CN100557308C - 壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置 - Google Patents

壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置 Download PDF

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Abstract

壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，它涉及一种燃烧装置。本发明解决了现有的流化床燃烧装置的二次给风存在锅炉中央区域供风效果不理想、二次风穿透能力较弱、物料倒返入二次风输送管、运行稳定性差的问题。所述若干个下倾式二次风管(5)安装在流化床燃烧室(3)的壁面(2)上，所述逆流型二次风柱(4)布置在流化床燃烧室(3)内的中心区域，逆流型柱头(9)的侧壁上设有二次风喷口(11)，二次风输送管(8)的上端穿过逆流型柱头(9)的下端面装在逆流型柱头(9)内并与逆流型柱头(9)固接。本发明补充了锅炉的炉膛中央区域燃烧所需要的空气，促进炉内气固两相的充分混合与反应，实现较高的燃烧效率。

Description

壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种燃烧装置，具体涉及一种二次风复合供给的流化床燃烧装置。
背景技术
随着流化床技术特别是循环流化床技术的不断发展，流化床锅炉二次风射程和扩散的问题一直受到重点关注，因为它直接影响到锅炉的燃烧效率。目前循环流化床二次风存在的最为普遍的问题就是二次风在炉膛内的穿透能力不足，二次风不能到达炉膛的中心，而炉膛中心强烈的气固两相作用又需要较多的氧气来满足燃烧反应的需要，所以二次风的穿透性不足引起炉膛内氧气径向分布很不均匀，炉膛中心区域的氧气浓度低于周围的氧气浓度，在炉内形成一个中央贫氧区，炉内核心区燃料的燃烧将会很不充分。此外，随着循环流化床大型化的发展，炉膛横截面的不断增大，对二次风穿透能力要求更高。为此，申请人福斯特韦勒能源股份公司提出一种“裤衩”式炉膛布置结构(中国专利CN1270664A，美国专利US6699444)，以缩小二次风口横向间距，达到均匀分布二次风的目的，该结构利用中间隔板壁形成二次风室供风，同时在炉膛底部形成两个燃烧室，燃烧室之间或者独立，或者利用通道进行连接。这种结构得到了广泛的应用。但也存在着两燃烧室之间的物质流通较差，温度的控制较为困难的缺点。另外这种分隔开的炉膛还可能会因为两侧气体流量不均，而出现一侧物料被吹往另一侧的翻床现象，造成一层被吹空，另一侧又造成床层塌陷，使得机组的安全运行受到威胁。申请人McDermott Technology，Inc.提出一种带整体式二次风室循环流化床炉膛/反应器(美国专利US 5836257)，利用在炉膛中部的拉稀水冷壁在炉内形成二次风室，布置提供中央二次风。这种结构有利于炉内床料穿过拉稀水冷壁间的空隙进行物料的流通交换。但炉内密相区布置水冷壁也带来了较大的磨损问题，给运行的稳定性造成较大的影响。芬兰发明人Ahonen Heikki提出一种用于流化床中心布置的二次风(世界专利WO0144719)，其主要作用是将炉内中央区域物料输往壁面区域，促进炉内物料的内循环。但该专利存在供风形式单一和炉内压力波动时物料倒返入二次风管中的弊端。上述现有技术虽然不同程度上解决了炉内中央区域缺氧而无法充分燃烧的问题，但仍存在炉膛局部区域供风效果不理想、物料倒返入二次风输送管、燃烧装置运行稳定性差等问题，以致影响锅炉的燃烧效率。
发明内容
本发明为了解决现有的流化床燃烧装置的二次给风存在锅炉中央区域供风效果不理想、二次风穿透能力较弱、物料倒返入二次风输送管、燃烧装置运行稳定性差，以致影响锅炉的燃烧效率的问题，进而提供了一种壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置。
本发明的技术方案是：一种壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，它包括流化床燃烧室、布风板、若干个下倾式二次风管、至少一根逆流型二次风柱和二次风箱，所述若干个下倾式二次风管安装在流化床燃烧室的壁面上，布风板水平设置在流化床燃烧室的底端，所述逆流型二次风柱布置在流化床燃烧室内的中心区域，所述逆流型二次风柱主要由二次风输送管、逆流型柱头组成，逆流型柱头的侧壁上设有二次风喷口，二次风输送管的上端穿过逆流型柱头的下端面装在逆流型柱头内并与逆流型柱头固接，所述二次风箱通过二次风输送管与逆流型柱头内的空腔连通；所述逆流型柱头是内侧壁面为文丘里结构的逆流型柱头。
本发明具有以下有益效果：本发明为壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置。本发明解决了锅炉中央区域供风效果不理想以及大型流化床燃烧装置二次风穿透性不足的问题，充分补充了锅炉的炉膛中央区域燃烧所需要的空气，促进锅炉内气固两相的充分混合与反应，实现较高的燃烧效率。此外，本发明还具有以下优点：1、本发明将中心二次风与壁面二次风进行配合供风，有利于解决大型流化床燃烧装置二次风穿透性不足的缺点，补充炉膛中央区域燃烧所需要的空气，促进炉内气固两相的混合与反应，较大程度的减少炉内燃烧空气的分布不均匀性，实现较高的燃烧效率。2、本发明具有能够在炉内压力波动时防止物料倒返入中心二次风管中的特点。其原理为当炉内压力出现瞬时波动，炉内气体可能夹带颗粒反窜入二次风喷口，进入导流风道；由于导流风道具有一定的高度和压力，使反窜的气体在导流风道中无法继续夹带颗粒向上流动，颗粒滞留在导流风道中或风道底部；当瞬时压力波动消失，二次风输送管中的流动恢复正常时，二次风气体将滞留的颗粒吹回炉内。