CN101187471A - 渐缩渐扩管和返灰泵以及飞灰再燃式循环流化床燃烧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渐缩渐扩管和返灰泵以及飞灰再燃式循环流化床燃烧设备。所述管体由渐缩管段和渐扩管段组成，两个截圆锥形内表面的小端直径相等且同轴对接，渐缩管段的内孔圆锥角大于渐扩管段的圆锥角。返灰泵含有所述渐缩渐扩管、混合室、支架、活动式喷射管、固定腔体和通气管，飞灰再燃式循环流化床燃烧设备含有所述返灰泵、燃烧器、除尘器和风机，所述除尘器的上端与所述燃烧器的废气排出口连通，其下端与所述返灰泵的混合室上端设置的进灰口连通，所述风机与所述返灰泵的通气管连通，所述返灰泵的渐缩渐扩管出料端的渐缩管段通过飞灰管道与燃烧器的浓相区连通。本发明结构简单、喷射效果好、能够保证飞灰连续、均匀、稳定的输送，经济和社会效益好。

Description

渐缩渐扩管和返灰泵以及飞灰再燃式循环流化床燃烧设备

一、技术领域：

本发明涉及一种飞灰再燃的燃烧装置和气力输送器，特别是涉及一种渐缩渐扩管和返灰泵以及飞灰再燃式循环流化床燃烧设备。

二、背景技术：

我国能源结构中占主导地位的煤炭资源十分丰富，但其中低挥发分无烟煤和高灰高硫等劣质煤占有相当的比例，分布极广，充分合理地利用这部分煤炭资源，具有重大的经济效益和社会效益。

循环流化床锅炉是近十几年发展起来的高效、低污染清洁燃烧技术，具有煤种适应性强、负荷调节比大等优势，目前已被广泛推广应用。但CFB锅炉运行中的飞灰可燃物含量也倍受关注，国内许多CFB锅炉存在飞灰可燃物偏高，尤其是燃用无烟煤或含有无烟煤的混煤时，出现飞灰可燃物含量过高(10％～25％)，严重降低了锅炉热效率，在当今煤炭能源紧张国家提倡建设节约型经济的趋势下，节能降耗是企业可持续发展的需要。

为了提高循环流化床锅炉的燃烧效率，一般都采用飞灰复燃技术：将锅炉尾部干式除尘器的飞灰回送到锅炉燃烧室进行二次燃烧，即循环飞灰从循环流化床锅炉密相区表面进入炉内再燃，这种复燃技术显然可以部分提高锅炉的燃烧效率和克服高烟尘排放浓度的缺点。现有飞灰复燃技术中常采用飞灰直接回送、飞灰水化或蒸汽活化后再回送、飞灰和氧化钙混合后造粒然后再回送等工艺，相应地采用一些飞灰复燃设备，如中国专利(授权公告号为CN1257361C，专利号为ZL200310106047.8)公开了一种“难燃燃料用飞灰底饲循环流化床燃烧方法及装置”，其燃烧装置由飞灰收集器、回料控制器、气力输送喷射器和燃烧炉组成，燃烧炉上部与飞灰收集器的进口相连，经飞灰收集器、回料控制器后，由气力输送喷射器使其经设在燃烧炉内的底饲喷嘴送至燃烧炉密相区，回料控制器含壳体，在壳体内有床体和风室，其间有布风板，在风室上有进风口，在床体上有立管和下灰管，立管伸入壳体，布风板上有风孔，立管下方区域的布风板风孔上有导向风帽，在导向风帽上有导向风孔，导向风孔由相通的轴向、径向出风孔组成，径向出风孔朝向出料侧，出料侧下方区域的布风板的风孔上设有风帽，在风帽上有进风孔，进风孔由互通的轴向孔和径向孔组成，在导向风帽和风帽的分界位置有风室隔板，分隔而成的两风室上设进风口。它主要发明点是回料控制器，以控制飞灰的流量，其输送装置采用普通的气力输送喷射器，为常见设备，存在维修量大、漏灰、扬尘的现象，喷射效果不是很好。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、喷射效果好、能够保证飞灰连续、均匀、稳定的输送的渐缩渐扩管和返灰泵以及飞灰再燃式循环流化床燃烧设备。

本发明的技术方案：一种渐缩渐扩管，含有管体，所述管体由渐缩管段和渐扩管段组成，所述渐缩管段和渐扩管段的管径内表面均为截圆锥形表面，并且渐缩管段和渐扩管段的截圆锥形表面的小端直径相等且同轴对接，所述渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角大于渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角。

所述渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角α为7°～18°，所述渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角β为3°～10°。

