專(zhuān)利名稱(chēng)：一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)，特別涉及一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床 鍋爐裝置。
背景技術(shù)：
目前，在我國(guó)煤炭開(kāi)采和洗選過(guò)程中，每年要產(chǎn)生5 7億噸的煤矸石，其中只有 不到15%的煤矸石被當(dāng)作燃料利用，余下的煤矸石多采用圓錐或溝谷傾倒式自然松散地堆 放在礦井四周。煤矸石之所以利用率低，其原因在于煤矸石是一種低熱值、高灰分的劣質(zhì)燃 料，采用普通循環(huán)流化床鍋爐燃燒時(shí)，存在磨損大、燃燒強(qiáng)度低、排煙損失大和蒸發(fā)量難以 保證等問(wèn)題。按國(guó)內(nèi)現(xiàn)有專(zhuān)利技術(shù)，將低熱值煤矸石作為燃料使用，通常是采用與其它燃料 混燒的方式，并沒(méi)有一種真正意義上的純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，能高效燃燒低 熱值或熱值變化范圍在4 12MJ/kg的各種煤矸石，并解決一般燃用低熱值、高灰分煤種的 循環(huán)流化床鍋爐存在的磨損大、燃燒強(qiáng)度低、排煙損失大和蒸發(fā)量難以保證等問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，包括爐膛、爐膛中隔墻、旋風(fēng)分 離器、立管、循環(huán)灰換熱器、聯(lián)箱、流化床冷渣器、流化床冷渣器進(jìn)渣管、高溫進(jìn)渣閥和旋轉(zhuǎn) 排渣閥等?；趥鳠崤c燃燒分離的思想，采用爐膛中隔墻將爐膛底部分成粗顆粒流化床和 細(xì)顆粒流化床兩部分，且兩個(gè)流化床的布風(fēng)板在不同的水平面上。鍋爐的大部分蒸發(fā)受熱 面布置在細(xì)顆粒流化床、循環(huán)灰換熱器和流化床冷渣器內(nèi)，由熱灰及熱渣加熱產(chǎn)生蒸汽。煤 矸石直接加入粗顆粒流化床內(nèi)燃燒，粗顆粒流化床內(nèi)不布置任何受熱面，四周采用耐火保 溫材料覆蓋，形成一個(gè)絕熱的燃燒區(qū)。燃燒產(chǎn)生的高溫灰渣中，粒徑較大的顆粒一部分留在粗顆粒流化床內(nèi)，另一部分 以底渣的形式排出；而粒徑相對(duì)較小的顆粒，則被煙氣帶入爐膛上部，在重力作用下落入細(xì) 顆粒流化床；粒徑更小的顆粒被煙氣帶出爐膛，形成循環(huán)灰和飛灰。粗顆粒流化床排出的高溫底渣，經(jīng)由流化床冷渣器進(jìn)渣管進(jìn)入流化床冷渣器的爐 渣入口冷卻倉(cāng)，該倉(cāng)底部布置有密孔板式布風(fēng)板，布風(fēng)板上布置有主大渣排放管。進(jìn)入爐渣 入口冷卻倉(cāng)的熱渣受到流化風(fēng)的作用，一方面與溫度較低的流化風(fēng)進(jìn)行熱交換，另一方面， 通過(guò)溢流拋射，質(zhì)量小且流動(dòng)性好的細(xì)渣翻越分隔墻進(jìn)入第一水冷冷卻倉(cāng)，而較大粒徑的 粗渣則通過(guò)主大渣排放管排出。細(xì)渣依次通過(guò)第一、二水冷冷卻倉(cāng)，在流化風(fēng)和受熱面的共 同作用下冷卻。其中，第一水冷冷卻倉(cāng)內(nèi)布置的是蒸發(fā)受熱面，結(jié)構(gòu)形式為埋管式或蛇形管 式；第二水冷冷卻倉(cāng)內(nèi)布置的是水冷管束，結(jié)構(gòu)形式為蛇形管式。被冷卻后的爐渣最后溢流 進(jìn)入主排渣管，并由旋轉(zhuǎn)排渣閥控制排出。一些未燃盡的細(xì)煤粉及未完全利用的石灰石粉 和熱空氣一起通過(guò)返料排氣管返回爐膛。
連接爐膛與立管的循環(huán)灰換熱器包括一個(gè)顆粒換熱室和一個(gè)返料管，其中顆粒換 熱室內(nèi)呈鼓泡流化床狀態(tài)，并布置有蒸發(fā)受熱面，受熱面結(jié)構(gòu)形式為埋管式或蛇形管式。旋 風(fēng)分離器分離下來(lái)的高溫循環(huán)灰全部進(jìn)入顆粒換熱室，其中部分未燃燼的煤粒繼續(xù)燃燒， 在與受熱面完成熱交換后形成低溫灰，經(jīng)由返料管溢流返回爐膛的細(xì)顆粒流化床；同時(shí)，循 環(huán)灰換熱器內(nèi)的流化風(fēng)也全部經(jīng)返料管返回爐膛。循環(huán)灰換熱器還開(kāi)有排灰口，必要時(shí)可 通過(guò)排灰口將多余的熱灰排入流化床冷渣器。