CN101576254A - 一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其通过设置深入炉膛内的专门中心供风装置对炉膛中心贫氧区直接供风，可以显著改善炉膛中心供风情况，提高锅炉燃烧效率。本发明包括布风板，中心供风装置与布风板连接，中心供风装置的一端伸入炉膛内部。中心供风装置的另一端置于布风板下方的风室3内部或外部，当中心供风装置的一端置于风室3外部时，中心供风装置设置有中心供风母管，风源为一次风或二次风。中心供风装置1伸入炉内距布风板2高度为0米至10米左右，中心供风装置顶部有一个或多个开孔形成顶端开孔喷口6，开孔或喷口的形状包括圆形，方形或多边形，开孔或喷口的方向包括水平、向下、向上或倾斜。

Description

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置

一、技术领域：

本发明涉及一种循环流化床锅炉，尤其是涉及一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置。

二、背景技术：

循环流化床锅炉炉内流动主要分为下部的密相区流动和上部的稀相区流动，炉膛下部密相区(锥段)是燃烧发生的主要场所，其风量的给入采用分级送风。一次风由炉膛底部布风板通过其上布置的风帽给入，起流化和燃烧供风的作用；二次风由炉膛下部密相区不同高度的四周侧壁面喷口给入，补充燃烧所需氧量。因此，二次风的及时给入对燃烧效率影响很大。

随着CFB锅炉容量增大，炉膛截面随之增加，四周侧壁布置的二次风喷口距离炉膛中心的距离可达几米到十几米，使二次风喷口给入的二次风很难靠喷射和扩散到达炉膛中心区域，使炉膛中心区域处于严重缺氧状态，存在贫氧区(参见图1)。试验测试证明，炉膛中心缺氧情况在大型CFB锅炉中普遍存在。

由于炉膛中心区域缺氧，导致燃料燃烧不充分，特别是锅炉飞灰可燃物增高，降低了锅炉效率。

为了改善大型循环流化床锅炉炉膛中心缺氧状况，一般采用降低炉膛宽度，或者增加二次风的穿透能力(如提高二次风流速或射流动量等)的措施，但这些方法均受到结构等因素的限制，且效果也十分有限。我国引进ALSTOM公司采用“裤衩”腿结构(参见图2)，将炉膛下部一分为二，部分二次风由“裤衩”腿开衩中央给入，降低了二次风喷口距离炉膛中心的距离，显著改善了炉内氧量供给情况。但其结构复杂，制造成本高，运行可靠性差，并会带来翻床等新的技术问题。

三、发明内容：

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其通过设置深入炉膛内的专门中心供风装置对炉膛中心贫氧区直接供风，可以显著改善炉膛中心供风情况，提高锅炉燃烧效率。同时结构简单，适用于新型锅炉制造和已有锅炉的技术改造。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：包括与布风板连接的中心供风装置1，中心供风装置1的一端伸入炉膛内部。

上述中心供风装置1的另一端置于布风板2下方的风室3内部或外部，当中心供风装置1的一端置于风室3外部时，中心供风装置1可以设置有中心供风母管4，风源为一次风或二次风。

上述中心供风装置1伸入炉内距布风板2高度为0米至10米左右(为0米时即于常规风帽高度相同)，中心供风装置顶部有一个或多个开孔形成顶端开孔喷口6，开孔或喷口的形状包括圆形，方形或多边形，开孔或喷口的方向包括水平、向下、向上或倾斜。

上述中心供风装置1在每个锅炉炉内可以设置一套或多套，设置多套时，各供风装置的高度相等或不相等，中心供风装置1在炉膛内一端相互之间连通或不连通，或有一个总供风管道5连接多个分供风管道，各分供风管道顶端开孔形成喷口6。

上述中心供风装置1其内部空气流通通道截面和外形截面形状包括圆形、矩形或多边形，中心供风装置1的内部空气流通截面当量直径最小与布风板上的风帽尺寸相当，最大可至4000毫米。

上述中心供风装置1与布风板2之间垂直或倾斜，中心供风装置1在布风板2上分布在一个或多个区域，其分布区域的形状可以为矩形、圆形、”工”形、“回”形、“O”形或“◎”形，也可以散状分布在普通风帽之间，布风板2上的其它区域布置常规风帽。

上述中心供风装置1向火面敷设有耐磨耐火浇注料，或在中心供风装置1内部设置水流通道进行通水冷却。

上述中心供风装置1由锅炉水冷受热面、金属材料或耐磨耐火材料单独制成，或由水冷受热面、金属与耐磨耐火材料复合而成。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

