CN1114063C - 流化床燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种在平稳地燃烧的同时能将不燃物排出流化床炉、不燃物又不堆积在炉中的流化床燃烧器。该流化床燃烧器包括均加工有供给流化气体的孔的第一扩散器板和第二扩散器板，以及处于第一扩散器板和第二扩散器板之间的不燃物排出口。部分流化气体从不燃物排出口输入，以便在流化床炉底部形成不中断的流化床，上述第一扩散器板具有下斜并对准上述排出口的表面，上述第二扩散器板具有上斜的表面，该表面沿离开上述排出口方向升高。

Description

流化床燃烧器

技术领域

本发明涉及一种在流化床炉中燃烧含有不燃物(如工业废物、城市垃圾、煤等)的固体燃料的流化床燃烧器，更具体地说，涉及一种从流化床炉中顺利地排出不燃物的流化床燃烧器，以避免在流化床炉的某些部位沉积不燃物，实现燃料均匀燃烧，从而可稳定地回收热能。

背景技术

随着经济的发展，通过人类的各种活动产生出越来越多的含有不燃物(如工业废物、城市垃圾等)的固体燃料。这类固体燃料含有大量可被利用的能量。但由于固体燃料广泛地存在于自然界和各种地形中并混有大量形状各异的不燃物，因此，很难使固体燃料稳定地燃烧，以利用它们的能量。

日本已公开的专利出版物(JP-A)4-214110号披露了一种在流化床炉中燃烧含有不燃物的废料的流化床燃烧器，它可以顺利地从流化床炉中将不燃物排出，从而使废料在流化床炉中稳定地燃烧。该出版物的图1示出了这种流化床燃烧器，在空气扩散器板40和炉壁之间设有不燃物排出口50，该空气扩散器板40具有倾斜的上表面44，致使不燃物排出口50处于较低的位置。空气扩散器板40供给空气扩散器板40的下部区域的空气多于供给空气扩散器板40的上部区域的空气。但是由于下部区域供有大量空气，待流化介质在扩散器板40的下部区域急剧流化，所以流化床的特点类似于流体。因此，比重大于流化介质的物料在流化床中下行，比重小于流化介质的物料在流化床中上浮，这样，就形成所谓的比重分离。其结果是，大比重的不燃物在流化床中下降，并在到达不燃物排出口50之前沉积在炉底。此外，由于不补充流化气体的不燃物排出口50在炉底是敞开的，所以不燃物排出口50上方的流化床不稳定。

在上述出版物(No.4-214110)的图11示出一种流化床燃烧器中设有空气扩散板90a、90b和空气扩散板90c、90d，前者具有朝下倾斜的分别从流化床炉中心朝两个不燃物排出口95a、95b延伸的表面，后者具有朝下倾斜的分别从炉侧壁朝不燃物排出口95a、95b延伸的表面。当从靠近不燃物排出口的空气扩散板的区域经空气室93c、93e供给的空气量多于其他区域供给的空气量时，由于供给了大量空气，待流化介质急剧流化的流化床具有与流体类似的特性。因此，比重大于流化介质的物料在流化床中下行，比重小于流化介质的物料在流化床中上浮，这样，就形成所谓的比重分离。结果使比重大的不燃物在流化床中下降，并在到达不燃物排出口95a、95b之前沉积在炉底部。因此，不能通畅地排出不燃物，也不能顺利地使流化介质流化，从而导致炉子运行不正常。此外，由于不导入流化气体的不燃物排出口从平面图上看开在炉底部，在靠近不燃物排出口或不燃物排出口的上方形成不使待流化介质流化的固定床。这种固定床妨碍在流化床中形成循环流，使流化床中不能有效地实现燃料的弥散和混合，而且不能将不燃物顺利地排出炉外。

日本专利公开(JP-B2)号5-19044中公开了一种焚化含有如金属块、污物和岩石等不燃物的废料的流化床炉。上述所公开的流化床炉有一个包括一些朝下倾斜表面的炉床，上述表面朝设置在炉床中心的不燃物排出口5延伸。使提供给炉床的单位面积的流化空气量大于不燃物排出口附近的流化空气量，并使所提供的流化空气朝炉侧壁方向逐渐减少。因此，形成一种在位于炉中部的不燃物排出口5附近区域上升而在炉侧壁附近下降的流化介质循环流，并且从位于不燃物排出口5上方的供给部位送入燃烧废物，这样，上升流体将燃烧废物朝上吹，废物在流化床上或超高区(free board)内燃烧，结果降低了流化床中的燃烧效率。

为了克服上述缺点，如果从炉侧壁送入燃烧废物，由于下降流体夹带燃烧废物，就可改善流化床中燃烧废物的弥散和混合程度。但是，由于将大量空气送到靠近不燃物排出口5的区域，在该区域中使流化介质急剧流化的流化床具有与JP-A-4-214110的流化床炉中流体类似的特性。因此，比重大于流化介质的物料在流化床中下降，比重小于流化介质的物料在流化床中上浮，这样就形成比重分离，结果使比重大的不燃物在流化床中下降，在到达不燃物排出口之前沉积在炉底，而不能顺利地将不燃物排出炉外。

发明内容

据此，本发明的总任务是提供一种在流化床炉中燃烧含有不燃物(如工业废料、城市垃圾、煤等)的固体燃料的流化床燃烧器，该流化床燃烧器可以顺利地使比重大的不燃物排出流化床炉，以避免在流化床的某些部位沉积不燃物，从而保证流化床炉中稳定流化和燃料的燃烧均匀。

当由移动床(流化介质处于固定床和流化床之间的一种过渡状态)承载时，如铁之类的比重大的不燃物不容易下行也不太可能水平移动，而是迅速落下，堆积起来，而且不容易在流化介质急剧流化的流化床中移动。因此，很难将不燃物排出炉外。

