CN102563631B - 一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，它包括接口管、导流管、扰动风管和播料风管，扰动风管的风室与接口管连通，导流管插入锅炉的炉墙和浇注料层后直接与锅炉炉膛相连通，导流管与锅炉炉膛相连通的管口为落料口，播料风管的风室与接口管与导流管相连接的转角处相连通，播料风管的风室与转角处连通部位为开设在播料风管风室下部的播料风喷口，从播料风喷口进入导流管的风的流动方向与导流管向下倾斜的方向相同。另外，热二次风经过扰动风喷口后形成的扰动风能够对成团生物质燃料进行扰动疏松达到物料分散的作用，并且还能防止炉膛燃料的反窜。该落料装置能有效保证生物质燃料在下落过程中的流动性和连续性。

Description

一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置

技术领域

本发明专利涉及一种锅炉的附属设备，具体是指一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置。

背景技术

生物质燃料循环流化床锅炉的燃料主要是林业生物质、农业生物质等。具体包括薪柴、落叶、树皮、树根、林业加工废弃物、甘蔗渣、甘蔗叶、秸秆、果壳、果核、玉米芯等。生物质燃料通常是经过炉前给料系统，然后经过落料管及落料口进入炉膛燃烧。

现有的生物质燃料循环流化床锅炉炉前给料系统后落料管及落料口的典型布置如图1至图4所示，主要包括炉前给料系统落料管101、用于将燃料导入锅炉炉膛内的导流管103、输料风管102和播料风管104，落料管101与导流管103相连通，落料管101竖向设置，导流管103斜向下设置，输播料风选用热二次风，输料风管102和播料风管104的后端分别与热二次风风管连接，前端均为扩张型的风室，输料风管102的风室下端开设有长条形的输料风喷口102a，通过该输料风喷口102a与落料管101连通，输料风管102位于播料风管104的上方，锅炉炉墙105和浇注料层106，浇注料层106与炉膛相连处开设有进料通道107，进料通道107的一端与炉膛连通，另一端分别与导流管103的管口和播料风管104的播料风喷口104a连通。

该结构中，炉前给料系统的导流管103插入锅炉炉墙105及浇注料层106后与进料通道107连通，生物质燃料从落料管101进入倾斜导流管103，然后进入进料通道107，倾斜导流管上部、下部分别有输料风及播料风，由于输料风及播料风喷口与倾斜导流管倾斜方向不一致，存在一定角度，在生物质燃料下落到输送风及播料风接入的位置，生物质燃料料流会出现轻微方向变动。

上述结构中，由于播料风喷口104a和导流管103均与进料通道107连通，播料风喷口104a位于导流管103和进料通道107相连接处，播料风喷口104a和导流管103均与进料通道107之间存在错位夹角，其中，导流管103与进料通道107之间的夹角为α1，α1角度为20°，播料风管104的播料风喷口104a与进料通道107之间的夹角为α2，α1角度为10°。夹角α1的存在导致从导流管103进入进料通道107的生物质燃料出现角度改变，加大了生物质燃料进入炉膛的阻力，不利于生物质燃料的流动；夹角α2的存在导致从播料风喷口104a喷出的播料风对进料通道107的生物质燃料有个向上的托力，加大了生物质燃料进入炉膛的阻力，使得播料风喷口104a的播料效果大打折扣。更为严重的是由于这两个错位夹角的存在加上物料流动的方向，容易出现生物质燃料与播料风共同冲刷磨损进料通道107下部的浇注料区域，形成严重的磨损区107a，导致107a区域表面呈凹凸不平状，凹凸不平的表面结构会大大增加燃料进入炉膛的摩擦力，极易出现生物质燃料在该区域堆积，从而导致落料口燃料的堵塞。此外，由于生物质燃料水分较高的特点，在输送过程中比较容易形成团状物料，团状物料从炉前给料落料管101落下，加剧了落料口的堵塞现象。