本发明为一种新型的循环流化床(CFB)锅炉炉膛中心区域供风装置，具体是将燃料燃烧所需要的一部分空气通过与布风板相连接的中心供风装置上的小孔送入炉膛中心区域，增加了炉膛中心区域的供风风量，用于改变炉膛燃烧中心区域氧浓度场分布，消除炉膛中心区域缺氧的现象，提高锅炉的运行经济性。与引进ALSTOM公司的“裤衩腿”结构相比，采用该技术后，锅炉结构更加简单，制造安装更方便，锅炉运行更加稳定，适用于新型锅炉制造和已有锅炉的技术改造。

四、附图说明：

图1为循环流化床炉膛中心区域的三角形贫氧区示意图；

图2为裤衩腿炉膛结构示意图；

图3和图4为中心供风装置的原理图；

图5和图6为中心供风装置顶部及冷却、耐磨耐火材料结构示意图；

图7、图8和图9为中心供风装置空气流通截面结构示意图；

图10为中心供风管道在布风板上的分布区域图。

图中，1-中心供风装置，2-布风板，3-风室，4-中心供风母管，5-供风管道，6-顶端开孔喷口，7-矩形区域，8-圆形区域，9-出水，10-进风，11-二次风。

五、具体实施方式：

传统二次风供风方式是将二次风供风喷口布置于炉膛密相区四周侧壁面上，炉膛布风板2上布置风帽提供一次风。风帽紧贴在布风板2上，布风板2上各区域风帽的开孔率一般也相等。除风帽之外，布风板2上没有其它向炉膛中心区域供风的管道或装置。

本发明首次提出将部分燃烧需要的风量，从与布风板2相连的中心供风装置1中送入炉膛中心区域。通过本发明的炉膛中心区域供风装置，实现对炉膛中心区域的直接供风，增加了炉膛中心区域燃烧所需的氧量供给，改善炉膛燃烧中心区域的燃烧气氛，将直接提高燃料的燃烧反应强度，提高燃料的燃尽率。本发明的中心供风方法是：通过布置穿过布风板2的中心供风装置1，使得来自于风室3内或风室3外的空气向上流动，深入到炉膛中心，将空气直接供入炉膛中心一定高度的燃烧贫氧区域。如图3和图4所示，循环流化床锅炉炉膛中心供风装置1的一端伸入炉膛内部一定高度H，另一端可以置于布风板2下方的风室3内部或外部。当中心供风装置1的一端在风室3内部时，中心供风装置1的风可以直接来自于锅炉风室内的一次风，此时可以无中心供风母管4；当中方风管道1的一端置于风室3外部时，中心供风装置1内的风可以来自于锅炉的一次风或二次风，此时可以设置中心供风母管4。中心供风装置1伸入炉内一定高度(图1中由距布风板2高度H表示)，高度H的具体数值最大可以达到十米左右，最小可以为0米(即与布风板上的风帽平齐)；中心供风装置1的顶部有一个或多个开孔，形成喷口(即顶端开孔喷口6)使空气流出。开孔或喷口的形状是任意的(包括圆形，方形和多边形等)。开孔或喷口的方向可以为水平、向下、向上或以一定的角度倾斜。每个锅炉炉内可以设置一个或多个相互结构类似的中心供风装置1。设置多个时，各供风装置的高度H可以相等，也可以不相等。中心供风装置1内部空气的流通通道截面和外形截面形状可以是任意的(包括圆形、矩形或多边形)。中心供风装置1的内部空气流通截面当量直径，最小可以与布风板上的常规风帽尺寸相当，最大可以为几百毫米(甚至更大)。中心供风装置1位于炉膛内的一端，相互之间可以连通，也可以不连通，或有一个总供风管道5连接几个分供风管道，各分供风管道顶端再开孔形成喷口6；中心供风装置顶端具体结构示例参见图7至图9。中心供风装置1与布风板2形成的角度，可以是垂直的，也可以以一定的角度倾斜。中心供风装置1可以由水冷受热面、金属材料或耐磨耐火材料单独构成，也可由水冷受热面、金属与耐磨耐火材料复合而成。中心供风装置1处于高温、高浓度的物料中，为了防止出现烧毁、磨损、变形情况，中心供风装置1向火面可以敷设耐磨耐火浇注料进行防磨耐火保护，也可以设计水流通通道，通水冷却进行保护(参见图5至图6)。中心供风装置1的供风可以来自锅炉的一次风，也可以来自锅炉的二次风，或者由专设风机供给。中心供风装置1在布风板2上的分布，可以分布在一个或多个区域，其分布区域的形状可以是矩形，也可以是其它形状，如”工”形、“O”形、“回”形、“◎”形等(参见图10)，也可以散状分布在普通风帽之间。布风板2上布置中心供风装置1的四周布置常规风帽。

