CN1031016C - 低携带率循环流化床锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明低携带率循环流化床锅炉除常规构成外还有由分布板7、8和风室4、5组成的回形布风装置；有交叉排列的槽式元件等组成的逆止惯性含尘烟气分离器10；有阻析罩覆盖集灰腔分流孔的烟气阻析器11；有在管道13上设置通风管14的松动风结构。燃烧室工作时，形成了边壁处的内升外降小循环、及中部的内降外升大循环效应，强化了床内对流。本锅炉适应煤种广，燃烧效率高，烟气分离彻底，排烟携带率低，热交换充分，运行稳定。

Description

本发明是一种循环流化床工业锅炉，具有增强流化床内料流循环、提高烟气气固分离效率、降低烟气排出浓度的、高燃烧率的热交换设备。

循环流化床燃烧锅炉一般由燃料供给装置、空气供给装置、燃烧室、启动点火装置、含尘烟气分离装置、集灰腔、集灰回送装置、排渣放灰装置、热交换管道等构成。常见的流化床燃烧室通常采用平面型气流分布板，其主要结构是平面多孔板上设置等高风帽，通过风帽颈部通孔多方向送风，形成宏观的均匀布风，但是燃烧颗粒在床内因缺少强制横向运动的动力，不能形成稳定回流循环，往往不能充分燃烧，即被烟气带走；中国专利CN85100098B(87，11，25审定公告)“床内强回流式流化床锅炉”，提供了一种在需要回流区域，设置一至三排单侧开孔风帽，并且风帽高度由内向外逐渐升高，解决了局部区域的燃料颗粒回流，由于它的定向横吹风帽和均匀布风风帽是置于同一空气供给风室之上，横吹风和均布风的风量、风压较难控制，因而这种方案不能解决燃烧室内料流整体强制回流循环的任务。通常的尘烟气分离装置采用旋风分离器，因其结构庞大，较难适应中、小型锅炉使用，使其适用范围受到限制；瑞典斯特狄斯维克(studesvik)公司曾公开了一种U形槽式分离器，设置在燃烧室上方，含尘烟气经迷宫式布置的槽式元件的多次撞击后，其中煤颗粒靠自重沉降进入集灰腔，但这种分离器没有导流结构，对一般浓度的烟气适应性差，并且排列的行数多，结构复杂，更换磨损件不便。目前常用的集灰腔里，对进入集灰腔的部分含尘烟气，是流经集灰腔侧壁上的平衡分流孔排出，这种排烟方式会直接冲刷、磨损分流孔后面的热交换管道，甚至因配置不当，形成烟气短路，使大量烟气不经由烟气分离装置分离，而直接从分流孔排出。现有的集灰回送装置，是将集灰腔收集的煤粒，通过螺旋输送回至燃烧室；也有采取简单的自重回流方式将煤粒目流送回燃烧室，但这种自流阀方式由于受集灰腔沉积灰高度和燃烧室风压影响，集灰回送不太稳定。综上所述，可见现有的循环流化床锅炉，存在流化床内颗粒回流循环不充分、颗粒停留时间短、燃烧不尽。烟气浓度高、分离不彻底、管道冲刷磨损严重集灰自重回流效果欠佳等缺点，最终导致锅炉热效率低、高浓度烟气排放污染环境。

针对现有技术存在的上述问题，本发明的技术任务是对现有锅炉进行改造设计，在燃烧室内采用中国专利(申请号90225649.1)“强化流化床内循环的回形布风装置”，配置回形布风装置，来强化流化床内颗粒循环；在炉上方采用中国专利(申请号90217454.1)“逆止式惯性含尘烟气分离器”，配置逆止式惯性含尘烟气分离器，使其结构简化，成本降低、更换易损件方便，且能适应各种浓度烟气的分离；在集灰腔内采用中国专利(申请号90217530.0)“流化床燃烧锅炉集灰腔烟气阻析器”，设置烟气阻析器，进一步降低集灰腔的烟气的排出浓度；在集灰回流管上设置松动风结构，强制集灰回流进燃烧室。进而构成热效率高、排放的废气携带率低的新型循环流化床锅炉。

本发明的技术构成除含有一般流化床锅炉的常规结构外，具有下列区别特征：回形布风装置主要由均匀侧流式分布板、定向横吹式分布板和风室等组成，环绕中央均匀侧流式分布板的四围设置周部定向横吹式分布板，周部定向横吹式分布板为外高内低向中央倾斜安装，其定向通风孔均面向中央，并且中央分布板和周部分布板是分别配置在独立风室之上；逆止式惯性含尘烟气分离器主要由槽式元件交叉排列成若干行组成，其前端设有气流导向元件和壁端导向元件，槽式元件上有若干百叶窗、U状腔底部有沟槽、两外侧有导流面，并且导向元件和槽式元件均与热交换导气管靠接；烟气阻析器设置在集灰腔烟气分流孔前，分流孔全部被阻析罩覆盖，阻析罩上开有阻析孔(缝)；松动风结构是在集灰腔下部的自流阀管道的侧方设置若干通风管。

