專(zhuān)利名稱(chēng)：大型循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐，特別是大型循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
隨著循環(huán)流化床鍋爐向大型化發(fā)展，爐膛截面積不斷增加，循環(huán)物料量和煙氣量也在不斷增加，所需要的旋風(fēng)分離器個(gè)數(shù)也越來(lái)越多。多個(gè)分離器的并行布置時(shí)，要求各分離器煙氣流量均勻，否則將引起爐內(nèi)及尾部流場(chǎng)和溫度的不均勻、分離器分離效率下降，給燃燒效率、污染物排放控制、循環(huán)回路運(yùn)行都帶來(lái)不良影響。與此同時(shí)，爐膛截面積的增加， 還使設(shè)置在爐膛外側(cè)墻上的二次風(fēng)口與爐膛中心區(qū)域的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，二次風(fēng)難以到達(dá)爐膛中心區(qū)域，也給燃燒效率、污染物排放控制等帶來(lái)不利影響。目前，針對(duì)上述問(wèn)題，通常采用的辦法是不斷增加爐膛的寬度與深度之比，使?fàn)t膛橫截面呈越來(lái)越扁的矩形，旋風(fēng)分離器通常沿橫截面的兩條長(zhǎng)邊并行布置，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)201010162777. X公開(kāi)了在爐膛二側(cè)采用軸對(duì)稱(chēng)或關(guān)于爐膛中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的技術(shù)方案， 以解決多個(gè)旋風(fēng)分離器布置帶來(lái)的非均勻性問(wèn)題，不過(guò)這種方案的設(shè)計(jì)難度較大，需要以豐富的分離器布置設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題的至少一個(gè)方面，提出本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種大型循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛，具有豎直的爐膛中心線(xiàn)；和至少兩組旋風(fēng)分離器，每組旋風(fēng)分離器中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器具有一個(gè)與爐膛相通的入口煙道，其中所述爐膛在旋風(fēng)分離器入口煙道處的由外側(cè)墻形成的橫截面為具有2Xn條邊的多邊形，其中η為大于1的正整數(shù)；所述多邊形關(guān)于所述多邊形的每一條邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)，且在η為2時(shí)，所述多邊形為正方形，且每一個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的入口在所述橫截面上的兩個(gè)端點(diǎn)與所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)構(gòu)成的三角形全等，在所述橫截面中，形成與每一個(gè)所述入口都相通的單一流場(chǎng)。有利地，所述至少兩組旋風(fēng)分離器圍繞爐膛中心線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)相同角度布置，且各組旋風(fēng)分離器所在的所述橫截面的對(duì)應(yīng)邊的長(zhǎng)度均相等。進(jìn)一步地，所述至少兩組旋風(fēng)分離器至少包括一對(duì)旋風(fēng)分離器組；且當(dāng)η為偶數(shù)時(shí)，在爐膛的所述橫截面中，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組分別布置在具有相同的中垂線(xiàn)的對(duì)應(yīng)邊上?？蛇x地，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括一個(gè)旋風(fēng)分離器。 有利地，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道與所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的另一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道在所述橫截面上關(guān)于所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)?？蛇x地，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。 有利地，在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。進(jìn)一步地，在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上；或者，在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置?