從顆粒換熱室內(nèi)返回的循環(huán)灰，進(jìn)入布置有受熱面的細(xì)顆粒流化床，繼續(xù)燃燒換 熱。通過(guò)調(diào)節(jié)粗顆粒流化床和細(xì)顆粒流化床的流化風(fēng)及對(duì)流化床冷渣器的排渣量，改變床 料在兩者之間的流動(dòng)方向，從而調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的物料平衡、熱平衡及床溫。本發(fā)明裝置可單獨(dú)燃燒熱值變化范圍在4 12MJ/kg的各種煤矸石，且不需與其 他燃料混合燃燒；本發(fā)明裝置受熱面布置區(qū)域的流化風(fēng)速低，從而解決了受熱面磨損大的 問(wèn)題；通過(guò)粗顆粒流化床、細(xì)顆粒流化床和循環(huán)灰換熱器排灰渣方式的調(diào)節(jié)，有效引導(dǎo)爐內(nèi) 灰渣的循環(huán)流動(dòng)，從而解決了鍋爐對(duì)不同熱值煤矸石的適應(yīng)問(wèn)題。通過(guò)設(shè)置可產(chǎn)生高溫蒸 汽的流化床冷渣器，大幅度回收灰渣中的物理熱，提高了鍋爐效率。


圖1 燃用低熱值煤矸石循環(huán)流化床鍋爐裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 實(shí)施例1和實(shí)施例2的爐膛底部結(jié)構(gòu)圖；圖3 實(shí)施例3和實(shí)施例4的爐膛底部結(jié)構(gòu)圖；圖4 流化床冷渣器結(jié)構(gòu)圖；圖5 實(shí)施例1和實(shí)施例3的第一水冷冷卻倉(cāng)剖面圖；圖6 實(shí)施例2和實(shí)施例4的第一水冷冷卻倉(cāng)剖面圖；圖7 循環(huán)灰換熱器結(jié)構(gòu)圖；圖8 實(shí)施例1和實(shí)施例3的循環(huán)灰換熱器A-A剖面圖；圖9 實(shí)施例1和實(shí)施例3的循環(huán)灰換熱器B-B剖面圖；圖10 實(shí)施例2和實(shí)施例4的循環(huán)灰換熱器A-A剖面圖；
圖11 實(shí)施例2和實(shí)施例4的循環(huán)灰換熱器B-B剖面圖；上述圖中，1為爐膛，1-1為粗顆粒流化床，1-2為細(xì)顆粒流化床，1-3為粗顆粒流化 床布風(fēng)板，1-4為細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板，2為旋風(fēng)分離器，3為立管，4為循環(huán)灰換熱器，4-1 為循環(huán)灰換熱器受熱面，4-2為返料管，4-3為顆粒換熱室，5為流化床冷渣器，5-1為主排渣 管，5-2為旋轉(zhuǎn)排渣閥，5-3為第二水冷冷卻倉(cāng)，5-4為第一水冷冷卻倉(cāng)，5-5為風(fēng)帽，5_6為流 化床冷渣器風(fēng)室，5-7為密孔板式布風(fēng)板，5-8為爐渣入口冷卻倉(cāng)，5-9為事故大渣排放管， 5-10為主大渣排放管，5-11為返料排氣管，5-12為第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面，5-13為第二水 冷冷卻倉(cāng)受熱面，5-14為分隔墻，6為聯(lián)箱，7為高溫進(jìn)渣閥，8為流化床冷渣器進(jìn)渣管，9為 粗顆粒流化床風(fēng)室，10為細(xì)顆粒流化床風(fēng)室，11為循環(huán)灰換熱器風(fēng)室，12為爐膛中隔墻，13 為框架，14為保溫層，15為耐火層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明裝置進(jìn)一步說(shuō)明如下
實(shí)施例1本實(shí)施例的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置如圖1、圖2、圖4、圖 5、圖7、圖8和圖9所示，包括爐膛1、旋風(fēng)分離器2、立管3、循環(huán)灰換熱器4、流化床冷渣器