本发明的技术构成还包括：周部定向横吹式分布板可以在多孔板上配置等高或不等高的定向通风孔的风帽组成。也可由在板上制成组合分布的若干突起，在突起上开有通风的定向倾斜孔的组合式定向布风板组成。槽式元件或导向元件由具有相应结构的分立小元件叠堆而成。阻析孔(缝)和分流孔之间增设阻析挡板，并在阻析罩下方设有沉降缝道，槽式元件和导向元件的材料是碳化硅或钢玉。

采用上述技术构成的流化床锅炉具有如下优点：

1.由于燃烧室内中央均匀分布板和周部定向分布板产生的中央均匀上升风和周部定向横吹风的综合作用下，产生了中央分布板外围处的颗粒上升效应，上升后的颗粒一部分向炉边壁处回落，形成了四周边壁处的内升外降小循环效果；另一部分上升颗粒向分布板中心处下落，它是在颗粒自重、中央上升风和负压吸引等综合因素作用下，形成了中心下降速度较低的内降外升大循环效果。在这些循环轨迹交叉叠合下，流化床内的横向对流、气固混合更为显著，既增加了床内颗粒停留时间，也因床内底部氧浓度高，使燃烧效率和石灰石脱硫利用率得到提高，并且床面上气泡较少，颗粒弹射量小，减少了有关受热元件和炉墙的冲刷磨损。

2.由于中央分布板和周部分布板上的气流分别受独立风室控制，对负荷变化适应性强，其调节比可达4∶1，能经济地燃烧各种燃料，特别对劣质煤创造了较好的燃烧条件。

3.周部定向横吹式布风板可以由组合式定向布风板构成，从而免去了大量风帽，使制作更为简单，并且定向倾斜孔的孔径可较常规风帽的孔径大，增大了单股喷射气流的刚性。

4.因烟气分离器有烟气导流结构、槽式元件上有百叶窗和沟槽，能多次阻止含尘气流二次扬析，提高了分离效率，不仅结构紧凑，而且耐磨、更换磨损件方便。若辅以适当的三次风，使含一氧化碳高的气流可在其中继续燃烧，进一步降低烟气中的一氧化碳含量。

5.烟气阻析器可使进入集灰腔的烟气按设定的方向回折运动并再次净化，从且提高整个系统的分离效率。

6.具有松动风结构，可使集灰腔内积灰自动回流至燃烧室进一步燃烧。既提高燃料的燃烧效率，又保证了设备的稳定运动。

以下结合附图详述实施方式。

图1是本发明总体配置图示意。

低携带率循环流化床锅炉主要由燃料供给装置1、设备启动点火装置2、燃烧空气分配系统3、气流分布板、燃烧室9、含尘烟气分离装置、集灰腔12、集灰自流阀管道13、排渣除灰装置6、燃烧室二次风管15、传热系统等构成，它的特点在于：具有回形布风装置，它的结构是环绕中央均匀侧流式分布板7的四周设置周部定向横吹式分布板8，周部定向横吹式分布板8为外高内低向中央倾斜安装，其定向通风孔均面向中央，并且分布板7、8是分别配置在各自的风室5、4之上。具有逆止式惯性含尘烟气分离器10具有烟气阻析器11。具有松动风结构，它由自流阀管道13的侧方设置若干通风管14组成。图中箭头表示锅炉内烟气流动轨迹，由于回形布风装置、烟气分离器10、烟气阻析器11、松动风结构的综合效应，使燃料燃烧充分，烟气分离彻底，提高了整机热效率，降低了排放烟气携带率，改善了环境污染。

图2是一种回形布风装置立体示意图。

定向横吹式分布板8设置在中央均匀侧流式分布板7四周，并且分别置于独立风室4、5之上，来自空气分配系统3或独立风机的气流，经调节风门16的分别调节，使风室4、5内具有所需的不同的风压、风量。

图3是中央均匀侧流式分布板7横剖面示意。

分布板7主要由多孔板17和常规的多向通风的侧吹式风帽(侧缝式或侧孔式)18织成。

图4是带定向通风孔风帽的周部分布板8的横剖面示意。

分布板8主要由带定向通风孔风帽19和多孔板17组成，并按倾斜角度α安装。风帽19上可以选择等高或不等高的定向通风孔。设置不等高布置的定向通风孔，目的是形成多层次横吹风或增强低层的横吹风。