；蛘哌M(jìn)一步地，η為奇數(shù)；且所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器或六組旋風(fēng)分離器?？蛇x地，所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，每一組旋風(fēng)分離器包括一個(gè)旋風(fēng)分離器?？蛇x地，所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，所述三組旋風(fēng)分離器中的每一組旋風(fēng)分離器包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。有利地，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。進(jìn)一步地，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上； 或者，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置。有利地，該鍋爐還包括置于爐膛中心線(xiàn)處、從布風(fēng)板延伸至頂棚的水冷柱，爐膛外側(cè)墻、水冷柱、頂棚和布風(fēng)板四者圍合成爐膛燃燒空間；所述水冷柱為由水冷壁圍成的柱面，水冷柱上設(shè)置了二次風(fēng)口，二次風(fēng)經(jīng)由二次風(fēng)口從水冷柱的內(nèi)部空間進(jìn)入到爐膛內(nèi)。有利地，在爐膛的所述橫截面中，所述水冷柱的橫截面關(guān)于所述多邊形的每一邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)。有利地，所述水冷柱的橫截面在每一個(gè)所述全等三角形內(nèi)的形狀全等。所述水冷柱的橫截面形成的多邊形的邊數(shù)可以是爐膛的所述橫截面形成的多邊形的邊數(shù)的1倍、2倍或1/2。有利地，所述水冷柱朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面上設(shè)置有擴(kuò)展受熱面。所述擴(kuò)展受熱面可為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。有利地，在存在沒(méi)有布置旋風(fēng)分離器的外側(cè)墻的情況下，該外側(cè)墻的朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面上設(shè)置有擴(kuò)展受熱面。所述擴(kuò)展受熱面可為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。通過(guò)下文中參照附圖對(duì)本發(fā)明所作的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，并可幫助對(duì)本發(fā)明有全面的理解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的大型循環(huán)流化床鍋爐俯視示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的大型循環(huán)流化床鍋爐的剖面正視示意圖；圖3、4、5、6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的大型循環(huán)流化床鍋爐的可選方案的俯視示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的大型循環(huán)流化床鍋爐的俯視示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的大型循環(huán)流化床鍋爐的剖面正視示意圖；圖9、10、11、12、13為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的大型循環(huán)流化床鍋爐的可選方案的俯視示意圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的大型循環(huán)流化床鍋爐的俯視示意圖；圖15、16、17為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的大型循環(huán)流化床鍋爐的可選方案的俯視示意圖。正視圖中僅示出了爐膛及旋風(fēng)分離器入口煙道的形狀，旋風(fēng)分離器、返料器及尾部煙道未示出。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書(shū)中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋?zhuān)粦?yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。本發(fā)明的大型循環(huán)流化床鍋爐包括相互連通的爐膛、旋風(fēng)分離器、返料器及尾部煙道，還可包括外置換熱器等。爐膛由爐膛外側(cè)墻、布風(fēng)板、頂棚圍合而成，還可包括一置于爐膛中心線(xiàn)的水冷柱。