CN109990270A - 一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，包括炉膛、旋风分离器及受热蒸发室，炉膛内设有布风板，布风板将炉膛隔成上炉腔和下炉腔，下炉腔设置为布风室，上炉腔连通设有进料道，下炉腔的底部连通设有冷渣器，旋风分离器的顶部与上炉腔的顶部连通，旋风分离器的底部与上炉腔的底部连通，旋风分离器的顶部还与受热蒸发室连通，上炉腔与受热蒸发室之间设有连通于上炉腔顶部的第一通道和连通于受热蒸发室的第二通道，第一通道与第二通道之间连接设有用于根据进入气流力以调节通过气流大小的调节阀。该采用煤矸石燃烧的流化床锅炉具有结构简单、能够自动调节以燃烧低热值煤矸石等优点。

Description

一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，具体涉及一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉。

背景技术

流化床是近几十年发展起来的一种新型燃烧设备，它采用流态化燃烧技术产生蒸汽、高温烟气、高温空气。可广泛应用于发电、造纸、建材、化工、冶炼等行业。目前，在我国煤炭开发和洗选过程中，每年要产生大量的煤矸石，其中只有不到15%的煤矸石被当作燃料利用，余下的煤矸石多遭遗弃。煤矸石之所以利用率低，其原因在于煤矸石是一种低热值、高灰分的劣质燃料，现在有不少研究都是在于如何充分利用煤矸石燃料来实现热交换，目前采用循环流化床锅炉能够很好的解决这一问题，但是对于热值过低的煤矸石，采用现有的循环流化床锅炉，由于气流交换时效的局限性，对于较低热值的煤矸石燃烧还存在诸多问题。同时，煤矸石在锅炉中的燃料过程中，由于煤矸石的窜动，对锅炉内壁的磨损较严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能够自动调节以燃烧低热值煤矸石的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，包括炉膛、旋风分离器及受热蒸发室，所述炉膛内设有布风板，所述布风板将所述炉膛隔成上炉腔和下炉腔，所述下炉腔设置为布风室，所述上炉腔连通设有进料道，所述下炉腔的底部连通设有冷渣器，所述旋风分离器的顶部与所述上炉腔的顶部连通，所述旋风分离器的底部与所述上炉腔的底部连通， 所述旋风分离器的顶部还与所述受热蒸发室连通，所述上炉腔与所述受热蒸发室之间设有连通于所述上炉腔顶部的第一通道和连通于所述受热蒸发室的第二通道，所述第一通道与所述第二通道之间连接设有用于根据气流力以调节通过气流大小的调节阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述调节阀包括柱管以及设置在所述柱管底部的Y形入口，所述Y形入口的上部设置为锥形部，所述Y形入口的下部设置为竖直部，所述柱管内滑设有锥形塞及推块，所述锥形塞与所述Y形入口的锥形部相适配，所述锥形塞与所述推块之间连接有弹簧，所述柱管顶端设有封盖，所述封盖的中部设有螺纹孔，所以螺纹孔螺纹连接有螺栓，所述柱管的侧壁设有通口，所述通口紧靠于所述Y形入口的顶端设置，所述Y形入口与所述第一通道连接，所述通口与所述第二通道连接。

所述第一通道内设有滤网。

所述布风板设置成倒立的伞状，所述布风板上设有多个流化风孔，各所述流化风孔的中心线与所述布风板的中心线均设置成异面直线。

各所述流化风孔的中心线与所述布风板的中心线的空间夹角均为θ，其中，0°≤θ≤30°。

所述流化风孔沿所述布风板的周向和径向均匀分布。

所述布风板的顶部边缘设有布风环体，布风环体外表面与布风板外表面一体成型，布风环体内表面与布风板内倾斜表面垂直，布风环体顶部圆周与下炉膛壁焊接，布风环体和布风板外壁与下炉膛壁成一个由大到小的渐变环形通道，布风环体中均匀开有通气孔，通气孔与环形通道连通，布风环体使风沿上炉腔的腔壁向上流动。

所述布风环体的风力大于所述布风板的风力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，包括炉膛、旋风分离器及受热蒸发室，炉膛内设有布风板，布风板将炉膛隔成上炉腔和下炉腔，下炉腔设置为布风室，上炉腔连通设有进料道，下炉腔的底部连通设有冷渣器，旋风分离器的顶部与上炉腔的顶部连通，旋风分离器的底部与上炉腔的底部连通， 旋风分离器的顶部还与受热蒸发室连通，上炉腔与受热蒸发室之间设有连通于上炉腔顶部的第一通道和连通于受热蒸发室的第二通道，第一通道与第二通道之间连接设有用于根据进入气流力以调节通过气流大小的调节阀。当上炉腔内的气流较大时，可以推开调节阀让部分热气流通过第一通道和第二通道直接流入受热蒸发室，以至加快了上炉腔热气流的流出，有利于上炉腔内煤矸石的燃烧，达到能够让热值范围在700千卡路里/千克以上的煤矸石颗粒充分燃烧的效果。

