，正在向大型化方向發展，30萬千萬的循環流化床鍋爐已投入商業運行。然而在電力行業，劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料的使用容易導致發電事故，因而應用受到了一定限制。相反，在工業鍋爐領域，由於工業鍋爐的蒸發量小、運行靈活、檢修方便，因而劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料等日益受到青睞。傳統立式、單級循環流化床鍋爐存在爐身高，鍋爐島體積龐大等缺點，對廠房建設要求較高。同時鍋爐島的支撐鋼架以及鍋爐島本體的鋼耗較大，使得項目造價和初投資較高。針對立式循環流化床鍋爐在工業鍋爐領域的缺陷， 中國專利CN1786565A公布了一種臥式循環流化床燃燒設備及其循環燃燒方法，採用外置分離器、將傳統立式鍋爐的爐膛分為三個部分，從而有效降低了爐膛高度。但該技術採用了外置分離器，對生物質等灰分少的燃料，外置分離器的工作負荷非常低，事實上發揮作用有限。中國專利CN89103129. 4公開了一種三漩渦內分離循環床鍋爐，採用漩渦分離器，布置在爐膛出口處，進入分離器內的物料溫度高，屬於高溫分離器。當物料內可燃質含量高時， 可燃質容易在回料系統內再燃結焦，影響鍋爐的正常運行。

發明內容
針對現有技術存在的不足和缺陷，本發明提出一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，一方面結構布置緊湊，同時對物料進行中溫分離，避免可燃質容易在回料系統內再燃結焦，影響鍋爐的正常運行。本發明是通過以下技術方案實現的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，它包括由主燃室密相區和主燃室稀相區組成的主燃室、副燃室、燃盡室和尾部煙道，在主燃室下部布置布風板，主燃室和副燃室之間有第二水冷壁隔牆，副燃室和燃盡室之間有第一水冷壁隔牆，在副燃室和燃盡室底部形成V形灰鬥，其特徵在於在燃盡室內布置有水平旋風分離器，所述的水平旋風分離器的外筒由分離器隔牆、燃盡室後牆水冷壁和燃盡室側牆水冷壁圍成，分離器隔牆由分離器上圓弧段、分離器隔牆下部垂直段和分離器隔牆斜段組成，分離器上圓弧段、分離器隔牆下部垂直段和分離器隔牆斜段由膜式水冷壁製成，水平旋風分離器的中心筒從燃盡室側牆水冷壁兩側或者單側插入燃盡室；分離器隔牆下部垂直段與燃盡室後牆水冷壁和燃盡室側牆水冷壁圍成回料通道；在燃盡室後牆水冷壁的下部布置有鬆動風噴口，V形灰鬥的壁面、物料溜道隔板、分離器隔牆斜段和燃盡室側牆水冷壁圍成物料溜道，鬆動風噴口與物料溜道正對順列布置；物料溜道隔板由耐火材料製成，物料溜道是一組沿著V形灰鬥的壁面向下的孔道。本發明的技術特徵還在於當分離器中心筒只單側布置時，所述的水平旋風分離器的中心簡單側插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi的比為1/4 1/3 ；當分離器的中心筒雙側布置時，中心筒雙側插入燃盡室的深度h21和h22的和與爐膛寬度的比為1/4 1/3。 所述的水平旋風分離器的中心筒的直徑Dl與構成分離器外筒的分離器隔牆上圓弧段直徑 D2的比為0. 4 0. 5。分離器隔牆下部垂直段與燃盡室後牆水冷壁的距離dl與中心簡直徑Dl的比例為0. 1 0. 2。針對工業鍋爐發電需求，本發明的技術特徵在於在副燃室內布置有過熱器。針對生物質鍋爐要求降低爐膛燃燒溫度的需要，本發明的技術特徵在於在主燃室稀相區內布置有屏式受熱面。為了保證正常回料，鬆動風管連接鬆動風噴口，鬆動風噴口鬆動風流速為15 30m/sο本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果①本發明採用水平臥式布置，可大大降低鍋爐的高度，節省鍋爐鋼耗，從而有效地降低了鍋爐成本。同時由於鍋爐高度降低後，鍋爐廠房的建造成本可大幅度降低。鍋爐高度降低後，鍋爐的穩定性好，可使鍋爐及廠房結構更加緊湊，也便於檢修維護。②本發明分離器布置在燃盡室，一方面可使鍋爐布置更加緊湊，利於降低造價；另一方面分離器水冷壁隔牆相當於增加了受熱面，煙氣和物料經過主燃室、副燃室、燃盡室內等受熱面吸熱後，溫度降低到400 600°C，因而分離器工作溫度低，可避免回料系統內因再燃而產生的結焦堵塞問題。③本發明在稀相區布置屏式受熱面，可降低燃燒溫度，延緩生物質燃料燃燒的結渣問題。④本發明在副燃室內布置過熱器，可產生過熱蒸汽用於發電和供熱。本發明由於採用水平布置的分離器，不但繼承了臥式循環流化床鍋爐的燃料適應性廣、且燃燒效率高，爐內脫硫、脫硝的優點，而且使結構布置更加緊湊，進一步降低了造價和空間利用面積。