这种方式避免了颗粒倒返进入二次风输送管甚至二次风箱中。3、本发明通过不同的喷嘴方式实现炉内不同方向的直射流和不同形式的旋转射流。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图，图2是本发明中的中心逆流型二次风柱的结构示意图(逆流型柱头的内侧壁面为文丘里结构)，图3是本发明的逆流型二次风柱的结构示意图(连接管的末端带有若干个通流孔)，图4是本发明另一种结构示意图(二次风输送管的表面上敷设的耐火耐磨材料与风柱形成一体)，图5是具体实施方式八的结构示意图，图6是具体实施方式九的结构示意图，图7是具体实施方式十一的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～3所示，本实施方式的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置由流化床燃烧室3、布风板1、若干个下倾式二次风管5、一根逆流型二次风柱4和二次风箱6组成，所述若干个下倾式二次风管5安装在流化床燃烧室3的壁面2上，布风板1水平设置在流化床燃烧室3的底端，所述逆流型二次风柱4布置在流化床燃烧室3内的中心区域，所述逆流型二次风柱4主要由二次风输送管8、逆流型柱头9组成，逆流型柱头9的侧壁上设有二次风喷口11，二次风输送管8的上端穿过逆流型柱头9的下端面装在逆流型柱头9内并与逆流型柱头9固接，所述二次风箱6通过二次风输送管8与逆流型柱头9内的空腔连通。
具体实施方式二：图2所示，本实施方式所述二次风输送管8的上端面8-1与逆流型柱头9的上端内壁面9-1之间留有间隙。来自二次风箱6的二次风经二次风输送管8的上端流出进入导流风道10，再从二次风喷口11喷出。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。由于本发明(柱式逆流型二次风柱)处于流化床底部密相区高温高浓度区，如果没有敷设耐火耐磨材料，二次风输送管8和逆流型柱头9都需要采用耐热耐磨材料制成。
具体实施方式三：如图3所示，本实施方式所述二次风输送管8的上端面8-1与逆流型柱头9的上端内壁面9-1密闭连接，所述装在逆流型柱头9内的二次风输送管8的上端侧壁上设有若干个通流孔13。来自二次风箱6的二次风经二次风输送管8内，从若干个通流孔13流出，再从二次风喷口11喷出。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如图2所示，本实施方式所述逆流型柱头9是内侧壁面为文丘里结构的逆流型柱头16。逆流型柱头9的内侧壁面为文丘里结构可将导流风道10变成为渐缩渐扩的结构，可进一步防止颗粒倒流。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如图4所示，本实施方式还包括耐火耐磨材料层15，所述耐火耐磨材料层15附在二次风输送管8的表面上。所述耐火耐磨材料层15，可使逆流型柱头9和二次风输送管8固接成一体，防止床燃烧室内高浓度气固流对逆流型柱头9及二次风输送管8产生直接磨损冲击。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：如图1所示，本实施方式还包括阀门7，所述阀门7安装在二次风输送管8的下端。阀门7用来进行二次风柱内的流量控制。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：如图1、图4所示，在流化床燃烧室3内将逆流型二次风柱4垂直于布风板1布置，二次风输送管8由下至上依次穿过一次风箱12和布风板1。该燃烧装置在燃烧室3的壁面二次风口5通入部分二次风，并由逆流型二次风柱4往炉内送入另一部分二次风。其流程为通过二次风输送管8将二次风箱6的二次风导向逆流式柱头9，二次风在柱头内下行，进入导流风道10，经过水平或有一定倾角的二次风喷口11进入燃烧室内。本发明通过壁面-中心二次风配合进行供风，有利于解决大型流化床燃烧装置二次风穿透性不足的缺点，促进炉内气固两相的混合与反应。二次风给风装置所处的炉膛环境为气体-固体颗粒两相流态化环境。即包括鼓泡流态化、湍流流态化、快速流态化、密相气力输送等。根据压力环境不同又可分为常压流态化环境和增压流态化环境。
本实施方式所述二次风喷口11水平或与水平面有一定的夹角。当在一个柱头上二次风喷口11设置三个以上时，可采用隔板将不同的二次风喷口11隔开。隔板延伸面可与逆流型柱头9顶部及二次风输送管8垂直，形成直射流。也可以与逆流型柱头9的顶部有一定倾角，或者与二次风输送管8有一定倾角，使射流在喷入燃烧室内时具有一定的切向速度，因而在柱头周围形成一定程度的旋转流动。
具体实施方式八：如图5所示，可以采用一根二次风输送管8上布置若干个柱头9来实现沿高度上方向的流化床燃烧室3内的二次风布置。除顶端柱头外，其余柱头都通过二次风输送管8上的开孔将二次风导入柱头9内。
具体实施方式九：如图6所示，可以在流化床燃烧室3内布置若干个逆流型二次风柱4，以便满足大型流化床供风的需要。当流化床燃烧室3内所布置本发明所述的柱式逆流型二次风柱大于两个时，可间隔布置，相邻给风装置间应留有较多的流动空间，以供燃烧室内的气体和固体自由流动。
具体实施方式十：如图1所示，所述二次风箱6设置在流化床燃烧室3外。
具体实施方式十一：图7所示，一次风箱12设置在布风板1的下方，所述二次风箱6是内部设有隔板并通过隔板进行分隔成若干个小空间的二次风箱17且其内部设有连管14，内部设有隔板并通过隔板进行分隔成若干个小空间的二次风箱17设置在布风板1和一次风箱12之间。每个小空间对应一个逆流型二次风柱4，实现分别供风。而布风板1则通过连管14从一次风箱12引出一次风。

