CN102147106A - 循环流化床锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉，包括炉膛，所述炉膛包括内壁和外壁，外壁包围在内壁外，内壁和外壁之间的环形空间构成炉膛内部。本发明的循环流化床锅炉在放大炉膛面积时可以在各个方向尺寸能够同时增加，有效克服了已有公开的炉膛单个方向尺寸增加，宽度、深度比值失调所导致的问题；并且，环形炉膛是一个完全贯通的、形成一个整体的炉膛空间，不存在锅炉运行时压力不均衡、压力剧烈波动“翻床”的风险。

Description

循环流化床锅炉
技术领域
本发明涉及循环流化床锅炉，特别是一种适用于660MW、1000MW及其以上等级的超大型循环流化床锅炉。
背景技术
循环流化床（CFB）燃烧技术是具有燃料适应性好，效率高，污染物排放少等优点的洁净燃烧技术。近几年，CFB锅炉技术发展迅速，不断向大型化发展。随着大型化发展，CFB锅炉面临增大容量问题。
锅炉容量的增加主要是通过受热面的增加来实现的，但是由于锅炉炉膛受热面积的增加和锅炉容量的增加不匹配，导致循环流化床锅炉在大型化的过程中存在着受热面积的布置很难解决的问题，或者是即使解决了，又带来了其他的很多问题。
现有的单布风板炉膛主体部分大多采用矩形横截面，其截面如图1所示，炉膛1的一侧布置有旋风分离器3，二次风2分布在炉膛1两侧，在扩大炉膛面积时，会受到二次风穿透性的限制，这决定了炉膛在二次风方向上尺寸不能过大，这个尺寸往往受限于10m。因此，炉膛放大只能通过增大其宽度来实现。由此带来两方面的问题：（1）锅炉宽深比失调，造成锅炉占地面积过大，沿炉膛宽度方向布置的燃料给送系统配合困难，锅炉经济性差；（2）炉膛周长快速增加，水冷壁平均质量流速降低，降低锅炉安全性；（3）炉膛一个方向尺寸过大，引发炉膛内温度场、流场不均匀，降低锅炉性能。并且，其中的单布风板布风装置，受到布风板中心供氧和长宽比的限制，面积不能过大，因此难以满足流化燃烧锅炉大型化发展的需要。
为了解决这一问题，现有技术中提供了一种双布风板的炉膛，其截面如图2所示，双布风板炉膛1在炉膛内具有中隔墙4，辅助系统位于炉膛的外围，双布风板炉膛在二次风方向上尺寸上比单布风板炉膛大一些，可以做到16m左右，但在需要进一步扩大锅炉容量时仍存在上述限制，并且还存在以下问题：（1）炉膛下部被分成独立的两部分，锅炉运行时存在两部分压力不均衡，压力剧烈波动导致“翻床”的风险；（2）炉膛四周被分离装置烟道开口占用，炉膛内辐射受热面只能布置在烟道开口之间的位置，导致增加炉膛内辐射受热面困难。现有的双布风板炉膛锅炉技术通常通过增设外置式换热器来增加换热面积，但增加外置式换热器又会带来整个锅炉系统复杂，锅炉运行控制困难，锅炉可靠性差的问题。并且，其中的双布风板布风装置被分成独立的两个部分，在运行时两个布风装置的压力无法自然平衡，给锅炉稳定、安全运行带来困难。已经公开的双布风板布风装置必须采用复杂的调节手段，才能满足锅炉运行。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构合理、适用于大容量锅炉的循环流化床锅炉。
本发明的技术方案如下:
一种循环流化床锅炉，包括炉膛，其特征在于，所述炉膛包括内壁和外壁，外壁包围在内壁外，内壁和外壁之间的环形空间构成炉膛内部。
本发明的附加技术方案如下：
优选的，所述的内壁和外壁的横截面是边数>4的多边形，并且每个内角大于90度。
优选地，炉膛上的烟气开口设置在外壁上。
优选地，炉膛内的辐射受热面设置在内壁上。
优选地，所述的内壁和外壁的横截面是两个圆，由内圆和外圆叠加而成。
优选地，所述辐射受热面是屏式吸热面，该屏式吸热面是由管子和钢板连接而成的平面换热元件。
优选地，在内壁和外壁底部之间还设有环形的布风板。
本发明的有益效果是：环形炉膛放大炉膛面积时在各个方向尺寸能够同时增加，有效克服了已有公开的炉膛单个方向尺寸增加，宽度、深度比值失调所导致的：（1）炉膛周长快速增加，水冷壁平均质量流速降低；（2）炉膛一个方向尺寸过大，引发炉膛内温度场、流场不均匀；（3）锅炉占地面积激增，燃料给送系统配合困难，锅炉经济性差等一系列问题。环形炉膛是一个完全贯通的、形成一个整体的炉膛空间，不存在锅炉运行时压力不均衡、压力剧烈波动“翻床”的风险。