基于上述事实，本发明的特定的任务是提供一种流化床燃烧器，它能使供给流化床炉的、含有不燃物的燃料随流化介质一道移动到不燃物排出口的附近，使流化介质急剧流化，使不燃物排出口附近的燃料迅速燃烧，并使比重大的不燃物下落和分离，以便将其从不燃物排出口排出。

本发明的另一任务是提供一种流化床燃烧器，其中流化气流不被不燃物排出口阻断，从而可使主流化床稳定并可稳定在流化床炉中形成的流化介质主循环流，使燃料有效地燃烧。

本发明的再一个任务是提供一种流化床燃烧器，其中当供给流化床炉的含不燃物的燃料在流化介质的下行流和水平流中移动时，借助于流化气体的选择作用将燃料分离成比重小的燃料含量高的上部流化床和比重大的不燃物的含量高的下部流化床，上述上部流化床在不燃物排出口上方流动并与用于进一步循环的朝上流的流体混合，下部流化床内的不燃物和流化介质通过不燃物排出口被先排出流化床炉。

本发明的又一任务是提供一种流化床燃烧器，该燃烧器能有效地将不燃物排出流化床炉，并且在与主流化床分开的辅助流化床中设有热收集器，以便稳定地回收热能。

按照本发明，所提供的用于在流化床炉中燃烧含有不燃物的燃料的流化床燃烧器包括：一块设置在流化床炉底部的第一扩散器板，在该板上加工有若干孔，以便供给具有较低的流化气体速度的流化气体；一块设置在流化床炉底部的第二扩散器板，该板带有若干孔，以便供给具有较高流化气体速度的流化气体；一个将不燃物排出流化床炉的不燃物排出口，上述不燃物排出口处于第一扩散器板和第二扩散器板之间；一个设置在第一扩散器板上方的燃料输入口，用于向流化床炉提供燃料；以及一个扩散器装置，以便通过不燃物排出口向流化床炉提供流化气体；一块设置在第一扩散器板和不燃物排出口之间的辅助扩散器板，该板上加工有若干流化气体供给孔，以便使流化介质在较高流化速度下流化，上述辅助扩散器板具有向下倾斜并在第一扩散器板的下边缘和不燃物排出口之间延伸的表面，该表面比第一扩散器板的倾斜表面陡；上述第一扩散器板具有一个向下倾斜并对准不燃物排出口的表面，该板还输送流化气体，使流化介质在较低的流化速度下流化，上述第二扩散器板输送流化气体，使流化介质在较高的流化速度下流化，以在所述第一扩散器板上方形成流化介质的下行流并在第二扩散器板上方形成流化介质的的上行流。

被流化的介质形成包括下行流和上行流的主循环流。从不燃物排出口供给的流化气体可使主流化床在不燃物排出口附近连续，因而可稳定主循环流。

当含有从燃料供给处向流化床炉输入的不燃物的燃料随流化介质的下行流朝流化床炉底部下行及沿第一扩散器板的朝下倾斜表面水平移动时，借助于朝上供给的流化气体的选择作用，将燃料分离为比重小的燃料含量高的上部流化床和比重大的不燃物含量高的下部流化床。上述上部流化床在不燃物排出口上方流动，并与用于进一步循环和燃烧的移动的流化介质的上行流混合。下部流化床内的不燃物和流化介质通过不燃物排出口被先排出流化床炉。

流化床炉有一个料壁，它位于第二扩散器板的上方，以便将流化气体和第二扩散器板的朝上流动的流化介质引导到第一扩散器板上方区域，也就是流化床炉的中心区域。超高区位于斜壁的上方。第二扩散器板有一个朝上倾斜的表面，该表面沿离开不燃物排出口的方向逐渐升高，第二扩散器板输送的流化气体的速度亦沿离开不燃物排出口的方向逐渐增加。

上述流化床燃烧器还包括：一个热能回收室，它处于流化床炉的斜壁和侧壁之间，并与斜壁上方和下方的流化床炉的中心区域相通；一个装于热能回收室中的热量收集器，用以回收热能回收室中的流化介质的热能；以及一块第三扩散器板，它处于第二扩散器板和流化床炉侧壁之间，并延伸到与第二扩散器板的外缘相接，该第三扩散器板具有若干孔，用以供给流化气体速度较低的流化气体；其中上述第三扩散器板有一个朝上倾斜的表面，该表面的斜率与第二扩散器板的斜面斜率相同，第三扩散器板提供流化气体以使热能回收室中的流化介质在流化速度较低的条件下流化。

流化床炉的底部可以为矩形或圆形。如果流化床炉的底部为矩形，则可使均为矩形的第一扩散器板、不燃物排出口及第二扩散器板彼此平行设置，或者使均为矩形的不燃物排出口及第二扩散器相对于为矩形的第一扩散器板的脊对称，成为屋顶形结构。流化床炉的底部若为圆形，流化床炉的圆形底部由第一扩散器板、不燃物排出口及第二扩散器板组成，上述第一扩散器为锥形，其中心区域高于周边，上述不燃物排出口包括若干与第一扩散器板同心设置的弧形段，上述第二扩散器极为环形，它也与第一扩散器板同心。

