CN102537943A - 一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉 - Google Patents

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Abstract

一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，属于劣质煤、固体废弃物、污泥或生物质等劣质燃料的燃烧设备，特别适用于含灰分少的生物质锅炉的流化燃烧。它由主燃室、副燃室、燃尽室和尾部烟道构成，燃尽室内布置有水平旋风分离器。本发明改变了立式循环流化床的单级、立式循环结构；能有效减小锅炉高度，降低对厂房建设高度的要求；同时在燃尽室内集成布置水平旋风分离器，使结构更加紧凑；有利于循环床锅炉的小型化，能有效降低成本。本锅炉具有循环流化床所有的优点，可燃用劣质煤、固体废弃物、城市与工业污泥、生物质等燃料，燃料适应性广，是一种能够清洁燃烧、结构紧凑、使用寿命长的高效燃烧设备。

Description

一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉
技术领域
本发明涉及一种循环流化床燃烧设备，尤其涉及一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床燃烧设备，属于劣质煤、固体废弃物、城市和工业污泥、生物质等劣质燃料的燃烧设备，特别适合于含灰分少的生物质的循环流化燃烧。
背景技术
目前我国国内的劣质煤、固体废弃物、污泥、生物质等劣质燃料的主要燃烧设备是链条炉、水冷振动炉排锅炉和循环流化床锅炉等，根据不同的燃料选择不同的炉型、不同的炉型具有各自的特点。
循环流化床锅炉是近年来发展起来的高效清洁的燃烧技术，燃料适应性广，可燃用优质煤、劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料。由于其燃烧效率高，能同时进行炉内脱硫、脱硝等污染控制操作，具有低NOx和SOx排放等优点，因而目前在电力市场得到了迅速的发展，正在向大型化方向发展，30万千万的循环流化床锅炉已投入商业运行。然而在电力行业，劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料的使用容易导致发电事故，因而应用受到了一定限制。相反，在工业锅炉领域，由于工业锅炉的蒸发量小、运行灵活、检修方便，因而劣质煤、固体废弃物、生物质等燃料等日益受到青睐。传统立式、单级循环流化床锅炉存在炉身高，锅炉岛体积庞大等缺点，对厂房建设要求较高。同时锅炉岛的支撑钢架以及锅炉岛本体的钢耗较大，使得项目造价和初投资较高。针对立式循环流化床锅炉在工业锅炉领域的缺陷，中国专利CN1786565A公布了一种卧式循环流化床燃烧设备及其循环燃烧方法，采用外置分离器、将传统立式锅炉的炉膛分为三个部分，从而有效降低了炉膛高度。但该技术采用了外置分离器，对生物质等灰分少的燃料，外置分离器的工作负荷非常低，事实上发挥作用有限。中国专利CN89103129.4公开了一种三漩涡内分离循环床锅炉，采用漩涡分离器，布置在炉膛出口处，进入分离器内的物料温度高，属于高温分离器。当物料内可燃质含量高时，可燃质容易在回料系统内再燃结焦，影响锅炉的正常运行。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提出一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，一方面结构布置紧凑，同时对物料进行中温分离，避免可燃质容易在回料系统内再燃结焦，影响锅炉的正常运行。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，它包括由主燃室密相区和主燃室稀相区组成的主燃室、副燃室、燃尽室和尾部烟道，在主燃室下部布置布风板，主燃室和副燃室之间有第二水冷壁隔墙，副燃室和燃尽室之间有第一水冷壁隔墙，在副燃室和燃尽室底部形成V形灰斗，其特征在于：在燃尽室内布置有水平旋风分离器，所述的水平旋风分离器的外筒由分离器隔墙、燃尽室后墙水冷壁和燃尽室侧墙水冷壁围成，分离器隔墙由分离器上圆弧段、分离器隔墙下部垂直段和分离器隔墙斜段组成，分离器上圆弧段、分离器隔墙下部垂直段和分离器隔墙斜段由膜式水冷壁制成，水平旋风分离器的中心筒从燃尽室侧墙水冷壁两侧或者单侧插入燃尽室；分离器隔墙下部垂直段与燃尽室后墙水冷壁和燃尽室侧墙水冷壁围成回料通道；在燃尽室后墙水冷壁的下部布置有松动风喷口，V形灰斗的壁面、物料溜道隔板、分离器隔墙斜段和燃尽室侧墙水冷壁围成物料溜道，松动风喷口与物料溜道正对顺列布置；物料溜道隔板由耐火材料制成，物料溜道是一组沿着V形灰斗的壁面向下的孔道。
本发明的技术特征还在于：当分离器中心筒只单侧布置时，所述的水平旋风分离器的中心简单侧插入燃尽室的深度h2与炉膛宽度h1的比为1/4～1/3；当分离器的中心筒双侧布置时，中心筒双侧插入燃尽室的深度h21和h22的和与炉膛宽度的比为1/4～1/3。所述的水平旋风分离器的中心筒的直径D1与构成分离器外筒的分离器隔墙上圆弧段直径D2的比为0.4～0.5。分离器隔墙下部垂直段与燃尽室后墙水冷壁的距离d1与中心简直径D1的比例为0.1～0.2。
针对工业锅炉发电需求，本发明的技术特征在于：在副燃室内布置有过热器。
针对生物质锅炉要求降低炉膛燃烧温度的需要，本发明的技术特征在于：在主燃室稀相区内布置有屏式受热面。
