CN111780098A - 布风装置、燃烧系统和固体物料处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种布风装置，包括：外管，外管的第一端为盲端；内管，内管的第一端位于外管内，内管的第二端位于外管之外，外管的第二端闭合连接到内管的外壁，内管的第二端适于与气体源相通，其中：内管与外管之间形成有布风空间，内管在外管内的部分设置有与所述布风空间相通的第一通道，外管设置有贯穿外管的侧壁的第二通道。本发明还涉及一种具有上述布风装置的流化系统，以及一种固体物料处理设备。

Description

布风装置、燃烧系统和固体物料处理设备

技术领域

本发明的实施例涉及流态化技术领域，尤其涉及一种布风装置、一种具有该布风装置的燃烧系统，以及一种固体物料处理设备。

背景技术

流态化技术是一种处理固体颗粒物料的常用技术，其具有物料混合均匀、传热传质效率高、适用颗粒范围广等优点，现已广泛应用于固体燃料的燃烧、煤炭的气化与焦化、固体物料的输送、化工生产中的气固相催化反应、物料干燥、加热与冷却、石油裂解、冶金、环保等领域。

流态化技术是依靠流化气体(或其他流体)使得固体颗粒呈现出与流体相似的流动性，要实现合理的流态化状态，就需要进行合理的布风，因此布风装置是流态化技术和系统的核心设备之一。

目前，流化床布风装置的现有技术已经比较成熟，中国专利CN201680362U公开了一种循环流化床锅炉的组合式布风装置，该循环流化床锅炉的布风装置总体上是目前较为常用的一种布风装置，附图1所示，该布风装置主要包括布风板1’和风帽3’、4’，风帽3’、4’以“栽种”的方式安装在布风板1’顶部，流化气体从风室进入风帽后流出实现布风效果。

另外，返料器是常用的流态化系统循环流化床的核心部件之一，返料器中也有布风装置，中国专利CN200972112Y公开了一种典型的循环流化床返料器布风装置，如图2所示。与图1的技术方案相比，图2中返料器布风装置的布风板由风管2”替代，风帽3”安装在风管2”上。

专利CN201680362U和CN200972112Y公开的布风装置已经被广泛应用于流化床锅炉、气化炉、催化裂化、化工、冶金等多个领域。在各种不同的流态化装置上，上述布风装置应用较为成功。但是，上述布风装置也存在强度较低的薄弱位置，如风帽的芯管是整个布风装置中直径尺寸最小的部件，其强度相对较弱；而布风板(管)与风帽是通过将风帽的芯管和布风板(管)焊接实现连接的，此处的强度也较弱。当设备在高温、高压、长期磨损等恶劣运行条件下长期运行时，这些薄弱位置就容易发生损坏。

另外，风帽结构较为复杂，且为了布风均匀，流化床往往需要布置的风帽数量巨大，造成传统的布风装置复杂，加工和安装难度大。

当布风结构使用布风板+风帽的结构时(例如专利CN201680362U中公开的结构)，布风板事实上是风室的上顶板，风室本身尺寸较大，在高温下容易发生变形，目前常用的方法是在风室四周布置水冷管进行冷却以防止高温变形，这使得整个布风装置进一步变得更加复杂。

布风板+风帽的布风结构还存在排渣较为困难的问题，由于流化床底部全部被风室覆盖，只能在少数几个位置布置排渣管进行排渣，排渣能力有限。

发明内容

为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，为提出本发明。例如，为克服现有技术中布风装置结构相对复杂，且风帽和布风板(管)连接处等位置强度较低容易损坏等问题，提供一种结构简单、强度高的一体化布风装置。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种布风装置，包括：

外管，外管的第一端为盲端；

内管，内管的第一端位于外管内，内管的第二端位于外管之外，外管的第二端闭合连接到内管的外壁，内管的第二端适于与气体源相通，

其中：

内管与外管之间形成有布风空间，内管在外管内的部分设置有与所述布风空间相通的第一通道，外管设置有贯穿外管的侧壁的第二通道。

根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种流化系统，包括：流化空间；和上述的布风装置，所述布风装置的第二通道与所述流化空间相通。

根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种固体物料处理设备，包括上述的流化系统，或者上述的布风装置。

附图说明

图1为现有技术中的布风装置的示意图，该布风装置用于循环流化床锅炉；

图2为现有技术中的布风装置的示意图，该布风装置用于返料器；

图3为根据本发明的一个示例性实施例的布风装置设置在炉膛内的示意图；

图4A-4D分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的布风装置的纵截面图、横截面图、外管和内管；