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。

参见图3至图9，本发明的炉膛中心供风装置1，主要由供风管道5和顶端开孔喷口6、中心供风风母管4等结构组成。中心供风装置1由风室3穿过布风板2伸入炉膛中心，将大量的空气直接供入炉膛中心燃烧贫氧区。中心供风装置1伸入炉膛内部的顶端有一个或多个开孔，形成喷口(即顶端开孔喷口6)使空气流出。开孔或喷口的形状是任意的(包括圆形，方形和多边形等)。开孔或喷口的方向可以为水平、向下、向上或以一定的角度倾斜。具体开孔结构示例见图5和图6，图5为图3的局部(I部)放大图，图6为图4的局部(II部)放大图。中心供风装置1可以由水冷受热面、金属材料或耐磨耐火材料单独构成，也可由水冷受热面、金属与耐磨耐火材料复合而成；其伸入炉膛内部的高度H可以相等，也可以不相等；中心供风装置1的内部空气流通截面和外部截面形状可以是任意的(包括圆形、矩形或多边形)；中心供风装置1可以与布风板2形成不同的角度α(包括垂直或倾斜)；中心供风装置1的空气可以来自锅炉的一次风，也可以来自锅炉的二次风。不同的中心供风装置1在风室内和炉膛内一端相互之间可以是相连通的，也可以不相连通。中心供风装置1在布风板2上的分布，可以分布在一个或多个区域，其分布区域的形状可以是矩形，也可以是其它形状，如”工”形、“O”形、“回”形、“◎”形等，还可以散点分布。

实施例1

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，包括中心供风装置1、供风管道5、顶端开孔喷口6、布风板2、风室3和中心供风母管4。中心供风装置1的供风管道5为金属结构管状结构，管外壁焊接有销钉，用以固定敷设的耐磨耐火浇注料，内部空气流通的截面形状为圆形。中心供风装置1共设置4套，伸入炉膛中心，距布风板2的高度相等，均为3米，与布风板2相互垂直(即夹角均为90°)。中心供风装置1处于炉膛中心的一端(顶端开孔喷口6)开有沿四周均匀分布的四个圆形喷口，水平方向喷入炉膛内。不同的中心供风装置1在炉膛内一端相互之间不相连通。中心供风装置1的另一端在风室3之外。通过中心供风母管4向各中心供风装置1供风。中心供风装置1内的空气来自于锅炉二次风。4个中心供风装置1位于布风板2的中心，分布区域为矩形分布，四周布置常规风帽。

实施例2

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，包括中心供风装置1、供风管道5、顶端开孔喷口6、布风板2、风室3和中心供风风母管4。中心供风装置1的供风管道5为多层金属结构管状结构，形成水流通道，通水进行冷却。管外壁焊接有销钉，用以固定敷设的耐磨耐火浇注料，金属管内部空气流通截面形状为圆形。中心供风装置1共设置6套，伸入炉膛中心，其中4套距布风板2的高度为3米(位于外侧)，两套为5米(位于中央)。各中心供风装置1与布风板2之间的夹角均为90°。中心供风装置1处于炉膛中心的一端(顶端开孔喷口6)开有沿四周均匀分布8个圆形喷口，斜向下方45°方向喷入炉膛内。不同的中心供风装置1在炉膛内一端相互之间不相连通。中心供风装置1的另一端在风室3之外。通过中心供风母管4向各中心供风装置1供风。中心供风装置1内的空气来自于锅炉一次风。6个中心供风装置1位于布风板2的中心区域，分布区域为“工”形分布，四周布置常规风帽。

