CN86205178U - 鼓泡床循环燃烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有分离循环装置的循环燃烧锅炉，提供一种低阻力旋风筒分离隔室装置。装在普通鼓泡床上部的悬浮燃烧段，分离隔室入口通道(5)设在旋转烟气含灰粒高浓度区，捕集灰粒进入分离隔室(3)实行分离。分离出的灰粒积在灰粒返回口(7)上部。按灰粒重与流量自平衡的条件返回鼓泡床。该锅炉燃烧效率95％以上，体积及造价比鼓泡床锅炉稍小，脱硫剂利用率高，脱硝效果好，燃用宽筛分燃料。

Description

本实用新型涉及流化床锅炉，特别是具有分离循环装置的鼓泡床循环燃烧锅炉。

现有的鼓泡沸腾床锅炉，燃用宽筛分燃料时因气流的携带和扬析，使固体颗粒和可燃气体未能燃尽就逸出炉外而造成热损失，使锅炉燃烧效率低。为解决这个问题，鼓泡床锅炉已发展为第二代沸腾炉－－循环沸腾燃烧锅炉。

美国发斯特·惠勒（Foster·Wheeler）公司、芬兰奥斯龙（Ahlstrom）公司等均有产品，上述公知的循环燃烧锅炉，都是以高温旋风分离器在炉外进行分离，其本身阻力高达200mm水柱左右，燃烧系统的总压降高达1600mm水柱，分离出来的灰粒回输炉内需另设一个高压风源（4000mm水柱），回输工艺及装置复杂，例如芬兰奥斯龙循环流化床讨论会（1985年1月，北京）技术报告摘要        （AHLSTROM    PYROFLOW    SYMPOSIUM    ABSTRACT    OF    THE    TECHNICAL    LECTURES）中的PYROFLOW型炉采用一种非机械式U型气封（Nonmechanioalseal），中国的“国外能源”1985年第4期第15至20页报道的美国发斯特。惠勒公司的MSFBC炉型上采用非机械的“L型阀”来控制灰粒回输，都需要外加风压为4000mm水柱的风送动力，并且这些炉只能燃用窄筛分燃料。

世界多数研究者认为鼓泡床沸腾炉因烟速低及容量小，不宜装旋风分离器，否则将增加锅炉体积和造价，中国清华大学公开的螺旋板式低阻循环床锅炉（中国专利号85200030），对于小型锅炉很好地解决了上述问题，性能很好，但是该炉炉膛是园柱形，不利于布置锅炉受热面，稍大型锅炉实施困难，螺旋板对于稍大炉型实旋也很困难，而且锅炉燃烧效率提高的幅度不够大。

上述循环床沸腾炉存在的缺点是，由于采用炉外分离，占地面积大，锅炉总体积大，消耗动力多，不适于燃用低质燃料不适于宽筛分燃料，回输装置复杂，造价高，运行维护量大。

本发明的目的是，提供一种低阻力旋风筒分离隔室装置，在原有的鼓泡床锅炉（各种吨位炉型）的技术基础上，实现炉内循环燃烧，从而提高锅炉燃烧效率、脱硫剂的利用率和脱硝效果，可燃用宽筛分燃料，而且锅炉的结构、另件数、制造成本及运行维护量与现有的鼓泡床锅炉基本相同，而比炉外旋风分离循环沸腾炉显著减少。

本发明是这样实现的，在一般鼓泡床的上部的悬浮燃烧段靠近炉墙设有旋风筒分离隔室装置，该装置有一个卧式旋风筒，旋风筒下有一道倾斜的隔离墙，由旋风筒底部、锅炉侧墙及隔离墙构成分离隔室，该旋风筒分离隔室装置上部设有烟气进口，中部设有分离隔室入口通道以及烟气返回口，下部设有灰粒返回口，其工作原理是：含有大量可燃灰粒的烟气从烟气进口进入并旋转，外层烟气含灰粒浓度高，设在灰粒6浓度区的分离隔室入口通道构成了捕集灰粒的陷井，高浓度烟气经分离隔室入口通道进入分离隔室内，在此灰粒与烟气实行分离，烟气经烟气返回口进入旋风筒内随主气流进入炉后烟道，分离出来的灰粒经灰粒返回口重新进入鼓泡床，即实现循环燃烧。