图5为根据本发明的一个示例性实施例的布风装置的结构示意图；

图6为根据本发明的另一个示例性实施例的布风装置的结构示意图；

图7为根据本发明的另一个示例性实施例的布风装置的结构示意图，其中布风装置上设置罩部。

具体实施方式

下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。在本发明中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图3为根据本发明的一个示例性实施例的布风装置设置在炉膛内的示意图，图4A-4D分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的布风装置的纵截面图、横截面图、外管和内管。

如图3所示，布风装置2为风管型式，水平布置在流化床炉膛1的底部，风管侧壁开有通孔，风管上不设置风帽。风管可根据布风需要设置多排，每根风管上的通孔可根据布风需要进行布置。在设置多排的情况下，可以在多排布风装置或者布风管之间形成排渣通道。

布风装置2的内部结构示例性的如图4A-4D所示。布风装置2包括外管21和内管22，二管之间限定一环缝25(该环缝对应于布风空间)，外管21和内管22一端共同由盲板26封闭，外管21另一端封闭于内管22侧壁，内管22的另一端为流化气体入口，与流化气体气源(未示出)连通。

在穿过内管22中心线的水平面以上的内管壁上开有内管通孔24。在穿过外管中心线的水平面或以下的外管壁开有外管通孔23，在如图所示的实施例中，外管通孔23布置在穿过外管中心线的水平面上。虽然没有示出，外管通孔23也可以布置在外管的中心线的水平面以上。

如图4A-4D所示，外管21在同一横截面上的外管通孔23数量不小于2，如图4B所示，外管通孔23以y轴(对应于穿过外管的中心轴线的竖直面)为对称轴对称分布，外管通孔23位于x轴(对应于穿过外管的中心轴线的水平面)所在的水平面。如前面提及的，外管通孔23也可以位于x轴的下方或上方且与y轴方向的角度α为0～±90°。在图4A所示的结构中，内管22的内管通孔24数量不小于1，在图4B所示的横截面中，内管通孔24与竖直方向的y轴角度重合，在图4B所示的实施例中，内管通孔24位于x轴上方。但是，如能够理解的，内管通孔24与竖直方向的y轴角度还可为0～±90°，例如，内管通孔24可以位于x轴下方。

外管21在同一横截面上的外管通孔23为一组，可沿轴向布置多组，换言之，外管通孔24可以包括至少一列外管通孔，该列外管通孔可以沿外管的轴向排布；内管22在同一横截面上的内管通孔24为一组，可沿轴向布置多组，换言之，所述内管通孔包括至少一列内管通孔，该列内管通孔可以沿内管的轴向排布。

在图4A-4D所示的实施例中，每组外管通孔23和内管通孔24沿轴向一一对齐，换言之，内管通孔和对应的外管通孔在轴向方向上的位置相同。

如图4A所示，内管22与外管21同轴布置，但是如能够理解的，两者也可以非同轴布置，均在本发明的保护范围之内。

如图7所示，布风装置上还可以设置罩部，所述罩部具有外凸的弧形顶部或三角形顶部，所述罩部支撑在或者覆盖所述外管的上侧部分。如此，罩部可以保护布风管，也可以尽量减少床料在布风管上堆积，还可以提高布风管的强度。

下面示例性说明图4A-4D所示的布风装置或布风管的布风原理。

流化气体从气源进入内管22，通过内管通孔24进入环缝25或布风空间，在环缝中经过流态调整后通过外管通孔23流出进入炉膛1，实现流化作用。

本技术方案具有防止床料反蹿至布风装置内部的技术效果，具体说明如下：当流化状态发生波动时，炉膛1内的流化气体可能夹带床料穿过外管21上的外管通孔23进入环缝25，由于环缝25的流通面积大于外管通孔23的流通面积，反蹿的气体进入环缝25后流速瞬间下降，无法继续携带床料继续流动到达内管22上的内管通孔24，也就无法穿过内管通孔24进入内管22。当流化状态恢复正常时，流化气体即可逐渐将环缝25中的床料携带通过外管通孔23流出布风装置外管21。

本发明提供的一体化布风装置结构简单，具有加工制造、维护维修简单的技术效果。本装置的外管(21)和内管(22)均可以使用标准规格的厚壁钢管直接加工而成，材质为耐磨损耐高温钢材。根据布风参数在两管上进行开孔再进行组装即可完成布风装置的加工。每根布风管上可以开多组通孔，每组通孔可以起到现有技术中1个风帽的作用，其加工复杂程度远低于风帽。本装置的通孔一旦发生损坏，只需重新钻孔或修补即可，维修简单。

