CN105090980B - 一种旋流式流化床焚烧装置 - Google Patents

Abstract

一种旋流式流化床焚烧装置，包括为所述流化床提供焚烧空间的焚烧炉、用于回收燃烧不充分的成分再次进行燃烧的旋风分离器，所述的焚烧炉的炉壁位于密相区和稀相区过渡区域上还设置有至少三层二次风喷射口，二次风喷射口的另一端与二次风源连通，同一层的二次风喷射口分布在焚烧炉的各个炉壁上，该气流为螺旋气流以增强焚烧炉内颗粒和空气的横向混合，延长颗粒在炉内的停留时间。本发明高速二次风分级采用墙式切圆燃烧方式喷入循环流化床锅炉布风板上部的稀相区，增强颗粒和空气的横向混合，使密相区内不同区域的温度分布更加均匀，提高燃烧效率和脱硫效率，降低NO_x排放，增强传热，减小设备体积。

Description

一种旋流式流化床焚烧装置

技术领域

本发明涉及一种清洁燃烧装置，尤其是涉及一种旋流式流化床焚烧装置。

背景技术

循环流化床锅炉是一种清洁燃烧设备，燃烧室内下部是密相区，上部空间是稀相区，炉膛内物料密度大，二次风穿透力较弱，当燃用挥发分较低的无烟煤、煤泥、生活垃圾、生物质等燃料时，气固颗粒不能充分混合，燃料燃烧的不充分，粒径较大的颗粒能够被旋风分离器捕捉下来返回炉膛重新燃烧，粒径较小的细颗粒一次飞出炉膛穿过旋风分离器，其燃尽率较低，导致尾部烟道的飞灰含碳量较高。如果循环流化床采用特殊的布置方式，通过改变燃料的运动规律，使其由垂直上升运动转变为螺旋上升运动，延长细颗粒在燃烧区域的停留时间，则可以提高锅炉效率，降低飞灰含碳量。

普通流化床和循环流化床锅炉的床温正常运行在850～970℃之间，污染物排放量少，是一种洁净煤燃烧方式，具有良好的发展前景。一般循环流化床锅炉的横截面有长方形或接近正方形，燃烧室内下部是密相区，上部空间是稀相区，在形成快速流化床燃烧时，大量颗粒被夹带出燃烧室，旋风分离器能够将一定粒径的颗粒分离出来，送回炉膛重新参与燃烧，还有一部分细颗粒不能被分离出来，从炉膛出来后通过旋风分离器的出口直接进入尾部烟道进行热交换，最后经除尘器分离出来，通过管道输送到灰库。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的流化床在燃烧过程中由于颗粒混合不均匀造成的焚烧不充分容易造成浪费的问题，提供一种旋流式流化床焚烧装置。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种旋流式流化床焚烧装置，包括为所述流化床提供焚烧空间的焚烧炉、用于回收燃烧不充分的成分再次进行燃烧的旋风分离器，焚烧炉的内腔中下部空间构成了密相区，其上部空间构成了稀相区，焚烧炉的底部开设有进气口，进气口与焚烧炉的炉腔之间设置有布风板，布风板将进气口与焚烧炉的密相区隔开形成风室，旋风分离器的气体入口与焚烧炉顶部的出气口连通，旋风分离器的排灰口与焚烧炉底部的进料口连通，所述的焚烧炉的炉壁位于密相区和稀相区过渡区域上还设置有至少三层二次风喷射口，二次风喷射口的另一端与二次风源连通，同一层的二次风喷射口分布在焚烧炉的各个炉壁上，每层二次风喷射口中吹出的气流在炉膛内形成一个切圆，该气流为螺旋气流以增强焚烧炉内颗粒和空气的横向混合，延长颗粒在炉内的停留时间，所述的布风板上还设置有多圈呈同心圆环状分布的微定向风帽装置，通过微定向风帽装置将风室中的空气输送至焚烧炉的炉腔内。

