WO2020037878A1 - 单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构 - Google Patents

Abstract

一种单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，水冷风室（2）设于锅炉炉膛（1）底部底面，落渣管（3）垂直穿过水冷风室（2）并且连通锅炉炉膛（1），布风板（4）倾斜设于锅炉炉膛（1）底部顶面并且向锅炉炉膛（1）前墙倾斜，布风板（4）上设有通风孔和落渣口（41），风帽接管穿过通风孔一端与水冷风室（2）连通、另一端设有风帽，落渣口（41）连通落渣管（3），宽口径大流量排渣装置（5）入口布置在布风板（4）与锅炉炉膛（1）前墙的连接处并且通过钢板与锅炉炉膛（1）连接。该排渣结构可有效排出炉膛底部不可燃大颗粒，实现锅炉的差速流化燃烧，避免排渣的安全隐患，降低锅炉运行成本和人力成本。

Description

单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构 技术领域

本发明涉及锅炉燃烧排渣技术领域，尤其涉及一种单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构。

背景技术

循环流化床锅炉燃烧技术是目前生物质燃料大规模直接燃烧发电、供汽的主流技术之一。在循环流化床锅炉中，布风板安装在炉膛底部是支承床料、均布空气、保证正常流化状态的关键部件。循环流化床锅炉炉膛内蓄积了大量床料，一次风通过布风板均布后带动炉膛内床料和燃料流动，使其处于流态化状态。在这个过程中，小颗粒在一、二次风的作用下，处于炉膛上部或者被带出炉膛，而大颗粒基本富集在炉膛下部，也就是布风板附近。如果大颗粒富集过多，就会造成炉膛床层差压大、流化不均匀、循环灰量太少，不利于循环流化床锅炉稳定运行。这种情况下，锅炉需要将大颗粒从炉膛里排出，这个过程称为锅炉排渣。如果锅炉排渣不畅，将会严重影响锅炉运行，最终只能停炉检修处理。排渣不畅的问题在燃煤循环流化床锅炉里并不常见，但是对于生物质燃料循环流化床锅炉来说，这个问题非常普遍。

由于生物质燃料能量密度低，所以燃料消耗量非常大。生物质燃料直燃发电厂为了保证燃料供应，通常采用多种生物质燃料混合燃烧的形式。燃料种类多且杂，加上供应商的趋利心理，使得生物质燃料不可避免地混有石头、铁钉等不可燃烧杂质。由于生物质燃料耗量大，难以在上料过程彻底清除杂质。建筑模板及其他木质废弃物中夹杂有铁丝、铁钉等金属物，这些金属物无法从根本上清除，燃烧后掉落在炉膛的布风板上，出现堆积和搭桥现象。由于循环流化床锅炉中布风板本身的特殊结构，放渣管面积相对布风板面积较小。石块、金属物堆积在放渣管入口，很容易造成排渣不畅。排渣不畅又使得堆积现象进一步发展，最终引起布风流化不良，严重影响了锅炉安全稳定运行。因此，针对生物质燃料循环流化床而言，如何将石块、金属物等杂质排出炉膛，进行有效排渣是一个亟待解决的问题。

目前，各生物质燃料电厂普遍采用的办法是运行时进行现场人工捅渣，用以延长锅炉运行周期。人工捅渣一般至少需要两个操作人员，操作环境扬尘大，随时可能发生喷渣，危及人身安全。另外，为减少喷渣现象的发生，需要降低一次风量。因此，捅渣时还需要严密监视锅炉运行参数，保证锅炉运行温度。当人工捅渣不起作用时，锅炉被迫停炉检修。可见，传统捅渣方法不但具有安全隐患，还直接提高了运行成本和人工成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，本结构克服传统循环流化床锅炉排渣的缺陷，可有效排出炉膛底部不可燃大颗粒，实现锅炉的差速流化燃烧，避免排渣的安全隐患，降低锅炉运行成本和人力成本。