圖1為本發明所提供帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐的結構原理示意圖。圖2為水平旋風分離器布置在燃盡室的結構圖。圖3為圖2的A-A剖視圖。圖4為圖1的俯視圖，表示臥式循環流化床鍋爐布置一個中心筒的實施例。圖5為圖1的俯視圖，表示臥式循環流化床鍋爐布置兩個中心筒的實施例。圖中1-布風板；2-主燃室密相區；3-燃料給進裝置；4-屏式受熱面；5-主燃室稀相區；6-副燃室；7-燃盡室；8-分離器隔牆；9-中心筒；10-水平旋風分離器與尾部煙道連接通道；11-尾部煙道；12-省煤器；13-空氣預熱器；14-灰鬥；15-鍋爐的煙道；16-松
4動風管；17-鬆動風噴口 ；18-物料溜道；19-V形灰鬥；20-回料器；21-返料口 ；22-過熱器；23-燃盡室後牆水冷壁；24-燃盡室側牆水冷壁；25-水平旋風分離器；26-分離器隔牆下部垂直段；27-回料通道；28-分離器隔牆斜段；29-物料溜道隔板；30-第一水冷壁隔牆； 31-第二水冷壁隔牆；32-V形灰鬥的壁面；81-分離器隔牆上圓弧段。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
及工作過程作進一步的說明。圖1為本發明所提供帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐的結構原理示意圖，它包括由主燃室密相區2和主燃室稀相區5組成的主燃室、副燃室6、燃盡室7和尾部煙道11，在主燃室下部布置布風板1，主燃室和副燃室6之間有第二水冷壁隔牆31，副燃室 6和燃盡室7之間有第一水冷壁隔牆30，在副燃室6和燃盡室7底部形成V形灰鬥19。在燃盡室7內布置有水平旋風分離器25，所述的水平旋風分離器25的外筒由分離器隔牆8、 燃盡室後牆水冷壁23和燃盡室側牆水冷壁M圍成，分離器隔牆8由分離器上圓弧段81、分離器隔牆下部垂直段26和分離器隔牆斜段觀組成，水平旋風分離器的中心筒9從燃盡室側牆水冷壁M兩側或者單側插入燃盡室7 ；分離器隔牆下部垂直段沈與燃盡室後牆水冷壁23和燃盡室側牆水冷壁M圍成回料通道27。圖2為水平旋風分離器布置在燃盡室的結構圖，圖3為圖2的A-A剖視圖。在燃盡室後牆水冷壁23的下部布置鬆動風噴口 17，V形灰鬥的壁面32、物料溜道隔板四、分離器隔牆斜段觀和燃盡室側牆水冷壁M圍成物料溜道18，鬆動風噴口 17與物料溜道18正對順列布置。鬆動風噴口鬆動風流速為15 30m/s。所述的水平旋風分離器的中心筒9的直徑Dl與構成分離器外筒的分離器隔牆上圓弧段81直徑D2的比為0. 4 0. 5。分離器隔牆下部垂直段沈與燃盡室後牆水冷壁23的距離dl與中心筒9直徑Dl的比例為0. 1 0. 2。圖4為圖1的俯視圖，表示臥式循環流化床鍋爐布置一個中心筒的實施例。圖5 為圖1的俯視圖，表示臥式循環流化床鍋爐布置兩個中心筒的實施例。當只單側布置中心筒時，中心簡單側插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi的比為1/4 1/3 ；當雙側布置中心筒時，水平旋風分離器的中心筒雙側插入燃盡室的深度h21和h22的和與爐膛寬度的比為 1/4 1/3。燃料從燃料給進裝置3送入、支持燃燒的空氣從布風板1送入，燃料依次在主燃室密相區2、主燃室稀相區5、副燃室6和燃盡室7內燃燒，燃燒產生的攜帶顆粒物料的煙氣通過水平旋風分離器25分離，煙氣通過水平旋風分離器與尾部煙道連接通道10進入尾部煙道11，依次流過省煤器12和空氣預熱器13，部分灰顆粒落入灰鬥14，煙氣則流入鍋爐的煙道15。副燃室6與燃盡室7之間的V形灰鬥19和水平旋風分離器25均可分離煙氣中的顆粒物料。煙氣中的顆粒物料流經副燃室6和燃盡室7之間的V形灰鬥19時，由於慣性分離作用，一些顆粒物料被分離並沉積在V形灰鬥中。沒有分離下來的顆粒物料隨著煙氣繼續流入布置在燃盡室7內的水平旋風分離器25，在水平旋風分離器25內得到進一步分離，水平旋風分離器25分離下來的顆粒物料沿著回料通道27，在鬆動風噴口 17噴出的回料風的作用下，半依靠重力半依靠風力的作用下流過物料溜道18，與V形灰鬥19內的顆粒物料匯合，然後通過V形灰鬥19下部的回料器20送入密相區的返料口 21，顆粒物料從返料口 21進入主燃室密相區2，從而實現物料的循環。通過顆粒物料循環一方面可循環燃燒未燃盡的碳顆粒，提高燃燒效率，另一方面還可以提高主燃室、副燃室的顆粒物料濃度，提高傳熱係數。 對要求提供過熱器蒸汽的鍋爐，在副燃室6內布置有過熱器22，可產生過熱蒸汽， 根據過熱蒸汽的溫度確定過熱器面積的大小。當燃燒生物質燃料時，為降低主燃室稀相區出口的溫度，在主燃室稀相區5內布置有屏式受熱面4，屏式受熱面4內可通水或者蒸汽，屏式受熱面4可布置一組或者多組，當通入水時為蒸發受熱面，當通入蒸汽時為過熱器。