所述的微定向风帽装置包括一端开口的风帽外壳、托板、内部配管和进风管，托板安装在风帽外壳的开口端上以便于风帽外壳形成一个密封内腔，进风管一端穿过托板伸入风帽外壳的内腔中，另一端穿过布风板与风室连通，内部配管安装在进风管上，并插入风帽外壳内腔中，内部配管上远离进风管的一端做密封处理，内部配管的侧壁上开设有多个沿其圆周均匀分布的孔以便于进风口内的空气进入风帽外壳内腔中，风帽外壳的侧壁靠近托板的一端上还开设有两组出风小孔，其中一组出风小孔分别为多个与进风管中轴线垂直的出风小孔Ф_1，另一组出风小孔为与底部托板呈夹角α的出风小孔Ф₂，所述两组进风小孔沿风帽外壳的圆周均匀分布在风帽外壳的侧壁上。

所述的出风小孔Ф₁的直径小于出风小孔Ф₂的直径，所述的夹角α为0°-90°。

所述的α为45°-60°，所述的出风小孔Ф₁和出风小孔Ф₂的高度可以不在同一个水平面上，可以在同一平面上。

所述的出风小孔Ф₁的方向与排渣口方向相同以便于排渣口排渣。

所述的内部配管侧壁上的孔设置至少有两排。

本发明的有益效果是：本装置用于煤、污泥、洗煤泥、垃圾的燃烧，高速二次风分级采用墙式切圆燃烧方式喷入循环流化床锅炉布风板上部的稀相区，增强颗粒和空气的横向混合，使稀相区的气固环核细颗粒由垂直上升转变为螺旋上升运动，延长含碳细颗粒（即为不能被旋风分离器分离下来的微粒）在炉内的停留时间。二次风的喷射位置分布在密相区和稀相区过渡区域，至少分三层喷射以增强旋转强度，喷射位置和喷口直径根据不同锅炉容量和煤种进行选择。锅炉采用独特的微定向风帽，风帽的出口小孔按照一定的方式排列，如图3所示，一次风流过该风帽时，使宽筛分床料处于流态化，并在床内密相区形成一定的旋流运动，气流速度的变化会改变所夹带的颗粒份额变化。其优点是：颗粒和空气能充分混合燃烧，降低飞灰含碳量，使密相区内不同区域的温度分布更加均匀，提高燃烧效率和脱硫效率，降低NO_x排放，增强传热，减小设备体积。

本装置与现有流化床燃烧技术相比有如下特点：1. 采用独特的微定向风帽，使流化床下部密相区的床料在布风板上形成缓慢的旋流运动，增强了颗粒之间的传热，使不同区域的床温分布更加均匀。2. 气固颗粒在炉膛内中上部的稀相区形成螺旋上升运动，改变颗粒的运动规律，增强了颗粒与气流的混合，延长了细颗粒在炉内的停留时间，提高细颗粒的燃尽率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中炉膛端面为正方形状态下的二次风入口的分布图。

图3为本发明中炉膛端面为长方形状态下的二次风入口的分布图。

图4为本发明中微定向风帽装置的结构示意图。

图5为本发明中炉膛端面为正方形状态布风板上微定向风帽装置的分布图。

图6为本发明中炉膛端面为长方形状态布封板上微定向风帽装置的分布图

图7为本发明中出风小孔Ф₂的朝向示意图。

图8为本发明中风帽外壳的剖视图。

图9为图8中B-B方向的剖视图。

图示标记：1、进气口；2、二次风管；3、微定向风帽装置；301、出风小孔Ф₁；302、风帽外壳；303、内部配管；304、出风小孔Ф₂；305、托板；306、进风管；307、焊接辅助板；308、内部配管的孔；4、二次风喷射口；5、螺旋状态下的燃烧物；6、焚烧炉；7、出气口；8、旋风分离器；9、进料口；10、风室。