根據(jù)本發(fā)明的大型循環(huán)流化床鍋爐包括爐膛，具有豎直的爐膛中心線(xiàn)；和至少兩組旋風(fēng)分離器，每組旋風(fēng)分離器中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器具有一個(gè)與爐膛相通的入口煙道，其中所述爐膛在旋風(fēng)分離器入口煙道處的由外側(cè)墻形成的橫截面為具有2Xn條邊的多邊形，其中η為大于1的正整數(shù)；所述多邊形關(guān)于所述多邊形的每一條邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)，且在η為2時(shí)，所述多邊形為正方形，且每一個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的入口在所述橫截面上的兩個(gè)端點(diǎn)與所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)構(gòu)成的三角形全等，且在所述橫截面中，形成與每一個(gè)所述入口都相通的單一流場(chǎng)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，這里的單一流場(chǎng)表示該流場(chǎng)在橫截面所在的平面內(nèi)并沒(méi)有被分隔為多個(gè)流場(chǎng)，即，該橫截面被分隔為幾個(gè)小塊、且?guī)讉€(gè)小塊之間在橫截面所在的平面內(nèi)彼此并不流體相通。需要專(zhuān)門(mén)指出的是，因?yàn)樗渲鶉傻膬?nèi)部并沒(méi)有煙氣通過(guò)，所以，在爐膛內(nèi)部設(shè)置了水冷柱的情況下，水冷柱圍成的內(nèi)部并不構(gòu)成爐膛的一部分。這里的爐膛中心線(xiàn)為爐膛的縱向中心線(xiàn)，在附圖中示出的橫截面中，例如，爐膛的縱向中心線(xiàn)體現(xiàn)為該橫截面的幾何中心。基于本發(fā)明的技術(shù)方案，徹底拋棄了傳統(tǒng)的扁長(zhǎng)的矩形截面形式的爐膛結(jié)構(gòu)，這有利于爐膛上部流場(chǎng)均勻、進(jìn)入各旋風(fēng)分離器的煙氣流量分配均勻。盡管附圖中都示出了爐膛內(nèi)設(shè)置了水冷柱，但是，爐膛內(nèi)也可以不設(shè)置水冷柱。如圖1-17中所示，所述至少兩組旋風(fēng)分離器圍繞爐膛中心線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)相同角度布置， 且各組旋風(fēng)分離器所在的所述橫截面的對(duì)應(yīng)邊的長(zhǎng)度均相等。如圖1、3-7、9_13中所示，所述至少兩組旋風(fēng)分離器至少包括一對(duì)旋風(fēng)分離器組； 且當(dāng)η為偶數(shù)時(shí)，在爐膛的所述橫截面中，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組分別布置在具有相同的中垂線(xiàn)的對(duì)應(yīng)邊上。這里的“至少包括一對(duì)旋風(fēng)分離器組”表示可以包括一對(duì)這樣的旋風(fēng)分離器組(例如，如附圖10中所示)，也可以包括多對(duì)這樣的旋風(fēng)分離器組(例如，如附圖 5中所示)。進(jìn)一步地，如圖5-6、12-13所示，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括一個(gè)旋風(fēng)分離器。有利地，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道與所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的另一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道在所述橫截面上關(guān)于所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)。例如，如圖13中所示，位于圖中上側(cè)的旋風(fēng)分離器的入口煙道的內(nèi)側(cè)起點(diǎn)P與爐膛外側(cè)墻角部A點(diǎn)的距離AP，與位于圖中下側(cè)的旋風(fēng)分離器的入口煙道的內(nèi)側(cè)起點(diǎn)Q與爐膛外側(cè)墻角部E點(diǎn)的距離EQ，以及另外兩個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的內(nèi)側(cè)起點(diǎn)的位置CT、GS，均相等。上述設(shè)計(jì)可以有效地實(shí)現(xiàn)每一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道的流量分配均勻。以上解釋和效果可以相似地應(yīng)用到本發(fā)明的其他的布置方式中。不過(guò)，如圖1、3_4、7、9、11中所示，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。有利地，在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。如圖1_2、4、7、9中所示，在所述橫截面中， 每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上，即兩個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的外側(cè)相鄰，靠近側(cè)墻中心，同時(shí)入口煙道的內(nèi)側(cè)均朝向外側(cè)墻兩側(cè)角部；或者，如圖11中所示，在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置，即兩個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的內(nèi)側(cè)相對(duì)，同時(shí)入口煙道的外側(cè)朝向外側(cè)墻兩側(cè)角部。η可以為奇數(shù)；且所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器或六組旋風(fēng)分離
