CN110186034A - 一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉 - Google Patents

一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，涉及煤粒破碎燃烧技术领域，其包括加煤口、锅炉本体和循环灰回送管，锅炉本体由上至下依次分布有稀相区流化段和鼓泡段，锅炉本体上设有细煤流化风入口，细煤流化风入口用于向锅炉本体输入二次流化风，将细煤颗粒送入到鼓泡段，所述鼓泡段的底部连接有预处理区，当通过加煤口向锅炉本体内输入新煤时，新煤与循环灰回送管送入的高温循环灰在锅炉本体内接触混合，本发明的有益效果是：新煤和高温循环灰可以在预处理区内接触混合，高温循环灰对煤粒进行预处理，煤粒热解破碎，最终新煤实现细化、预燃烧和污染物预处理。

Description

一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉
技术领域
本发明涉及煤粒破碎燃烧技术领域，具体是一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉。
背景技术
我国劣质煤资源储量大，热值低，这些低热值煤由于灰分高、热值低的原因，作为燃料应用的不多，其用于发电的很大一部分煤没有得到充分的利用，导致锅炉运行效率低，经济效应较差。如现有的石煤资源，储量达到618.8亿吨左右，但是存在难以破碎及磨损指数大的特性，采用机械破碎方式破碎后颗粒粒度大、能耗高、锅炉效率下降、破碎设备磨损严重、投资成本增加、破碎过程噪声大、粉尘大。
结合现有循环流化床燃烧锅炉及机械破碎方式存在的问题，我们的目的是提供一种新的炉内细化煤粒分级燃烧技术，结合沸腾炉和流化床锅炉特性，提出了一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，包括加煤口、锅炉本体和循环灰回送管，锅炉本体由上至下依次分布有稀相区流化段和鼓泡段，锅炉本体上设有细煤流化风入口，细煤流化风入口用于向锅炉本体输入二次流化风，将细煤颗粒送入到鼓泡段，所述鼓泡段的底部连接有预处理区，当通过加煤口向锅炉本体内输入新煤时，新煤与循环灰回送管送入的高温循环灰在锅炉本体内接触混合。
作为本发明再进一步的方案：所述预处理区和锅炉本体一体成型或与锅炉本体相互独立。
作为本发明再进一步的方案：所述循环灰回送管连接在旋风分离器的底部，循环灰回送管上安装有循环灰回料阀。
作为本发明再进一步的方案：所述预处理区内安装有风帽，所述风帽包括一次短风帽，用于对新煤进行流化、预热或预处理。
作为本发明再进一步的方案：所述风帽还包括一次长风帽，用于控制风量和风向分布，同时与二次流化风协同将细化后的新煤送入到鼓泡段内。
作为本发明再进一步的方案：所述加煤口设置在循环灰回送管上。
作为本发明再进一步的方案：所述循环灰回送管连接在锅炉本体的预处理区、鼓泡段或稀相区流化段上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：新煤和高温循环灰可以在炉膛内接触混合，高温循环灰对煤粒进行预处理，煤粒热解破碎，最终新煤实现细化、预燃烧和污染物预处理，有效的解决石煤破碎难题，同时，此种方式可简化煤破碎系统，节省破碎能耗，降低投资和运行成本；也可解决机械设备进行破碎的磨损问题；另外在石煤颗粒小到一定程度后才能被流化风吹到鼓泡段和稀相区流化段，可有效的减轻锅炉的上部磨损，提高锅炉燃烧效率；同时其结构简单，适用于各种炉形，安装固定方便，操作简单便捷。
附图说明
图1为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（裤衩炉）。
图2为图1的俯视图。
图3为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（普通炉、预处理区为缩减结构）。
图4为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（普通炉、预处理区为扩散结构）。
图5为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（普通炉、预处理区为鼓形结构）。
图6为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（普通炉、循环灰回送管连接在鼓泡段上）。
图7为一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉的结构示意图（普通炉、循环灰回送管连接在稀相区流化段上）。
图中：100-锅炉本体、101-稀相区流化段、102-鼓泡段、103-预处理区、104-细煤流化风入口、200-旋风分离器、201-循环灰回送管、202-循环灰回料阀、300-风帽、301-一次短风帽、302-一次长风帽、400-加煤口。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，包括加煤口400、锅炉本体100和循环灰回送管201，其中，锅炉本体100由上至下依次分布有稀相区流化段101和鼓泡段102，稀相区流化段101和鼓泡段102与现有循环流化床或者循环流化炉结构一致，在此不进行多余的叙述，加煤口400用于向锅炉本体100内加入新煤，锅炉本体100上设有细煤流化风入口104，其中，细煤流化风入口104用于向锅炉本体100输入二次流化风，将细煤颗粒送入到鼓泡段102，所述鼓泡段102的底部连接有预处理区103，此处，预处理区103既可以和锅炉本体100一体成型，也可以单独加工，相互独立，即与锅炉本体100独立设置，加工成型后连接在锅炉本体100的底部即可，所述循环灰回送管201连接在旋风分离器200的底部，循环灰回送管201上安装有循环灰回料阀202，因而旋风分离器200收集到的高温循环灰（包含未燃烧完全的石煤颗粒）可以被重新送入到锅炉本体100内，当通过加煤口400向锅炉本体100内输入新煤时，新煤与循环灰回送管201送入的高温循环灰接触混合，对新煤进行预处理。