锅炉落料口的堵塞现象，将限制锅炉机组带负荷的能力，如长时间不能清通，则有可能造成落料管内部着火，带火物料还有可能随炉膛正压或输、播料风反窜至炉前料仓，严重影响锅炉机组的安全运行。另外，浇注料区域107a位置的大面积冲刷磨损还会对浇注料下面包裹的水冷壁造成磨损，出现炉管爆漏。

同时，输料风管102的输料风喷口102a为长条形喷口，通过喷口喷入落料管101内的风在落料管101内不能产生扰动，由于生物质燃料容易形成团状物料，现有的输料风喷口102a不能对成团生物质燃料进行扰动疏松达到物料分散的作用，容易使得通过落料管101、导流管103后的燃料在进入落料口出现堵塞现象，造成不良后果。另外，当落料口堵塞会导致输料风进入炉膛的通道阻断，输料风只能从炉前给料落料管反窜至炉前料仓，影响炉前料仓的正常运行。

发明内容

本发明的目的提供一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，该落料装置能有效保证生物质燃料在下落过程中的流动性和连续性，并能有效的防止生物质燃料对落料口浇注料的冲刷及磨损，对浇注料及其下面的水冷壁起到保护作用。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，它包括用于与炉前给料系统落料管连接的接口管、用于将燃料导入锅炉炉膛内的导流管、扰动风管和播料风管，所述接口管与导流管相连通，所述导流管斜向下设置，所述扰动风管和播料风管的后端分别与热二次风风管连接，前端均为扩张型的风室，所述扰动风管的风室与接口管连通，扰动风管位于播料风管的上方，其特征在于：所述导流管插入锅炉的炉墙和浇注料层后直接与锅炉炉膛相连通，导流管与锅炉炉膛相连通的管口为落料口，所述播料风管的风室与所述接口管与导流管相连接的转角处相连通，播料风管的风室与所述转角处连通部位为开设在播料风管风室下部的播料风喷口，从所述播料风喷口进入所述导流管的风的流动方向与所述导流管向下倾斜的方向相同，以防止对锅炉浇注料层的冲刷磨损，有利于燃料顺利播送入锅炉炉膛内。

本发明中，导流管插入锅炉的炉墙和浇注料层后直接与锅炉炉膛相连通，燃料直接通过平滑的导料管后进入炉膛，能够有效防止燃料对锅炉浇注料层的冲刷磨损，扰动风管和播料风管均与接口管连通，从播料风管的播料风喷口进入导流管的风的流动方向与导流管向下倾斜的方向相同，播料风喷口的喷口与导流管之间没有错位夹角，保证播料风喷口的风直接与导流管内的燃料同向混合，不仅有利于生物质燃料的流动及播撒，而且还能在一定程度上缓解导流管底部的磨损。

本发明中，所述的播料风喷口为长条形喷口，以形成直线型喷风，播料风喷口所形成的直线型喷风方向与导流管倾斜方向一致，有利于均匀布风，有助于整个导流管平面的生物质燃料向前滑流，有利于落料口生物质燃料向炉膛均匀播撒，并对整个导流管下部平面起到全面的保护作用。

本发明的优选实施例中，导流管设计为倾斜形式，所述斜向下设置的导流管与竖直面之间具有倾斜夹角β，所述倾斜夹角β在120°～150°之间。本发明中导流管采用倾斜平滑设计，仅穿墙进入炉膛部分使用倾斜导流管，将平滑导流管的倾斜长度控制到最短，有利于提高生物质燃料整个下料过程中的流动性，并保证生物质燃料下料时的连续性，防止生物质燃料出现沉积堵塞。

本发明的优选实施例中，与炉前给料系统落料管连接的接口管的设计为竖直形式，并尽量靠近炉墙，仅穿墙进入炉膛部分使用倾斜导流管，将平滑导流管的倾斜长度控制到最短，进一步提高生物质燃料的流动性。

另外，在充分考虑现有生物质燃料循环流化床锅炉炉前给料系统存在部分倾斜形式的落料管，接口管还设计了倾斜形式，以对应匹配现有的炉前给料系统落料管接口，便于对现有生物质燃料循环流化床锅炉落料装置进行技术改造。为保证物料的流动性，接口管的倾斜角度不能太大，接口管与竖直面之间具有夹角γ，所述夹角γ在0°～30°之间。

