帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐的製作方法

2023-10-04 01:56:29 1

專利名稱：帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍋爐裝置，具體為一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化 床鍋爐。
背景技術：
循環流化床鍋爐技術是上世紀70年後發展起來的一項新型燃煤鍋爐技術。我國 也於80年代初開始了循環流化床鍋爐的研發。由於循環流化床鍋爐具有燃料適應性廣，燃 燒強度和燃燒效率高，環保性能好，利於大型化，負荷調節範圍大(110%-25%)等優點，而 獲得迅速推廣。我國的十一五發展綱要中明確指出用循環流化床鍋爐改造和替代現有的低 效工業鍋爐，目前的工業鍋爐統計表明容量70%的鍋爐為循環流化床鍋爐。但是，循環流化床也有一些缺點，主要是(1)高循環倍率流化床鍋爐的爐膛大， 初投資大，特別是不易小型化。( 分離循環系統複雜，自身電耗大。( 循環灰濃度大， 受熱面磨損大等，特別是我國許多鍋爐，其循環流化床鍋爐並非自主創新設計的產品，因此 對其認識不夠深刻，造成目前我國循環流化床鍋爐，種類繁多，熱效率參差不齊，低的不到 65%，飛灰含碳量高的達到40%以上，由於鍋爐受熱面磨損嚴重，致使鍋爐穩定運行周期不 確定，有的能連續運行3000小時以上，有的不到200小時。由於在多數企業，作為動力源的 鍋爐的穩定運行非常重要，而因磨損造成故障的不確定，往往給企業帶來災難性的損失。針 對不同鍋爐廠，各種不同形式的循環流化床鍋爐的共同問題熱效率低、鍋爐出力不足、受 熱面磨損嚴重等，造成這些問題的根源是，原有的循環流化床鍋爐理論存大四個誤區(1) 循環流化床的爐膛設計要根據不同的煤種設計，只有定性的分析，沒有定量的數據，事實上 許多廠家並沒有按照煤種設計；(2)評價分離器的分離效果，在熱態下無法用監測的分離 效率這一指標確定；C3)對於打破灰包碳的機理沒有充分論述；(4)用爐內煙氣停留時間評 價過於理論化，對於第一線的技術人員，難以評價。通常得出高速床熱效率高，低速床熱效 率低，小噸位的鍋爐熱效率低，大噸位鍋爐熱效率高的結論。過分強調循環倍率，爐內的流 速高造成磨損嚴重，影響長期穩定運行。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決上述現有技術存在的問題，而提供一種帶高 溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，結構緊湊，佔地面積小，攜帶能力強，分離效果 好，磨損大為減輕，設備使用壽命長，燃燒效率高，飛灰含碳量小於5%，熱效率達90 %以 上，環保性能好。本發明採用的技術方案是這種帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐， 包括爐膛、爐壁，爐膛下部安裝有埋管和布風板，布風板底下為風室，爐膛頂上安裝有鍋筒； 爐膛橫截面下大上小，爐壁採用膜式水冷壁，並且鍋爐內置高溫分離器，爐膛上部出口連接 高溫分離器上部進口，高溫分離器採用水冷壁結構，高溫分離器的前牆就是爐膛的後牆，高 溫分離器底端通過返料裝置連接至爐膛下部。
上述技術方案中，高溫分離器為上排氣旋風分離器，爐膛上部出口氣流切向進入 尚溫分1 器。上述技術方案中，高溫分離器的灰鬥及料腿也採用水冷壁結構。上述技術方案中，爐膛內從布風板風帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效 容積大於4. 2045V_°_125，其中V為煤的乾燥基揮發份。上述技術方案中，高溫分離器必須布置在過熱器以前，才能防止過熱器、省煤器的 磨損，保證過熱器的壽命大於10年，省煤器壽命大於5年。本發明技術特點(1)、採用高、低混合流速循環流化床燃燒方式鍋爐上部為高流速，攜帶能力強，分離效率高，循環倍率高；下部為低速床，即磨損 嚴重的密相區為低流速，所以磨損大為減輕。(2)、採用內置水冷上排氣高溫旋風分離器A、採用內置方形分離器結構形式，分離器前牆就是爐膛後牆，分離器、料鬥與鍋爐 為一個整體，鍋爐結構布置緊湊，佔地面積小。B、採用上排氣旋風分離器，成為當今循環流化床鍋爐的主流分離器形式，分離效 率高，分離效果好。C、分離器採用水冷結構，分離器既是鍋爐蒸發受熱面的一部分，同時又保護分離 器免受高溫煙氣燒壞，與絕熱型旋風分離器相比，使用壽命及檢修周期都大大延長，成為當 今最為先進的分離器。D、分離器灰鬥及料腿為水冷形式，可將分離下來的飛灰適當冷卻，避免飛灰重燃 結焦，堵塞返料管。E、採用高溫分離，分離器置於過熱器前，返料溫度高，物料返回爐膛後重燃條件 好，有利於飛灰的燃盡。