5、聯(lián)箱6、高溫進(jìn)渣閥7、流化床冷渣器進(jìn)渣管8、粗顆粒流化床風(fēng)室9、細(xì)顆粒流化床風(fēng)室 10、循環(huán)灰換熱器風(fēng)室11和爐膛中隔墻12。爐膛1底部由爐膛中隔墻12分隔為細(xì)顆粒流化 床1-2和粗顆粒流化床1-1，其中粗顆粒流化床1-1內(nèi)為絕熱燃燒區(qū)，細(xì)顆粒流化床1-2內(nèi) 布置蛇形管式蒸發(fā)受熱面；兩個(gè)流化床均采用風(fēng)帽式布風(fēng)板，并各配有相應(yīng)的流化風(fēng)室，且 粗顆粒流化床布風(fēng)板1-3比細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板1-4高0 600mm ；流化風(fēng)可獨(dú)立控制，通 過(guò)調(diào)節(jié)各流化風(fēng)的運(yùn)行參數(shù)和對(duì)流化床冷渣器的排渣量，達(dá)到改變床料在兩個(gè)流化床間的 流向的目的。由旋風(fēng)分離器2分離下來(lái)的高溫循環(huán)灰，經(jīng)由立管3進(jìn)入循環(huán)灰換熱器4內(nèi)， 與流化風(fēng)及循環(huán)灰換熱器受熱面4-1進(jìn)行熱交換形成低溫灰，流化風(fēng)升溫后隨循環(huán)灰一同 經(jīng)返料管4-2返回細(xì)顆粒流化床1-2。循環(huán)灰換熱器受熱面4-1采用埋管式，管子穿過(guò)壁面 與聯(lián)箱6相聯(lián)。流化床冷渣器5的爐渣入口冷卻倉(cāng)5-8、第一水冷冷卻倉(cāng)5-4和第二水冷冷卻倉(cāng) 5-3由流化床冷渣器進(jìn)渣管8分別與粗顆粒流化床1-1、細(xì)顆粒流化床1-2和循環(huán)灰換熱 器4相聯(lián)通，均由高溫進(jìn)渣閥7控制進(jìn)渣量，各冷卻倉(cāng)底部還開(kāi)有排渣口。爐渣入口冷卻倉(cāng) 5-8內(nèi)不布置受熱面，僅由流化風(fēng)對(duì)高溫爐渣進(jìn)行冷卻和篩選，布風(fēng)板由多塊密孔板式布風(fēng) 板組成；第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面5-12采用埋管式，管子穿過(guò)壁面與聯(lián)箱6聯(lián)接，布風(fēng)板采用 風(fēng)帽式布風(fēng)板；第二水冷冷卻倉(cāng)受熱面5-13采用蛇形管式，管子穿過(guò)壁面與聯(lián)箱6聯(lián)接，布 風(fēng)板采用風(fēng)帽式布風(fēng)板。流化床冷渣器各冷卻倉(cāng)的流化風(fēng)在與灰渣完成熱交換后，攜帶部 分細(xì)灰進(jìn)入爐膛內(nèi)作為二次風(fēng)使用，并維持爐膛上部細(xì)顆粒濃度值。實(shí)施例2本實(shí)施例的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置如圖1、圖2、圖4、圖
6、圖7、圖10和圖11所示，結(jié)構(gòu)上與實(shí)施例1不同之處在于第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面5-12和 循環(huán)灰換熱器受熱面4-1均采用蛇形管式，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3本實(shí)施例的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置如圖1、圖3、圖4、圖
5、圖7、圖8和圖9所示，結(jié)構(gòu)上與實(shí)施例1不同之處在于爐膛底部結(jié)構(gòu)中，粗顆粒流化床布 風(fēng)板1-3比細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板1-4低0 600mm，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4本實(shí)施例的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置如圖1、圖3、圖4、圖