附图说明

图1.本发明采用煤矸石燃烧的流化床锅炉的结构示意图

图2.本发明采用煤矸石燃烧的流化床锅炉的结构示意图

图中各标号表示：

1、炉膛；11、布风板；111、流化风孔；112、布风环体；12、上炉腔；13、下炉腔；14、进料道；2、旋风分离器；3、受热蒸发室；4、冷渣器；5、第一通道；6、第二通道；7、调节阀；71、柱管；72、Y形入口；73、锥形塞；74、推块；75、弹簧；76、封盖；77、螺纹孔；78、螺栓；79、通口；8、滤网，9、通气孔，10、环形通道。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行详细描述,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2中所示，本实施例的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，包括炉膛1、旋风分离器2及受热蒸发室3，炉膛1内设有布风板11，布风板11将炉膛1隔成上炉腔12和下炉腔13，下炉腔13设置为布风室，上炉腔12连通设有进料道14，下炉腔13的底部连通设有冷渣器4，旋风分离器2的顶部与上炉腔12的顶部连通，旋风分离器2的底部与上炉腔12的底部连通， 旋风分离器2的顶部还与受热蒸发室3连通，上炉腔12与受热蒸发室3之间设有连通于上炉腔12顶部的第一通道5和连通于受热蒸发室3的第二通道6，第一通道5与第二通道6之间连接设有用于根据气流力以调节通过气流大小的调节阀7。该结构中，布风板11中部具有中心连通孔，上炉腔12与下炉腔13之间通过布风板11中部的中心连通孔连通，上炉腔12设置成上小下大的锥形腔，由于布风室设置在下炉腔13内，布风室的风经过布风板11的作用向上吹动，锥形腔可使其内的风力上下趋于一致，工作过程：先将破碎的煤㶥石（小于10mm的颗粒）从进料道14落入上炉腔12，同时，下炉腔13的布风室送入的空气经过布风板11进入上炉腔12，使空气的流速达到一定速度，即达到临界流化速度，在此气流速度下气流对煤矸石颗粒的作用力恰好与煤矸石颗粒的质量平衡，则煤矸石颗粒即形成类似流体状态的煤矸石颗粒床层，位于上炉腔12内煤矸石颗粒床层开始流化和膨胀，达到临界流化状态，颗粒床层中会发生大量鼓泡现象，床层内出现由含颗粒稀少的气泡相和含颗粒众多乳化相组成的两相状态。床层搅动强烈但上炉腔12内上下翻腾燃烧，新加入的煤矸石颗粒进入数量比自身大数十倍的沸腾层中迅速着火燃烧，燃尽的灰渣由炉膛1的底部出口流入冷渣器4，燃烧形成的混合热气流由上炉腔12的上侧部的开口流入旋风分离器2，未燃尽的煤渣经过旋风分离器2处理，由旋风分离器2底部回流至上炉腔12进一步燃烧，较纯的热气由旋风分离器2顶端开口流入受热蒸发室3为受热蒸发室3提供热量，当上炉腔12内的气流较大时，可以推开调节阀7让部分热气流通过第一通道5和第二通道6直接流入受热蒸发室3，以至加快了上炉腔12热气流的流出，有利于上炉腔12内煤矸石的燃烧。

本实施例中，调节阀7包括柱管71以及设置在柱管71底部的Y形入口72，Y形入口72的上部设置为锥形部，Y形入口72的下部设置为竖直部，柱管71内滑设有锥形塞73及推块74，锥形塞73与Y形入口72的锥形部相适配，锥形塞73与推块74之间连接有弹簧75，柱管71顶端设有封盖76，封盖76的中部设有螺纹孔77，所以螺纹孔77螺纹连接有螺栓78，柱管71的侧壁设有通口79，通口79紧靠于Y形入口72的顶端设置，Y形入口72与第一通道5连接，通口79与第二通道6连接。该结构中，柱管71为上封口和下开口的圆筒状，柱管71的下端开口为Y形入口72，即开口处的孔径小于柱管71的内孔孔径，且柱管71的内孔孔径和开口孔径锥形连接，锥形塞73与Y形入口72的锥形部相适配并可在柱管71的内孔上下滑动，弹簧75的上端推压于推块74，其下端推压于锥形塞73，使锥形塞73封堵Y形入口72的锥形部，螺栓78的螺杆端螺纹连接于封盖76的螺纹孔77，螺栓78的螺杆端的底端抵住推块74，旋转螺栓78可以调节弹簧75的预紧力，以至相应于上炉腔12的内压力，当上炉腔12的气流流向锥形塞73的气流力大于弹簧75的预紧力时，将上推移动锥形塞73以打开Y形入口72的锥形部，热气流再通过柱管71的通口79流入第二通道6，其结构简单，且能实现自适应调节。

