專利名稱：具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于工業(yè)鍋爐，是一種特別適于靠固體燃料流化燃燒、并在流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)吸熱埋管的工業(yè)鍋爐所采用的具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)。
在燃料流化燃燒區(qū)內(nèi)設(shè)置水循環(huán)埋管，可以較大地提高吸熱效率，并使?fàn)t膛溫度降低，從而減少氧化氮污染排放、有利于固硫和減少結(jié)焦，這是目前流化床鍋爐的一種理想結(jié)構(gòu)形式。但是由于埋管在受熱過程中，其表面受到流化區(qū)內(nèi)的燃料顆粒強(qiáng)烈、反復(fù)的撞擊和沖刷，埋管的磨損極為嚴(yán)重，并且在爐膛內(nèi)更換和修復(fù)埋管也較困難。固然合理選擇埋管的材質(zhì)，是減少磨損、延長壽命的有效途徑，但實踐證明流化風(fēng)速與埋管磨損關(guān)系最為密切，已有學(xué)者提出燃料顆粒(特別是粗顆粒)流化速度的增加，可使埋管的磨損呈三次方遞增。因此從磨損的主要因素出發(fā)，研制降低自然循環(huán)埋管磨損的流化床結(jié)構(gòu)一直是研究燃用寬篩分燃料的鍋爐設(shè)計者的努力方向。
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了減少流化床內(nèi)燃料粗顆粒對埋管的沖擊磨損，按照自然循環(huán)傾斜埋管的走勢，在爐膛內(nèi)設(shè)計具有不同高度、且具有不同流化風(fēng)速的差速流化床面，是本實用新型的技術(shù)任務(wù)。
本實用新型主要由在流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特點是在爐膛內(nèi)依次設(shè)有高度差異的流化床面A、B、C，并且床面A、B、C分別與獨立輸風(fēng)管E、F、G相接，其中床面B位置最低、床面C次低、床面A最高，傾斜布置的直線狀埋管的高端設(shè)在床面A上方、低端設(shè)在床面C上方。另有輸送器向床面B輸送燃料。
本實用新型另一方案，主要由在流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特點是在爐膛內(nèi)依次設(shè)有高度差異的流化床面A、B、C，并且床面A、B、C分別與獨立輸風(fēng)管E、F、G相接，其中床面B位置最低，床面A、C可以等高或有高度差，在床面A、C上方各自設(shè)有傾斜布置的弧形埋管。另有輸送器向床面B輸送燃料。
本實用新型的又一方案，主要由在流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特點是在爐膛內(nèi)設(shè)有高度差異的流化床面A′、B′，并且床面A′、B′分別與獨立輸風(fēng)管E′、F′相接，其中床面A′沿爐膛四周環(huán)形布置，床面B′處于爐膛中部位于床面A′下方，在床面A′上方設(shè)有若干傾斜布置的弧形埋管或設(shè)有螺旋狀傾斜布置的環(huán)形埋管。另有輸送器向床面B′輸送燃料。
由于具有上述差速流化床結(jié)構(gòu)，其積極意義依次有1、在第一方案里，設(shè)有三個不等高的流化床面A、B、C，燃料通過螺旋或氣力輸送直接送至位置最低的流化床面B，并且由于靠輸風(fēng)管E、F、G分別向床面A、B、C輸風(fēng)，只要適當(dāng)選擇各風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量，使床面B上的風(fēng)速最高，床面A、C上的風(fēng)速較低，從而在處于爐膛中段位置的床面B上方形成燃料燃燒的強(qiáng)流化區(qū)，根據(jù)流化區(qū)內(nèi)燃料顆粒分布規(guī)律，細(xì)小顆粒一般處于流化區(qū)上段，且因爐膛截面成倍擴(kuò)大、顆粒上沖速度迅速減慢，粗大顆粒一般處于流化區(qū)下段運動。當(dāng)強(qiáng)流化區(qū)(B)工作運行中，處于上段的細(xì)小燃粒不斷向兩側(cè)A、C床面灑落，從而在床面A、C上方形成細(xì)顆粒燃料燃燒的低速流化區(qū)，又由于低速流化區(qū)(A、C)內(nèi)的氣流靜壓高于強(qiáng)流化區(qū)，在低速流化區(qū)的循環(huán)過程中，下段的燃粒有再次流回強(qiáng)流化區(qū)的趨向，繼而被強(qiáng)流化區(qū)氣流再次吹起，如此往復(fù)，在整個爐膛內(nèi)形成三個流化燃燒區(qū)的內(nèi)循環(huán)燃燒。