进一步的措施是，分离隔室入口通道沿烟气流切线方向设在烟气含灰粒的高浓度区，入口通道截面积为烟气进口的截面积的1／4至1／5，长度可以为旋风筒身纵向长的80－100％，可以引入总烟气量的15～20％。烟气进口的面积是由烟气量决定的，烟气量与锅炉蒸发量及煤种有关，这是本领域普通技术人员所公知的。

更进一步的措施是，灰粒返回口为一个以上的矩形或圆形孔，每个孔最小截面积宜为55×55mm²，沿纵向均匀布置，运行时在灰粒返回口的上部始终积存有灰粒，虽然分离隔室的压力低于鼓泡床的压力，但加上灰粒的重量，于是在自平衡条件下灰粒从低压的分离隔室连续向高压的鼓泡床回输实现稳定的循环燃烧。灰粒返回的数量由锅炉容量决定，这是本领域普通技术人员公知的（孔口的灰粒流量可以是7.2公斤／公分²·时）。

更进一步的措施是，烟气返回口为一个以上的截面为圆形或矩形孔，每孔的最小孔径是φ60或55×55mm，在旋风筒下部沿纵向单排均匀布置，其总截面积接近分离隔室入口通道的总截面，这样烟气从分离隔室顺利地返回主气流，不产生太大的流动阻力。

再进一步的措施是，分离隔室的隔离墙与水平面的夹角大于50°，以50～60度为宜。隔离墙的斜度大于灰粒的内摩擦角，使灰粒不滞留在隔离墙上，而积于灰粒返回口上部。

再进一步的措施是，旋风筒及隔离墙可采用耐火砖砌筑，可用高温耐火水泥浇筑，还可用高温陶瓷砌筑。为了支承上述砌筑物要设骨架，这是本领域普通技术人员公知的。

再进一步的措施是，高温旋风筒的位置、烟气进口和分离隔室入口通道的具体布置有三种方式：

第一种，高温旋风筒紧挨锅炉侧墙，烟气进口设在旋风筒的上部的迎气流侧，分离隔室入口通道设在旋风筒的下部靠近锅炉侧墙处（如图1）。运行时，烟气全部从烟气进口进入旋风筒旋转，约有15％的含灰尘浓度高的烟气从分离隔室入口通道进入分离隔室，分离后的烟气返回旋风筒内的主烟气流。

第二种，旋风筒与邻近的锅炉侧墙有一段距离，烟气进口设在旋风筒上部背气流侧，分离隔室入口通道设在旋风筒与锅炉侧墙之间（如图2）。运行时，烟气在旋风筒上部与炉顶之间形成旋流，分离隔室入口通道形成陷井，捕集灰粒引入分离隔室约15％的烟气，其余烟气从烟气进口进入旋风筒，分离隔室内分离后的烟气返回旋风筒内进入主烟气流。

第三种，旋风筒与邻近的侧炉墙有一段距离，烟气进口设在旋风筒上部的迎气流侧，分离隔室入口通道有两处，一处设在旋风筒与锅炉侧墙之间，另一处设有旋风筒下部靠近锅炉侧墙处（如图3）。运行时，一部分烟气由烟气进口进入旋风筒、旋转、含灰粒浓度高的烟气从旋风筒下部的分离隔室入口通道进入分离隔室，另一部分烟气经旋风筒上部与炉顶间及侧墙（不经旋风筒）进入分离隔室，分离后的烟气都经烟气返回口返回旋风筒。

本发明实用新型所提出的旋风筒分离隔室装置，除按上述完成循环燃烧的功能之外，可将该装置下部的灰粒返回口用管道引向炉外，或将灰粒返回口底面堵住而从侧面开口通向炉外，则该装置可做炉内高温除尘器使用。

本发明的效果：

一、在现有的鼓泡床增加造价很低的旋风筒分离隔室装置而实现了炉内循环燃烧，提高锅炉燃烧效率10％以上，锅炉参数不变，送风压力不变，引风压力只增加30mm水柱以内，锅炉尺寸减小，燃用褐煤时锅炉燃烧效率达95％以上。下面实施例1所述的10T／h褐煤鼓泡床循环燃烧锅炉燃烧效率达到98％，较原型鼓泡床锅炉每天节煤4吨以上。

二、由于采用了新式分离循环装置，特别是灰粒返回口利用了自平衡的原理，较炉外分离循环床锅炉结构显著简单、紧凑、造价低、运行维护量小，可与普通鼓泡床锅炉造价、维护量一样。