图5是组合式定向布风板构成的周部分布板8的横剖面示意。

它是在板17’上有与其一体制成的组合分布的若干突起20，并在突起20上开有定向通风倾斜孔21，这种突起20可以是波浪形突起或球突起，倾斜孔21可以有一致或变化的孔径。从而使分布板8结构更趋简单。

图6是逆止式惯性含尘烟气分离器10平面布置图。

其前端有气流导向元件29和壁端导向元件30，它们的侧面均有气流导向曲面31，后接若干行槽式元件22，各槽式元件22内有U状腔25、外有导流面23，U状腔25入口处设有百叶窗24、底部处设有沟槽26、，并且元件22、29、30均与热交换导气管28靠接。燃烧室产生的高温高浓度烟气，首先经导向曲面31的引导，迅速流向第一行槽式元件22，冲刷百叶窗24后进入U状腔25，继而冲刷U状腔25的底部，然后一部分烟气直接向百叶窗24返流，另一部分烟气回流进沟槽26，最后也向百叶窗24返流，并冲刷百叶窗24的背面。流出槽式元件22的烟气，在气流惯性下折回，靠导流面23引导，再一次集中流向下一行槽式元件22。靠百叶窗24、U状腔25底部及沟槽26对运动烟气的反复冲刷、撞击，使烟气中的含法(包括未燃尽煤粒)沉降分离、自重落进集灰腔12，这种分离器的槽式元件22，一般交叉排列成三行，已有足够高的分离效率。

图7是用分立小元件叠堆成槽式元件22的立体示意图。

导向元件29、30也可按图7所示方式叠堆而成，目的是使元件22、29、30制造方便和局部磨损更换容易。试验表明元件22、29、30若用碳化硅或钢玉制成，会有更高的耐磨、耐温性能。

图8是烟气阻析器11结构示意图。

在集灰腔12的分流孔K前，用阻析罩27覆盖，阻析罩27上设有若干阻析孔(缝)32，譬如在罩27的两侧或下方开设阻析孔(缝)32，从而使进入集灰腔的烟气可按设定方向折转运动，增加烟气中的尘粒惯性撞落机会，

为使进入阻析罩27内的烟气中的剩余尘粒获得再次惯性撞击沉降机会，可在阻析孔(缝)32与分流孔K之间增设百叶窗式阻析挡板33，沉降的尘粒从沉降缝道34流出，进集灰腔12。

图9是松动风结构示意图

在集灰腔12下方的集灰自流阀管道13的侧方设置若干通风管14，在向通风管14输送适当风压、风量的气体后，使管道13内的含煤尘粒通过气流密相输送，可靠地流向出口35进入燃烧室再次参与燃烧。

Claims (5)

1.低携带率循环流化床锅炉主要由燃料供给装置(1)、设备启动点火装置(2)、燃烧空气分配系统(3)、气流分布板、燃烧室(9)、含尘烟气分离装置、集灰腔(12)、集灰自流阀管道(13)、排渣除灰装置(6)、燃烧室二次风管(15)、传热系统以及均匀侧流式分布板(7)、定向横吹式周部分布板(8)和风室组成的回形布风装置构成，其特征在于中央布风板(7)和环绕中央布风板四周倾斜安装的周部布风板(8)分别配置在独立风室(5)、(4)之上，具有由槽式元件(22)交叉排列成若干行组成的逆止式惯性含尘烟气分离器(10)、其前端设有气流导向元件(29)和壁端导向元件(30)，槽式元件(22)内的U形腔(25)的入口处设有若干百叶窗(24)、底部有沟槽(26)、槽式元件(22)的两外侧有导流面(23)，并且导向元件(29)、(30)和槽式元件(22)均与热交换导气管(28)靠接，具有用阻析罩(27)覆盖集灰腔烟气分流孔K的烟气阻析器(11)，并在阻析罩(27)上开有阻析孔(缝)(32)，具有在集灰自流阀管道(13)侧方设置若干通风管(14)的松动风结构。

2.根据权利要求1所述的低携带率循环流化床锅炉，其特征在于周部定向横吹式分布板(8)可以由在多孔板(17)上配置等高或不等高的定向通风孔的风帽(19)构成，或由在板(17)上有与其一体制成的若干突起(20)，并在突起(20)上开有定向通风倾斜孔(21)的组合式定向布风板构成。

3.根据权利要求1或2所述的低携带率循环流化床锅炉，其特征在于槽式元件(22)或导向元件(29)，(30)由具有相应结构的分立小元件叠堆而成。

4.根据权利要求3所述的低携带率循环流化床锅炉，其特征在于阻析孔(缝)(32)和分流孔K之间设有阻析挡板(33)，并在阻析罩(27)下方设有沉降缝道(34)。

5.根据权利要求4所述的低携带率循环流化床锅炉，其特征在于槽式元件(22)和导向元件(29)、(30)的材料是碳化硅或钢玉。

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