CN101718430B - 循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环流化床锅炉炉膛内带二次风喷射的十字受热屏。循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏放置在循环流化床锅炉炉膛内，循环流化床锅炉炉膛包括布风板、水冷壁、顶棚、循环流化床锅炉炉膛。带二次风喷射的十字受热屏包括十字受热屏和柱形风道，十字受热屏下部通过弯管段围合成为柱形风道，十字受热屏和柱形风道为膜式壁。本发明的循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏在提供炉内扩展受热面的同时，为炉内物料混合留出空间；下部的二次风喷口能在需要的高度向炉膛中心区域补充燃烧所需空气，实现循环流化床锅炉分级燃烧，降低NOx排放。
Description
技术领域
本发明涉及循环流化床锅炉，尤其涉及一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏。
背景技术
随着循环流化床(CFB)锅炉的大型化和高参数化，炉膛高度不断增加，对于锅炉基础、结构布置和制造成本均带来问题，合理设置CFB锅炉大型化后锅炉炉膛受热面是必须解决的问题。另一方面，由于CFB锅炉二次风的射流动量与密相区床料的流化动量相比较小，使得炉膛截面积不断增大的CFB锅炉的二次风难以到达炉膛中心区域，致使炉膛中心区域处于缺氧状态。试验证明，炉膛中心缺氧在大型循环流化床锅炉中普遍存在，导致燃料燃烧不充分，特别是锅炉飞灰可燃物高，降低了CFB锅炉的燃烧效率。因此CFB锅炉大型化后二次风穿透能力不足的问题也需要重点解决。
目前CFB锅炉技术领域有不同的技术方案解决CFB锅炉大型化中存在的问题。申请人阿尔斯通公司提出在炉膛下部设置分隔件的方法(专利公开号CN1643302A)，将床面分为两个部分，分隔件上垂直炉膛纵向设置热交换管面板，作为水冷壁的扩展受热面。申请人西安热工研究院有限公司提出带隔墙结构的循环流化床锅炉(专利公开号CN 1621740A)，可以采用一个全隔墙受热面将炉膛分成两个独立部分，或者采用多个半隔墙受热面错排布置，炉膛仍为一体的方式。同时还提出在全隔墙下部倒V型部位设置二次风口对炉膛中心供风的方案。申请人东方锅炉(集团)股份有限公司提出带背靠背水冷壁中隔墙的循环流化床锅炉炉膛(专利公开号CN 200940824Y)，采用倒V型分隔墙及设于分隔墙与炉膛顶之间带上、下集箱的栅栏式背靠背水冷壁中隔墙来增加炉膛传热面积。申请人中国科学院工程热物理研究所提出带受热屏的循环流化床锅炉炉膛(专利公开号CN 101240893A)，采用的膜式壁受热屏上部竖直，下部通过让管形成床料平衡孔。同时还提出受热屏下部围成中空柱的方式对炉膛中心区供风。申请人福斯特韦勒能源股份公司提出一种CFB锅炉炉膛蒸发器表面结构(专利公开号CN 101558265A)，该结构由两排垂直的蒸发器表面单元构成，通过一种能在蒸发器表面单元和炉顶之间垂直移动的结构连接在炉顶上。申请人中国科学院工程热物理研究所提出带水冷柱的循环流化床锅炉炉膛(专利公开号CN101196297A)，在炉膛内设置多个膜式壁围成的水冷柱，柱内空间可以上下与大气连通，也可以设置风道通入二次风。
综合现有的各种技术方案，为解决大型CFB锅炉受热面布置问题一般采取在炉膛中设置分隔件受热面的方法，将床面分为两个或者多个部分。再通过分隔件上设置二次风口，从炉膛中心区域加入二次风。这种方法虽然为炉膛提供了扩展受热面，但是在不同程度上影响了炉内物料的混合，导致炉膛内的物料浓度、温度分布和传热的均匀性变差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏。
循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏放置在循环流化床锅炉炉膛内，循环流化床锅炉炉膛包括布风板、水冷壁、顶棚，循环流化床锅炉炉膛四周为水冷壁，循环流化床锅炉炉膛上端设有顶棚，循环流化床锅炉炉膛下端设有布风板，带二次风喷射的十字受热屏包括十字受热屏和柱形风道，十字受热屏下部通过弯管段围合成为柱形风道，十字受热屏和柱形风道为膜式壁。
所述十字受热屏为一个或多个，十字受热屏与十字受热屏之间以及十字受热屏与炉膛水冷壁之间设有连通空间。所述十字屏下部的柱形风道内设置二次风管，柱形风道壁面上通过让管开设二次风口。所述的柱形风道的高度与十字受热屏总高度之比小于0.5，柱形风道的高度大于0.5米。所述的膜式壁管子表面设有鳍片。所述的鳍片高度与管子外径之比为0.5～2.5，鳍片宽度与管子外径之比为0.001～0.5。所述的柱形风道的截面形状为长方形、棱形，圆形或椭圆形。所述的柱形风道壁面通过让管设置一层或多层二次风口。所述的柱形风道作为二次风管。所述的柱形风道内设置二次风管。
本发明的CFB锅炉带二次风喷射功能的十字受热屏，在炉膛内提供足够多受热面积的同时，还留有足够的空间保证物料混合，从而保证炉膛内物料浓度、温度和传热的均匀性；十字受热屏为两排膜式壁管排相互垂直组成十字形结构，物理强度高，抗震性强；竖直的两排膜式壁扩展受热面与水冷壁等高，受热状况也与水冷壁相似，保证了炉膛内受热面工质的受热均匀，特别有利于提高锅炉的水动力安全性；鳍片式表面结构的十字受热屏通过在侧面焊上纵向扩展鳍片来增加换热屏的吸热量，同时鳍片结构有助于减轻炉内固体颗粒对中隔墙的冲击和磨损；柱形风道内设有二次风道，在炉膛中心区域补充燃烧所需的空气，有利于燃料燃烧完全，燃烧效率高，并降低NOx排放。