为解决上述技术问题，本发明单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构包括锅炉炉膛、水冷风室、落渣管和布风板，所述水冷风室设于所述锅炉炉膛底部底面，所述落渣管垂直穿过所述水冷风室并且连通所述锅炉炉膛，本结构还包括宽口径大流量排渣装置，所述布风板倾斜设于所述锅炉炉膛底部顶面并且向锅炉炉膛前墙倾斜，所述布风板上设有通风孔和落渣口，风帽接管穿过所述通风孔一端与水冷风室连通、另一端设有风帽，所述落渣口连通所述落渣管，所述宽口径大流量排渣装置入口布置在布风板与锅炉炉膛前墙的连接处并且通过钢板与锅炉炉膛连接。

进一步，所述风帽包括排渣风帽和流化风帽，所述排渣风帽和流化风帽在所述布风板上顺列布置或错列布置且布置面积相等，相邻流化风帽的间距为相邻排渣风帽间距的1.3倍，所述排渣风帽布置在所述布风板的下半部且位于所述落渣管的下方，所述流化风帽布置在所述布风板的上半部且位于所述落渣管的上方。

进一步，所述布风板与水平方向的倾斜角度为0～15度角且向所述锅炉炉膛前墙倾斜。

进一步，所述落渣管距所述水冷风室两侧壁的间距相等。

进一步，所述布风板上落渣口为两个且布置于所述锅炉炉膛两侧。

进一步，所述宽口径大流量排渣装置沿入口长轴方向分割为2～4个箱体，单个箱体分为垂直段和倾斜段，其中倾斜段与水平方向夹角大于65°。

进一步，本结构还包括碳化硅气化板，所述碳化硅气化板设于所述箱体的倾斜段箱壁。

进一步，本结构还包括电动插板关断阀，所述电动插板关断阀分别设于所述落渣管和宽口径大流量排渣装置的出渣口。

进一步，本结构还包括刮板机和冷渣机，所述刮板机和冷渣机经所述电动插板关断阀连通所述落渣管和宽口径大流量排渣装置的出渣口。

进一步，所述宽口径大流量排渣装置入口一侧通过钢板焊接在锅炉炉膛下部膜式水冷壁鳍片上、另一侧与布风板的边缘焊接在一起。

由于本发明单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构采用了上述技术方案，即本结构的水冷风室设于锅炉炉膛底部底面，落渣管垂直穿过水冷风室并且连通锅炉炉膛，布风板 倾斜设于锅炉炉膛底部顶面并且向锅炉炉膛前墙倾斜，布风板上设有通风孔和落渣口，风帽接管穿过通风孔一端与水冷风室连通、另一端设有风帽，落渣口连通落渣管，宽口径大流量排渣装置入口布置在布风板与锅炉炉膛前墙的连接处并且通过钢板与锅炉炉膛连接。本结构克服传统循环流化床锅炉排渣的缺陷，可有效排出炉膛底部不可燃大颗粒，实现锅炉的差速流化燃烧，避免排渣的安全隐患，降低锅炉运行成本和人力成本。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构示意图；

图2为本结构中宽口径大流量排渣装置示意图；

图3为结构中布风板俯视图。

具体实施方式

实施例如图1、图2和图3所示，本发明单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构包括锅炉炉膛1、水冷风室2、落渣管3和布风板4，所述水冷风室2设于所述锅炉炉膛1底部底面，所述落渣管3垂直穿过所述水冷风室2并且连通所述锅炉炉膛1，本结构还包括宽口径大流量排渣装置5，所述布风板4倾斜设于所述锅炉炉膛1底部顶面并且向锅炉炉膛1前墙11倾斜，所述布风板4上设有通风孔和落渣口41，风帽接管穿过所述通风孔一端与水冷风室2连通、另一端设有风帽，所述落渣口41连通所述落渣管3，所述宽口径大流量排渣装置5入口布置在布风板4与锅炉炉膛1前墙11的连接处并且通过钢板与锅炉炉膛1连接。