ο如圖17中所示，所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，每一組旋風(fēng)分離器包括一個(gè)旋風(fēng)分離器，且每一組旋風(fēng)分離器包括一個(gè)旋風(fēng)分離器。如圖14-16中所示，所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，所述三組旋風(fēng)分離器中的每一組旋風(fēng)分離器包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。有利地，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。如圖14-16中所示，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上；或者在空間足夠大的情況下，在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置。可選地，所述大型循環(huán)流化床鍋爐還可包括置于爐膛中心線(xiàn)處、從布風(fēng)板延伸至頂棚的水冷柱，爐膛外側(cè)墻、水冷柱、頂棚和布風(fēng)板四者圍合成爐膛燃燒空間；所述水冷柱為由水冷壁圍成的柱面，水冷柱上設(shè)置了二次風(fēng)口，二次風(fēng)經(jīng)由二次風(fēng)口從水冷柱的內(nèi)部空間進(jìn)入到爐膛內(nèi)。水冷柱可以是上下均與爐膛外界大氣相通的，二次風(fēng)可通過(guò)獨(dú)立布設(shè)在水冷柱內(nèi)側(cè)的風(fēng)管經(jīng)二次風(fēng)口通入爐膛；水冷柱也可以是頂端和底端封閉，其內(nèi)部空間直接作為二次風(fēng)通道、經(jīng)二次風(fēng)口向爐膛內(nèi)供入二次風(fēng)。同時(shí)，爐膛外側(cè)墻上也可設(shè)置二次風(fēng)噴口。水冷柱的橫截面為與爐膛外側(cè)墻橫截面形狀相匹配的多邊形。有利地，在爐膛的所述橫截面中，所述水冷柱的橫截面關(guān)于所述多邊形的每一邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)。這樣，旋風(fēng)分離器的入口煙道所對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)空間完全相同，這有利于在爐膛中設(shè)置了水冷柱的情況下有效地實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行布置的旋風(fēng)分離器之間煙氣流量的均勻分配。所述水冷柱的橫截面形成的多邊形的邊數(shù)可以是爐膛的所述橫截面形成的多邊形的邊數(shù)的1倍、2倍或1/2。例如爐膛外側(cè)墻橫截面為正方形、水冷柱橫截面為正方形或八邊形；或爐膛外側(cè)墻橫截面為八邊形、水冷柱橫截面為正方形或八邊形；或爐膛外側(cè)墻橫截面為六邊形，水冷柱橫截面為六邊形或正三角形。有利地，所述水冷柱朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面可設(shè)置有擴(kuò)展受熱面，可在每個(gè)側(cè)面設(shè)置，也可只設(shè)置在部分側(cè)面上。進(jìn)一步地，所述擴(kuò)展受熱面為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。
可選地，在存在沒(méi)有布置旋風(fēng)分離器的外側(cè)墻的情況下，該外側(cè)墻的朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面設(shè)置有擴(kuò)展受熱面。所述擴(kuò)展受熱面可為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。多年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐的爐膛橫截面均為扁長(zhǎng)矩形，特別是鍋爐向大容量發(fā)展時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)均沿著將爐膛橫截面的扁長(zhǎng)程度進(jìn)一步擴(kuò)大的路線(xiàn)發(fā)展，本發(fā)明的大型循環(huán)流化床鍋爐突破了這一傳統(tǒng)思路。大截面爐膛設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵之處在于如何保證與爐膛相連的多個(gè)分離器的流量均勻，本發(fā)明是通過(guò)改善爐膛上部流場(chǎng)均勻性、同時(shí)分離器完全對(duì)稱(chēng)布置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。