CN2276601Y - 新型循环流化床锅炉燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种循环流化床锅炉的炉型及分离器的结构,特别适合于20t/h及20t/h容量以下的循环流化床锅炉燃烧装置,其中包括:燃烧室、高温气固分离器和返料器,高温气固分离器的横截面结构是长方形,夹在锅炉炉膛和尾部受热面之间,并共用水冷壁和受热面管作为隔墙;分离器存在着惯性分离区B和离心式分离区A,烟气出口又采用了百叶窗式的结构,使得烟气的流场的组织比较合理,分离效率接近旋风分离器的分离效率。

Description

新型循环流化床锅炉燃烧装置

本实用新型是一种用于燃煤及其它可燃物的循环流化床锅炉燃烧装置，它采用了一种新型的分离器结构，特别适合蒸发量为20t/h或20t/h容量以下的循环流化床锅炉。

见图1，目前常用的循环流化床锅炉燃烧装置通常由燃烧室2、炉膛4、高温气固分离器8、返料器9及尾部受热面7所组成。其基本原理是燃料送入炉膛下部的燃烧室2，燃烧所需的空气由风箱1通过布风板进入燃烧室2，这部分风称为一次风。还有一部分空气从燃烧室周围的二次风箱3进入燃烧室2，被称为二次风。燃料在空气的作用下，一边燃烧一边被夹带着上升，进入燃烧室上部的炉膛空间4。加入的燃料、燃烧着的燃料及其它颗粒统称为固体颗粒或物料。固体颗粒在被气流夹带上升的过程中，一部分会下落，另一部分则随气流(也可称为烟气)在炉膛4的上部出口5离开炉膛，进入高温气固分离器8。被高温气固分离器分离下来的固体颗粒进入返料器9，返送回炉膛的燃烧室2，循环燃烧。烟气则由高温气固分离器的出口6进入尾部的受热面7。US4796546所公开的专利就属于这种循环流化床燃烧装置。

现有的10t/h和20t/h循环流化床锅炉一般都采用旋风分离器作为其物料的高温气固分离器(如图1)，以实现燃料的循环燃烧，提高锅炉的燃烧效率。采用旋风分离器作为循环流化床锅炉气固分离器的好处是容易得到较高的物料分离效率，炉内燃烧室的上部炉膛空间可以得到较高的物料浓度，制造也比较简单。但也有一些缺点，见图1，旋风分离器一般采用砖砌结构，外衬钢护板，它和燃烧室由于受热的强度不一样，其膨胀伸缩也就不一样，因此在两个连接口处(一个是8和9的交界处，一个是4和8的交界处)很难处理，经常出现炉墙漏灰、返料器变形的现象。国外大型循环流化床锅炉在旋风分离器的三个接口处(增加一个6和7的交界处)都设置了大型膨胀节以解决此类问题，而国内由于制造和设计方面的原因很难解决这个问题，特别是对于中小容量的循环流化床锅炉。

另外，由于旋风分离器是圆形的，占地面积大，锅炉的总体布置不紧凑，这可参见图2。

本实用新型的目的在于，克服现有技术的缺陷，提供一种新型的循环流化床锅炉炉型和高温气固分离器的结构。

本实用新型包括：燃烧室、高温气固分离器和返料器，其特征在于，包括了燃烧室、高温气固分离器和返料器，其特征在于，高温气固分离器的横截面结构是长方形，高温气固分离器夹在锅炉炉膛和尾部受热面(可以是对流管束，也可以是过热器)之间，并共用水冷壁和受热面管作为隔墙；所述高温气固分离器有惯性分离区和离心式分离区，即烟气流动方向是从分离器的上部进入，然后向下，先进入惯性分离区，进行粗颗粒的分离，再进入离心式分离区，进行细颗粒的分离的两级分离；所述的高温气固分离器的离心式分离区烟气出口管采用了百叶窗叶片的结构，流通叶片沿园周布置，采用耐热不锈钢材料制造，周向叶片和整流叶片之间的夹角为90°-170°；高温气固分离器的导流板是圆弧型的结构，可以由SiC或耐磨耐热不锈钢来制造；炉膛下部燃烧室的横截面是一个椭圆形结构，也可以是两个半圆和两个圆弧段相接的横截面结构，炉膛上部的水冷壁的横截面是一个长方形结构。

下面结合图3至图7对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1是现有循环流化床锅炉的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本实用新型中的高温气固分离器的结构示意图。

图6是图5的侧视图。

图7是图6中分离器烟气出口管的横截面视图。

请参见图3至图7，燃烧室12是一个椭圆型横截面，周围是耐磨耐火砖。炉膛的横截面是长方形，采用这种设计的好处是从椭圆型截面到长方形截面时的过渡段设计较为容易，烟气和物料的掺混较为均匀。二次风管11穿过耐磨耐火砖进入燃烧室，采用不锈钢材料。

炉膛上部是水冷壁，炉膛和高温气固分离器14共用膜式水冷壁24作为隔墙，密封型较好。在膜式水冷壁的上部是一个联箱，联箱引出汽水引出管，留出通道让烟气和夹带的物料进入分离器的上部空间。也可以不用联箱，而采用让管的结构。