權利要求
1.一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，它包括由主燃室密相區( 和主燃室稀相區(5)組成的主燃室、副燃室(6)、燃盡室(7)和尾部煙道(11)，在主燃室下部布置布風板(1)，主燃室和副燃室(6)之間有第二水冷壁隔牆(31)，副燃室(6)和燃盡室(7) 之間有第一水冷壁隔牆(30)，在副燃室(6)和燃盡室(7)底部形成V形灰鬥(19)，其特徵在於在燃盡室(7)內布置有水平旋風分離器(25)，所述的水平旋風分離器0 的外筒由分離器隔牆(8)、燃盡室後牆水冷壁和燃盡室側牆水冷壁04)圍成，分離器隔牆(8) 由分離器上圓弧段(81)、分離器隔牆下部垂直段06)和分離器隔牆斜段08)組成，水平旋風分離器的中心筒(9)從燃盡室側牆水冷壁04)兩側或者單側插入燃盡室(7)；分離器隔牆下部垂直段06)與燃盡室後牆水冷壁和燃盡室側牆水冷壁04)圍成回料通道 (27)；在燃盡室後牆水冷壁的下部布置鬆動風噴口(17)，V形灰鬥的壁面(32)、物料溜道隔板( )、分離器隔牆斜段08)和燃盡室側牆水冷壁圍成物料溜道(18)，鬆動風噴口 (17)與物料溜道(18)正對順列布置。
2.按照權利要求1所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，其特徵在於所述的水平旋風分離器的中心筒只在單側插入時，插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi 的比為1/4 1/3 ；當水平旋風分離器的中心筒雙側插入時，插入燃盡室的深度h21和h22 的和與爐膛寬度的比為1/4 1/3，且h21 =h22。
3.按照權利要求1或2所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，其特徵在於所述的水平旋風分離器的中心筒(9)的直徑Dl與構成分離器外筒的分離器隔牆上圓弧段(81)直徑D2的比為0. 4 0. 5。
4.按照權利要求3所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，其特徵在於分離器隔牆下部垂直段06)與燃盡室後牆水冷壁03)的距離dl與中心筒(9)直徑Dl 的比例為0. 1 0.2。
5.按照權利要求4所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，其特徵在於在所述的副燃室(6)內布置有過熱器02)。
6.按照權利要求4所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，其特徵在於在主燃室稀相區(5)內布置有屏式受熱面G)。
全文摘要
一種帶有水平旋風分離器的臥式循環流化床鍋爐，屬於劣質煤、固體廢棄物、汙泥或生物質等劣質燃料的燃燒設備，特別適用於含灰分少的生物質鍋爐的流化燃燒。它由主燃室、副燃室、燃盡室和尾部煙道構成，燃盡室內布置有水平旋風分離器。本發明改變了立式循環流化床的單級、立式循環結構；能有效減小鍋爐高度，降低對廠房建設高度的要求；同時在燃盡室內集成布置水平旋風分離器，使結構更加緊湊；有利於循環床鍋爐的小型化，能有效降低成本。本鍋爐具有循環流化床所有的優點，可燃用劣質煤、固體廢棄物、城市與工業汙泥、生物質等燃料，燃料適應性廣，是一種能夠清潔燃燒、結構緊湊、使用壽命長的高效燃燒設備。
文檔編號F23C10/18GK102537943SQ201210014929
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者周曉彬, 康建斌, 張衍國, 李俊臣, 李清海, 王謙 申請人:北京熱華能源科技有限公司, 清華大學