爐膛內(nèi)的氣固流動(dòng)實(shí)際上是時(shí)時(shí)脈動(dòng)的，每個(gè)瞬間都并不均勻，但如果氣固流量少的區(qū)域能夠迅速得到周邊區(qū)域的流量補(bǔ)償，爐內(nèi)流場(chǎng)就實(shí)現(xiàn)了自平衡、可以在宏觀(guān)上和連續(xù)的時(shí)間上呈現(xiàn)出均勻性。這種補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵就在于流量補(bǔ)償?shù)穆窂奖M可能的短，也就是說(shuō)爐膛截面上任意兩點(diǎn)的距離應(yīng)當(dāng)盡可能的短。因此，爐膛橫截面的形狀越趨于圓形，這種補(bǔ)償?shù)男Ч驮胶?。但圓形爐膛難以加工、制造和安裝，較為實(shí)用的是總體趨于圓形的多邊形，比如正方形、正六邊形及其近似形狀、正八邊形及其近似形狀等。旋風(fēng)分離器入口煙道所對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)空間很大程度上決定了流入其中的煙氣流量， 當(dāng)多個(gè)分離器并置時(shí)，完全對(duì)稱(chēng)的布置可以進(jìn)一步保證各分離器煙氣流量均勻。因此，本發(fā)明還突破傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器僅設(shè)在爐膛相對(duì)的兩側(cè)墻上的布置方法，分離器可以環(huán)繞爐膛布置，大大改善了多個(gè)分離器并行布置時(shí)的流量分配均勻性。通過(guò)在循環(huán)流化床鍋爐爐膛中心設(shè)置水冷柱，使二次風(fēng)不僅可以從爐膛外側(cè)墻噴入爐膛，還可以從爐膛中心噴入，解決了二次風(fēng)穿透深度對(duì)爐膛寬度和深度的限制，使得即便是大尺度的循環(huán)流化床鍋爐的爐膛，其橫截面形狀也可以突破常規(guī)的扁長(zhǎng)的矩形，轉(zhuǎn)而采用總體趨于圓形的多邊形。而且，所設(shè)置的水冷柱可在爐膛橫截面積不變的情況下，大幅度增加爐膛水冷受熱面的面積，不僅足以彌補(bǔ)爐膛橫截面總體趨于方形導(dǎo)致的爐膛外側(cè)墻面積的減少，使方形爐膛成為可能，而且更可以降低爐膛高度，降低鍋爐造價(jià)。爐膛外側(cè)墻橫截面可以為正方形、正六邊形、正八邊形，或者帶有四個(gè)相同的 135°切角的正方形所形成的八邊形、帶有三個(gè)相同的120°切角的正三角形所形成的六邊形等等，當(dāng)然也可以是其它的總體趨于圓形的形狀。此外，爐膛外側(cè)墻內(nèi)側(cè)和水冷柱外側(cè)均可布置擴(kuò)展受熱面，適宜布置擴(kuò)展受熱面的位置比傳統(tǒng)的矩形爐膛大大增加。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述實(shí)施例1如圖1和圖2所示的一種大型循環(huán)流化床鍋爐，爐膛上部與旋風(fēng)分離器連接處，即旋風(fēng)分離器入口煙道處的外側(cè)墻橫截面為正八邊形AB⑶EFGH，位于爐膛中心線(xiàn)上的水冷柱橫截面為正四邊形 A' C' E' G'，AB、CD、EF、GH 分別與 A' C'、C' E'、E' G'、G' A' 平行，外側(cè)墻與水冷柱均由水冷壁構(gòu)成，二者之間為爐膛的燃燒空間。4組旋風(fēng)分離器對(duì)稱(chēng)布置在爐膛的4面外側(cè)墻AB、⑶、EF、GH外側(cè)，每組旋風(fēng)分離器由2個(gè)旋風(fēng)分離器1、2組成， 每組的2個(gè)旋風(fēng)分離器背靠背布置在同一面?zhèn)葔ι?，水冷柱朝向爐膛空間的一側(cè)布置有擴(kuò)展受熱面3。水冷柱的頂部和底部封閉，其內(nèi)部空間直接作為二次風(fēng)道，水冷柱側(cè)墻中下部設(shè)有二層二次風(fēng)口 S，用于向爐膛內(nèi)噴入二次風(fēng)。可選的，外側(cè)墻也可以只布置2組旋風(fēng)分離器，如只在側(cè)墻AB和側(cè)墻EF上布置2組、4只分離器。可選的，爐膛上部橫截面也可以不是正八邊形，而是由帶有四個(gè)相同的135°切角的正方形所形成的八邊形，AB = CD = EF = GH與BC = DE = TO = HA?？蛇x的，本實(shí)施例中爐膛外側(cè)墻的AB、⑶、EF、GH邊可以分別與水冷柱的A' C'、 C' E'、E' G'、G' A'邊成45°角，如圖3所示；水冷柱的截面也可以為正八邊形，如圖 4與圖5所示；外側(cè)墻的單面?zhèn)葔ι弦部梢灾徊贾脝蝹€(gè)旋風(fēng)分離器，如圖6所示。擴(kuò)展受熱面3也可以設(shè)在爐膛外側(cè)墻的內(nèi)側(cè)，也如圖3所示。擴(kuò)展受熱面3可以過(guò)熱屏、再熱屏等汽冷屏，也可以布置水冷屏，水冷屏可以是從爐膛底部一直延伸至爐膛頂部。實(shí)施例2如圖7和圖8所示的一種大型循環(huán)流化床鍋爐，爐膛上部與旋風(fēng)分離器連接處的橫截面為正方形ACEG，位于爐膛中心線(xiàn)上的水冷柱橫截面為正方形A' C' E' G'，外側(cè)墻的AC、CE、EG、GA邊分別與水冷柱的A' C'、C' E'、E' G'、G' A'邊相互平行，4組旋風(fēng)分離器對(duì)稱(chēng)布置在爐膛的4面外側(cè)墻AC、CE、EG、GA外側(cè)，每組旋風(fēng)分離器由2個(gè)旋風(fēng)分離器1、2組成，每組的2個(gè)旋風(fēng)分離器背靠背布置在同一面?zhèn)葔ι?。水冷柱朝向爐內(nèi)燃燒空間的一側(cè)布置有擴(kuò)展受熱面3。