具体实施方式

图1-图9所示，具体实施方式如下：

一种旋流式流化床焚烧装置，包括为所述流化床提供焚烧空间的焚烧炉6、用于回收燃烧不充分的成分再次进行燃烧的旋风分离器8，焚烧炉6的内腔中下部空间构成了密相区，其上部空间构成了稀相区，焚烧炉6的底部开设有进气口1，进气口1与焚烧炉6的炉腔之间设置有布风板，布风板将进气口1与焚烧炉6的密相区隔开形成风室10，旋风分离器8的气体入口与焚烧炉6顶部的出气口连通，旋风分离器8的排灰口与焚烧炉6底部的进料口连通，所述的焚烧炉6的炉壁位于密相区和稀相区过渡区域上还设置有至少三层二次风喷射口4，二次风喷射的另一端口与二次风管2连通，同一层的二次风喷射口4分布在焚烧炉的各个炉壁上，每层二次风喷射口中吹出的气流在炉膛内形成一个切圆，该螺旋气流增强焚烧炉内颗粒和空气的横向混合，所述的布风板上还设置有多圈呈同心圆环状分布的微定向风帽装置3，微定向风帽出风小孔Ф₂的中间孔朝向圆环的切线方向，通过微定向风帽装置3将风室10中的空气输送至焚烧炉6的炉腔内。

所述的微定向风帽装置3包括一端开口的风帽外壳302、托板305、内部配管303和进风管306，托板305安装在风帽外壳302的开口端上以便于风帽外壳302形成一个密封内腔，进风管306一端穿过托板305伸入风帽外壳302的内腔中，进风管306另一端穿过布风板与风室10连通，内部配管303安装在进风管306上，并且插入风帽外壳302内腔中，内部配管303上远离进风管306的一端做密封处理，内部配管303的侧壁上开设有多个沿其圆周均匀分布的孔以便于进风口内的空气进入风帽外壳302内腔中，风帽外壳302的侧壁靠近托板305的一端上还开设有两组出风小孔，其中一组出风小孔分别为多个与进风管中轴线垂直的出风小孔Ф₁301_，另一组出风小孔为与托板呈夹角α的出风小孔Ф₂304，所述两组进风小孔沿风帽外壳302的圆周均匀分布在风帽外壳302的侧壁上。

所述的出风小孔Ф₁301的直径小于出风小孔Ф₂304的直径，所述的夹角α为0°-90°。

所述的α为45°-60°，所述的出风小孔Ф₁和出风小孔Ф₂的高度可以不在同一个水平面上，也可以位于同一个平面上。

所述的出风小孔Ф₁301的方向与排渣口方向相同以便于排渣口排渣。

所述的内部配管303侧壁上的孔设置有至少两排。

普通流化床和循环流化床锅炉的床温正常运行在850～970℃之间，污染物排放量少，是一种洁净煤燃烧方式，具有良好的发展前景。一般循环流化床锅炉的横截面有长方形或接近正方形，燃烧室内下部是密相区，上部空间是稀相区，在形成快速流化床燃烧时，大量颗粒被夹带出燃烧室，旋风分离器能够将一定粒径的颗粒分离出来，送回炉膛重新参与燃烧，还有一部分细颗粒不能被分离出来，从炉膛出来后通过旋风分离器的出口直接进入尾部烟道进行热交换，最后经除尘器分离出来，通过管道输送到灰库。

本发明中采用的微定向风帽外观上为钟罩式风帽，与市场上其他风帽的不同之处，在于风帽外壳出风小孔的直径和倾斜角度不相同，其目的是既要形成具有定向作用的流化状态，又使其定向流化的作用并不强烈，能够使流化态颗粒在密相区内缓慢定向移动，增强不同区域炉底颗粒团的横向流动和传质换热，从而整个布风板上床温分布更加均匀，减小最高温度和最低温度的差值，而且风帽周围流化状态的分布相对均匀，可以减少因定向作用使流化态的固体颗粒对相邻风帽的磨损。具体通过以下技术方案实现：风帽外壳为空腔结构，下端侧壁上沿圆周方向均匀加工有多个出风小孔，小孔数量依具体炉型而定，风帽外壳出风小孔分成两组直径和倾斜角度不同的孔，一组出风小孔孔径为Ф₁，出风口是水平方向，另一组出风口小孔孔径为Ф₂，出风口向上倾斜45～60°，且Ф₁<Ф₂。风帽内插入有配风管，其顶部用盲板密封，在其上端的侧壁上均匀加工有两层通孔，孔径大小相同，风帽阻力的大小主要通过配风管孔径调整。微定向风帽在炉膛内布风板上排列形成同心圆环状，其出风口φ₂的中间孔方向与圆周相切，或者微定向风帽在布风板上排列成长方形闭环形状，其出口方向φ₂沿着四边。如图5为布风板接近正方形时风帽Ф₂出口布置方式，图6是布风板为长方形时风帽Ф₂出口在炉膛内的布置方式，那些不在圆圈内的风帽，其出口方向Ф₂应朝向炉膛排渣口，以利于大颗粒灰渣流向排渣口。