为了保证正常回料，松动风管连接松动风喷口，松动风喷口松动风流速为15～30m/s。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明采用水平卧式布置，可大大降低锅炉的高度，节省锅炉钢耗，从而有效地降低了锅炉成本。同时由于锅炉高度降低后，锅炉厂房的建造成本可大幅度降低。锅炉高度降低后，锅炉的稳定性好，可使锅炉及厂房结构更加紧凑，也便于检修维护。②本发明分离器布置在燃尽室，一方面可使锅炉布置更加紧凑，利于降低造价；另一方面分离器水冷壁隔墙相当于增加了受热面，烟气和物料经过主燃室、副燃室、燃尽室内等受热面吸热后，温度降低到400～600℃，因而分离器工作温度低，可避免回料系统内因再燃而产生的结焦堵塞问题。③本发明在稀相区布置屏式受热面，可降低燃烧温度，延缓生物质燃料燃烧的结渣问题。④本发明在副燃室内布置过热器，可产生过热蒸汽用于发电和供热。本发明由于采用水平布置的分离器，不但继承了卧式循环流化床锅炉的燃料适应性广、且燃烧效率高，炉内脱硫、脱硝的优点，而且使结构布置更加紧凑，进一步降低了造价和空间利用面积。
附图说明
图1为本发明所提供带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉的结构原理示意图。
图2为水平旋风分离器布置在燃尽室的结构图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图1的俯视图，表示卧式循环流化床锅炉布置一个中心筒的实施例。
图5为图1的俯视图，表示卧式循环流化床锅炉布置两个中心筒的实施例。
图中：1-布风板；2-主燃室密相区；3-燃料给进装置；4-屏式受热面；5-主燃室稀相区；6-副燃室；7-燃尽室；8-分离器隔墙；9-中心筒；10-水平旋风分离器与尾部烟道连接通道；11-尾部烟道；12-省煤器；13-空气预热器；14-灰斗；15-锅炉的烟道；16-松动风管；17-松动风喷口；18-物料溜道；19-V形灰斗；20-回料器；21-返料口；22-过热器；23-燃尽室后墙水冷壁；24-燃尽室侧墙水冷壁；25-水平旋风分离器；26-分离器隔墙下部垂直段；27-回料通道；28-分离器隔墙斜段；29-物料溜道隔板；30-第一水冷壁隔墙；31-第二水冷壁隔墙；32-V形灰斗的壁面；81-分离器隔墙上圆弧段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
图1为本发明所提供带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉的结构原理示意图，它包括由主燃室密相区2和主燃室稀相区5组成的主燃室、副燃室6、燃尽室7和尾部烟道11，在主燃室下部布置布风板1，主燃室和副燃室6之间有第二水冷壁隔墙31，副燃室6和燃尽室7之间有第一水冷壁隔墙30，在副燃室6和燃尽室7底部形成V形灰斗19。在燃尽室7内布置有水平旋风分离器25，所述的水平旋风分离器25的外筒由分离器隔墙8、燃尽室后墙水冷壁23和燃尽室侧墙水冷壁24围成，分离器隔墙8由分离器上圆弧段81、分离器隔墙下部垂直段26和分离器隔墙斜段28组成，水平旋风分离器的中心筒9从燃尽室侧墙水冷壁24两侧或者单侧插入燃尽室7；分离器隔墙下部垂直段26与燃尽室后墙水冷壁23和燃尽室侧墙水冷壁24围成回料通道27。
图2为水平旋风分离器布置在燃尽室的结构图，图3为图2的A-A剖视图。在燃尽室后墙水冷壁23的下部布置松动风喷口17，V形灰斗的壁面32、物料溜道隔板29、分离器隔墙斜段28和燃尽室侧墙水冷壁24围成物料溜道18，松动风喷口17与物料溜道18正对顺列布置。松动风喷口松动风流速为15～30m/s。所述的水平旋风分离器的中心筒9的直径D1与构成分离器外筒的分离器隔墙上圆弧段81直径D2的比为0.4～0.5。分离器隔墙下部垂直段26与燃尽室后墙水冷壁23的距离d1与中心筒9直径D1的比例为0.1～0.2。
图4为图1的俯视图，表示卧式循环流化床锅炉布置一个中心筒的实施例。图5为图1的俯视图，表示卧式循环流化床锅炉布置两个中心筒的实施例。当只单侧布置中心筒时，中心简单侧插入燃尽室的深度h2与炉膛宽度h1的比为1/4～1/3；当双侧布置中心筒时，水平旋风分离器的中心筒双侧插入燃尽室的深度h21和h22的和与炉膛宽度的比为1/4～1/3。
燃料从燃料给进装置3送入、支持燃烧的空气从布风板1送入，燃料依次在主燃室密相区2、主燃室稀相区5、副燃室6和燃尽室7内燃烧，燃烧产生的携带颗粒物料的烟气通过水平旋风分离器25分离，烟气通过水平旋风分离器与尾部烟道连接通道10进入尾部烟道11，依次流过省煤器12和空气预热器13，部分灰颗粒落入灰斗14，烟气则流入锅炉的烟道15。副燃室6与燃尽室7之间的V形灰斗19和水平旋风分离器25均可分离烟气中的颗粒物料。烟气中的颗粒物料流经副燃室6和燃尽室7之间的V形灰斗19时，由于惯性分离作用，一些颗粒物料被分离并沉积在V形灰斗中。没有分离下来的颗粒物料随着烟气继续流入布置在燃尽室7内的水平旋风分离器25，在水平旋风分离器25内得到进一步分离，水平旋风分离器25分离下来的颗粒物料沿着回料通道27，在松动风喷口17喷出的回料风的作用下，半依靠重力半依靠风力的作用下流过物料溜道18，与V形灰斗19内的颗粒物料汇合，然后通过V形灰斗19下部的回料器20送入密相区的返料口21，颗粒物料从返料口21进入主燃室密相区2，从而实现物料的循环。通过颗粒物料循环一方面可循环燃烧未燃尽的碳颗粒，提高燃烧效率，另一方面还可以提高主燃室、副燃室的颗粒物料浓度，提高传热系数。
对要求提供过热器蒸汽的锅炉，在副燃室6内布置有过热器22，可产生过热蒸汽，根据过热蒸汽的温度确定过热器面积的大小。当燃烧生物质燃料时，为降低主燃室稀相区出口的温度，在主燃室稀相区5内布置有屏式受热面4，屏式受热面4内可通水或者蒸汽，屏式受热面4可布置一组或者多组，当通入水时为蒸发受热面，当通入蒸汽时为过热器。