水冷柱頂部和底部不封閉，其內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的二次風(fēng)管，與水冷柱側(cè)墻上的二次風(fēng)口 S相通，向爐膛內(nèi)噴入二次風(fēng)?？蛇x的，本實(shí)施例中水冷柱的截面也可以為正八邊形，如圖9與圖10所示，或者為帶有四個(gè)相同的135°切角的正方形所形成的八邊形?？蛇x的，每側(cè)墻上的旋風(fēng)分離器也可以靠近爐膛角部相向布置，旋風(fēng)分離器可以只布置在爐膛外側(cè)墻相對(duì)的兩面?zhèn)葔ι?，如?cè)墻AC和側(cè)墻GE，如圖10所示；也可以爐膛4 面外側(cè)墻上均分別布置一組分離器，如圖11所示?？蛇x的，外側(cè)墻的AC、CE、EG、GA邊也可以分別與水冷柱的A' C'、C' E'、 E' G'、G' A'邊成45°角，如圖11所示?？蛇x的，外側(cè)墻的單面?zhèn)葔ι弦部梢灾徊贾脝蝹€(gè)旋風(fēng)分離器，如圖12和圖13所
7J\ ο實(shí)施例3如圖14和圖15所示的一種大型循環(huán)流化床鍋爐，爐膛上部與旋風(fēng)分離器連接處的橫截面為正六邊形ABCDEF，位于爐膛中心線(xiàn)上的水冷柱橫截面也為正六邊形 A' B' C' D' E' F'，外側(cè)墻的AB、BC、CD、DE、EF、FA邊分別與水冷柱的A' B'、B' C'、 C' D'、D' E'、E' F'、F' A'邊相互平行，3組旋風(fēng)分離器對(duì)稱(chēng)布置在爐膛的3面外側(cè)墻AB、⑶、EF外側(cè)，每組旋風(fēng)分離器由2個(gè)旋風(fēng)分離器1、2組成，每組的2個(gè)旋風(fēng)分離器背靠背布置在同一面?zhèn)葔ι?，在水冷柱朝向爐內(nèi)燃燒空間的一側(cè)布置有擴(kuò)展受熱面3，中下部設(shè)有二次風(fēng)口 S。可選的，本實(shí)施例中外側(cè)墻的AB、BC、⑶、DE、EF、FA邊可以分別與水冷柱的 A' B'、B' C'、C' D'、D' E'、E' F'、F' A'邊成 60° 角，如圖 15 所示；水冷柱的截面也可以為正三角形，如圖16所示；外側(cè)墻與水冷柱橫截面均為六邊形、且對(duì)應(yīng)邊相互平行時(shí)，外側(cè)墻的單面?zhèn)葔ι弦部梢灾徊贾脝蝹€(gè)旋風(fēng)分離器，如圖17所示。可選的，外側(cè)墻的橫截面也可以為帶有三個(gè)相同的120°切角的正三角形所形成的六邊形，水冷柱橫截面可以為正三角形，如圖17所示。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種大型循環(huán)流化床鍋爐，包括 爐膛，具有豎直的爐膛中心線(xiàn)；和至少兩組旋風(fēng)分離器，每組旋風(fēng)分離器中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器具有一個(gè)與爐膛相通的入口煙道， 其中所述爐膛在旋風(fēng)分離器入口煙道處的由外側(cè)墻形成的橫截面為具有2Xn條邊的多邊形，其中η為大于1的正整數(shù)；所述多邊形關(guān)于所述多邊形的每一條邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)，且在η為2時(shí)，所述多邊形為正方形；每一個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的入口在所述橫截面上的兩個(gè)端點(diǎn)與所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)構(gòu)成的三角形全等；且在所述橫截面中，形成與每一個(gè)所述入口都相通的單一流場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述至少兩組旋風(fēng)分離器圍繞爐膛中心線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)相同角度布置，且各組旋風(fēng)分離器所在的所述橫截面的對(duì)應(yīng)邊的長(zhǎng)度均相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 所述至少兩組旋風(fēng)分離器至少包括一對(duì)旋風(fēng)分離器組；且當(dāng)η為偶數(shù)時(shí)，在爐膛的所述橫截面中，所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組分別布置在具有相同的中垂線(xiàn)的對(duì)應(yīng)邊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括一個(gè)旋風(fēng)分離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道與所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的另一個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道在所述橫截面上關(guān)于所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述一對(duì)旋風(fēng)分離器組中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器組包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一個(gè)旋風(fēng)分離器組中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 