为了对成团生物质燃料进行分层扰动疏松达到物料分散的作用，进一步防止生物质燃料在落料口堵塞，本发明还做出如下进一步改进：所述扰动风选用热二次风，所述扰动风管的风室与接口管接口相连通，具体的连通结构为接口管与该风室相连的管壁上开设的多个喷射小孔，扰动风管的风经多个喷射小孔后形成扰动风，所述扰动风不仅能够对成团生物质燃料进行扰动疏松达到燃料分散的作用，还能防止炉膛燃料的反窜，对落料口起密封作用。

所述接口管管壁开设的多个喷射小孔以层状方式设置，多个喷射小孔包括位于上部的上层喷射小孔、位于中部的中层喷射小孔以及位于下部的下层喷射小孔，每一层喷射小孔均为等间距水平均匀布置，每一层喷射小孔的孔径相同，三层喷射小孔上中下错位布置，三层喷射小孔的孔径由上到下逐步递增。

接口管的竖直设置和倾斜设置时，对上中下三层喷射小孔的取值略有影响，当所述接口管竖直设置时，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1：1.0373～1.2071：1.0746～1.4142；当所述接口管倾斜设置时，所述接口管与竖直面之间具有夹角γ，所述夹角γ在0°～30°之间，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1～1.0746：1.0746～1.2444：1.0746～1.4142。

所述上层喷射小孔的孔径D1的范围为φ4mm～φ6mm。孔径的选择是通过设计扰动风风压及风量计算确定的。孔径过大，在风室压力一定的情况下容易造成通过小孔风量过大，对生物质燃料产生较大的阻力，对燃料的流动性有负面的影响；孔径过小，会出现扰动风的穿透力不足，达不到扰动疏松分散燃料的目的。

本发明中，扰动风喷射小孔孔径及数量均经过了严格的分析计算，能对各种不同种类的成团生物质燃料起到扰动疏松分散的作用。上中下三层小孔孔径的比例是通过模拟落料口流场进行计算确认。另外，扰动风的设计还有一个辅助作用，选用上中下错位布置的喷射小孔，对落料口起到一定的密封的作用，尤其是落料口断料以及炉膛出现正压的情况下，能从一定程度下防止炉膛物料反窜。

本发明的优选实施例中，一体化落料装置的主体材料中的接口管和导流管的材质均选用高温耐磨的特种不锈钢材料，可有效防止落料口冲刷磨损，尤其是能承受锅炉正常运行时的较高温度；另外考虑到热膨胀的影响，在一体化装置与炉墙的连接处增设密封盒。

与现有技术相比，本发明的一体化落料装置，代替现有的分体落料口形式，目的是提高生物质燃料在整个落料过程中的流动性，并有效的防止生物质燃料对落料口浇注料的冲刷及磨损，避免生物质燃料在落料口堵塞。提高生物质燃料循环流化床锅炉机组炉前给料的稳定性和安全性，有利于提高锅炉机组的负荷的稳定性，能充分保证锅炉机组安全稳定高负荷运行。本发明结构比较简单，制造方便，能更好的满足生物质燃料循环流化床锅炉的实际工程要求。

本发明落料装置主体材料选用高温耐磨不锈钢材料，能有效的防止锅炉运行中生物质燃料对落料口浇注料的冲刷及磨损；该落料装置落料管接口的倾斜角度可在一定范围内进行定制，以匹配现场炉前给料系统落料管的实际角度需要；该落料装置采用最短的倾斜平滑导流管充分保证了生物质燃料落料时的连续性，有效的防止生物质燃料在落料口的沉积；该落料装置布置的扰动风可以对成团生物质燃料进行扰动疏松达到物料分散的作用；该落料装置布置的扰动风还能对落料口起到密封作用，能在一定程度上防止炉膛物料反窜；该落料装置布置的播料风风口与主体平滑导流管相平行，有利于整个落料口物料的播撒。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对发明做进一步详细描述。