Claims (6)

1、一种壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于它包括流化床燃烧室(3)、布风板(1)、若干个下倾式二次风管(5)、至少一根逆流型二次风柱(4)和二次风箱(6)，所述若干个下倾式二次风管(5)安装在流化床燃烧室(3)的壁面(2)上，布风板(1)水平设置在流化床燃烧室(3)的底端，所述逆流型二次风柱(4)布置在流化床燃烧室(3)内的中心区域，所述逆流型二次风柱(4)主要由二次风输送管(8)、逆流型柱头(9)组成，逆流型柱头(9)的侧壁上设有二次风喷口(11)，二次风输送管(8)的上端穿过逆流型柱头(9)的下端面装在逆流型柱头(9)内并与逆流型柱头(9)固接，所述二次风箱(6)通过二次风输送管(8)与逆流型柱头(9)内的空腔连通；所述逆流型柱头(9)是内侧壁面为文丘里结构的逆流型柱头(16)。
2、根据权利要求1所述的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于所述二次风输送管(8)的上端面(8-1)与逆流型柱头(9)的上端内壁面(9-1)之间留有间隙。
3、根据权利要求1所述的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于所述二次风输送管(8)的上端面(8-1)与逆流型柱头(9)的上端内壁面(9-1)密闭连接，所述装在逆流型柱头(9)内的二次风输送管(8)的上端侧壁上设有若干个通流孔(13)。
4、根据权利要求1所述的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于它还包括耐火耐磨材料层(15)，所述耐火耐磨材料层(15)附在二次风输送管(8)的表面上，所述耐火耐磨材料层(15)与逆流型柱头(9)和二次风输送管(8)固接成一体。
5、根据权利要求1所述的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于它还包括阀门(7)，所述阀门(7)安装在二次风输送管(8)的下端。
6、根据权利要求1所述的壁面-中心复合供给二次风的流化床燃烧装置，其特征在于它还包括一次风箱(12)，所述一次风箱(12)设置在布风板(1)的下方，所述二次风箱(6)是内部设有隔板并通过隔板进行分隔成若干个小空间的二次风箱(17)，内部设有隔板并通过隔板进行分隔成若干个小空间的二次风箱(17)设置在布风板(1)和一次风箱(12)之间。
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