CN85103768A - 流化床燃烧炉 - Google Patents

Abstract

用于锅炉的一种流化床燃烧炉由一侧壁及一流化栅隔出，炉内有一些组成热交换器的管子，这些管子自流化栅大体向上垂直伸展，最远可达炉子处于最大输出量的工作状态时出现的流化床的较高的水平面。在该较高的水平面的上方排有一些指向炉子中央区域的空气喷嘴。这样，可以对输出量作较大改变而不致使温度超过850℃～950℃，而且，也不会产生过多的未充分燃烧的燃料。

Description

本发明涉及固体燃料燃烧炉，例如，一种在工业上具有多种用途，可生产诸如蒸汽、热水、热气等的带有流化床的锅炉。

要想改变已知的各种带有流化床的锅炉的热输出量，同时又保持其最佳操作条件十分困难。如果改变向炉内输入的燃料的流速以及燃烧空气的流速，只能在1至2的比值范围内进行变更。一旦超出这一范围，操作条件即不再能令人满意。如果空气的流速很高，通过炉栅的压降将具有一种阻止性的作用，如果空气的流速低、起流化作用的气体的分布将不均匀，从而导致流化质量低下。

第82/00，815号法国专利阐述了一种流化床炉，在此种炉子上采取了一种特殊的措施，从而可使已燃废燃料的数量在大于2的比值范围内调节。该措施包括使用一种专门设计的流化炉栅，其中共有两个分隔开的气体鼓风系统。其中一个系统称为处理气系统，其出口孔的位置高于流化气系统的出口的位置。采用这种措施可以调节比值，然而结果并不总是很完美。空气流速高时，已燃烧过的燃料的流速也较高，因为不能有效地去除产生的热量，流化床内的温度将上升得过高，而且，还会有相当数量的燃料未经燃尽即被输送到床外。此外，将热交换管置于流化床内的做法是已知的，但是，这些管子通常是水平放置的，大体上置放在流化床上半部区域的附近。通过调节流化气的速度，可使这一区域起伏，这样，热交换管可以完全或大体上埋入流化床内，这时，流化床内的热交换率比床外的热交换率大得多。

本发明的目的是提供另一种解决方案，通过一定的措施在较大的比值范围内调节流化床燃烧炉的输出量，同时又保持良好的操作条件。换言之，既要不使流化床的温度过度升高，又要保证不因为燃烧空气的高流速而损耗大量未曾燃尽的燃料。

根据本发明制造的流化床燃烧包括一个一侧壁、一流化炉栅以及由其共同隔出的中央区域，以容纳流化床，该流化床有一个与炉子最低输出量相对应的较低的水平面，以及一个与炉子最高输出量相对应的较高的水平面。所述燃烧炉还有一个由一些管子组成的热交换器，这些管子至少在所述的较低的水平面与所述的较高的水平面之间大体上垂直伸展。在较高水平面的上方靠近所述侧壁的地方排布着一些空气喷嘴，这些喷嘴指向燃烧炉的中央区域。

本发明的一个实施例是把管子或管束置于炉子的整个体积内，这在炉子很大的情况下尤其适用。

还有一个实施例，将管子或管束排列在侧壁上或炉子侧壁的附近区域内，这常用于相对较小的炉子，例如那些小锅炉以及使用灰烬较多的燃料的中、小型锅炉。

辅助空气喷嘴最好放置在炉子的四周，其高度高于一个或数个管束能够达到的最高高度。辅助空气喷嘴以与垂直面成15°至75°的角度指向炉子的中央区域。通过这些喷嘴的空气的总流速为通入炉子内空气总流速的5%至10%。

本发明可同任何类型的流化栅一起作用，条件是在这种流化栅上应能排列倾斜或垂直的管子。尤其是本发明能同上述第82/00，815号法国专利中描述的那种特殊设计的流化栅一起使用，这种流化栅带有两个分隔开的鼓风系统，并有两阶高度的喷孔。

现在参照附图，举例说明燃烧炉的一个实施例。该唯一的附图是根据本发明制造的一个蒸汽锅炉燃烧炉的垂直平面剖面图。蒸汽锅炉的其他部件因与本发明无关，故未在图中表示。

所描述并用附图说明的实例是特地选出的本发明的一个比较复杂的实施例，旨在表明本发明可与各种已知装置相容，以改进燃烧炉。

图中的炉子有一个围着正方形流化栅2的侧壁1，流化栅2有两个分隔开的鼓风系统3和4。因为这只是一种固体燃料燃烧炉，因此两个系统均用来输入空气。

第一个鼓风系统3在喷孔3A处终止，这些喷孔朝上开口，位于流化栅2的上表面。第二个鼓风系统4在喷孔4A处终止。这些喷孔位于第一个系统3的喷孔3A之间，在自流化栅2的上表面向上伸展的垂直管子4B的顶部水平开口。有关这种流化栅的详细描述可参见上述的第82/00，815号法国专利。

应该说明的是，其他类型的流化栅，例如，那种只有一个带有供气喷孔3A的空气鼓风系统的流化栅也可使用。

侧壁1和流化栅2一起隔出了一体积5，其中央区域为6。管子7、8在体积5中垂直伸展排列。这些管子可以在整个体积5内平均隔开置放。不过，在附图的实施例中，这些管子分两行平行排列，排列时，两行管子互相交错置放，靠近侧壁1。这样，中央区域6可保持畅通。在附图中只画出了靠近垂直剖面的管子7和8，为了使画面简洁，略去了那些位置较远的管子。那些管子7组成了热交换器的第一个管束，那些管子8组成了热交换器的第二个管束。这些管子在其底端与传热流体进口收集器9相连接，在其顶端与该流体出口收集器10相连接。

