CN112696665B - 一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，包括炉膛、分离器、返料阀、布风板以及风室；所述风室侧面设置有一个或多个物料调节储仓，所述物料调节储仓底部能够进风；所述物料调节储仓与所述炉膛底部侧板直接相连；所述侧板可开启。本发明通过在炉膛底部设置直接相连的物料调节储仓来快速减少炉膛底部布风板上的床料量。随着炉膛底部的高温床料量快速减少，炉膛温度下速率加快，炉膛负荷下降速率大幅提高。因此可以在较低的一次风量下也保持稳定的流化状态，提高机组的效率；物料调节储仓连接有返料管和返料门，高压流化风将经过储仓布风板流化的床料送回炉膛内，提高炉膛内的温度，使得锅炉负荷提高的速率加快。

Description

一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉
技术领域
本发明属于供热及电站锅炉技术领域，特别涉及一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉。
背景技术
循环流化床锅炉通过具有较高压力的一次风将煤颗粒、生物质等燃料及床料从炉膛底部吹起，使颗粒处于流化状态并进行燃烧。炉膛内床料有很强的蓄热能力，通过分离器延长了燃料在炉膛内的停留时间，因此循环流化床锅炉具有燃料适用范围广的特点；循环流化床锅炉能够在较低的燃烧温度下稳定运行，氮氧化物生成较煤粉锅炉低很多；通过炉膛内添加石灰石，可以燃烧过程中将二氧化硫脱除，极大降低了脱硫成本。基于以上优势，循环流化床锅炉是大规模清洁利用高硫及高灰煤、矸石、洗中煤、煤泥和生物质等燃料的最佳选择。近年来，循环流化床锅炉一直朝着大型化、高参数的方向发展。
随着新能源发电的占总发电量的比重越来越高，要求火电机组有更快的负荷调节速率和更大的负荷调节范围。循环流化床锅炉炉膛内有大量床料，炉温比较稳定，热惯性较大，因此负荷调节过程中，炉膛温度以及换热系数变化相对缓慢，导致负荷变化相对较慢；随着锅炉负荷下降，参与循环的颗粒粒径减小，更多大颗粒向炉膛底部集中，导致密相区物料增加，密相区床压与布风板的阻力是维持炉膛稳定流化的关键，如果降低锅炉一次风量，同时布风阻力下降，会出现流化不均和流化死区，甚至床压大幅波动的问题，导致燃烧效率降低、低渣含碳量增加，影响锅炉安全运行。所以，目前循环流化床锅炉在低负荷运行过程中，仍然要保证较高的一次风量来维持锅炉正常的流化状态。这就导致锅炉在低负荷运行中的效率明显下降。因此需要设计一种能够快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题提供一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，能够大幅提升锅炉负荷升降的速率，提高了机组灵活性。
本发明包括如下技术方案：一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，包括炉膛、分离器、返料阀、布风板以及风室；所述风室侧面设置有一个或多个物料调节储仓，所述物料调节储仓底部能够进风；所述物料调节储仓与所述炉膛底部侧板直接相连；所述侧板可开启。
进一步的，所述侧板与所述布风板相连，所述侧板上设有隔板门。所述隔板门由液压执行机构控制开闭，通过液压执行机构将隔板门快速向物料调节储仓方向开启，便于将炉膛底部的高温床料量快速转移。所述隔板门为耐高温耐火材料制成。
进一步的，所述物料调节储仓底面为储仓布风板，所述储仓布风板为储仓风室的顶面；所述储仓风室连接高压流化风机，用于提供返料风。
进一步的，所述物料调节储仓底部与所述炉膛底部通过返料管相连，所述返料管上设有返料门。所述返料门为插板门。
进一步的，所述炉膛外还设有一个或多个循环灰调节储仓，所述循环灰调节储仓连接鼓风装置，用于提供返料风；所述返料管还连接至所述循环灰调节储仓下部。
进一步的，所述返料管上设有三通接头；所述返料管连接炉膛部分设有返料门，所述返料管连接物料调节储仓部分设有第一阀门，所述返料管连接循环灰调节储仓部分设有第二阀门。
进一步的，所述循环灰调节储仓上部与所述炉膛上部通过进料管相连，所述进料管上设置进料门。
进一步的，所述循环灰调节储仓上部有烟气管道，所述烟气管道上设置烟气门。所述烟气管道连接至所述分离器顶部的尾部烟道。