按照本发明，所提供的用于在流化床炉中燃烧含不燃物的燃料的流化床燃烧器包括：一块设置在流化床炉底部的第一扩散器板，该板带有若干孔，以便供给具有较低的流化气体速度的流化气体；一块设置在流化床炉底部的辅助扩散器板，该板带有若干孔，以便供给具有较高流化气体速度的流化气体；一块设置在流化床炉底部的第二扩散器板，该板带有若干孔，以便供给具有较高流化气体速度的流化气体；一个不燃物排出口，用于将不燃物排出流化床炉，上述不燃物排出口位于辅助扩散器板和第二扩散器板之间；以及一个设置在第一扩散器板上方向流化床炉提供燃料的燃料供给口；其中第一扩散器板具有朝下倾斜并对准不燃物排出口的表面，该板还供给流化气体，使待流化介质在较低的流化速度下流化，并形成被流化介质的下行流；辅助扩散器板具有朝下倾斜、在第一扩散器板下缘和不燃物排出口之间延伸并对准不燃物排出口的表面，该板还供给流化气体，使待流化介质在较高的流化速度下流化，该辅助扩散器板的向下倾斜表面比第一扩散器板的向下倾斜表面陡，该表面的下边缘大体与第二扩散器板的相邻边缘沿纵向对齐，并与之有一纵向间隔，不燃物排出口开在辅助扩散器板的向下倾斜表面的下边缘与第二扩散器板的相邻边缘之间的纵向间隙内；第二扩散器板供给流化气体，使流化介质在较高流化速度下流化，并形成被流化介质的上行流。

最好流化床炉有一倾斜壁，该壁设在第二扩散器板上方，以便将第二扩散器板的朝上流动的流化气体和待流化介质导向第一扩散器板的上方区域，即导向流化床炉的中心区。在斜壁上方设有超高区。第二扩散器板有一朝上倾斜的表面，该表面沿离开不燃物排出口的方向逐渐升高，它所提供的流化气体沿离开不燃物排出口的方向使流化气体速度逐渐增加。该流化床燃烧器还设有处于流化床炉斜壁和侧壁之间与斜壁上下方的流化床炉中心区连通的热能回收室；在热能回收室中装有热量收集器，用以从热能回收室内的被流化介质中回收热能；第三扩散器板设置在第二扩散器板和流化床炉侧壁之间，它延伸到与第二扩散器板的外边缘邻接，第三扩散器板上有若干孔，用以供给具有较低流化气体速度的流化气体；其中该第三扩散器板有与第二扩散器板倾斜表面斜度相同的朝上倾斜的表面，该板也供给流化气体，以便以较低的流化速度使热能回收室中的流化介质流化。流化床炉的底部可以为圆形或矩形。流化床炉的底部若为矩形，则可使均为矩形的第一扩散器板和第二扩散器板彼此平行设置，或者使均为矩形的第一扩散器板和第二扩散器板相应于矩形的第一扩散器板的脊对称设置，成为屋顶形结构。如果流化床炉底部为圆形，流化床炉的圆形底部由为锥形的第一扩散器板、为倒锥形并与第一扩散器板同心设置的第二扩散器板及不燃物排出口组成，上述不燃物排出口开在第一扩散器板外周边和第二扩散器板内周边之间的纵向间隔中。

在这种流化床燃烧器中，第一扩散器板提供的流化气体(例如空气)使流化介质以较低的流化速度流化，因而形成流化介质的下行流，由第二扩散器板提供的流化气体(例如空气)使流化介质以较高的流化速度流化，因而形成流化介质的上行流，因此，形成包括下行和上行流在内的主循环流化床。待流化介质随下行流下行后，由第一扩散器板的向下倾斜表面导向，使其随第二扩散器板附近的上行流一道上升。在到达流化床的上部区域时，流化介质被导入流化床炉的中心区，然而再随下行流下行，结果，形成在主流化床中循环的主循环流。

由于从安装在不燃物排出口内表面上的扩散器装置提供了使流化介质以较快的流化速度流化的流化气体，使不燃物排出口附近或上方区域内的流化介质的流化过程加强。结果，在不燃物排出口上方不形成固定床而形成流化床，流化介质的流化区域从第一扩散器板延续到第二扩散器板，而且可以稳定地毫无中断地形成包括弱流化区中的下行流和强流化区的上行流在内的循环流。第二扩散器板上方的斜壁将第二扩散器板的朝上升的流化气体和待流化介质导向流化床炉的中心区，因而促进了主循环流的形成。

下面将详细描述将不燃物从燃料中分离出来的过程。从燃料供给口将含有不燃物的燃料输入第一扩散器板的上方部位。第一扩散器板上方的待流化介质被缓慢流化，形成处于固定床和流化床之间的中间状态的移动床。由于燃料和不燃物被悬浮在移动床的流化介质中，它们随流化床中的循环流一道下行，然后，水平地朝提供具有较高流化气体速度的流化气体的第二扩散器板上方的流化区域移动。虽然在第一扩散器板上方的待流化介质中存在悬浮的燃料和不燃物，该待流化介质仍被缓慢地流化，但在流化介质水平流动期间，比重大于移动床体积重量的燃料逐渐下行，比重小于移动床体积重量的物料上浮，因此，导致比重分离。结果，比重小的燃料朝水平流的上部区域移动，比重大的不燃物朝水平流的下部区域移动。因此，在不燃物排出口附近的水平流中的燃料形成比重小的燃料含量高的上部流化床和比重大的不燃物含量高的下部流化床。

上部流化床在不燃物排出口上方流动，并与朝上流动的流化介质混合，在氧化气氛下燃料在该流化床中燃烧并使流化作用加强。由于上部流化床的不燃物含量较低，该流化床中的燃料在流化介质的上升流中能有效地燃烧。

借助于第一扩散器板的朝下倾斜的上表面使比重大的不燃物含量高的下部流化床流向不燃物排出口，从不燃物排出口抽出下部流化床中的部分流化介质和不燃物。由于第一扩散器板上方的流化介质处于移动床的状态中，如铁之类的比重大的不燃物由移动床承载朝不燃物排出口移动，而不会堆积在流化床炉的底部。