所述渐缩管段的截圆锥形表面的大端直径为120～160mm，所述渐缩管段的长度为400～700mm，所述渐扩管段的长度为400～800mm。

所述渐缩管段和渐扩管段为一体式结构，由整体管体加工而成；或者所述渐缩管段和渐扩管段为分体组合式结构，所述渐缩管段和渐扩管段分别由管体加工而成，二者相接触的一端相互嵌合且焊接固定或法兰连接固定或螺栓固定。

一种含有所述渐缩渐扩管的返灰泵，还含有混合室、支架、活动式喷射管、固定腔体和通气管，所述活动式喷射管安装在固定腔体中，该固定腔体前端与混合室后端连接且连通，其后端与通气管连接且连通，所述固定腔体和混合室固定在支架上，所述混合室上端设置有进灰口，下端设置有气化室，该气化室通过支管与通气管连通，所述固定腔体上设置有移动调节装置，该移动调节装置和活动式喷射管连接，使活动式喷射管能够前后平移，所述活动式喷射管的前端安装有喷嘴，所述渐缩渐扩管的渐缩管段和所述混合室的前端连接且连通。

所述移动调节装置含有动力机构和传动机构，所述传动机构为齿轮和齿条，其中齿条安装在活动式喷射管上且贯穿所述固定腔体，所述齿轮安装在所述固定腔体上且和动力机构联接，所述齿轮和齿条相啮合。

所述动力机构为手动摇把，或为手动转轮，或为调速电机，或为电机和减速器的组合；所述通气管和支管上分别设置有调节阀和压力表；所述喷嘴的出口直径为20～70mm。

一种含有所述返灰泵的飞灰再燃式循环流化床燃烧设备，还含有燃烧器、除尘器和风机，其中，所述燃烧器设置有加燃料装置、点火装置、一次风室、二次进风口和三次进风口，所述除尘器的上端与所述燃烧器的废气排出口连通，其下端与所述返灰泵的混合室上端设置的进灰口连通，所述风机与所述返灰泵的通气管连通，所述返灰泵的渐缩渐扩管的渐扩管段通过飞灰管道与燃烧器的浓相区连通。

所述除尘器为电除尘，其内腔中设置有高、低料位报警器，所述除尘器下端通过单仓泵与备用灰库连通，并且所述高、低料位报警器通过控制器和单仓泵连接；飞灰管道与燃烧器连接的管段倾斜向下，其水平夹角为20°～50°。

所述除尘器下端通过过渡仓与所述返灰泵的混合室上端设置的进灰口连通；所述风机为罗茨泵，所述燃烧器为循环流化床锅炉；所述飞灰管道与燃烧器连接的管段的水平夹角30°。

本发明的有益效果：

1、本发明渐缩渐扩管的管体内表面由两个小端对接的截圆锥形表面组成，两个截圆锥形表面的大端分别朝向管体的两端，形成渐缩管段和渐扩管段，其中，进料端为渐缩管段，出料端为渐扩管段，并且渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角大于渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角。这样的结构使飞灰和气流混合后顺这渐缩管段加速前进，形成负压，然后又进入渐扩管段再次混合，这样飞灰和气流的混合效果好，能够使飞灰连续、均匀、稳定的输送，保证整个设备的连续运行，同时大大降低飞灰可燃物的损失率。另外，两个截圆锥形表面的小端直接对接，大大减小管体的喉部尺寸，相应地提高了管体出口端的压力，使飞灰达到更好的混合和输送效果。

2、本发明的渐缩渐扩管的渐缩管段和渐扩管段可以采用一体式结构，由整体管体加工而成，其强度高、密封效果好；渐缩管段和渐扩管段也可以采用分体组合式结构，渐缩管段和渐扩管段分别由管体加工而成，二者相接触的一端相互嵌合且焊接固定或法兰连接固定或螺栓固定，其加工难度低，成本较低。另外经过多次实验，选择合理的尺寸参数，达到良好的喷射效果。

3、本发明的返灰泵设置有移动调节装置，该移动调节装置和活动式喷射管连接，使活动式喷射管能够前后平移，以便调节输送飞灰的输送量，另外返灰泵的混合室下端设置有气化室，该气化室通过支管与通气管连通，这样使落下的飞灰再次被吹起，被吹起的飞灰和气流混合后经过渐缩渐扩管后喷出，增加混合效果。另外，返灰泵还具有操作简单、运行稳定、维护量小、无噪音、无扬尘、运行费用低、节能降耗的特点。

4、本发明返灰泵采用齿轮和齿条作为传动装置，运动平稳、省力，便于操作，同时可以采用人工驱动，也可以采用电机驱动，使用十分方便。

5、本发明飞灰管道与燃烧器连接的管段的水平夹角为30°，且向下倾斜进入燃烧器，使飞灰和燃料混合，增加燃烧效果，降低燃烧后飞灰燃烧物的含量。

6、本发明经济效益明显，经过飞灰再燃，飞灰可燃物损失能够降低50％，锅炉的热效率由85％达到87.5％，年节约燃煤100多万元，并且飞灰可燃物含量降低后，其综合利用价值大为提高，电除尘飞灰的售价由30元/吨提高到80元/吨，经济效益好，同时降低环境污染，社会效益好。