三、可燃用宽筛分燃料，也可燃用劣质燃料。

四、提高脱硫剂利用率，例如下面实施例提到的三种炉型脱硫剂利用率达30～40％，提高脱硝效果，有利于环境保护。

五、上述的旋风筒分离隔室装置如作炉内除尘器用，除尘效率在50％以上。

图1、图2、图3是鼓泡床循环燃烧锅炉示意图。

图4是异型耐火砖外形图。

图5是SHF10－13－H3型锅炉总图。

图6是SHF4－13－H型锅炉总图。

下面结合附图对实施例加以说明：

实施例1，燃用褐煤的鼓泡床循环燃烧锅炉－－旋风筒内分离单通道式SHF10－13－H3型锅炉，蒸发量10吨／时，蒸汽压力8－13公斤／公分²，图1为该锅炉示意图，图5为该锅炉总图，是在普通鼓泡床锅炉8的鼓泡床9的上部即悬浮燃烧段紧挨侧炉墙装有卧式旋风筒1，筒经φ1.687米，旋风筒下面有一道与水平面夹角为55°的隔隔墙2，由旋风筒下部隔离墙及锅炉侧墙围成分离隔室3。烟气进口4设在旋风筒1的上部的迎烟气流侧，烟气进口截面为矩形，面积2100×450mm²烟气温度950℃，烟气流速17米／秒，分离隔室入口通道5设在旋风筒1下部靠近锅炉侧墙处，截面为矩形，面积1900×150mm²，烟气返回口6设在旋风筒1下部远离锅炉侧墙处，为12个φ70mm的圆形孔，沿旋风筒长度方向均匀布置。分离隔室下部设灰粒返回口7，其截面为50×230mm，孔数为3，沿旋风筒纵向方向均匀布置。运行时，鼓泡床中的烟气，全部经烟气进口4进入旋风筒1，外围约15％的含灰粒浓度高的烟气从分离隔室入口通道5进入分离隔室3，由于旋流惯性和自重，分离出灰粒，烟气由烟气返回口6进入旋风筒，进入主烟气流1，流向直径φ1米的旋风筒出口10，进入对流受热面，分离出来的灰粒积在灰粒返回口7的上面，按自平衡条件流入鼓泡床9。

旋风筒及隔离墙均用图4所示的异型耐火砖10砌筑而成，是以锅炉水冷壁管为骨架，该异型砖相对的两个端面上各有一个园形槽正好可以嵌入两根相邻水冷壁管。

该锅炉的鼓泡床是按0～10mm宽筛分燃料（褐煤）流化原理设计的。送风机风压760mm水柱，引风机风压为350mm水柱，该锅炉燃烧效率达到98％，比常规鼓泡床沸腾炉提高10％以上。

该旋风筒分离隔室装置的阻力仅为25mm水柱。

经试验，采用适当措施，NO_X及SO_X排放量均可控制在国家允许的指标之内。

实施例2，旋风筒外分离单通道式SHF4－13－H型锅炉，蒸发量4吨／时，蒸汽压力8－13公斤／公分²，燃烧褐煤，鼓泡床按0－10mm宽筛分燃料流化原理设计图2、及图6分别为该锅炉的示意图及总图，在普通鼓泡床锅炉8的鼓泡床的悬浮燃烧段有一个卧式旋风筒1，其直径为1米，旋风筒1与锅炉侧墙有30mm距离，旋风筒1的下面有一个与水平面夹角为60°的隔离墙2，隔离墙2与旋风筒1下部及锅炉侧墙构成分离隔室3。烟气进口4为矩形，300×1750mm²，设在旋风筒1上部的背烟气流侧，烟气温度950℃，烟气流速16米／秒。旋风筒烟气出口经由φ0.6米的园孔10进入对流受热面，筒截面烟气的假想流速为6.9米／秒。分离隔室入口通道5是30×1750mm的矩形，设在旋风筒1与锅炉侧墙之间。烟气返回口6是八个φ70mm的圆孔，单排纵向均匀分布在旋风筒底，在分离隔室的下部有灰粒返回口7，它包括4个截面55×77mm²的矩形孔沿旋风筒的轴线方向均匀布置。旋风筒1与隔离墙2是用异型耐火砖10砌筑的，全部耐火砖均是以锅炉水冷壁管为骨架而形成的水冷壁墙。