另一方面，由于从装在不燃物排出口的内表面上的扩散器装置供给流化气体，使待流化介质以较高的流化速度流化，在不燃物排出口附近或上方的流化介质的流化作用加强。因此，在不燃物排出口附近或上方区域不形成固定床或移动床，而形成强化的流化床，这种流化床具有与流体类似的特性。所以，比重大于该流化床体积重量的燃料下行，比重小的物料在流化床中上浮，故而可方便地进行比重分离。再者，比重大的不燃物迅速地朝不燃物排出口下行而能顺利而通畅地被排出炉外。因为流化床炉中的不燃物可顺利而有效地排出，所以不影响燃料的燃烧和形成流化床。通过流化气体的选择作用可将燃料和不燃物分开，几乎可将全部不燃物有效地排出，而排出的流化介质的量却很少。所以热量损失小，即使不燃物中含有少量燃料，也可以方便地对已排出的不燃物进行处理。

上述辅助扩散器板具有一个比第一扩散器板的向下倾斜表面更陡的向下倾斜表面，它提供流化气体，使流化介质以较高的流化速度流化。由于将第一扩散器板上方的移动床转变成辅助扩散器板上方的流化床，可迅速地完成对不燃物选择的过程，如铁之类的比重大的不燃物可迅速地落到辅助扩散器板上。而且，由于辅助扩散器板具有较陡的倾斜表面，比重大的不燃物可顺利地滑向不燃物排出口。第二扩散器板具有向上倾斜的表面，其离开不燃物排出口的一端较高，由它供给的流化气体的流化气体速度沿离开不燃物排出口的方向逐渐增加，因此，可促进主循环流的形成。

第三扩散器板供给流化气体使热能回收室中的流化介质以较低流化速度进行流化，并形成在热能回收室中朝下移动的移动床。

将来自朝上流动的上部区域的流化介质的一部分引入处于斜壁上端上方的热能回收室。在热能回收室中，流化介质作为移动床下行，并与热能回收室中的热收集器进行热交换而被冷却。然后，流化介质沿第三扩散器板流向第二扩散器板，并与上行流混合，被上行流中的燃烧热加热。在这种情况中，热能回收室中的下行流形成一股流化介质附加循环流，流化床炉中的燃烧热由热能回收室中的热量收集器收集。由于热量收集器的总传热系数随流化气体速度显著变化，通过改变流过第三扩散器板的流化气体量可方便地控制热能的回收量。

在流化床炉为矩形的情况下，流化床炉的设计和制造比较简单。而且，在平面图中示出的流化床炉为圆形的情况下，流化床炉侧壁的压力阻力可能增加。所以，可以使流化床炉中保持低于大气压的低压，以防止燃烧废料时产生的臭气和有害气体漏出流化床炉，或者使流化床炉中维持高压，以便产生能推动燃气轮机的高压燃烧气。

根据本发明的另一部分内容，可看出与不燃物排出口相邻的扩散器板中的一块板的下边缘大体沿纵向对准另一扩散器板的相邻边缘，而且上述两边缘沿纵向隔开，不燃物排出口开在上述两块扩散器板的上述两边缘之间的间隔中。所以，不燃物排出口的内表面上不装扩散器装置，在不燃物排出口上方区域待流化介质也可被流化。结果，待流化介质的流化区从第一扩散器板到第二扩散器板可以连续，并且可以无中断地稳定地形成包括弱流化区中的下行流和强流化区中的上行流在内的循环流。

附图说明

下面结合附图对作为实例的本发明的一些优选实施例进行描述，通过这些描述本发明的上述任务和其它任务、特点及优越性将能更清楚地反映出来。

图1为本发明第一实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图；

图2为本发明第二实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图；

图3为本发明第三实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图；

图4为本发明第四实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图；

图5为本发明第五实施例的流化床燃烧器底部的透视图；

图6为图5所示的流化床燃烧器底部的平面图；

图7为沿图6中VII-VII线剖开的横截面图；

图8为本发明第六实施例的流化床燃烧器底部透视图；

图9为本发明第七实施例的流化床燃烧器底部的透视图；

图10为一条曲线，它示出了热收集器的总传热系数和从本发明的流化床燃烧器中的第三扩散器板供给的流化气体的流化气体速率之间的关系。

具体实施方式

在所有的附图中，类似或相应的部件用相同或相应的标号表示。

图1示出了本发明第一实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图。

如图1所示，本发明第一实施例的流化床燃烧器包括设置在流化床炉1底部中心的不燃物排出口8、第一扩散器板2和第二扩散器板3，上述两块板都设置在流化床炉1中不燃物排出口8和流化床炉1的侧壁42之间。该流化床燃烧器还包括一个设置在第一扩散器板2上方的燃料供应口10、位于第二扩散器板3上方的斜壁9、以及位于斜壁9上方的超高区44。俯视来看，流化床炉1可以为矩形或圆形。当如空气之类的流化气体将由不可燃颗粒(如砂石)组成的待流化介质朝上吹而使之成为流化状态时，也就是说从第一扩散器板2和第二扩散器板3朝上将流化空气导入流化床炉1中时，在流化床炉中可形成主流化床。主流化床有一个变化的上表面43，该表面处于斜壁9的某一高度处。

象空气之类的流化气体从气体供应站14经管道62和接头6流入位于第一扩散器板2下方的第一扩散器腔4。第一扩散器腔4中的流化气体经第一扩散器板2上的一系列流化气体供给孔72以较低的流化气体速度流入流化床炉1，这样，在第一扩散器板2的上方形成流化介质的弱流化床区17。在弱流化床区17内，被流化介质形成一股下行流18。第一扩散器板2在垂直横截面上有一个朝下倾斜的上表面，该表面朝不燃物排出口8逐渐降低。图1中下行流18沿第一扩散器板2的朝下倾斜的上表面在第一扩散器板2上表面附近大致变为水平流19。