本发明提供的布风装置为一体化布风装置，有别于现有技术中的“风室/风管+风帽”的结构，取消了风帽，简化了布风结构，从而避免了风帽结构的缺点，消除了强度较为薄弱的位置，具有不易损坏的技术效果。因为取消了风帽，所以彻底避免了风帽脱落的风险；根据本发明的布风装置主要结构是外管21和内管22，这可以是两根钢管，本身较现有技术的风帽尺寸更大，强度更高，不易损坏。根据本发明的布风装置的外管21可采用耐磨损耐高温钢材，焊接位置仅有端盖以及内外管联接处等少数位置，强度薄弱位置很少。此外，内管22嵌套于外管21内部，磨损较小；且流化气体流过管中时可起到冷却作用，高温损坏的风险也较小。

本发明提供的一体化布风装置，采用风管结构，在用于流化床锅炉炉膛等部件中时，与现有技术采用的风室相比尺寸大大缩小，具有排渣方便、不易变形的技术效果。本发明的布风装置采用风管型式，可使用一排并列布置风管实现与风室上布置大量风帽相同的布风效果。但风管的尺寸较风室小很多，因此在高温运行时变形较小。另外当流化床产生炉渣时，可以从风管之间的空间穿过，再在风管下方布置排渣装置排出，排渣更为方便彻底。

图5为根据本发明的一个示例性实施例的布风装置的结构示意图。图5所示的布风装置的结构与图4A-4D所示的结构的区别在于，在图5中，外管通孔23和内管通孔24并不沿轴向对齐(即在轴向方向上的处于相同的位置，例如距离外管的盲端具有相同的轴向距离)，而是存在一定偏移。该布置方式具有布风更加均匀、防止床料反蹿能力更强的技术效果。由于内外管通孔交错布置，流化气体从内管22穿过内管通孔24进入环缝25后，不会立刻穿过外管通孔23流出，而是在环缝25中实现一定整流后再穿过外管通孔23流出，因此其总体布风更加均匀。另外，由于内管通孔和外管通孔交错布置，当流化状态发生波动时，可能发生炉膛1内的流化气体夹带床料穿过外管21上的外管通孔23进入环缝25的情形，但由于环缝25的流通面积大于外管通孔23的流通面积，反蹿的气体进入环缝25后流速瞬间下降，且由于外管通孔与内管通孔有一定距离，穿过外管通孔23的流化气体及其携带的床料将更难到达内管通孔24并穿过内管通孔24进入内管22。因此，图5所示的布风装置的防止床料反蹿效果更好。

图6为根据本发明的另一个示例性实施例的布风装置的结构示意图。图6所示的布风装置的结构与图4A-4D所示的结构的区别在于，在图6中，内管22不在管侧壁开孔，内管22远离流化气体源、朝向外管21内部的一端(即插入到外管21内的一端)不与外管21的盲板接触和连接，并且设置为开口端，开口27代替内管通孔，将流化风送入环缝25。该布置方式也具有布风均匀、防床料反蹿的技术效果，同时因为不需要内管22上加工内管通孔24，因此结构更加简单，加工和安装更加方便。如能够理解的，图6所示的结构中，内管上也可以设置内管通孔，这也在本发明的保护范围之内。

基于以上，本发明提出了如下技术方案：

1、一种布风装置，包括：

外管，外管的第一端为盲端；

内管，内管的第一端位于外管内，内管的第二端位于外管之外，外管的第二端闭合连接到内管的外壁，内管的第二端适于与气体源相通，

其中：

内管与外管之间形成有布风空间，内管在外管内的部分设置有与所述布风空间相通的第一通道，外管设置有贯穿外管的侧壁的第二通道。

2、根据1所述的布风装置，其中：

所述内管的第一端闭合或者由外管的盲端的内壁闭合。

3、根据1所述的布风装置，其中：

所述内管的第一端为开口端且与外管的盲端的内壁在轴向方向上间隔开，所述第一通道包括所述内管的第一端的开口端。

4、根据2或3所述的布风装置，其中：

在所述布风空间内，在内管与外管之间设置有支撑结构，所述支撑结构用于保持所述内管。

5、根据2或3所述的布风装置，其中：

所述第一通道包括贯穿所述内管的侧壁设置的多个内管通孔，所述第二通道包括贯穿外管的侧壁的多个外管通孔。

6、根据2或3所述的布风装置，其中：

在轴向方向上相邻的所述内管通孔和外管通孔的通孔轴线彼此成角度。

7、根据6所述的布风装置，其中：

在轴向方向上相邻的所述内管通孔和外管通孔在轴向方向上的位置错开；或者

至少一个内管通孔和对应的外管通孔在轴向方向上的位置相同。

8、根据6所述的布风装置，其中：

所述内管通孔包括至少一列内管通孔；

所述外管通孔包括至少一列外管通孔。

9、根据8所述的布风装置，其中：

所述内管通孔包括沿内管的轴向排布的一列内管通孔，所述外管通孔包括沿外管的轴向排布而布置在外管的直径方向上的两侧的两列外管通孔，所述一列内管通孔与内管的轴线所限定的平面与所述两列外管通孔所限定的平面彼此垂直。