进一步的，所述风室设在炉膛底部，所述风室顶部设有布风板；所述分离器上部连接炉膛上部，所述分离器下部连接返料阀，所述返料阀连接炉膛下部。
进一步的，所述物料调节储仓内壁贴有保温材料，减少床料在物料调节储仓内存放时的热损失。
本发明具有的优点和积极效果：
1、循环流化床锅炉在低负荷时，炉膛密相区的床料量增加，此部分床料对于炉膛燃烧和传热的作用不大，反而降低了炉膛底部的流化稳定性，导致局部布风不均甚至出现床压大幅波动现象。本发明通过在炉膛底部设置直接相连的物料调节储仓来快速减少炉膛底部布风板上的床料量。随着炉膛底部的高温床料量快速减少，炉膛温度下速率加快，炉膛负荷下降速率大幅提高。因此可以在较低的一次风量下也保持稳定的流化状态，提高机组的效率。
2、本发明的物料调节储仓连接有返料管和返料门，高压流化风通过储仓风室进入物料调节储仓时，将经过储仓布风板流化的床料送回炉膛内，提高炉膛内的温度，使得锅炉负荷提高的速率加快。
3、循环流化床锅炉炉膛内有大量床料，炉膛内温比较稳定且均匀，颗粒的蓄热能力导致炉膛热惯性较大，且颗粒循环量在符合变化过程中很难改变。为了更快的提升锅炉负荷升降的速率，本发明还设置有循环灰调节储仓来调节炉膛上部和中部的温度。
4、本发明在炉膛外设置分离器，部分细颗粒被流化风带入分离器并被分离器捕获，捕获后的颗粒通过返料阀返回炉膛，实现物料的循环。
附图说明
图1是实施例1的整体结构示意图。
图2是实施例2的整体结构示意图。
图中，1、炉膛；2、分离器；3、返料阀；4、布风板；5、风室；
6、一次风；7、返料风；8、储仓风室；9、储仓布风板；
10、物料调节储仓；11、返料管；12、液压执行机构；13、隔板门；
14、返料门； 15、尾部烟道；16、烟气门；17、烟气管道；
18、进料管；19、进料门；20、循环灰调节储仓；21、第二阀门；
22、第一阀门。
具体实施方式
为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。
实施例1：参阅附图1，一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，包括炉膛1、分离器2、返料阀3、布风板4以及风室5；所述风室5设在炉膛1底部，所述风室5顶部设有布风板4。所述分离器2上部连接炉膛1上部，所述分离器2下部连接返料阀3，所述返料阀3连接炉膛1下部。
所述风室5侧面设置有一个物料调节储仓10，所述物料调节储仓10底部能够进风；所述物料调节储仓10底面为储仓布风板9，所述储仓布风板9为储仓风室8的顶面；所述储仓风室8连接高压流化风机。
所述物料调节储仓10与所述炉膛1底部侧板直接相连；所述侧板可开启。所述侧板与所述布风板4相连，所述侧板上设有隔板门13。所述隔板门13由液压执行机构12控制开闭。所述隔板门13为耐高温耐火材料制成。
所述物料调节储仓10底部设有返料管11，所述返料管11与所述炉膛1底部相连，所述返料管11上设有返料门14。所述返料门14为插板门。
所述物料调节储仓10内壁贴有保温材料。
工作原理：
循环流化床锅炉在满负荷工况运行过程中，一次风进入风室5通过布风板4进入炉膛1，将炉膛1内的床料和燃料流化，部分细颗粒被流化风带出炉膛1进入分离器2，大部分颗粒被分离器2捕获，通过返料阀3返回炉膛1，少部分超细颗粒随烟气从分离器2逃逸。此时物料调节储仓10的隔板门13与返料管11上的返料门14均处于关闭状态。
当循环流化床锅炉需要快速下降负荷时，液压执行机构12将隔板门13推开，炉膛1底部大量处于流化状态的床料快速流入物料调节储仓10内。由于炉膛1内物料减少，炉膛1传热系数降低，炉膛1温度下降，锅炉出力迅速降低。床料储存在物料调节储仓10内，并保持原有温度。
当循环流化床锅炉需要快速提升负荷时，物料调节储仓10的隔板门13关闭，返料管11上的返料门14打开。返料风7进入储仓风室8，通过储仓布风板9将物料调节储仓10内的床料流化，使床料通过返料管11回到炉膛1。由于床料仍处于高温状态，因此有助于提高炉膛1内的温度，使得锅炉负荷提高的速率加快。
实施例2：参阅附图2，所述炉膛1外还设有一个循环灰调节储仓20，所述循环灰调节储仓20连接风机，用于提供返料风；所述返料管11还连接至所述循环灰调节储仓20下部。所述返料管11上设有三通接头；所述返料管11连接炉膛1部分设有返料门14，所述返料管11连接物料调节储仓10部分设有第一阀门22，所述返料管11连接循环灰调节储仓20部分设有第二阀门22。