第二扩散器板3上有若干流化气体供给孔74，该板在其下方限定出第二扩散器腔5。如空气之类的流化气体从气体供应处15经管道64和接头7流入第二扩散器腔5。第二扩散器腔5中的流化气体经流化气体供给孔74以较高的流化气体速度流入流化床炉1，于是，在第二扩散器板上方形成被流化介质的强流化床区16。在强流化床区16内，被流化介质形成一股上行流20。第二扩散器板3在垂直横截面上有一个朝上倾斜的上表面，该表面的最低处在不燃物排出口附近，并朝侧壁42逐渐升高。

流化床炉1中的被流化介质从上升流20的上部区域移动到弱流化床区17的上部区域，即下行流18的上部区域，随下行流18下行，再从水平流19移动到上行流20的下部区域，从而形成主循环流。斜壁9从侧壁42朝流化床炉1的中心逐渐升高，以便强迫上行流20朝第一扩散器板2上方区域流动。

位于第一扩散器板2上方的燃料供给口10将燃料38装入流化床炉1中第一扩散器板2的上方区域。从燃料供给口10供给的燃料与被流化介质的下行流18混合，并随下行流18朝流化床炉1的底部下行，同时被热解或部分燃烧。然后，燃料38与沿第一扩散器板2的朝下倾斜的上表面流动的流化介质的水平流19混合，再水平地朝不燃物排出口8移动。由于朝上供给的流化气体的选择作用，使水平流19中的燃料分成水平流19下部区域中的比重大的不燃物11和水平流19的上部区域中的比重小的燃料。因此，在不燃物排出口8附近的水平流19中形成比重小的燃料含量高的上部流化床12和比重大的不燃物含量高的下部流化床13。

上部流化床12在不燃物排出口8的上方流动并与流化介质的上行流20混合，流化床中的燃料在氧化气氛下燃烧，强化了流化过程。流化床中产生的燃烧气体在流化床上表面43上方朝上流入超高区44，在该区内，对燃烧气体进行二次燃烧、排出烟气和回收热能。然后，将燃烧气体排入大气。下部流化床13中的流化介质和不燃物从不燃物排出口8排出。具体地说，下部流化床13中的流化介质和不燃物从不燃物排出口8经通道40和与通道40相通的灰斗、排出挡块或类似部件(图中未示出)排出流化床炉1。与不燃物一起排出流化床炉1的流化介质由一个合适的装置(图中未示出)回收，再返送入流化床炉1中。

使流化气体速度降低到约为最低流化气体速度(Umf)的1至2.5倍，以此控制从第一扩散器板2吹出的空气量。使流化气体速度达到最小流化气体速度的4至12倍的高速(Umf)，以此控制从第二扩散器板3吹出的空气量。

在图1所示的流化床燃烧器中，流化气体从气体供应处15经管道64、支管66和喷嘴21进入通道40。流化气体从通道40经不燃物排出口8朝上流入流化床炉1，使不燃物排出口8上方的流化介质流化，以形成主流化床，上述主流化床从第一扩散器板2的上方区域到第二扩散器板3的上方区域是连续的，因此，使流化介质的主循环流稳定。

具有朝上倾斜的、沿离开不燃物排出口8的方向逐渐升高的上表面的第二扩散器板3将由大体沿第一扩散器板2的朝下倾斜上表面朝不燃物排出口8水平移动的水平流分离出的上部流化床12逐渐转变为上行流20。因此，使流化介质的主循环流稳定，并可防止不燃物堆积在第二扩散器板3上。可以使由第二扩散器板3供给的流化气体的流化气体速度沿离开不燃物排出口8的方向逐渐提高，因此，可有效地形成主循环流。

图2为本发明第二实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图。

如图2所示，本发明第二实施例的流化床燃烧器包括一块设置在流化床炉1的底部中心的第一扩散器板2；设置在第一扩散器板2相对两侧上的辅助扩散器板3’，每块辅助扩散器板上都有若干流化气体供给孔76；以及设置在辅助扩散器板3’和流化床炉1的侧壁42之间的不燃物排出口8和第二扩散器板3。该流化床燃烧器还包括设置在第一扩散器板2上方的燃料供给口10，设置在第二扩散器板3上方的斜壁9以及处于斜壁9以及处于斜壁9上方的超高区44。

从垂直横截面图上可看到第一扩散器板2有一个朝下倾斜的上表面，该表面在中部最高并朝不燃物排出口8逐渐降低。若流化床炉1的水平横截面为圆形，第一扩散器板2的上表面则为圆锥形。图2中在第一扩散器板2的中心凸出处73附近区域流化床炉1中的被流化介质的下行流18被分成两股沿第一扩散器板2的朝下倾斜的上表面以相反方向大体为水平流动的水平流19。如果流化床炉1的水平横截面为圆形，那么，第二扩散器板3具有一个倒锥形的上表面，上表面的外周边缘高于其内周边缘。

第一扩散器板2的外边缘与开有若干流化气体供给孔76的辅助扩散器板3’相连，辅助扩散器板的下方限定出辅助扩散器腔5’。流化气体从气体供给处15经管道64、支管68，阀68’和接头7’流入辅助扩散器腔5’。辅助扩散器腔5’中的流化气体经流化气体供给孔76以较高的流化气体速度流入流化床炉1中，从而使辅助扩散器板3’上方的待流化介质流化。通过使流化气体速度达到约为最小流化气体速度(Umf)的4至12倍的高速的方式，可调节从辅助扩散器板3’吹出的空气量。

在流化床炉1中，从上行流20的上部区域移动到弱流化床区域17的上部区域也就是下行流18的上部区域的流化介质随下行流18一道下行，然后从水平流19移到上行流20的下部区域，从而可形成主循环流。在第一扩散器板2的中心凸出部分73附近由移动床构成的下行流18被分成两股以相反方向沿第一扩散器板2的朝下倾斜的上表面大体为水平流动的水平流19。如果流化床炉1具有矩形水平横截面，则在流化床炉1中形成左右两股主循环流。