10、根据9所述的布风装置，其中：

所述两列外管通孔处于水平面。

11、根据1-3中任一项所述的布风装置，还包括：

罩部，所述罩部具有外凸的弧形顶部或三角形顶部，所述罩部支撑在或者覆盖所述外管的上侧部分。

12、根据1-3中任一项所述的布风装置，其中：

所述内管与外管的同轴布置。

13、一种流化系统，包括：

流化空间；和

根据1-12中任一项所述的布风装置，所述布风装置的第二通道与所述流化空间相通。

14、根据13所述的流化系统，其中：

所述流化系统为循环流化床锅炉，或者所述流化系统为返料器。

15、根据13或14所述的流化系统，其中：

所述流化系统包括多个并排水平布置的布风装置，并排布置的布风装置之间彼此间隔开。

16、一种固体物料处理设备，包括根据13-15中任一项所述的流化系统，或者根据1-12中任一项所述的布风装置。

基于本发明的技术方案，至少可以获得如下技术效果之一：

a、根据本发明的布风装置的主体结构由内管和外管形成，其结构简单，具有加工制造、维护维修简单的技术效果。

b、根据本发明的布风装置取消了风帽，消除了因为设置风帽导致的强度较为薄弱的位置，具有不易损坏的技术效果。

c、根据本发明的布风装置采用风管结构，在用于流化床锅炉炉膛等部件中时，与现有技术采用的风室相比尺寸大大缩小，具有排渣方便、不易变形的技术效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化、要素组合，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种布风装置，包括：

外管，外管的第一端为盲端；

内管，内管的第一端位于外管内，内管的第二端位于外管之外，外管的第二端闭合连接到内管的外壁，内管的第二端适于与气体源相通，

其中：

内管与外管之间形成有布风空间，内管在外管内的部分设置有与所述布风空间相通的第一通道，外管设置有贯穿外管的侧壁的第二通道。

2.根据权利要求1所述的布风装置，其中：

所述内管的第一端闭合或者由外管的盲端的内壁闭合。

3.根据权利要求1所述的布风装置，其中：

所述内管的第一端为开口端且与外管的盲端的内壁在轴向方向上间隔开，所述第一通道包括所述内管的第一端的开口端。

4.根据权利要求2或3所述的布风装置，其中：

在所述布风空间内，在内管与外管之间设置有支撑结构，所述支撑结构用于保持所述内管。

5.根据权利要求2或3所述的布风装置，其中：

所述第一通道包括贯穿所述内管的侧壁设置的多个内管通孔，所述第二通道包括贯穿外管的侧壁的多个外管通孔。

6.根据权利要求2或3所述的布风装置，其中：

在轴向方向上相邻的所述内管通孔和外管通孔的通孔轴线彼此成角度。

7.根据权利要求6所述的布风装置，其中：

在轴向方向上相邻的所述内管通孔和外管通孔在轴向方向上的位置错开；或者

至少一个内管通孔和对应的外管通孔在轴向方向上的位置相同。

8.根据权利要求6所述的布风装置，其中：

所述内管通孔包括至少一列内管通孔；

所述外管通孔包括至少一列外管通孔。

9.根据权利要求8所述的布风装置，其中：

所述内管通孔包括沿内管的轴向排布的一列内管通孔，所述外管通孔包括沿外管的轴向排布而布置在外管的直径方向上的两侧的两列外管通孔，所述一列内管通孔与内管的轴线所限定的平面与所述两列外管通孔所限定的平面彼此垂直。

10.根据权利要求9所述的布风装置，其中：

所述两列外管通孔处于水平面。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的布风装置，还包括：

罩部，所述罩部具有外凸的弧形顶部或三角形顶部，所述罩部支撑在或者覆盖所述外管的上侧部分。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的布风装置，其中：

所述内管与外管的同轴布置。

13.一种流化系统，包括：

流化空间；和

根据权利要求1-12中任一项所述的布风装置，所述布风装置的第二通道与所述流化空间相通。

14.根据权利要求13所述的流化系统，其中：

所述流化系统为循环流化床锅炉，或者所述流化系统为返料器。

15.根据权利要求13或14所述的流化系统，其中：

所述流化系统包括多个并排水平布置的布风装置，并排布置的布风装置之间彼此间隔开。

16.一种固体物料处理设备，包括根据权利要求13-15中任一项所述的流化系统，或者根据权利要求1-12中任一项所述的布风装置。

Images