附图说明
图1为本发明十字受热屏的炉膛宽度方向的结构示意图；
图2为本发明十字受热屏的炉膛深度方向的结构示意图；
图3为本发明十字受热屏的下部柱形风道位置(A-A)的俯视图；
图4为本发明十字受热屏的上部十字屏位置(B-B)的俯视图；
图5为本发明不带鳍片表面结构的十字受热屏的结构示意图；
图6为本发明带鳍片表面结构的十字受热屏的结构示意图；
图7为本发明带鳍片表面结构的十字受热屏的鳍片表面结构示意图。
具体实施方式
循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏放置在循环流化床锅炉炉膛4内，循环流化床锅炉炉膛4包括布风板1、水冷壁2、顶棚3，循环流化床锅炉炉膛4四周为水冷壁2，循环流化床锅炉炉膛4上端设有顶棚3，循环流化床锅炉炉膛4下端设有布风板1，其特征在于包括十字受热屏5和柱形风道6，十字受热屏5下部通过弯管段7围合成为柱形风道6，十字受热屏5和柱形风道6为膜式壁。
所述十字受热屏5为一个或多个，十字受热屏与十字受热屏之间以及十字受热屏与炉膛水冷壁2之间设有连通空间10。所述十字屏5下部的柱形风道6内设置二次风管9，柱形风道6壁面上通过让管开设二次风口8。所述的柱形风道6的高度与十字受热屏5总高度之比小于0.5，柱形风道6的高度大于0.5米。所述的膜式壁管子表面设有鳍片。所述的鳍片高度与管子外径之比为0.5～2.5，鳍片宽度与管子外径之比为0.001～0.5。所述的柱形风道6的截面形状为长方形、棱形，圆形或椭圆形。所述的柱形风道6壁面通过让管设置一层或多层二次风口8。所述的柱形风道6作为二次风管。所述的柱形风道6内设置二次风管9。
本发明的工作过程如下
参见图1～5，本发明的带二次风喷射的十字受热屏设置在由布风板1、水冷壁2和顶棚3组成的循环流化床锅炉炉膛4内，其高度与炉膛高度相同，沿炉膛宽度中心线或深度中心线设置，十字受热屏与十字受热屏之间以及十字受热屏5与水冷壁2之间预留连通空间10，以实现炉膛内物料的均匀混合。十字受热屏5由膜式壁组成，膜式壁管内自下而上通有工质，吸收炉膛内燃烧生成的热量。
参见图2，十字受热屏5的高度H0为全炉膛高度，下部通过弯管围成二次风道可对炉膛中心区域补充二次风，柱形风道6的高度H1与十字受热屏5高度H0的比值H1/H0为小于0.5，且柱形风道6的高度H1大于0.5米。参见图3，十字受热屏5下部柱形风道6的截面形状可以是长方形，棱形，圆形，或椭圆形。柱形风道6本身作为二次风管，或者在柱形风道6内设置二次风管9进行二次风供给，补充炉膛燃烧所需氧气。
参见图6，受热屏5的膜式壁设有鳍片表面结构。参见图7，十字受热屏5带鳍片的膜式壁，其鳍片高度与管子外径之比h/d范围为0.5～2.5，鳍片宽度与管子外径之比b/d范围为0.001～0.5。
本发明的循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏间留有足够空间用于床内物料混合，在保证炉膛内物料浓度、温度和传热均匀的前提下，解决大型循环流化床锅炉受热面布置困难的问题，降低炉膛高度，增强炉膛受热面强度。同时十字屏下部通过弯管围成二次风道可对炉膛中心区域补充二次风，其能明显改善炉膛的配风和炉膛内部的燃烧状况，降低NOx排放，提高燃料在炉膛中的燃烧效率。
Claims (6)
1.一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，放置在循环流化床锅炉炉膛(4)内，循环流化床锅炉炉膛(4)包括布风板(1)、水冷壁(2)、顶棚(3)，循环流化床锅炉炉膛(4)四周为水冷壁(2)，循环流化床锅炉炉膛(4)上端设有顶棚(3)，循环流化床锅炉炉膛(4)下端设有布风板(1)，其特征在于包括十字受热屏(5)和柱形风道(6)，十字受热屏(5)下部通过弯管段(7)围合成为柱形风道(6)，十字受热屏(5)和柱形风道(6)为膜式壁；所述十字受热屏(5)为一个或多个，十字受热屏与十字受热屏之间以及十字受热屏与炉膛水冷壁(2)之间设有连通空间(10)，所述的柱形风道(6)作为二次风管或在柱形风道(6)内设置二次风管(9)，柱形风道(6)壁面上通过让管开设二次风口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，其特征在于所述的柱形风道(6)的高度与十字受热屏(5)总高度之比小于0.5，柱形风道(6)的高度大于0.5米。
3.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，其特征在于所述的膜式壁管子表面设有鳍片。
4.根据权利要求3所述的一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，其特征在于所述的鳍片高度与管子外径之比为0.5～2.5，鳍片宽度与管子外径之比为0.001～0.5。
5.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，其特征在于所述的柱形风道(6)的截面形状为长方形、棱形，圆形或椭圆形。
6.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉带二次风喷射的十字受热屏，其特征在于所述的柱形风道(6)壁面通过让管设置一层或多层二次风口(8)。
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