由于第一扩散器板2上方的两股水平流19是流化介质流化程度较小的移动床，水平流19中比重大的不燃物(如铁)不是堆积在流化床炉1的底部，而是移动的。当水平流19达到辅助扩散器板3’上方区域时，借助于从辅助扩散器板3’供给的流化气体，上述移动床变成流化速度高的移动床。因此，由于流化气体的选择作用，比重大的不燃物迅速下落。辅助扩散器板3’比第一扩散器板2更陡，所以，由于重力的作用，下落的比重大的不燃物沿辅助扩散器板3’的朝下斜的表面朝不燃物排出口8移动。

图2所示的流化床燃烧器除带有辅助扩散器板3’和辅助扩散器腔5’且第一扩散器板2、不燃物排出口8和第二扩散器板3均以流化床炉1的中心对称外，其它细节与图1所示的流化床燃烧器大体相同，在此不再赘述。

图3为本发明第三实施例的流化床燃烧器的纵向剖面图。

如图3所示，流化床炉1中设有比图2所示的辅助扩散器板3’更陡的辅助扩散器板3’，该板的下缘77在垂直方向上和与之相邻的第二扩散器板3的下缘75对准，但二者在垂直方向有一间隔。每个不燃物排出口8开口横向穿过下边缘77和下边缘75之间的纵向间隔。不从不燃物排出口8供给流化气体，不燃物排出口8不开在水平平面内，因此，不会阻断流化气体的上行流。于是，不燃物排出口8对流化介质的主循环流没有干扰。

由于图3所示的流化床燃烧器的其它细节与图1和图2所示的流化床燃烧器大体相同，此处不再赘述。

图4示出了本发明第四实施例的流化床燃烧器的纵向剖视图。

如图4所示，流化床炉1带有开口横过下边缘75、77之间的纵向间隙的不燃物排出口8。不从不燃物排出口8供给流化气体。流化床炉1的中心部位有一个主燃烧腔，还有一个与主燃烧腔邻接的热能回收室25。热能回收室25位于第二扩散器板3上方的斜壁24和流化床炉1的侧壁42之间，该室中装有热量收集器27。斜壁24有一个垂直向下的延伸部分。与第二扩散器板3斜率大体相同的第三扩散器板28在垂直伸向斜壁24上的区域上方从第二扩散器板3的外边缘沿径向向外朝侧壁42延伸。

斜壁24的垂直向下延伸的下边缘与第三扩散器板28相隔一段垂直距离，该间距用作主燃烧室和热能回收室25的下部区域之间的下连通通道29。在斜壁24的上边缘和侧壁42之间设有若干垂直的隔离帘管23(screen pipe)，它们限定出主燃烧室和热能回收室25的上部区域之间的上连通通道23’。气体供给管32经管道68″和接头31与处于第三扩散器板28下方的第三扩散器腔30相通。流化气体从第三扩散器腔30经第三扩散器板28上的若干流化气体供给孔78以较低的流化气体速度流入热能回收室25，因此形成流化介质下行的附加循环流26。通过使流化气体速度降低到约为最低流化气体速度(Umf)的1至2.5倍的方式，可调节从第三扩散器板28吹出的空气量。

借助于斜壁24而流向流化床炉1的中心区的上行流20中部分流化介质作为反向流22流过斜壁24上方的上连通通道23’。反向流22流入热能回收室25的上部区域，在该室中再作为下行流下行。该下行流流过下连通通道29，并与主循环流的上行流20混合，然后上行，到达上行流20的上部区域，因此，形成流过热能回收室25的流化介质的附加循环流26。借助于热能回收室25中的热量收集器27进行热交换使附加循环流26中的流化介质冷却，然后，该部分流化介质再由上行流20中的燃烧热加热。如图10所示，由于热量收集器27的总传热系数随流化气体速度变化很明显，通过改变流过第三扩散器板28的流化气体量可有效地控制热能的回收量。

在图1和图2所示的流化床燃烧器中，从不燃物排出口8供给流化气体，主流化床没有中断区，因此能形成稳定的主循环流。在图3和4所示的流化床燃烧器中，辅助扩散器板3’的下边缘与相邻的第二扩散器板3的下边缘沿纵向隔开，因此，使不燃物排出口8处于两个隔开的下边缘之间的纵向间隙中。从流化床炉底部朝上供给的流化气流没有中断区，故而能象图1和2所示的流化床燃烧器那样形成稳定的流化床。

图5、6、7分别为本发明第五实施例的流化床燃烧器圆形底部的透视图、平面图和横截面图。第五实施例的流化床燃烧器与图2所示的流化床燃烧器一致，如平面图中所见，流化床炉为圆形。图7中示出的横剖面图是沿图6中的VII-VII线剖开所看到的视图。如图5、6、7所示，第一扩散器板2有一锥形表面，表面中心高于其周边。一块环形辅助空气扩散器板3’、四个弧形不燃物排出口8以及第二扩散器板3均同心地设置在第一扩散器板2的周围。环形辅助空气扩散器板3’有一个斜度比中心第一扩散器板2的斜表面陡的倾斜表面。第二扩散器板3有一个环状倒锥形表面，该表面的内周边低于其外周边。处于第二扩散器板3下方的第二扩散器腔5为环形。

在图5、6、7中，在四个弧形不燃物排出口8之间沿径向设置了四个第四扩散器板3″。每块第四扩散器板3″有两个朝下倾斜的朝向在其两侧的两个不燃物排出口8的表面。通过使流化气体速度达到约为最小流化气体速度(Umf)的4至12倍的高速的方式调节从第四扩散器板3″吹出的空气量。每块第四扩散器板3″的朝下倾斜的表面用于将比重大的不燃物导向不燃物排出口8，因此，可防止不燃物堆积在第四扩散器板3″上。第五实施例的流化床燃烧器的其它部件的细节和功能大体与图2所示第二实施例的流化床燃烧器的相应部件相同，此处不再赘述。