并且該方案中傾斜布置的直線狀吸熱埋管的高端是設(shè)在位置最高的床面A上方，埋管的低端是設(shè)在位置次高的床面C上方，也就是埋管的高端處于床面A低速流化區(qū)上段，埋管中段處于床面B強(qiáng)流化區(qū)上段，埋管的低端處于床面C低速流化區(qū)上段，使整個埋管在流化燃燒的吸熱過程中，主要只受到低速的、細(xì)小燃粒的撞擊和沖刷，從而埋管的磨損大為改善，若再輔以埋管的耐熱、耐磨材質(zhì)選擇，埋管的磨損基本可以得到解決。2、在第二方案里，利用與第一方案相同的設(shè)計思路，在中段床面B上方的燃料強(qiáng)流化區(qū)里，不設(shè)埋管；而在兩邊床面A、C上方的燃料低速流化區(qū)里，各自設(shè)有傾斜布置的弧形埋管，使埋管只受到低速的細(xì)小燃粒的撞擊和沖刷，從而降低埋管磨損。3、第三個方案的設(shè)計思路與前二個方案相同，在中央床面B′的強(qiáng)流化區(qū)內(nèi)不設(shè)埋管；而在環(huán)形床面A′上方的低速流化區(qū)里，設(shè)有若干個傾斜布置的弧形埋管或設(shè)有沿床面A′的螺旋狀傾斜布置的環(huán)形埋管，在工作中使埋管的磨損降低。4、上述埋管的描述，為便于理解，是講單根埋管的形狀和布置位置，實際應(yīng)理解為若干同樣形狀的埋管構(gòu)成的埋管群，譬如第一方案的埋管群為傾斜平面，第二、三方案里的埋管群為弧形旗面或螺旋環(huán)旗面。在這三個方案里均采用傾斜布置埋管，當(dāng)埋管在流化區(qū)內(nèi)吸熱并傳導(dǎo)至管內(nèi)介質(zhì)水后，形成的汽水混合物在埋管內(nèi)上升并往高端出口流動，外界“冷水”從低端進(jìn)入埋管，從而形成埋管內(nèi)介質(zhì)水的自然循環(huán)。5、由于上述方案的差速流化床結(jié)構(gòu)，除粗燃粒主要在強(qiáng)流化區(qū)燃燒循環(huán)外，細(xì)小燃粒還從強(qiáng)流化區(qū)上段向二旁(或周圍)低速流化區(qū)灑落并流化循環(huán)，且又在流化料層靜壓差的作用下再次逐漸返回至強(qiáng)流化區(qū)，從而形成燃粒充分內(nèi)循環(huán)燃燒。由于燃粒橫向混合強(qiáng)烈，燃粒在流化區(qū)內(nèi)停留時間長，燃燒充分，提高了燃燒效率。同理，輔助添加的脫硫原料(例石灰石等)也因在流化區(qū)內(nèi)有較長的停留時間，從而提高了脫硫介質(zhì)的利用率及脫硫效率。另外由于埋管在流化區(qū)內(nèi)傳熱效率較高，從而使?fàn)t膛內(nèi)溫度穩(wěn)定在800℃～900℃，不僅減少了燃料結(jié)焦，還可降低氮氧化合物生成，而使排放的煙氣減少污染。6、由于燃料只向強(qiáng)流化區(qū)床面給料，與常規(guī)流化床鍋爐向整個流化區(qū)床面給料相比，本實用新型給料相對集中在面積較小的強(qiáng)流化區(qū)床面上，給料較容易均勻，流化混合也較為均勻。7、在第二、第三方案里，埋管采用弧形或螺旋環(huán)形結(jié)構(gòu)，由于具有彎管撓性，在受熱過程里可以較合理地解決了熱膨脹問題。8、當(dāng)鍋爐采用本實用新型結(jié)構(gòu)后，具有良好的負(fù)荷適應(yīng)能力，可以在1/3的額定負(fù)荷下穩(wěn)定運行(譬如只開強(qiáng)流化區(qū)輸風(fēng)管流化燃燒)，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好(譬如啟動強(qiáng)流化區(qū)后，選擇開啟低速流化區(qū)輸風(fēng)管E或G流化燃燒)。
以下結(jié)合附圖詳述實施方案。


圖1是具有直線狀埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)(第一方案)示意圖。
圖2是在低速流化區(qū)A、C上方具有弧形埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)(第二方案)示意圖。
圖3是具有環(huán)形低速流化區(qū)A′的差速流化床結(jié)構(gòu)(第三方案)示意圖。
圖1中鍋爐爐膛(1)內(nèi)設(shè)有直線狀傾斜埋管(2)，其高端(3)、低端(4)分別與鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)相聯(lián)，與傾斜埋管相對應(yīng)，其下方有臺階狀流化床面，即埋管的高端(3)及低端(4)的下方分別設(shè)有低速流化區(qū)床面A、C，埋管中段下方有強(qiáng)流化區(qū)床面B，在爐膛內(nèi)床面B位置最低、床面C次之，床面A最高。具有風(fēng)帽(5)的床面A、B、C分別與獨立鼓風(fēng)的輸風(fēng)管E、F、G相聯(lián)，另有螺旋輸送器H向床面B輸送燃料。