6、圖7、圖10和圖11所示，結(jié)構(gòu)上與實(shí)施例1不同之處在于爐膛底部結(jié)構(gòu)中，粗顆粒流化床 布風(fēng)板13比細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板1-4低0 600mm，且第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面5_12和循環(huán) 灰換熱器受熱面4-1均采用蛇形管式，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，包括爐膛(1)、粗顆粒流化床(1 1)、細(xì)顆粒流化床(1 2)、粗顆粒流化床布風(fēng)板(1 3)、細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板(1 4)、旋風(fēng)分離器(2)、立管(3)、循環(huán)灰換熱器(4)、循環(huán)灰換熱器受熱面(4 1)、流化床冷渣器(5)、第二水冷冷卻倉(cāng)(5 3)、第一水冷冷卻倉(cāng)(5 4)、爐渣入口冷卻倉(cāng)(5 8)、第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面(5 12)、聯(lián)箱(6)、高溫進(jìn)渣閥(7)、流化床冷渣器進(jìn)渣管(8)、粗顆粒流化床風(fēng)室(9)、細(xì)顆粒流化床風(fēng)室(10)、循環(huán)灰換熱器風(fēng)室(11)和爐膛中隔墻(12)，其特征在于爐膛中隔墻(12)將爐膛(1)底部分隔為粗顆粒流化床(1 1)和細(xì)顆粒流化床(1 2)兩個(gè)區(qū)域，粗顆粒流化床布風(fēng)板(1 3)和細(xì)顆粒流化床布風(fēng)板(1 4)處于高度差為±600mm的兩個(gè)不同水平面上，爐膛中隔墻(12)高600～1200mm；粗顆粒流化床(1 1)不布置任何受熱面，為一絕熱燃燒區(qū)，細(xì)顆粒流化床(1 2)和循環(huán)灰換熱器(4)內(nèi)全部布置蒸發(fā)受熱面；粗顆粒流化床(1 1)、細(xì)顆粒流化床(1 2)和循環(huán)灰換熱器(4)由流化床冷渣器進(jìn)渣管(8)分別與爐渣入口冷卻倉(cāng)(5 8)、第一水冷冷卻倉(cāng)(5 4)和第二水冷冷卻倉(cāng)(5 3)相聯(lián)接，并由高溫進(jìn)渣閥(7)控制灰渣流量；第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面(5 12)為蒸發(fā)受熱面，并與本發(fā)明裝置外的省煤器聯(lián)接，受熱面工質(zhì)來(lái)自鍋爐給水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，其特征在 于，第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面(5-12)和循環(huán)灰換熱器受熱面(4-1)均為蛇形管式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，其特征在 于，第一水冷冷卻倉(cāng)受熱面(5-12)和循環(huán)灰換熱器受熱面(4-1)均為埋管式。
全文摘要
一種純?nèi)加玫蜔嶂得喉肥难h(huán)流化床鍋爐裝置，屬于燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)。設(shè)備主要結(jié)構(gòu)包括爐膛、旋風(fēng)分離器、立管、循環(huán)灰換熱器、聯(lián)箱、流化床冷渣器等。其特點(diǎn)為將傳熱與燃燒分開(kāi)，燃燒在絕熱區(qū)內(nèi)進(jìn)行，受熱面則布置在顆粒較細(xì)的流化床內(nèi)，包括細(xì)顆粒流化床、循環(huán)灰換熱器和流化床冷渣器；爐膛底部分為兩個(gè)流化區(qū)域，通過(guò)改變兩流化區(qū)域的流化風(fēng)參數(shù)和排渣量，改變床料在二者間的流向，從而達(dá)到調(diào)節(jié)床溫的目的；爐膛和循環(huán)灰換熱器均與流化床冷渣器相聯(lián)通，能獨(dú)立的對(duì)流化床冷渣器排灰渣，大大提高了鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性。本發(fā)明主要的優(yōu)點(diǎn)是能燃用低熱值的煤矸石等燃料，并很好的解決了受熱面磨損大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F23C10/18GK101995016SQ20101051096
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者何洪浩, 盧嘯風(fēng), 王虎 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)