同時由於對煙氣中的飛灰進行了分離，使進入過熱器的煙氣含塵濃 度大為降低，減輕了過熱器的磨損。F、採用這一次技術，飛灰含碳量可以降到5 %以內，熱效率達到90 %以上。(3)帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐是歷時數年、獨立研發成功的 高科技產品。已有超100臺以上的成功試驗案例，單臺最長穩定運行超過10年。主要包括以下三點核心內容A、鍋爐有效容積大於4. 2045XV_°_125(其中V為煤的乾燥基揮發份)；B、分離效果好，即分離下來的灰小於0.08mm的大於80%，阻力低，阻力小於 800Pa ；C、一定要有切向旋轉燃燒過程，才能打破灰包碳，有利燃燼。本發明徹底解決了目前在用的多數循環流化床鍋爐所存在的熱效率偏低、受熱面 磨損嚴重等問題，符合國家十分緊迫的節能減排形勢和政策導向，是傳統高汙染、高能耗燃 煤工業鍋爐的升級換代產品。技術指標燃燒效率 彡98%鍋爐熱效率 >90%飛渣中的可燃物 彡2%
飛灰中的可燃物 ≤ 4% 排煙溫度≤140% 給水溫度150 0C負荷調節範圍60-110% 煙氣黑度 <格林曼一級


圖1為本發明實施例結構示意2為圖1的側視3為高溫分離器結構示意4為圖3的側視5為圖3的A-A視6為圖3的B-B視圖
具體實施例方式參見附圖，本發明的帶高溫分離器的高、低溫合流速循環流化床鍋爐，包括爐膛1、 爐壁2，爐膛1下部安裝有埋管3和布風板4，布風板4底下為風室，爐膛1頂上安裝有鍋筒 5，爐膛1橫截面下大上小，爐壁2採用膜式水冷壁，並且鍋爐內置高溫分離器6，爐膛1上部 出口連接高溫分離器6上部進口，高溫分離器6採用水冷壁結構，高溫分離器6的前牆就是 爐膛1的後牆，高溫分離器6底端通過返料裝置連接至爐膛1下部。高溫分離器6為上排氣旋風分離器，爐膛1上部出口氣流切向進入高溫分離器6 內。爐膛內從布風板風帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效容積大於 4. 2045V_°_125，其中V為煤的乾燥基揮發係數。本發明的鍋爐後端還通過煙室7連接煙井8，煙井8內從上至下依次安裝有過熱器 9、省煤器10、空氣預熱器11及煙氣出口 12.圖3、圖5中的標註如下13-分離器前牆下集箱，14-分離器側下集箱，15-分離器 前牆管系，16-分離器前牆上集箱，17-分離器導氣管，18-分離器聯通集箱，19-分離器側牆 管系，20-分離器後牆管系，21-分離器後牆下集箱，22-分離器隔牆管系。下面對本發明鍋爐結構的有效容積及其典型案例作進一步詳細說明為提高循環流化床的熱效率和有效地解決磨損問題、提供完整的技術途徑與解決 方案所謂鍋爐有效容積指的是從布風板風帽小孔中心線到爐膛出口中心線，爐膛裡 溫度高於850°C (無煙煤高於930°C)的容積除以鍋爐的噸位。根據多年的實踐經驗，通過對約500臺循環流化床鍋爐運行試驗數據統計分析， 認為不論什麼煤種、不論高速床、低速床鍋爐，要想熱效率大於90%，飛灰含碳小於4%、 燃燒效率大於99%、過熱器壽命大於十年、省煤器壽命大於五年，必須滿足如下三個條件1)鍋爐有效容積大於4. 2045V_°_125，其中ν為煤的乾燥基揮發份，滿足這點即可保 證煤粒在爐膛內的停留時間，但比後者更直觀，更易於計算。
2)分離器分離下來的灰小於0. 08mm的要大於80%，分離器的阻力要小於800Pa。3) 一定要有切向旋轉燃燒過程。這樣才能打破灰包碳，有利燃燼。滿足這點必須 是高溫旋風分離。因為要通過氣流切向旋轉打破灰包碳氣流速度必須在20m/s以上、要達 到燃燒條件、溫度必須在850°C以上；而爐膛裡是不能同時滿足這兩點的、只能在分離器完 成，所以必須是高溫旋風分離。典型案例案例A 某鍋爐廠的一臺75t/h的高溫分離高速循環流化床鍋爐，鍋爐總容積為 390m3，有效容積為5. 2m3。在浙江某用戶，燃用14%的貧煤，理論上有效容積為5. 38m3，與該 鍋爐實際容積基本上接近理論值，所以它的熱效率較高，達到了 88 %，飛灰含碳量為6 %。 但同一型號同一規格同一批75t/h高速循環流化床鍋爐在福建某用戶使用，燃用揮發份為 4%的無煙煤，最小有效容積應為6. ^m3,鍋爐實際有效容積比這個要求的值低，所以該鍋 爐熱效率不到76%，飛灰含碳量高達30%。儘管該廠調試了一個多月，因鍋爐結構定型，毫 無效果。案例B 某企業一臺15t/h帶高溫分離的高低混合循環流化床鍋爐，燃用揮發份 為5%的無煙煤。鍋爐容積為930m3，有效容積為6. 2m3，大於理論的最小值，該鍋爐熱效率 90%，飛灰含碳量為4%。但另一臺M0t/h高速循環流化床鍋爐，鍋爐容積為1180m3，遠低 於燒同一煤時要求的最小有效容積，鍋爐熱效率只有78. 4%，飛灰含碳量高達沈％。