优选的，所述风帽包括排渣风帽42和流化风帽43，所述排渣风帽42和流化风帽43在所述布风板4上顺列布置或错列布置且布置面积相等，相邻流化风帽43的间距为相邻排渣风帽42间距的1.3倍，所述排渣风帽42布置在所述布风板4的下半部且位于所述落渣管3的下方，所述流化风帽43布置在所述布风板4的上半部且位于所述落渣管3的上方。排渣风帽紧密布置的作用是排渣时加速大粒径不可燃物向排渣口移动，在不排渣时，由于排渣风帽区域的料层高度较高，这样布置可以保证炉膛内流化质量；相对而言，流化风帽区域料层高度低，物料的流化，包括大粒径不可燃物的移动都更加容易实现。

优选的，所述布风板4与水平方向的倾斜角度为0～15度角且向所述锅炉炉膛1前墙11倾斜。当燃料中大粒径不可燃物含量较高时，可以将布风板的倾斜角度适当调大，但是不宜超过15°，因为角度太大将会影响炉内流化质量。

优选的，所述落渣管3距所述水冷风室2两侧壁的间距相等。

优选的，所述布风板4上落渣口41为两个且布置于所述锅炉炉膛1两侧。

优选的，所述宽口径大流量排渣装置5沿入口长轴方向分割为2～4个箱体，单个箱体分为垂直段51和倾斜段52，其中倾斜段52与水平方向夹角大于65°，用以保证大粒径不可燃物的流动性。

优选的，本结构还包括碳化硅气化板53，所述碳化硅气化板53设于所述箱体的倾斜段52箱壁。碳化硅气化板由碳化硅板、橡胶密封圈、金属壳体以及压缩空气接头构成，金属壳体内腔构成气室。工作时，加热后的压缩空气通过压缩空气接头进入气室，通过碳化硅板均匀进入箱体内，增加箱体内渣料的流动，避免箱体内渣料出现架桥现象，确保箱体的畅通。

优选的，本结构还包括电动插板关断阀6，所述电动插板关断阀6分别设于所述落渣管3和宽口径大流量排渣装置5的出渣口。

优选的，本结构还包括刮板机7和冷渣机8，所述刮板机7和冷渣机8经所述电动插板关断阀6连通所述落渣管3和宽口径大流量排渣装置5的出渣口。

优选的，所述宽口径大流量排渣装置5入口一侧通过钢板焊接在锅炉炉膛1下部膜式水冷壁鳍片上、另一侧与布风板4的边缘焊接在一起。

本结构采用小倾角倾斜设置布风板，在保证流化质量的同时，又有利于不可燃物向排渣装置移动排出，通过排渣风帽和流化风帽的布置，既保证了流化均匀，又保证了大块不可燃物在炉膛下部的松动排出。通过在倾斜布风板和炉膛前墙连接处设置宽口径大流量排渣装置，结合炉膛差速流动，使得大块不可燃物能够轻松排出炉膛，从而大大延长锅炉运行周期。

本结构中水冷风室不设任何间隔，也就是说通过排渣风帽和流化风帽的风都是来自同一个风室，锅炉通过布风板上不同区域的排渣风帽和流化风帽的布置实现差速。同时宽口径大流量排渣装置呈狭长形，其长宽比为15～20，落渣管供锅炉炉膛正常排渣用。