7、本发明既适用于低倍率循环、中低温分离的CFB锅炉燃用高热值的无烟煤，又应用于飞灰可燃物高、炉内灰平衡不足或燃煤热值过高的CFB锅炉，具有系统简单、操作方便、维护量小、一次性投资少、经济效益好的优点，易于推广实施。

四、附图说明：

图1为飞灰再燃式循环流化床燃烧设备的结构示意图；

图2为图1中返灰泵的结构示意图。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1和图2，图中，飞灰再燃式循环流化床燃烧设备的燃烧器1设置有加燃料装置(图中未画出，为现有技术)、点火装置9、一次风室10、二次进风口11和三次进风口12，该燃烧器1为循环流化床锅炉，除尘器2的上端与燃烧器1的废气排出口连通，其下端通过过渡仓3与返灰泵8的混合室18上端设置的进灰口19连通，罗茨风机6与返灰泵8的通气管13连通，返灰泵8的渐缩渐扩管22出料端的渐缩管段通过飞灰管道与燃烧器1的浓相区连通。飞灰管道与燃烧器1连接的管段倾斜向下，其水平夹角为20°～50°  (图中为30°，当然也可以是25°、35°、40°或45°根据需要确定)。

返灰泵8的活动式喷射管15安装在固定腔体17中，该固定腔体17前端与混合室18后端连接且连通，其后端与通气管13连接且连通，述固定腔体17和混合室18固定在支架26上，混合室18上端设置有进灰口19，下端设置有气化室24，该气化室24通过支管25与通气管13连通，固定腔体17上设置有移动调节装置，该移动调节装置和活动式喷射管15连接，使活动式喷射管15能够前后平移，活动式喷射管15的前端安装有喷嘴20，喷嘴20的出口直径为20～70mm(具体可为30、40、50或60mm等等，根据渐缩渐扩管22的具体尺寸确定)，通气管13上安装有调节阀14，支管25上也安装有调节阀，另外通气管13和支管25上可以安装压力表。混合室18的前端和渐缩渐扩管22进料端的渐缩管段21连接且连通。

移动调节装置含有动力机构和传动机构，传动机构为齿轮和齿条，其中齿条安装在活动式喷射管15上且贯穿固定腔体17，齿轮安装在固定腔体17上且和动力机构联接，齿轮和齿条相啮合。动力机构为电机和减速器16的组合，或为手动转轮，或为调速电机，或为手动摇把。

渐缩渐扩管22的管体内表面由两个小端对接的截圆锥形表面组成，两个截圆锥形表面的大端分别朝向管体的两端，形成渐缩管段21和渐扩管段23，其中，进料端为渐缩管段21，出料端为渐扩管段23，并且渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角大于渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角。进料端渐缩管段21截圆锥形表面的圆锥角α为7°～18°(具体可为8、10、12、14、1 5、16或17°等等，根据实际情况确定)，出料端渐扩管段23截圆锥形表面的圆锥角β为3°～10°(具体可为4、5、6、7、8或9°等等，根据实际情况确定)。

这样使飞灰和气流混合后顺这渐缩管段21加速前进，形成负压，然后又进入渐扩管段23再次混合，这样飞灰和气流的混合效果好，能够使飞灰连续、均匀、稳定的输送。管体外表面为圆柱形表面，或为两个小端对接的圆锥形表面，或为圆柱形表面和圆锥形表面的组合。渐缩渐扩管22的出料端设置有连接法兰，便于和飞灰管道连接。

渐缩渐扩管22的渐缩管段21和渐扩管段23为一体式结构，由整体管体车削和/磨削加工而成，其整体强度高，减少连接件，密封效果好。

工作时，启动燃烧器1和除尘器2以及罗茨风机6，罗茨风机6和返灰泵8之间的连接管上安装有压力表7，燃烧器1产生的飞灰经过除尘器2(除尘器2为电除尘)，再经过过渡仓3进入返灰泵8，气流经过喷嘴20喷出，将部分混合室18中的飞灰吹进渐缩渐扩管22，飞灰和气流混合后顺渐缩管段加速前进，形成负压，气化室24中的气流将飞灰吹起，在负压的作用下，也进入渐缩渐扩管22，最后由飞灰管道进入燃烧器1的浓相区，进行再次燃烧。