图8为本发明第六实施例的流化床燃烧器的流化床炉底部透视图。第六实施例的流化床燃烧器与图2示出的流化床燃烧器一致，如平面图中所见，例中流化床炉为矩形。图8中如平面图所见，第一扩散器板2为矩形并有带中心脊73’的顶形结构。第一扩散器板2、辅助空气扩散器板3″、不燃物排口出8和第二扩散器板3均以中心脊73’对称设置且均为矩形。图8所示的流化床燃烧器包括垂直于脊73’并沿不燃物排出口8的边缘延伸的第四扩散器板3″，该板具有向下倾斜朝向不燃物排出口8的表面。上述第四扩散器板3″的朝下倾斜的表面用于将比重大的不燃物导向不燃物排出口8，因此，可防止不燃物堆积在第四扩散器板3″上。第六实施例的流化床燃烧器的其它部件的细节和功能大体与图2所示的第二实施例中流化床燃烧器的相应部件相同，此处不再详细描述。

图9为本发明第七实施例流化床燃烧器的流化床炉底部透视图。第七实施例的流化床燃烧器与图2所示的流化床燃烧器一样，如平面图中所见，流化床炉为矩形，该流化床燃烧器与图8中第六实施例的流化床燃烧器基本相似。在第七实施例的流化床燃烧器中，第二扩散器板3具有与不燃物排出口8相邻并处于第一扩散器板2的倾斜表面延伸部分的平面内的边缘，它还有与流化床炉侧壁相邻并处于第一扩散器板2倾斜表面延伸部分的平面上方的边缘。第七实施例的流化床燃烧器的其它部件的细节和功能大体与图2和8所示的第二和第六实施例中流化床燃烧器的相应部件相同，此处不再详述。

由于图8和9所示的第六和第七实施例的流化床燃烧器的曲面比其它实施例中流化床燃烧器少，因此，设计和机加工比较容易，生产成本比较低。

图10中曲线示出了热收集器的总传热系数和从本发明的流化床燃烧器中的第三扩散器板28供给的流化气体的流化气体速度之间的关系。如图10所示，流化气体速度范围从0至0.3m/s、尤其从0.05至0.25m/s变化时，热收集器的总传热系数随流化气体速度变化较大。所以，如果将热能回收室中流化气体速度调节到上述范围，热收集器的总传热系数可以变化，从而可以在较宽的范围内控制热能的回收量。

本发明具有以下优点：

(1)在这种流化床燃烧器中，可形成包括流化介质的下行流和上行流在内的主循环流，将燃料装入下行流的上部区域，燃料与主循环流混合并燃烧。即使废料的尺寸、不燃物含量及比重发生变化，这种流化床燃烧器仍可使如废物之类的燃料均匀燃烧。

(2)燃料在下行流和上行流中移动，同时被燃烧和热解，在流化气体的选择作用下逐渐分离出比重小的燃料的同时，大比重的不燃物沿第一扩散器板的朝下倾斜的表面被导向不燃物排出口。在不燃物排出口内不燃物迅速下落，并在流化气体的强选择作用下分离，然后顺利地排出流化床炉。所以没有不燃物堆积在流化床炉中，在供给流化气体、燃烧燃料及回收热能的过程中由不燃物引起的故障可降至最少。在不燃物中含有的燃料很少的情况下，也可方便地对已排出的不燃物进行处理。

(3)由于部分流化气体是从不燃物排出口输入的，或者不燃物排出口为横向开口但不朝上，因而从流化床炉的整个底部表面提供流化气体，借此可形成稳定的流化介质的主循环流，还可使燃料燃烧均匀，流化床燃烧器运行平稳，通过调节助燃空气量可使燃料充分燃烧或高效率地使燃料气化。

(4)由于热能回收室位于斜壁和炉侧壁之间，具有大体与第二扩散器板的倾斜表面斜度相同的向下倾斜并朝向不燃物排出口的表面的第三扩散器板位于热能回收室下方，可将热能回收室中的不燃物顺利地导向不燃物排出口，而不妨碍热能的回收。因为通过调节来自第三扩散器板的流化气体可显著地改变热收集器的传热系数，因此，可方便地调节热能回收量。

虽然上面给出了本发明的一些优选实施例并对它们进行了详细描述，但应当了解，在不超出后附的权利要求书的范围的前提下，可以作出各种变换和改型。

Claims (10)

1、一种在流化床炉中燃烧含有不燃物的燃料的流化床燃烧器，包括：

一块设置在流化床炉底部的第一扩散器板(2)，在该板上加工有若干孔，以便供给具有较低流化气体速度的流化气体；

一块设置在流化床炉底部的第二扩散器板(3)，在该板上加工有若干孔，以便供给具有较高流化气体速度的流化气体；

一个将不燃物排出流化床炉的不燃物排出口(8)，上述不燃物排出口(8)处于第一扩散器板(2)和第二扩散器板(3)之间；

一个设置在第一扩散器板(2)上方的燃料输入口(10)，用于向流化床炉提供燃料；

一个扩散器装置，以便通过不燃物排出口(8)向流化床炉提供流化气体；

一块设置在第一扩散器板(2)和不燃物排出口(8)之间的辅助扩散器板(3’)，该板上加工有若干流化气体供给孔，以便使流化介质在较高流化速度下流化，上述辅助扩散器板(3’)具有向下倾斜并在第一扩散器板(2)的下边缘和不燃物排出口(8)之间延伸的表面，该表面比第一扩散器板(2)的倾斜表面陡；