进气通道11位于一水平面并装有一些空气喷嘴12，进气通道11安置在炉子的四周，其放置高度超过了管子7、8以及出口收集器10能够达到的高度，其位置在侧壁1的附近。空气喷嘴12以平均的间距沿进气通道11分布，喷嘴的方向指向炉子的中央区域6，与垂直面形成一个角度a。空气喷嘴12可以一个个地单独安放在侧壁1上，并单独通入空气。另有一种方案，可将进气通道11放在侧壁的外面，穿过侧壁与各个喷嘴12相连接。在任何情况下，喷嘴12均应设计、置放得指向炉子的中央区域，以便平均地向该区域喷射辅助空气，其流速占输入炉子内的空气总流速的5%至20%。

空气喷嘴12的倾斜角度a无精确的固定值，可在相对垂直面15°至75°之间选择，较佳值为60°左右。

有一个实施方案，可以调节空气喷嘴12的指向，这样，倾斜角度a可根据流化床的负载改变。如有必要，可安放一些装置自动调节该角度，该角度的值将随流化床水平面的升高而增加。

根据通过流化栅2的空气的总流速，流化床有一对应于炉子最低热输出量的较低的水平面13，用实线表示，此外，还有一个用点划线表示的较高的水平面14，该水平面对应于炉子的最高热输出量。

热交换器的管子7和8大体上自流化栅2垂直伸展至流化床较高水平面14上方的一点。在炉子处于最高热输出量的操作条件下，管子7和8完全埋入流化床，此时其去热能力最强。

应该注意的一点是，要获得这种结果，不必使管子7、8完全垂直。这些管子可以相对垂直面倾斜，而且，管子也不一定要做成直线形的。然而，关键的一点是管子7、8至少应从流化床较低的水平面13、最好是从流化栅2连续垂直伸展至流化床的较高的水平面14。

在另外一个实施例中，可以省去收集器10而将管子7、8直接以已知方式连接在冷却管15上，这些冷却管铺设在位于流化室上方的辐射对流室16的壁上。

所述的实施例说明本发明适用于那些已知的、用水平管子17排列在流化床较低水平面13附近的热交换器。众所周知，除了固体燃料进料装置（图中未显示出来）之外，还可以安置一个回收无用物质，如灰烬的系统18。

在操作中，当输出增加、也就是已燃烧过的废燃料的流速和燃烧空气的流速增加时，流化床2的水平面就上升，同时，炉内产生一个密集湍流区域，这样，管子7、8可以同时增加效率。与此同时，空气喷嘴12中射出的空气射流可以改善位于进气通道下面的流化床部分的燃烧，并可改变进气通道中的流量。特别值得一提的是这种空气射流可使固体粒子在炉内作较长的停留，这样可以减少那些过早排出炉子的尚未充分燃烧的固体粒子的数量。

这样，可以同时限制燃烧区域;并增加炉子内粒子充分燃烧的区域，以使热交换的传输率接近于密集流化床的传输率。

在实际操作中，使用本发明提供的各种组合的装置，有可能在1～4的比值范围内改变热输出量时，使炉内温度保持在850℃～950℃。例如，可以在1米/秒至4米/秒的范围内变换通过流化床的气体流速。

Claims (10)

1、一种流化床燃烧炉包括由一侧壁(1)、一流化栅(2)、以及由其共同隔出的容纳流化床的中心区域(6)、该流化床有一个对应于炉子最低输出量的较低的水平面(13)，以及一个对应于炉子最高输出量的较高的水平面(14)。所述燃烧炉还包括一个由一些至少在所述较低水平面(13)和所述较高水平面(14)之间大体垂直伸展的管子组成的热交换器，以及一些排列在侧壁(1)附近、位于较高水平面(14)上方的空气喷嘴(12)，这些喷嘴指向炉子的中央区域(6)。

2、根据权项1的炉子，其中空气喷嘴（12）相对于垂直面以15°至75°的角度（a）倾斜。

3、根据权项2的炉子，其中所述空气喷嘴的一个倾斜角度（a）约为60°。

4、根据权项2的炉子，其中所述空气喷嘴（12）的倾斜角度（a）可以调节。

5、根据权项1的炉子，其中热交换器的管子（7、8）自流化栅的上表面的附近最远伸展至流化床的较高水平面（14）。

6、根据权项1或权项5的炉子，其中热交换器的管子（7、8）在传热流体下部进口收集器（9）及该流体的上部出口收集器（10）之间大体垂直伸展。

7、根据权项1的炉子，其下部为一铺有冷却管（15）的辐射对流室，其中所述热交换器的管子（7、8）连接于该辐射对流室（16）的冷却管（15）。

8、根据权项1的炉子，其中热交换器的管子（7、8）在整个炉子体积内平均间隔置放。

9、根据权项1的炉子，其中热交换器的管子（7、8）排布在所述侧壁（1）的附近。

10、根据权项1的炉子，其中空气喷嘴（12）的总流速是输入炉内的空气总流速的5%至20%。