锅炉运行时，大粒径不可燃物随燃料进入炉膛，流化风从水冷风室通过布风板进入炉膛；燃料、床料、大粒径不可燃物在流化风的作用下，达到流化状态。其中，大粒径不可燃物被吹到炉膛上部后由于自身重量原因，最终回落到炉膛底部、布风板表面，并不断富集。当大粒径不可燃物富集到一定程度，炉膛差压会增大。但是炉膛差压在正常范围时，排渣可以采用落渣管进行正常排渣。当炉膛差压超过正常范围、流化质量变差时，需要将炉膛底部大粒径不可燃物排出。此时打开宽口径大流量排渣装置的电动插板关断阀，同时将碳化硅气化板投用，松动预存在箱体中的大颗粒。这时预存在箱体中的大颗粒被优先排出，为大粒径 不可燃物进入排渣装置创造了条件。炉膛内大粒径不可燃物在布风板的作用下，向布风板与锅炉炉膛前墙连接处流动，而此区域内排渣风帽布置密集，导致大粒径不可燃物在此区域的流动性变得更好。由于宽口径大流量排渣装置入口宽阔，所以在炉膛正压的作用下，炉膛内大粒径不可燃物非常容易地流到宽口径大流量排渣装置中，进而排出炉膛外。

当炉膛内大粒径不可燃物排出后，炉膛差压恢复正常，流化恢复正常，锅炉可以继续正常运行。锅炉运行中的正常排渣仍然采用落渣管进行排渣。当炉膛差压增大，流化质量变差时，再重复上述过程，采用宽口径大流量排渣装置进行排渣，从而避免落渣管无法排除大粒径不可燃物的缺陷，适合我国生物质燃料循环流化床锅炉的运行现状。

Claims (10)

1. 一种单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，包括锅炉炉膛、水冷风室、落渣管和布风板，所述水冷风室设于所述锅炉炉膛底部底面，所述落渣管垂直穿过所述水冷风室并且连通所述锅炉炉膛，其特征在于：还包括宽口径大流量排渣装置，所述布风板倾斜设于所述锅炉炉膛底部顶面并且向锅炉炉膛前墙倾斜，所述布风板上设有通风孔和落渣口，风帽接管穿过所述通风孔一端与水冷风室连通、另一端设有风帽，所述落渣口连通所述落渣管，所述宽口径大流量排渣装置入口布置在布风板与锅炉炉膛前墙的连接处并且通过钢板与锅炉炉膛连接。
2. 根据权利要求1所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：所述风帽包括排渣风帽和流化风帽，所述排渣风帽和流化风帽在所述布风板上顺列布置或错列布置且布置面积相等，相邻流化风帽的间距为相邻排渣风帽间距的1.3倍，所述排渣风帽布置在所述布风板的下半部且位于所述落渣管的下方，所述流化风帽布置在所述布风板的上半部且位于所述落渣管的上方。
3. 根据权利要求1或2所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：所述布风板与水平方向的倾斜角度为0～15度角且向所述锅炉炉膛前墙倾斜。
4. 根据权利要求3所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：所述落渣管距所述水冷风室两侧壁的间距相等。
5. 根据权利要求3所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：所述布风板上落渣口为两个且布置于所述锅炉炉膛两侧。
6. 根据权利要求3所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：所述宽口径大流量排渣装置沿入口长轴方向分割为2～4个箱体，单个箱体分为垂直段和倾斜段，其中倾斜段与水平方向夹角大于65°。
7. 根据权利要求6所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：本结构还包括碳化硅气化板，所述碳化硅气化板设于所述箱体的倾斜段箱壁。
8. 根据权利要求6或7所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：本结构还包括电动插板关断阀，所述电动插板关断阀分别设于所述落渣管和宽口径大流量排渣装置的出渣口。
9. 根据权利要求8所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于：本结构还包括刮板机和冷渣机，所述刮板机和冷渣机经所述电动插板关断阀连通所述落渣管和宽口径大流量排渣装置的出渣口。
10. 根据权利要求9所述的单风室差速生物质燃料循环流化床锅炉的排渣结构，其特征在于： 所述宽口径大流量排渣装置入口一侧通过钢板焊接在锅炉炉膛下部膜式水冷壁鳍片上、另一侧与布风板的边缘焊接在一起。

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