從這 兩臺爐子可知，原有的理論低速床熱效率低，小噸位的熱效率低，並不符合實際。案例C 某企業一臺130t/h高溫分離的高速循環流化床鍋爐，燃用揮發份為22% 的煙煤，鍋爐總的容積為687m3，有效容積5. ^m3,大於理論的最小值，熱效率達到90%，飛 灰含碳量只有4%。後改用揮發份為10%的貧煤，飛灰含碳量高達18%，熱效率只有83%。 經過改造後擴大了爐膛容積達到780m3，有效容積達到6m3，熱效率達到90%，飛灰含碳量只 有4%。從這一實例可以看出該鍋爐其他部位都未做改變，僅僅是鍋爐的後牆後移，只改變 了鍋爐的有效容積，熱效率又達到了原有的水平。案例D 某企業一臺65t/h中溫分離的低速床，燃用揮發份8%的無煙煤，鍋爐的總 容積為455m3，有效容積為7m3，當爐膛出口溫度只有720°C，有效容積僅為4. 2m3，熱效率只 有72%，飛灰含碳量高達。經整改後，調整爐膛受熱面，使爐膛出口溫度達到950°C，整 個爐膛都是有效容積，這樣有效容積達到了 7m3，熱效率達到86 %，飛灰含碳量降至12 %，由 於是中溫分離，分離溫度只有^(TC，無煙煤在燃燒過程中產生的灰包碳無法打破，飛灰難 以燃燼，儘管有效容積大，熱效率仍低於90 %。案例E 某企業一臺75t/h高溫分離的循環流化床鍋爐，燃用揮發份18%的煙煤， 鍋爐的容積為400m3，有效容積為5. 33m3，產品說明書上，分離器的分離效率為99%，但該鍋 爐運行熱效率僅82%，飛灰含碳量高達21 %，負荷僅有62t/h，過熱器嚴重超溫。後經檢查 分離器下面的灰用200目篩子去篩灰，小於0.08m3的僅有22%，分離效果明顯不好。後對 分離器進行了改進，用200目篩子去篩分離器下面的灰，小於0. OSm3的達到68%，鍋爐熱效 率達到了 88%，且能滿負荷運行，過熱器溫度正常。分離器對鍋爐效果的影響相當大，評價 分離器的效果，不能用分離器分離效率來評論，而要用直觀的方法，才更準確。案例F、某企業一臺四麗兩級分離的高速循環流化床，高溫分離為百葉窗分離，低 溫分離為旋風分離，有效容積只有3. 8m3，燃用揮發份20 %的煙煤，熱效率只有72 %，飛灰含碳量高達沈％，改為水冷上排氣高溫旋風分離，分離溫度為900°C，通過後牆後移，改為高 低混合流速循環流化床，使有效容積達到了 5. 2m3，分離器分離下來的灰，小於0. 08_的大 於86 %，熱效率達到了 88 %，飛灰含碳量僅為4. 8 %。
權利要求
1.一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，包括爐膛、爐壁，爐膛下部安 裝有埋管和布風板，布風板底下為風室，爐膛頂上安裝有鍋筒；其特徵在於爐膛橫截面下大 上小，爐壁採用膜式水冷壁，並且鍋爐內置高溫分離器，爐膛上部出口連接高溫分離器上部 進口，高溫分離器採用水冷壁結構，高溫分離器的前牆就是爐膛的後牆，高溫分離器底端通 過返料裝置連接至爐膛下部。
2.根據權利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，其特徵在 於高溫分離器為上排氣旋風分離器，爐膛上部出口氣流切向進入高溫分離器。
3.根據權利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，其特徵在 於高溫分離器的灰鬥及料腿也採用水冷壁結構。
4.根據權利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，其特徵在 於爐膛內從布風板風帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效容積大於4. 2045V_°_125， 其中V為煤的乾燥基揮發份。
5.根據權利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，其特徵在 於高溫分離器必須布置在過熱器以前。
全文摘要
一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環流化床鍋爐，包括爐膛、爐壁，爐膛下部安裝有埋管和布風板，布風板底下為風室，爐膛頂上安裝有鍋筒；爐膛橫截面下大上小，爐壁採用膜式水冷壁，並且鍋爐內置高溫分離器，爐膛上部出口連接高溫分離器上部進口，高溫分離器採用水冷壁結構，高溫分離器的前牆就是爐膛的後牆，高溫分離器底端通過返料裝置連接至爐膛下部。本發明結構緊湊，佔地面積小，攜帶能力強，分離效果好，磨損大為減輕，設備使用壽命長，燃燒效率高，環保性能好，極大地提高了鍋爐的技術性能。
文檔編號F23C10/08GK102109165SQ20091021518
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者何相助 申請人:長沙互創潔淨能源科技有限公司