通过加煤口400加入的石煤和通过循环灰回送管201送入的高温循环灰可以在锅炉本体100内相遇，其周围存在高温空气，并且石煤与高温循环灰和高温空气发生换热（包括辐射传热与对流传热）和导热，使得石煤的表面迅速升温，由于石煤本身存在的热阻使其表面与内部产生温度梯度，从而导致热应力发生梯度变化，当热应力超过石煤本身材料屈服强度的时候，会以内部的小孔隙为基础产生裂纹，同时，随着石煤内部温度达到一定值后，挥发分开始往外析出，由于石煤结构致密，析出物难以及时析出，造成析出物集聚，产生较大的膨胀压力，会使煤颗粒内部压强增大，加剧了石煤的一次爆裂，导致内部压强进一步增大，致使热应力进一步集中，由于膨胀应力的增大，使裂纹进一步增大，当膨胀应力大于材料应力时，石煤就发生了破碎，实现细化的效果。细化后的石煤粒径小到一定程度可被二次流化风吹到一定高度进入鼓泡段102。
作为优选的，所述预处理区103内安装有风帽300，所述风帽300包括一次短风帽301，一次短风帽301的设计，用于对新煤进行流化、预热或预处理，有利于细化石煤，实现初级燃烧的效果，还可增加一次长风帽302，一次长风帽302则用于补充风量并控制风量和风向分布，加强石煤的内循环燃烧，延长煤的停留时间，同时辅助二次流化风，将石煤吹起送入到鼓泡段102内，可以根据实际情况选择仅仅设置一次短风帽301，或同时设置一次长风帽302和一次短风帽301。
或者更简单的来说，可以将加煤口400设置在循环灰回送管201上，这样新煤（即新加入的石煤）可以提前与高温循环灰接触，提前混合预热，无需等到两者进入到锅炉本体100内之后再进行预热，有利于细化石煤，增强分级燃烧效应。
以上描述中，是以裤衩炉作为锅炉本体100来进行描述的，在实际应用时，锅炉本体100不仅可以为裤衩炉，也可以是普通的锅炉，在此不进行具体的限定。另外，关于循环灰回送管201与锅炉本体100的连接点或连接处，循环灰回送管201既可以连接在预处理区103处，也可以连接在鼓泡段102上或稀相区流化段101上等，在此不进行具体的限定。
实施例2
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，在实际应用时，关于预处理区103的形状，如图所示，其截面（纵向截面）既可以为扩散结构、缩减结构、鼓形结构等，也可以是直筒型结构，对于扩散结构和缩减结构来说，其意味在顺沿石煤的运动方向上，预处理区103截面面积逐渐增加或者减小，其横向截面可以为方形、圆形或者多边形结构等，在此不进行具体的限定。
需要特别说明的是，本技术方案中，新煤和高温循环灰可以在炉膛内接触混合，高温循环灰对煤粒进行预处理，煤粒热解破碎，可以实现煤粒细化、预燃烧和污染物预处理，有效的解决石煤破碎难题，同时，此种方式可简化煤破碎系统，节省破碎能耗，降低投资和运行成本；也可解决机械设备进行破碎的磨损问题；另外在石煤颗粒小到一定程度后才能被流化风吹到鼓泡段102和稀相区流化段101，可有效的减轻锅炉的上部磨损，提高锅炉燃烧效率；同时其结构简单，适用于各种炉形，安装固定方便，操作简单便捷。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，包括：
锅炉本体（100），由上至下分为稀相区流化段（101）和鼓泡段（102），且鼓泡段（102）的底部连接有预处理区（103），锅炉本体（100）上设有细煤流化风入口（104）；
加煤口（400），用于向锅炉本体（100）内加入新煤；
循环灰回送管（201），用于向锅炉本体（100）内输入高温循环灰；
当通过加煤口（400）向锅炉本体（100）内输入新煤时，新煤与循环灰回送管（201）送入的高温循环灰在锅炉本体（100）内接触混合。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述预处理区（103）和锅炉本体（100）一体成型，或与锅炉本体（100）相互独立。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述循环灰回送管（201）连接在旋风分离器（200）的底部，循环灰回送管（201）上安装有循环灰回料阀（202）。
4.根据权利要求3所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述预处理区（103）内安装有风帽（300），所述风帽（300）包括一次短风帽（301），用于对新煤进行流化、预热或预处理。
5.根据权利要求4所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述风帽（300）还包括一次长风帽（302），用于控制风量和风向分布，同时与二次流化风协同将细化后的新煤送入到鼓泡段（102）内。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述加煤口（400）设置在循环灰回送管（201）上。
7.根据权利要求6所述的一种适用于大颗粒燃料的炉内碎化燃烧锅炉，其特征在于，所述循环灰回送管（201）连接在锅炉本体（100）的预处理区（103）、鼓泡段（102）或稀相区流化段（101）上。
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