图1是现有技术中落料装置的整体结构示意图；

图2是图1中的局部放大图，显示播料风喷口和导流管与进料通道之间的错位夹角；

图3是图1中的A—A剖视图；

图4是图1中的B—B剖视图；

图5是本发明一体化落料装置实施例一的整体结构示意图；

图6是图5中的C—C剖视图；

图7是图5中的D—D剖视图；

图8是本发明一体化落料装置实施例二的整体结构示意图。

附图标记说明

101、落料管；102、输料风管；102a、输料风喷口；

104、播料风管；104a、播料风喷口；105、炉墙；106、浇注料层；

107、进料通道；107a、磨损区；

1、落料接口管；2、扰动风管；21、上层喷射小孔；22、中层喷射小孔；

23、下层喷射小孔；3、导流管；4、播料风管；4a、播料风喷口；

5、炉墙；6、浇注料层；7、密封盒；8、落料管；

具体实施方式

实施例一

如图5至图7所示的一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，它包括用于连接炉前给料系统落料管8的接口管1、用于将燃料导入锅炉炉膛内的导流管3、扰动风管2和播料风管4，接口管1和导流管3的材质均为高温耐磨不锈钢，接口管1上端接炉前给料系统的落料管8，接口管1下端与导流管3相连通，接口管1竖直设置，导流管3斜向下设置，安装时锅炉炉墙5外加装密封盒7，扰动风管2和播料风管4的后端分别与风机连接，前端均为扩张型的风室，扰动风管2的风室与接口管1连通，扰动风管2位于播料风管4的上方，导流管3插入锅炉的炉墙5和浇注料层6后直接与锅炉炉膛相连通，导流管3与锅炉炉膛相连通的管口为落料口，播料风管4的风室与接口管1与导流管3相连接的转角处相连通，播料风管4的风室与转角处连通部位为开设在播料风管4风室下部的播料风喷口4a，播料风喷口4a为长条形喷口，从播料风喷口4a进入导流管3的风的流动方向与导流管3向下倾斜的方向相同，以防止对落料口下部浇注料层的冲刷磨损，有利于燃料顺利播撒进入锅炉炉膛内。

斜向下设置的导流管3与竖直面之间具有倾斜夹角β，倾斜夹角β为135°。

为了对成团生物质燃料进行分层扰动疏松达到物料分散的作用，进一步防止生物质燃料在落料口堵塞，本实施例中，扰动风管2的风室与接口管1相连通，接口管1与该风室相连的管壁上开设的多个喷射小孔，通过扰动风管2的风经多个喷射小孔后形成扰动风，扰动风能够对成团生物质燃料进行扰动疏松达到物料分散的作用，并且还能防止炉膛燃料的反窜，对落料口起密封作用。

接口管1管壁开设的多个喷射小孔以层状方式设置，多个喷射小孔包括位于上部的上层喷射小孔21、位于中部的中层喷射小孔22以及位于下部的下层喷射小孔23，每一层喷射小孔均为等间距水平均匀布置，每一层喷射小孔的孔径相同，三层喷射小孔为上中下错位布置的方式，三层喷射小孔的孔径由上到下逐步递增，上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1：1.0987：1.1892，其中，上层喷射小孔21的孔径D1为φ5mm。

本实施例中，所述倾斜夹角β可以在120°～150°之间取值。

本实施例中，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3可以在1：1.0373～1.2071：1.0746～1.4142之间取值。

本实施例中，所述上层喷射小孔21的孔径D1可以在φ4mm～φ6mm之间取值。

本实施例中，生物质燃料从炉前给料系统落料管进入一体化落料装置的接口管1，通过接口管1、主体平滑的导流管3向下滑落，充分保证了生物质燃料的流动性。燃料在滑落的过程中，再通过分层不同孔径水平方向扰动风的作用下，将生物质燃料中成团的物料扰动分散，然后在播料风的作用下进入主体平滑导流管3分散播撒进入锅炉的炉膛内进行燃烧。

本实施例中，各层扰动风的风量由于喷射小孔孔径的原因由上至下逐步递增，有利于对成团生物质燃料进行分层扰动疏松，达到分级分散成团生物质燃料的作用，扰动风量由小到大的分层设计也能避免扰动风对生物质燃料产生阻力的负面影响。