烟气和固体物料23从上部垂直向下进入分离器14。21是分离器的导流板，是圆弧型结构，可用SiC或耐热耐磨不锈钢制作，固定在膜式水冷壁24和受热面管组25之间，可以是焊接方式。18是分离器的烟气出口管，其横截面见图7，它是由耐热耐磨不锈钢制成，也是固定在膜式水冷壁24和受热面管组25之间。出口管18是在物料和烟气23向下流动的侧一边。

27是流通叶片，烟气26就通过27之间的间隙进入过热器。烟气出口管18采用流通叶片27的好处是烟气的流动较为均匀，击碎大的湍流涡团，可大大提高分离器的分离效率。27沿园周布置，由周向叶片28和整流叶片29所组成。28与29在90-170°的夹角之间，可根据不同的烟气量进行设计。

高温气固分离器和过热器以受热面管组25相隔，烟气由出口管18进入25的地方让出两个圆孔。受热面管组25是这样的结构：中间是通水或通汽的管子，周围以异型耐火砖密封，耐火砖是靠受热面管组25来固定。分离器的底部与返料器20连接。返料器是由耐火砖砌成，外衬钢护板。返料器和燃烧室相通。

本循环流化床燃烧系统的工作过程为：燃料送入炉膛下部的燃烧室12，燃烧所需的空气由风箱10通过布风板进入燃烧室12，还有一部分空气从燃烧室周围的二次风箱11进入燃烧室12。固体颗粒在空气燃烧后生成的烟气的作用下，一边燃烧一边被夹带着上升。固体颗粒在被烟气流夹带上升的过程中，一部分会下落并回到燃烧室，另一部分则随烟气进入炉膛15的上部出口16，然后离开炉膛，转折向下垂直进入高温气固分离器14。被高温气固分离器分离下来的固体颗粒进入返料器20，返送回炉膛的燃烧室12，循环燃烧。烟气则由分离器的烟气出口管18进入尾部的过热器受热面17和对流受热面19，然后离开锅炉进入尾部的除尘器。

参见图5和图6，高温气固分离器的工作过程如下：从锅炉炉膛出口来的烟气和夹带的物料23垂直向下进入分离器14，首先进入惯性分离空间B。大量较粗的物料及其携带的细颗粒在惯性力的作用下直接进入物料出口22，通过返料器20，返回燃烧室12，循环燃烧。未被分离的细颗粒在烟气的作用下进入离心分离空间A，在这里由于结构的特殊性使得进来的烟气产生强烈的旋转，对较细的颗粒进行进一步的分离，细颗粒在离心力的作用下贴向壁面，并沿着壁面走过一圈，随同B区分离的粗物料也进入物料出口22，通过返料器20，返回燃烧室。烟气则流向两个烟气的出口管18，通过叶片27之间的间隙流向26，进入过热器17。由于27的整流作用使得烟气进入出口管的流场很均匀。箭头方向就是烟气的流动方向。

离心式分离器的分离效率的好坏主要体现在烟气流场组织的好坏，如果流场不好，并有大的湍流涡团存在，就会造成分离器分离效率的大幅度下降。本实用新型所提供的分离器结构由于存在着惯性分离区B和离心式分离区A，同时其烟气的出口又采用了百叶窗式的结构27，使得烟气进出出口管18的流场的组织比较合理，分离效率接近旋风分离器的分离效率，可以使循环流化床锅炉有较高的物料循环量，使煤颗粒反复的循环燃烧，提高了锅炉的燃烧效率。

由于高温气固分离器的横截面是长方形的结构，为了和分离器保持同宽，锅炉的炉膛也是长方形的结构，方形的燃烧室由于其膨胀伸缩不均匀，容易造成炉墙变形倒塌等故障，故最好采用圆形的燃烧室。如果下面的燃烧室采用圆形结构则使园形变长方形时显得困难，为此采用了椭圆型结构，也可以是两个半圆和两个圆弧段相接的近似椭圆横截面结构。

本分离器适合于锅炉蒸发量为20t/h容量以下的循环流化床锅炉炉型的设计，具有结构紧凑，布置合理的优点，是较为理想的燃煤锅炉。

Claims (5)

1、一种新型的循环流化床锅炉燃烧装置，包括了燃烧室、高温气固分离器和返料器，其特征在于，高温气固分离器的横截面结构是长方形，高温气固分离器夹在锅炉炉膛和尾部受热面(可以是对流管束，也可以是过热器)之间，并共用水冷壁和受热面管作为隔墙。

2、按权利要求1所述的新型循环流化床锅炉燃烧装置，其特征在于，所述高温气固分离器有惯性分离区和离心式分离区，即烟气流动方向是从分离器的上部进入，然后向下，先进入惯性分离区，进行粗颗粒的分离，再进入离心式分离区，进行细颗粒的分离的两级分离。

3、按权利要求1或2所述的新型循环流化床锅炉燃烧装置，其特征在于，所述的高温气固分离器的离心式分离区烟气出口管采用了百叶窗叶片的结构，流通叶片沿园周布置，采用耐热不锈钢材料制造，周向叶片和整流叶片之间的夹角为90°-170°。

4、按权利要求1或2所述的新型循环流化床锅炉燃烧装置，其特征在于，高温气固分离器的导流板是圆弧型的结构，可以由SiC或耐磨耐热不锈钢来制造。

5、按权利要求1所述的新型循环流化床锅炉燃烧装置，其特征在于，炉膛下部燃烧室的横截面是一个椭圆形结构，也可以是两个半圆和两个圆弧段相接的横截面结构，炉膛上部的水冷壁的横截面是一个长方形结构。

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