运行时，鼓泡床的烟气在旋风筒1上部与炉顶之间流过形成旋流，大部分烟气从烟气进口4进入旋风筒，而旋流外围含灰粒浓度高的烟气经分离隔室入口通道5进入分离隔室3内，仍然形成旋流实行分离，分离后的烟气从烟气返回口6进入旋风筒1入主烟气流，分离出来的灰粒积在灰粒返回口7上部，流入鼓泡床。

该炉旋风筒分离隔室装置的阻力为25mm水柱，送风机压力760mm水柱，引风机压力350mm水柱。

锅炉燃烧效率为95％。

实施例3，SHF20－25－H2型内外分离双通道式鼓泡床循环燃烧锅炉，蒸发量20T／H，蒸汽压力25公斤／公分²，燃用褐煤，按0－6mm筛分设计，图6为其示意图。在普通鼓泡床10的上部的悬浮燃烧段，有一个卧式旋风筒1，旋风筒与锅炉侧墙间有50mm距离，旋风筒1直径2400mm，旋风筒1下面有与水平面夹角为55度的隔离墙2，旋风筒1的下部、隔离墙2及锅炉侧墙围成分离隔室3。在旋风筒上部迎气流侧有烟气进口4。烟气进口为矩形，4000×450mm。分离隔室入口通道有两处，一处在旋风筒与锅炉侧墙之间，为3500×150mm的矩形，另一处在旋风筒下部靠锅炉侧墙处，截面为矩形4000×50mm。烟气返回口6在旋风筒下部锅炉侧墙较远处，为18个园孔，每孔φ80mm，单排均匀布置在旋风筒下部。分离隔室3的下部有灰粒返回口7，为10个矩形孔，每孔截面尺寸80×80mm。

运行时，鼓泡床的烟气一部分从烟气进口进入旋风筒1进行旋转，在旋风筒下部的分离隔室入口通道5，构成陷井，捕集灰粒，高浓度烟气进入分离隔室3，旋转实行分离，灰粒落下，烟气经烟气返回口6进入旋风筒主烟气流，鼓泡床另一部分烟气经旋风筒外表面与锅炉顶棚间形成的通道旋转，至分离隔室入口通道5，约10％的高浓度烟气进入分离隔室3，继续旋转实行分离，烟气从烟气返回口6进入旋风筒，入主烟气流。分离出来的灰粒积于灰粒返回口7的上面，流回鼓泡床。

旋风筒分离隔室内阻力为35mm水柱。燃烧效率达到95％以上。

Claims (9)

1、具有分离循环装置的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的分离循环装置是旋风筒分离隔室装置。设置在鼓泡床上部悬浮段，包括一个卧式旋风筒1，旋风筒下面的一道倾斜的隔离墙2以及旋风筒下部和锅炉侧墙构成的分离隔室3，该旋风筒分离隔室装置的上部有烟气进口4，中部有分离隔室入口通道5及烟气返回口6，下部设有灰粒返回口7。

2、根据权利要求1所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的旋风筒分离隔室装置的分离隔室入口通道5设在烟气含灰粒高浓度区，入口截面为烟气进口截面的1／4～1／5，长度占旋风筒纵向长度的80～100％。

3、根据权利要求1所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的旋风筒分离隔室装置的灰粒返回口7是1个以口的截面为矩形或者圆形孔，沿旋风筒纵向均匀布置，每孔最小截面为55×55mm²。

4、根据权利要求1所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的烟气返回口6是一个以上、截面是圆形或矩形的孔，在旋风筒下部纵向单排均匀布置，每孔的最小孔经为φ60或55×55mm。

5、根据权利要求1所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的隔离墙2与水平面的夹角大于50°。

6、根据权利要求1、2、3、4、5所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的旋风筒分离隔室装置的旋风筒1和隔离墙2是用耐火砖或高温陶瓷砌筑或者用高温耐火水泥浇筑的。

7、根据权利要求1、2、3、4、5所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的烟气进口设置在旋风筒上部迎气流侧，所说的分离隔室入口通道设置在旋风筒下部邻近锅炉侧墙处。

8、根据权利要求1、2、3、4、5所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的烟气进口设置在旋风筒上部背气流侧，所说的分离隔室入口通道设在旋风筒与锅炉侧墙之间。

9、根据权利要求1、2、3、4、5所述的鼓泡床循环燃烧锅炉，其特征是所说的烟气进口设置在旋风筒上部的迎气流侧，所说的分离隔室入口通道有两处，一处设在旋风筒下部邻近锅炉侧墙处，另一处设在旋风筒与锅炉顶棚之间。

Images