本实施例中，第一通道5内设有滤网8。该结构中，滤网8用于阻挡气流中的大颗粒杂质通过。

本实施例中，布风板11设置成倒立的伞状，布风板11上设有多个流化风孔111，各流化风孔111的中心线与布风板11的中心线均设置成异面直线。该结构中，布风板11布满有间隔设置的流化风孔111，各流化风孔111的中心线与布风板11的中心线均设置成异面直线，使得经过布风板11流化风具有一定的旋转作用，且结合伞状的布风板11使进入上炉腔12的煤矸石颗粒可以大部分悬空在上炉腔12的中间部，避免大量煤矸石颗粒在燃烧窜动过程中摩擦上炉腔12的腔壁以至于摩损炉膛1。

本实施例中，各流化风孔111的中心线与布风板11的中心线的空间夹角均为θ，其中，0°≤θ≤30°。该结构中，0°≤θ≤30°时， 可以使上炉腔12的煤矸石颗粒能够尽可能的布满上炉腔12，有利于燃烧充分，且又能很好的防止摩擦上炉腔12的腔壁。

本实施例中，流化风孔111沿布风板11的周向和径向均匀分布。沿布风板11的周向和径向均匀分布的流化风孔111，确保液化风形成规律性的旋风流，使上炉腔12内悬浮的煤矸石颗粒间隔开来，防止煤矸石颗粒的乱窜。

本实施例中，布风板11的顶部边缘设有布风环体112，布风环体112外表面与布风板11外表面一体成型，布风环体112内表面与布风板11内倾斜表面垂直，布风环体112顶部圆周与下炉膛13壁焊接，布风环体112和布风板11外壁与下炉膛13壁成一个由大到小的渐变环形通道10，布风环体112中均匀开有通气孔9，通气孔9与环形通道10连通，布风环体112使风沿上炉腔12的腔壁向上流动。该结构中，布风环体112围绕布风板11的边缘设置，布风环体112使风沿上炉腔12的腔壁向上流动，以至上炉腔12内壁形成保护风层，保护风层可以阻止煤矸石颗粒接触上炉腔12的腔壁。

本实施例中，布风环体112的风力大于布风板11的风力。该结构中，布风环体112的风力大于布风板11的风力，可以使上炉腔12内壁的保护风层的阻挡能力更强。

Claims (8)

1.一种采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，包括炉膛（1）、旋风分离器（2）及受热蒸发室（3），所述炉膛（1）内设有布风板（11），所述布风板（11）将所述炉膛（1）隔成上炉腔（12）和下炉腔（13），所述下炉腔（13）设置为布风室，所述上炉腔（12）连通设有进料道（14），所述下炉腔（13）的底部连通设有冷渣器（4），其特征在于：所述旋风分离器（2）的顶部与所述上炉腔（12）的顶部连通，所述旋风分离器（2）的底部与所述上炉腔（12）的底部连通， 所述旋风分离器（2）的顶部还与所述受热蒸发室（3）连通，所述上炉腔（12）与所述受热蒸发室（3）之间设有连通于所述上炉腔（12）顶部的第一通道（5）和连通于所述受热蒸发室（3）的第二通道（6），所述第一通道（5）与所述第二通道（6）之间连接设有用于根据气流力以调节通过气流大小的调节阀（7）。

2.根据权利要求1所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：所述调节阀（7）包括柱管（71）以及设置在所述柱管（71）底部的Y形入口（72），所述Y形入口（72）的上部设置为锥形部，所述Y形入口（72）的下部设置为竖直部，所述柱管（71）内滑设有锥形塞（73）及推块（74），所述锥形塞（73）与所述Y形入口（72）的锥形部相适配，所述锥形塞（73）与所述推块（74）之间连接有弹簧（75），所述柱管（71）顶端设有封盖（76），所述封盖（76）的中部设有螺纹孔（77），所以螺纹孔（77）螺纹连接有螺栓（78），所述柱管（71）的侧壁设有通口（79），所述通口（79）紧靠于所述Y形入口（72）的顶端设置，所述Y形入口（72）与所述第一通道（5）连接，所述通口（79）与所述第二通道（6）连接。

3.根据权利要求2所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：所述第一通道（5）内设有滤网（8）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：所述布风板（11）设置成倒立的伞状，所述布风板（11）上设有多个流化风孔（111），各所述流化风孔（111）的中心线与所述布风板（11）的中心线均设置成异面直线。

5.根据权利要求4所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：各所述流化风孔（111）的中心线与所述布风板（11）的中心线的空间夹角均为θ，其中，0°≤θ≤30°。

6.根据权利要求5所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：所述流化风孔（111）沿所述布风板（11）的周向和径向均匀分布。

7.根据权利要求6所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：其特征在于：布风板（11）的顶部边缘设有布风环体（112），布风环体（112）外表面与布风板（11）外表面一体成型，布风环体（112）内表面与布风板（11）内倾斜表面垂直，布风环体（112）顶部圆周与下炉膛（13）壁焊接，布风环体（112）和布风板（11）外壁与下炉膛（13）壁成一个由大到小的渐变环形通道（10），布风环体（112）中均匀开有通气孔（9），通气孔（9）与环形通道（10）连通，布风环体（112）使风沿上炉腔（12）的腔壁向上流动。

8.根据权利要求7所述的采用煤矸石燃烧的流化床锅炉，其特征在于：所述布风环体（112）的风力大于所述布风板（11）的风力。