圖2中，在爐膛(1)內(nèi)設(shè)有臺階狀流化床面。強(qiáng)流化區(qū)床面B處于最低位置；低速流化區(qū)床面A、C可以等高，也可以不等高(圖示為不等高)。在低速流化區(qū)床面A、C上方，各自設(shè)有傾斜布置的弧形埋管(6)，埋管(6)的高端(3)和低端(4)，分別與水循環(huán)系統(tǒng)相聯(lián)。帶有風(fēng)帽(5)的床面A、B、C分別與獨立鼓風(fēng)的輸風(fēng)管E、F、G相聯(lián)。另有螺旋輸送器H向床面B供給燃料。
圖3中，在爐膛(1)內(nèi)設(shè)有沿四周的環(huán)形流化區(qū)床面A′，中央低位處設(shè)有強(qiáng)流化區(qū)床面B′。環(huán)形低速流化區(qū)床面A′上方可以設(shè)有若干傾斜布置的弧形埋管(6)(圖示床面A′上方勻布四個弧形埋管)；也可以在環(huán)形床面A′上方設(shè)有沿環(huán)形方向的螺旋狀傾斜環(huán)形埋管。埋管的高端(3)和低端(4)分別聯(lián)接水循環(huán)系統(tǒng)。帶有風(fēng)帽(5)的床面A′、B′，分別與獨立鼓風(fēng)的輸風(fēng)管E′、F′相聯(lián)。有螺旋輸送器H將燃料送向床面B′。
在
圖1至圖3中，細(xì)實線箭頭表示了差速流化床面燃料流化燃燒時的內(nèi)循環(huán)過程。
顯然以上所述的燃料，指適于流化燃燒的煤及生活、工業(yè)垃圾等。
權(quán)利要求1.具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)主要由流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特征在于在爐膛(1)內(nèi)依次設(shè)有臺階狀流化床面A、B、C，其中床面B位置最低、床面C次低、床面A最高，并且床面A、B、C、分別與獨立輸風(fēng)管E、F、G相接，傾斜布置的直線狀埋管(2)的高端(3)設(shè)在床面A上方、低端(4)設(shè)在床面C上方，另有向床面B輸送燃料的輸送器H。
2.具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)主要由流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特征在于在爐膛(1)內(nèi)依次設(shè)有臺階狀流化床面A、B、C，其中床面B位置最低、床面A和C位置可以等高或可以有高度差，并且床面A、B、C分別與獨立輸風(fēng)管E、F、G相接，在床面A、C上方各自設(shè)有傾斜布置的弧形埋管(6)，另有向床面B輸送燃料的輸送器H。
3.具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)主要由流化床上方燃料流化區(qū)內(nèi)設(shè)有水循環(huán)埋管構(gòu)成，其特征在于在爐膛(1)內(nèi)周環(huán)形布置流化床面A′，流化床面B′處于爐膛中部且位于床面A′下方，床面A′、B′分別與獨立輸風(fēng)管E′、F′相接，環(huán)形床面A′上方設(shè)有若干傾斜布置的弧形埋管(6)或沿床面A′上方設(shè)有螺旋狀傾斜布置的環(huán)形埋管，另有向床面B′輸送燃料的輸送器H。
專利摘要實用新型具有自然循環(huán)埋管的差速流化床結(jié)構(gòu)有臺階狀流化床面A、B、C各與輸風(fēng)管相接,傾斜的直線狀埋管(2)高端(3)、低端(4)分別設(shè)在床面A、C上方,輸送器H向床面B供給燃料。啟動床面B強(qiáng)流化區(qū)燃燒后,小燃粒向兩旁灑落形成床面A、C低速流化區(qū)燃燒,在床面靜壓差作用下伴隨形成燃料內(nèi)循環(huán)流化。因埋管處于各流化區(qū)上段,只受到細(xì)小燃粒低速沖刷,磨損顯著下降,充分提高吸熱效率和降低廢氣排放。適用于工業(yè)鍋爐。
文檔編號F23C10/00GK2508116SQ0125728
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月1日
發(fā)明者王錫高, 王小平, 湯宇春, 朱德輝, 章顯汝, 楊文 , 黃羽鵰, 趙真如 申請人:江西鍋爐化工石油機(jī)械聯(lián)合有限責(zé)任公司