Claims (6)

1.一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，它包括由主燃室密相区(2)和主燃室稀相区(5)组成的主燃室、副燃室(6)、燃尽室(7)和尾部烟道(11)，在主燃室下部布置布风板(1)，主燃室和副燃室(6)之间有第二水冷壁隔墙(31)，副燃室(6)和燃尽室(7)之间有第一水冷壁隔墙(30)，在副燃室(6)和燃尽室(7)底部形成V形灰斗(19)，其特征在于：在燃尽室(7)内布置有水平旋风分离器(25)，所述的水平旋风分离器(25)的外筒由分离器隔墙(8)、燃尽室后墙水冷壁(23)和燃尽室侧墙水冷壁(24)围成，分离器隔墙(8)由分离器上圆弧段(81)、分离器隔墙下部垂直段(26)和分离器隔墙斜段(28)组成，水平旋风分离器的中心筒(9)从燃尽室侧墙水冷壁(24)两侧或者单侧插入燃尽室(7)；分离器隔墙下部垂直段(26)与燃尽室后墙水冷壁(23)和燃尽室侧墙水冷壁(24)围成回料通道(27)；在燃尽室后墙水冷壁(23)的下部布置松动风喷口(17)，V形灰斗的壁面(32)、物料溜道隔板(29)、分离器隔墙斜段(28)和燃尽室侧墙水冷壁围成物料溜道(18)，松动风喷口(17)与物料溜道(18)正对顺列布置。
2.按照权利要求1所述的一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，其特征在于：所述的水平旋风分离器的中心筒只在单侧插入时，插入燃尽室的深度h2与炉膛宽度h1的比为1/4～1/3；当水平旋风分离器的中心筒双侧插入时，插入燃尽室的深度h21和h22的和与炉膛宽度的比为1/4～1/3，且h21＝h22。
3.按照权利要求1或2所述的一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，其特征在于：所述的水平旋风分离器的中心筒(9)的直径D1与构成分离器外筒的分离器隔墙上圆弧段(81)直径D2的比为0.4～0.5。
4.按照权利要求3所述的一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，其特征在于：分离器隔墙下部垂直段(26)与燃尽室后墙水冷壁(23)的距离d1与中心筒(9)直径D1的比例为0.1～0.2。
5.按照权利要求4所述的一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，其特征在于：在所述的副燃室(6)内布置有过热器(22)。
6.按照权利要求4所述的一种带有水平旋风分离器的卧式循环流化床锅炉，其特征在于：在主燃室稀相区(5)内布置有屏式受热面(4)。
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