所述循环灰调节储仓20上部与所述炉膛1上部通过进料管18相连，所述进料管18上设置进料门19。所述循环灰调节储仓20上部有烟气管道17，所述烟气管道17上设置烟气门16。所述烟气管道17连接至所述分离器2顶部的尾部烟道15。其他结构与实施例1基本相同。
工作原理：循环流化床锅炉在满负荷工况运行过程中，物料调节储仓10的隔板门13与返料管11上的返料门14、第一阀门22、第二阀门21均处于关闭状态。循环灰调节储仓20的进料门19和烟气门16也处于关闭状态。
在实施例1的基础上更快的提升锅炉负荷升降的速率。
当锅炉需要快速下降负荷时，液压执行机构12将隔板门13推开，炉膛1底部大量处于流化状态的床料快速流入物料调节储仓10内。由于炉膛1内物料减少，炉膛1传热系数降低，炉膛1温度下降，锅炉出力迅速降低。床料储存在物料调节储仓10内，并保持原有温度。此时进料门18、烟气门16和第二阀门21关闭。
需要进一步提高下降速率时，进料门18、烟气门16和第二阀门21开启，由于循环灰调节储仓20与分离器2出口烟道相连，压力较低，循环灰会不断进入循环灰调节储仓20内，使得炉膛1内由于上部的循环灰快速减少。由于炉膛1内物料减少，炉膛1传热系数降低，炉膛1温度下降，锅炉出力迅速降低。床料储存在循环灰调节储仓20内，并保持原有温度。
当锅炉需要快速提升负荷时，物料调节储仓10的隔板门13关闭，返料管11上的第二阀门22和返料门14打开。高压流化风机提供的返料风7进入储仓风室8，通过储仓布风板9将物料调节储仓10内的床料流化，使床料通过返料管11回到炉膛1。由于床料仍处于高温状态，因此有助于提高炉膛1内的温度，使得锅炉负荷提高的速率加快。此时进料门18、烟气门16和第二阀门21关闭。
需要进一步提高提升速率时，第二阀门21开启，风机同时提供返料风7，分别使得循环灰调节储仓20和物料调节储仓10内的床料流化，床料通过返料管11回到炉膛1。由于床料仍处于高温状态，因此有助于提高炉膛1内的温度，使得锅炉负荷提高的速率加快。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，包括炉膛、分离器、返料阀、布风板以及风室，其特征在于：所述风室侧面设置有一个或多个物料调节储仓，所述物料调节储仓底部能够进风；所述物料调节储仓与所述炉膛底部侧板直接相连；所述侧板可开启；所述物料调节储仓底部与所述炉膛底部通过返料管相连，所述返料管上设有返料门；所述炉膛外还设有一个或多个循环灰调节储仓，所述循环灰调节储仓连接鼓风装置；所述返料管还连接至所述循环灰调节储仓下部。
2.根据权利要求1所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述侧板与所述布风板相连，所述侧板上设有由液压执行机构控制开闭的隔板门。
3.根据权利要求1所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述物料调节储仓底面为储仓布风板，所述储仓布风板为储仓风室的顶面，所述储仓风室连接高压流化风机。
4.根据权利要求1所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述返料管上设有三通接头；所述返料管连接炉膛部分设有返料门，所述返料管连接物料调节储仓部分设有第一阀门，所述返料管连接循环灰调节储仓部分设有第二阀门。
5.根据权利要求1所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述循环灰调节储仓上部与所述炉膛上部通过进料管相连，所述进料管上设置进料门。
6.根据权利要求1所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述循环灰调节储仓上部有烟气管道，所述烟气管道上设置烟气门；所述烟气管道连接至所述分离器顶部的尾部烟道。
7.根据权利要求1-6任一所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述风室设在炉膛底部，所述风室顶部设有布风板；所述分离器上部连接炉膛上部，所述分离器下部连接返料阀，所述返料阀连接炉膛下部。
8.根据权利要求1-6任一所述的快速调节负荷升降速率的循环流化床锅炉，其特征在于：所述物料调节储仓内壁贴有保温材料。
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