η為奇數(shù)；且所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器或六組旋風(fēng)分離器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，每一組旋風(fēng)分離器包括一個(gè)旋風(fēng)分離器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述至少兩組旋風(fēng)分離器包括三組旋風(fēng)分離器，所述三組旋風(fēng)分離器中的每一組旋風(fēng)分離器包括兩個(gè)旋風(fēng)分離器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器的入口煙道關(guān)于對(duì)應(yīng)邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以背靠背的方式彼此鄰近地布置在對(duì)應(yīng)邊上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在所述橫截面中，每一組旋風(fēng)分離器中的兩個(gè)旋風(fēng)分離器以彼此相對(duì)的方式分別布置在對(duì)應(yīng)邊的靠近爐膛角部的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，還包括置于爐膛中心線(xiàn)處、從布風(fēng)板延伸至頂棚的水冷柱，爐膛外側(cè)墻、水冷柱、頂棚和布風(fēng)板四者圍合成爐膛燃燒空間；所述水冷柱為由水冷壁圍成的柱面，水冷柱上設(shè)置了二次風(fēng)口，二次風(fēng)經(jīng)由二次風(fēng)口從水冷柱的內(nèi)部空間進(jìn)入到爐膛內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在爐膛的所述橫截面中，所述水冷柱的橫截面關(guān)于所述多邊形的每一邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中所述水冷柱的橫截面形成的多邊形的邊數(shù)是爐膛的所述橫截面形成的多邊形的邊數(shù)的1倍、2倍或1/2。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 所述水冷柱的橫截面在每一個(gè)所述全等三角形內(nèi)的形狀全等。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 所述水冷柱朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面上設(shè)置有擴(kuò)展受熱面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 所述擴(kuò)展受熱面為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。
22.根據(jù)權(quán)利要求2-21中任一項(xiàng)所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中在存在沒(méi)有布置旋風(fēng)分離器的外側(cè)墻的情況下，該外側(cè)墻的朝向爐膛燃燒空間的側(cè)面上設(shè)置有擴(kuò)展受熱面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的大型循環(huán)流化床鍋爐，其中 所述擴(kuò)展受熱面為過(guò)熱屏、再熱屏或水冷屏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛，具有豎直的爐膛中心線(xiàn)；和至少兩組旋風(fēng)分離器，每組旋風(fēng)分離器中的每一個(gè)旋風(fēng)分離器具有一個(gè)與爐膛相通的入口煙道，其中所述爐膛在旋風(fēng)分離器入口煙道處的由外側(cè)墻形成的橫截面為具有2×n條邊的多邊形，其中n為大于1的正整數(shù)；所述多邊形關(guān)于所述多邊形的每一條邊的中垂線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)，且在n為2時(shí)，所述多邊形為正方形，且每一個(gè)旋風(fēng)分離器入口煙道的入口在所述橫截面上的兩個(gè)端點(diǎn)與所述爐膛中心線(xiàn)與所述橫截面的交點(diǎn)構(gòu)成的三角形全等，且在所述橫截面中，形成與每一個(gè)所述入口都相通的單一流場(chǎng)。
文檔編號(hào)F23C10/18GK102226518SQ20111014033
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者呂清剛, 孫運(yùn)凱, 宋國(guó)良, 王東宇, 王小芳, 王海剛, 那永潔, 高鳴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所