另外，除尘器2内腔中设置有高、低料位报警器(图中未画出)，该除尘器2下端还通过单仓泵4与备用灰库5连通，并且高、低料位报警器通过控制器和单仓泵4连接(图中未画出，为现有常用技术)；需要飞灰再燃时，关闭控制器，单仓泵4不工作，飞灰经过过渡仓3、返灰泵8进入燃烧器1中，飞灰进行再次燃烧。不需要飞灰再燃时，关闭过渡仓3，打开控制器，除尘器2中聚集飞灰，当飞灰高于高料位报警器时，控制器接通单仓泵4，除尘器2中的飞灰经过单仓泵4进入备用灰库5，当飞灰低于低料位报警器时，控制器关闭单仓泵4，实现自动控制。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：渐缩管段21和渐扩管段23为分体组合式结构，渐缩管段21和渐扩管段23分别由管体车削和/磨削加工而成，二者相接触的一端相互嵌合且焊接固定或法兰连接固定或螺栓固定，这样便于加工，成本较低。

改变渐缩渐扩管的尺寸、改变返灰泵的具体尺寸、以及改变罗茨风机的具体参数能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不一一详述。

Claims (10)

1.一种渐缩渐扩管，含有管体，其特征是：所述管体由渐缩管段和渐扩管段组成，所述渐缩管段和渐扩管段的管径内表面均为截圆锥形表面，并且渐缩管段和渐扩管段的截圆锥形表面的小端直径相等且同轴对接，所述渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角大于渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角。

2.根据权利要求1所述的渐缩渐扩管，其特征是：所述渐缩管段的截圆锥形表面的圆锥角α为7°～18°，所述渐扩管段的截圆锥形表面的圆锥角β为3°～10°。

3.根据权利要求1所述的渐缩渐扩管，其特征是：所述渐缩管段的截圆锥形表面的大端直径为120～160mm，所述渐缩管段的长度为400～700mm，所述渐扩管段的长度为400～800mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的渐缩渐扩管，其特征是：所述渐缩管段和渐扩管段为一体式结构，由整体管体加工而成；或者，所述渐缩管段和渐扩管段为分体组合式结构，所述渐缩管段和渐扩管段分别由管体加工而成，二者相接触的一端相互嵌合且焊接固定或法兰连接固定或螺栓固定。

5.一种含有权利要求1所述渐缩渐扩管的返灰泵，还含有混合室、支架、活动式喷射管、固定腔体和通气管，其特征是：所述活动式喷射管安装在固定腔体中，该固定腔体前端与混合室后端连接且连通，其后端与通气管连接且连通，所述固定腔体和混合室固定在支架上，所述混合室上端设置有进灰口，下端设置有气化室，该气化室通过支管与通气管连通，所述固定腔体上设置有移动调节装置，该移动调节装置和活动式喷射管连接，使活动式喷射管能够前后平移，所述活动式喷射管的前端安装有喷嘴，所述渐缩渐扩管的渐缩管段和所述混合室的前端连接且连通。

6.根据权利要求5所述的返灰泵，其特征是：所述移动调节装置含有动力机构和传动机构，所述传动机构为齿轮和齿条，其中齿条安装在活动式喷射管上且贯穿所述固定腔体，所述齿轮安装在所述固定腔体上且和动力机构联接，所述齿轮和齿条相啮合。

7.根据权利要求6所述的返灰泵，其特征是：所述动力机构为手动摇把，或为手动转轮，或为调速电机，或为电机和减速器的组合；所述通气管和支管上分别设置有调节阀和压力表；所述喷嘴的出口直径为20～70mm。

8.一种含有权利要求5所述返灰泵的飞灰再燃式循环流化床燃烧设备，还含有燃烧器、除尘器和风机，其中，所述燃烧器设置有加燃料装置、点火装置、一次风室、二次进风口和三次进风口，其特征是：所述除尘器的上端与所述燃烧器的废气排出口连通，其下端与所述返灰泵的混合室上端设置的进灰口连通，所述风机与所述返灰泵的通气管连通，所述返灰泵的渐缩渐扩管的渐扩管段通过飞灰管道与燃烧器的浓相区连通。

9.根据权利要求8所述的飞灰再燃式循环流化床燃烧设备，其特征是：所述除尘器为电除尘，其内腔中设置有高、低料位报警器，所述除尘器下端通过单仓泵与备用灰库连通，并且所述高、低料位报警器通过控制器和单仓泵连接；所述飞灰管道与燃烧器连接的管段倾斜向下，其水平夹角为20°～50°。

10.根据权利要求8或9所述的飞灰再燃式循环流化床燃烧设备，其特征是：所述除尘器下端通过过渡仓与所述返灰泵的混合室上端设置的进灰口连通；所述风机为罗茨泵，所述燃烧器为循环流化床锅炉；所述飞灰管道与燃烧器连接的管段的水平夹角30°。

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