实施例3

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，包括中心供风装置1、供风管道5、顶端开孔喷口6、布风板2、风室3和中心供风风母管4。中心供风装置1的供风管道5为金属结构管状结构，管外壁焊接有销钉，用以固定敷设的耐磨耐火浇注料，内部空气流通的截面形状为矩形，边长为400mm。中心供风装置1共设置1套，伸入炉膛中心，距布风板2的高度为5米，与布风板2垂直(即它们之间的夹角均为90°)。中心供风装置1处于炉膛中心的一端向四周沿水平方向伸出4个分管，每个分管端部(顶端开孔喷口6)有16个圆形喷口，两排布置，沿一定角度方向喷入炉膛内。中心供风装置1的另一端在风室3之外。通过中心供风母管4向各中心供风装置1供风。中心供风装置1内的空气来自于锅炉二次风。中心供风装置1位于布风板2的中心，四周布置常规风帽。

实施例4

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，包括中心供风装置1、供风管道5、顶端开孔喷口6、布风板2和风室3。中心供风装置1的另一端在风室3内部。中心供风装置1的供风管道5为金属结构管状结构，管外壁焊接有销钉，用以固定敷设的耐磨耐火浇注料。管内部的空气流通截面形状为圆形。中心供风装置1共设置4套，伸入炉膛中心，距布风板2的高度相等，均为3米。各中心供风装置1与布风板2之间的夹角为90°。中心供风装置1处于炉膛中心的一端(顶端开孔喷口6)开有沿四周均匀分布8个圆形喷口，斜向上方45°方向喷入炉膛内。各中心供风装置1在炉膛内一端相互之间不相连通。中心供风装置1内的空气来自于锅炉一次风。4个中心供风装置1在布风板2的四个区域散状分布，之间连线呈矩形，各中心供风装置1之间和布风板2的其它区域布置有普通风帽。

实施例5

一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，包括中心供风装置1、供风管道5、顶端开孔喷口6、布风板2和风室3。中心供风装置1由金属材料制成，内部空气流通截面形状为圆形，中心供风装置1共200个，距布风板2的高度H为0m，即中心供风装置与布风板上的其它风帽平齐。中心供风装置1结构类似于布风板2上布置的其它风帽，但其直径、顶部喷口开孔数和开孔直径等部分结构以及布置的节距等，可以与布风板2上的普通风帽有所差别。中心供风装置1与布风板2之间的夹角为90°。中心供风装置1上的小孔为圆形，不同的中心供风装置1在炉膛内一端相互之间不相连通。中心供风装置1的另一端在风室3内部。中心供风装置1内的空气来自于锅炉一次风。200个中心供风装置1分布在布风板2上的中心区域，分布区域形状为“工”形，四周布置常规风帽。

Claims (8)

1、一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：包括与布风板(2)连接的中心供风装置(1)，中心供风装置(1)的一端伸入炉膛内部。

2、根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：所述中心供风装置(1)的另一端置于布风板(2)下方的风室(3)内部或外部，当中心供风装置(1)的一端置于风室(3)外部时，中心供风装置(1)设置有中心供风母管(4)，风源为一次风或二次风。

3、根据权利要求2所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)伸入炉内距布风板(2)高度为0米至10米，中心供风装置顶部有一个或多个开孔形成顶端开孔喷口(6)，顶端开孔喷口(6)的形状包括圆形，方形或多边形，顶端开孔喷口(6)的方向包括水平、向下、向上或倾斜。

4、根据权利要求3所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)在每个锅炉炉内可以设置一套或多套，设置多套时，各供风装置的高度相等或不相等，中心供风装置(1)在炉膛内一端相互之间连通或不连通，或有一个总供风管道(5)连接多个分供风管道，各分供风管道顶端开孔形成顶端开孔喷口(6)。

5、根据权利要求4所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)内部空气流通通道截面和外形截面形状包括圆形、矩形或多边形，中心供风装置(1)的内部空气流通截面当量直径最小与布风板上的风帽尺寸相当，最大为4000毫米。

6、根据权利要求5所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)与布风板(2)之间垂直或倾斜，中心供风装置(1)在布风板(2)上分布在一个或多个区域，其分布区域的形状为矩形、圆形、”工”形、“回”形、“O”形或“◎”形，布风板(2)上的其它区域布置常规风帽。

7、根据权利要求6所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)向火面敷设有耐磨耐火浇注料，或在中心供风装置(1)内部设置水冷却的水流通道。

8、根据权利要求7所述的一种循环流化床锅炉炉膛中心供风装置，其特征在于：中心供风装置(1)由锅炉水冷受热面、金属材料或耐磨耐火材料单独制成，或由水冷受热面、金属与耐磨耐火材料复合而成。

Images