本实施例中，针对播料风与物料混合物对播料风喷口后浇注料磨损的情况对播料风喷口进行重新设计，播料风喷口4a与一体化落料装置主体平滑的导流管3平行设置，这样的设计不仅有利于整个落料口物料的播撒，而且还能在一定程度上缓解导流管3底部的磨损。锅炉机组正常运行过程中，针对不同种类的生物质燃料通过调整扰动风风压，来控制扰动风，到达最佳效果。

另外，本实施例对于生物质燃料锅炉落料口反窜的现象，尤其是落料口断料以及炉膛出现正压的情况下的反窜，能起到一定程度的防止作用。

实施例二

本发明一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置实施例二如图8所示的，和实施例一不同的是，接口管1与竖直面之间具有夹角γ，该夹角γ为30°角，以适应炉前给料系统落料管8与竖直方向存在的30°夹角。

本实施例中，所述接口管1与竖直面之间具有的夹角γ也可以在0°～30°之间取值，以适应炉前给料系统落料管与竖直方向存在的夹角，便于有针对性的对现有生物质燃料循环流化床锅炉落料装置进行技术改造。

本实施例中，扰动风上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1.0746：1.1333：1.1892，其中，上层喷射小孔21的孔径D1为φ5mm。

本实施例中，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3也可以在1～1.0746：1.0746～1.2444：1.0746～1.4142之间取值。

本实施例中，所述上层喷射小孔21的孔径D1可以在φ4mm～φ6mm之间取值。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，它包括用于与炉前给料系统落料管连接的接口管、用于将燃料导入锅炉炉膛内的导流管、扰动风管和播料风管，所述接口管与导流管相连通，所述导流管斜向下设置，所述扰动风管和播料风管的后端分别与热二次风风管连接，前端均为扩张型的风室，所述扰动风管的风室与接口管连通，扰动风管位于播料风管的上方，其特征在于：所述导流管插入锅炉的炉墙和浇注料层后直接与锅炉炉膛相连通，导流管与锅炉炉膛相连通的管口为落料口，所述播料风管的风室与所述接口管与导流管相连接的转角处相连通，播料风管的风室与所述转角处连通部位为开设在播料风管风室下部的播料风喷口，从所述播料风喷口进入所述导流管的风的流动方向与所述导流管向下倾斜的方向相同，以防止对锅炉浇注料层的冲刷磨损，有利于燃料顺利播送入锅炉炉膛内；所述扰动风管的风室与接口管相连通的结构为接口管与该风室相连的管壁上开设的多个喷射小孔，多个喷射小孔以层状方式设置，多个喷射小孔包括位于上部的上层喷射小孔、位于中部的中层喷射小孔以及位于下部的下层喷射小孔，每一层喷射小孔均为等间距水平方向均匀布置，每一层喷射小孔的孔径相同，三层喷射小孔为上中下错位布置的方式，通过扰动风管的风经多个喷射小孔后形成扰动风，所述扰动风能够对成团生物质燃料进行扰动疏松达到物料分散的作用，并且还能防止炉膛燃料的反窜，对落料口起密封作用。

2.根据权利要求1所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述的播料风喷口为长条形喷口，播料风喷口所形成的直线型喷风方向与导流管倾斜方向一致。

3.根据权利要求1所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述倾斜导流管与竖直面之间具有倾斜夹角β，所述倾斜夹角β在120°～150°之间。

4.根据权利要求1所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述上层喷射小孔的孔径D1为φ4mm～φ6mm。

5.根据权利要求4所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述接口管竖直设置，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1：1.0373～1.2071：1.0746～1.4142。

6.根据权利要求4所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述接口管与竖直面之间具有夹角γ，所述夹角γ在0°～30°之间，所述上中下三层喷射小孔的孔径之比D1：D2：D3为1～1.0746：1.0746～1.2444：1.0746～1.4142。

7.根据权利要求1所述的生物质燃料循环流化床锅炉落料口一体化落料装置，其特征在于：所述接口管和导流管的材质均为高温耐磨不锈钢。

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