其中，上述第一扩散器板(2)具有一个向下倾斜并对准不燃物排出口(8)的表面，该板还输送流化气体，使流化介质在较低的流化速度下流化；上述第二扩散器板(3)输送流化气体，使流化介质在较高的流化速度下流化，以在所述第一扩散器板(2)上方形成流化介质的下行流，并在第二扩散器板(3)上方形成流化介质的的上行流。

2、如权利要求1所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

位于第二扩散器板(3)上方的倾斜壁(9)，用于将流化气体和第二扩散器板(3)的朝上流动的流化介质引导到流化床炉的中心区域，其中上述第二扩散器板(3)有一个朝上倾斜的表面，该表面沿离开不燃物排出口(8)的方向逐渐升高，其输送的流化气体的速度沿离开不燃物排出口的方向逐渐增加。

3、如权利要求2所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

一个处于流化床炉的斜壁(9)和侧壁(42)之间的热能回收室(25)，该室与上述斜壁上方和下方的流化床炉的中心区域相通；

一个装于热能回收室(25)中的热量收集器(27)，用于回收热能回收室(25)中流化介质的热能；以及

一块设置在第二扩散器板(3)和流化床炉侧壁之间的第三扩散器板(28)，该板延伸到与第二扩散器板(3)的外缘相接，上述第三扩散器板(28)上加工有若干孔，用于供给流化气体速度较低的流化气体；

其中上述第三扩散器板(28)有一个朝上倾斜、斜率与第二扩散器板(3)的倾斜面斜率相同的表面，该板提供流化气体以使热能回收室(25)中的流化介质在流化速度较低的条件下流化。

4、如权利要求1所述的流化床燃烧器，其中，流化床炉的底部和第一扩散器板(2)大体都为圆形，第一扩散器板(2)为锥形，其中心区域高于周边，与第一扩散器板(2)同心地设置有若干弧形不燃物排出口(8)，上述第二扩散器板(3)为环形，它也与第一扩散器板(2)同心。

5、如权利要求4所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

设置在相邻两不燃物排出口之间的第四扩散器板(3″)，它具有两个分别对准两个相邻的不燃物排出口(8)的向下倾斜表面。

6、一种在流化床炉中燃烧含有不燃物的燃料的流化床燃烧器，包括：

一块设置在流化床炉底部具有若干孔的第一扩散器板(2)，以便供给具有较低流化气体速度的流化气体；

一块设置在流化床炉底部的辅助扩散器板(3’)，该板上有若干孔，以便供给流化气体速度较高的流化气体；

一块设置在流化床炉底部的第二扩散器板(3)，该板上有若干孔，以便供给流化气体速度较高的流化气体；

一个将不燃物排出流化床炉的不燃物排出口(8)，该不燃物排出口处于辅助扩散器板(3’)和第二扩散器板(3)之间；以及

一个设置在第一扩散器板(2)上方的燃料输入口(10)，用以向流化床炉中提供燃料；

其中，第一扩散器板(2)具有向下倾斜并对准不燃物排出口(8)的表面，该板供给流化气体，使流化介质在较低的流化速度下流化，并形成流化介质的下行流；

上述辅助扩散器板(3’)具有向下倾斜、在第一扩散器板(2)的下缘和不燃物排出口(8)之间延伸并对准不燃物排出口(8)的表面，该板供给流化气体，以使流化介质在较高的流化速度下流化，辅助扩散器板(3’)的向下倾斜表面比第一扩散器板(2)的向下倾斜表面陡，且该表面的下边缘(77)大体与第二扩散器板(3)的相邻边缘(75)沿纵向对齐，并与之在纵向上有一间隔，不燃物排出口(8)开在辅助扩散器板(3’)的向下倾斜表面的下边缘(77)与第二扩散器板(3)的相邻边缘(75)之间的纵向间隙内；

所述第二扩散器板(3)供给流化气体，使流化介质在流化速度较高的条件下流化，并形成被流化介质的上行流。

7、如权利要求6所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

设置在第二扩散器板(3)上方的倾斜壁(9)，以便将第二扩散器板(3)的朝上流动的流化气体和流化介质导向流化床炉的中心区域，其中第二扩散器板(3)具有向上倾斜的表面，该表面沿离开不燃物排出口(8)的方向逐渐升高，该表面提供的流化气体沿离开不燃物排出口(8)的方向其流化气体速度逐渐增加。

8、如权利要求6或7所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

一个位于流化床炉的斜壁(9)和侧壁(24)之间的热能回收室(25)，它与斜壁上方和下方的流化床炉中心区连通；

一个装在热能回收室(25)中的热量收集器(27)，以便从热能回收室(25)内的流化介质中回收热能；以及

设置在第二扩散器板(3)和流化床炉侧壁(24)之间并延伸到与第二扩散器板(3)的外边缘邻接的第三扩散器板(28)，上述第三扩散器板(28)上有若干孔，用以供给具有较低的流化气体速度的流化气体；

第三扩散器板(28)具有与第二扩散器板(3)斜率相同的朝上倾斜的表面，该板供给流化气体，以便以较低的流化速度使热能回收室中的流化介质流化。

9、如权利要求6所述的流化床燃烧器，其特征在于，流化床炉底部和第一扩散器板(2)大体均为圆形，第一扩散器板(2)为锥形，其中心区域高于周边，与第一扩散器板(2)同心设有若干弧形不燃物排出口(8)，上述第二扩散器板(3)为环形，它也与第一扩散器板(2)同心设置。

10、如权利要求9所述的流化床燃烧器，其特征在于，还包括：

设置在两相邻不燃物排出口之间的第四扩散器板(3″)，该板具有两个分别对准两相邻不燃物排出口(8)的向下倾斜表面。

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