该风帽还可以在布风板上平行排列布置，微定向风帽的Ф₂出口可以朝向排渣管方向，以利于锅炉排渣，如图所示。

该微定向风帽的安装口为光孔，安装方便，风帽下端安装在托板上，与托板点焊连接，出风口小孔的倾斜角度α在0～90°之间，出风口小孔可以在同一高度，也允许有一定的高度差，主要根据不同燃料和锅炉容量进行选择。

Claims (3)

1.一种旋流式流化床焚烧装置，包括焚烧炉（6）和旋风分离器（8），焚烧炉（6）的内腔中下部空间构成了密相区，其上部空间构成了稀相区，焚烧炉（6）的底部开设有进气口（1），进气口（1）与焚烧炉（6）的炉腔之间设置有布风板，布风板将进气口（1）与焚烧炉（6）的密相区隔开形成风室（10），旋风分离器（8）的气体入口与焚烧炉（6）顶部的出气口连通，旋风分离器（8）的排灰口与焚烧炉（6）底部的进料口连通，其特征在于：所述的焚烧炉（6）的炉壁中部还设置有至少三层二次风入口（4），与风源连通的二次风管（2）和二次风入口（4）连通，同一层的二次风入口（4）均匀的分布在焚烧炉的炉壁上且与焚烧炉（6）的底部具有相同的高度差，每层二次风入口（4）使得风沿焚烧炉炉壁的法线方向吹入焚烧炉（6）内腔以形成切圆运动，切圆运动的风形成螺旋气流增强焚烧炉内颗粒和空气的混合均匀程度，所述的布风板上还设置有多圈呈同心圆环状分布的微定向风帽装置（3），通过微定向风帽装置（3）将风室（10）中的空气输送至焚烧炉（6）的炉腔内；

所述的微定向风帽装置（3）包括一端开口的风帽外壳（302）、托板（305）、内部配管（303）和进风管（306），托板（305）安装在风帽外壳（302）的开口端上以便于风帽外壳（302）形成一个密封内腔，进风管（306）一端穿过托板（305）伸入风帽外壳（302）的内腔中，进风管（306）另一端穿过布风板与风室（10）连通，内部配管（303）安装在进风管（306）上，并且插入风帽外壳（302）的内腔中，内部配管（303）上远离进风管（306）的一端做密封处理，内部配管（303）的侧壁上开设有多个沿其圆周均匀分布的孔以便于进风口内的空气进入风帽外壳（302）内腔中，风帽外壳（302）的侧壁靠近托板（305）的一端上还开设有两组出风小孔，其中一组出风小孔分别为多个与进风管中轴线垂直的出风小孔Ф₁（301），另一组出风小孔为与托板（305）呈夹角α的出风小孔Ф₂（304）且出风小孔Ф₂（304）斜向上设置，夹角α为45°-60°，所述两组出风小孔沿风帽外壳（302）的圆周均匀分布在其侧壁上；所述的出风小孔Ф₁（301）的直径小于出风小孔Ф₂（304）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种旋流式流化床焚烧装置，其特征在于：所述的出风小孔Ф₁（301）的方向与排渣口方向相同以便于排渣口排渣。

3.根据权利要求1所述的一种旋流式流化床焚烧装置，其特征在于：所述的内部配管（303）侧壁上的孔设置有至少两排。