本发明优选技术方案中的内壁和外壁的横截面是边数>4的多边形设置，可以使炉膛内温度场、流场分布均匀，方便于燃料给送系统等辅助设备围绕锅炉均匀布置，如果采用内壁和外壁的横截面是两个同心的圆的方式，会使炉膛内温度场、流场分布更为均匀，但工艺加工难度要比前者高。
本发明的优选技术方案中将辐射受热面布置在内壁上的结构，由于内壁上有大量的空间布置，因此可以不采用外置式换热器即可获得足够的换热面积，从而使锅炉系统简单、可靠。
在本发明的一些实施例中采用环形的布风装置可以有效地增大布风板面积，在环形的内侧可以送入二次风（空气），解决了布风板中心缺氧的问题。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是现有技术单布风板锅炉的横截面图。
图2是现有技术双布风板锅炉的横截面图。
图3是本发明实施例锅炉的主视图。
图4是图3所示锅炉的横截面图。
图5是本发明另一实施例锅炉的横截面图。
具体实施方式
本发明的具体实施例，如图3和图4所示，一种循环流化床锅炉，包括炉膛和辅助设备，其中炉膛包括内壁22和外壁21，外壁21包围在内壁22外，内壁和外壁之间的环形空间20构成环形的炉膛内部。锅炉辅助设备包括与环形炉膛连接将流化空气引入炉膛的装置30，用于将燃料或其他物料送入炉膛的装置40，烟气和固体物料分离装置50，将烟气从分离器装置中排出的管道60、这些辅助设备设置与现有技术基本相同，在环形炉膛内发生流态化、燃烧反应，该流态化燃烧反应的工艺过程和已公开的循环流化床锅炉工艺过程基本相同。本实施例的环形炉膛方便在各个方向尺寸能够同时增加，特别适用于660MW、1000MW及其以上等级的超大型循环流化床锅炉。本例中为了使锅炉内的温度场、流场分布均匀，内壁22和外壁21均采用等边八边形，并且每条边内外一一对应设置。
在本例中，辅助设备中与环形炉膛连接将流化空气引入炉膛的装置30的一种优选方式是采用环形布风板和风室的结构。环形布风板由闭合的外边和闭合内边构成的环形，设置在内外壁之间，其中外边可是边数≥4的多边形或闭合的圆形、椭圆形或其他形状。流化用的一次风（空气）被引入风室，通过环形布风板后进入锅炉的炉膛，流化炉膛内的物料，支持流化燃烧。
在上述实施例中，为了布置辅助设备方便，可以将旋风分离器布置在外壁外围，烟气开口设置在外壁上。内壁内部空间可以根据需要布置设备或空置。
本发明的另一实施例，一种循环流化床锅炉，其横截面图如图5所示，其炉膛包括内壁22和外壁21，外壁21包围在内壁22外，内壁和外壁之间的环形空间20构成环形的炉膛内部，分离装置烟道开口在外环壁面21上，在环形炉膛的内壁22上布置有一系列辐射受热面70，这种布置辐射受热面方法使炉膛内能布置足够的受热面，满足锅炉吸热的需求，并且受热面正对分离装置50烟气开口，烟气不会横向冲刷辐射受热面，能避免辐射受热面磨损变形，是一种优秀地辐射受热面布置方法。在本实例中的辐射受热面70可以采用屏式吸热面，该屏式吸热面是由管子和钢板连接而成的平面换热元件。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种循环流化床锅炉，包括炉膛，其特征在于，所述炉膛包括内壁和外壁，外壁包围在内壁外，内壁和外壁之间的环形空间构成炉膛内部。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于：所述的内壁和外壁的横截面是边数>4的多边形，并且每个内角大于90度。
3.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉，其特征在于：炉膛上的烟气开口设置在外壁上。
4.根据权利要求3所述的循环流化床锅炉，其特征在于：炉膛内的辐射受热面设置在内壁上。
5.根据权利要求1或2所述的循环流化床锅炉，其特征在于：炉膛内的辐射受热面设置在内壁上。
6.根据权利要求1或4所述的循环流化床锅炉，其特征在于：所述的内壁和外壁的横截面是两个圆，炉膛上的烟气开口沿周向设置在外壁上。
7.根据权利要求4所述的循环流化床锅炉，其特征在于：所述辐射受热面是屏式吸热面，该屏式吸热面是由管子和钢板连接而成的平面换热元件。
8.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其特征在于：在内壁和外壁底部之间还设有环形的布风板。
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