專利名稱：一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床燃燒設備，尤其涉及一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床燃燒設備，屬于劣質(zhì)煤、固體廢棄物、城市和工業(yè)污泥、生物質(zhì)等劣質(zhì)燃料的燃燒設備，特別適合于含灰分少的生物質(zhì)的循環(huán)流化燃燒。
背景技術(shù)：
目前我國國內(nèi)的劣質(zhì)煤、固體廢棄物、污泥、生物質(zhì)等劣質(zhì)燃料的主要燃燒設備是鏈條爐、水冷振動爐排鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐等，根據(jù)不同的燃料選擇不同的爐型、不同的爐型具有各自的特點。循環(huán)流化床鍋爐是近年來發(fā)展起來的高效清潔的燃燒技術(shù)，燃料適應性廣，可燃用優(yōu)質(zhì)煤、劣質(zhì)煤、固體廢棄物、生物質(zhì)等燃料。由于其燃燒效率高，能同時進行爐內(nèi)脫硫、 脫硝等污染控制操作，具有低NOx和SOx排放等優(yōu)點，因而目前在電力市場得到了迅速的發(fā)展，正在向大型化方向發(fā)展，30萬千萬的循環(huán)流化床鍋爐已投入商業(yè)運行。然而在電力行業(yè)，劣質(zhì)煤、固體廢棄物、生物質(zhì)等燃料的使用容易導致發(fā)電事故，因而應用受到了一定限制。相反，在工業(yè)鍋爐領域，由于工業(yè)鍋爐的蒸發(fā)量小、運行靈活、檢修方便，因而劣質(zhì)煤、固體廢棄物、生物質(zhì)等燃料等日益受到青睞。傳統(tǒng)立式、單級循環(huán)流化床鍋爐存在爐身高，鍋爐島體積龐大等缺點，對廠房建設要求較高。同時鍋爐島的支撐鋼架以及鍋爐島本體的鋼耗較大，使得項目造價和初投資較高。針對立式循環(huán)流化床鍋爐在工業(yè)鍋爐領域的缺陷， 中國專利CN1786565A公布了一種臥式循環(huán)流化床燃燒設備及其循環(huán)燃燒方法，采用外置分離器、將傳統(tǒng)立式鍋爐的爐膛分為三個部分，從而有效降低了爐膛高度。但該技術(shù)采用了外置分離器，對生物質(zhì)等灰分少的燃料，外置分離器的工作負荷非常低，事實上發(fā)揮作用有限。中國專利CN89103129. 4公開了一種三漩渦內(nèi)分離循環(huán)床鍋爐，采用漩渦分離器，布置在爐膛出口處，進入分離器內(nèi)的物料溫度高，屬于高溫分離器。當物料內(nèi)可燃質(zhì)含量高時， 可燃質(zhì)容易在回料系統(tǒng)內(nèi)再燃結(jié)焦，影響鍋爐的正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明提出一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，一方面結(jié)構(gòu)布置緊湊，同時對物料進行中溫分離，避免可燃質(zhì)容易在回料系統(tǒng)內(nèi)再燃結(jié)焦，影響鍋爐的正常運行。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，它包括由主燃室密相區(qū)和主燃室稀相區(qū)組成的主燃室、副燃室、燃盡室和尾部煙道，在主燃室下部布置布風板，主燃室和副燃室之間有第二水冷壁隔墻，副燃室和燃盡室之間有第一水冷壁隔墻，在副燃室和燃盡室底部形成V形灰斗，其特征在于在燃盡室內(nèi)布置有水平旋風分離器，所述的水平旋風分離器的外筒由分離器隔墻、燃盡室后墻水冷壁和燃盡室側(cè)墻水冷壁圍成，分離器隔墻由分離器上圓弧段、分離器隔墻下部垂直段和分離器隔墻斜段組成，分離器上圓弧段、分離器隔墻下部垂直段和分離器隔墻斜段由膜式水冷壁制成，水平旋風分離器的中心筒從燃盡室側(cè)墻水冷壁兩側(cè)或者單側(cè)插入燃盡室；分離器隔墻下部垂直段與燃盡室后墻水冷壁和燃盡室側(cè)墻水冷壁圍成回料通道；在燃盡室后墻水冷壁的下部布置有松動風噴口，V形灰斗的壁面、物料溜道隔板、分離器隔墻斜段和燃盡室側(cè)墻水冷壁圍成物料溜道，松動風噴口與物料溜道正對順列布置；物料溜道隔板由耐火材料制成，物料溜道是一組沿著V形灰斗的壁面向下的孔道。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于當分離器中心筒只單側(cè)布置時，所述的水平旋風分離器的中心簡單側(cè)插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi的比為1/4 1/3 ；當分離器的中心筒雙側(cè)布置時，中心筒雙側(cè)插入燃盡室的深度h21和h22的和與爐膛寬度的比為1/4 1/3。 所述的水平旋風分離器的中心筒的直徑Dl與構(gòu)成分離器外筒的分離器隔墻上圓弧段直徑 D2的比為0. 4 0. 5。分離器隔墻下部垂直段與燃盡室后墻水冷壁的距離dl與中心簡直徑Dl的比例為0. 1 0. 2。針對工業(yè)鍋爐發(fā)電需求，本發(fā)明的技術(shù)特征在于在副燃室內(nèi)布置有過熱器。針對生物質(zhì)鍋爐要求降低爐膛燃燒溫度的需要，本發(fā)明的技術(shù)特征在于在主燃室稀相區(qū)內(nèi)布置有屏式受熱面。為了保證正?；亓?，松動風管連接松動風噴口，松動風噴口松動風流速為15 30m/sο本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果①本發(fā)明采用水平臥式布置，可大大降低鍋爐的高度，節(jié)省鍋爐鋼耗，從而有效地降低了鍋爐成本。同時由于鍋爐高度降低后，鍋爐廠房的建造成本可大幅度降低。鍋爐高度降低后，鍋爐的穩(wěn)定性好，可使鍋爐及廠房結(jié)構(gòu)更加緊湊，也便于檢修維護。②本發(fā)明分離器布置在燃盡室，一方面可使鍋爐布置更加緊湊，利于降低造價；另一方面分離器水冷壁隔墻相當于增加了受熱面，煙氣和物料經(jīng)過主燃室、副燃室、燃盡室內(nèi)等受熱面吸熱后，溫度降低到400 600°C，因而分離器工作溫度低，可避免回料系統(tǒng)內(nèi)因再燃而產(chǎn)生的結(jié)焦堵塞問題。③本發(fā)明在稀相區(qū)布置屏式受熱面，可降低燃燒溫度，延緩生物質(zhì)燃料燃燒的結(jié)渣問題。④本發(fā)明在副燃室內(nèi)布置過熱器，可產(chǎn)生過熱蒸汽用于發(fā)電和供熱。本發(fā)明由于采用水平布置的分離器，不但繼承了臥式循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應性廣、且燃燒效率高，爐內(nèi)脫硫、脫硝的優(yōu)點，而且使結(jié)構(gòu)布置更加緊湊，進一步降低了造價和空間利用面積。


圖1為本發(fā)明所提供帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為水平旋風分離器布置在燃盡室的結(jié)構(gòu)圖。圖3為圖2的A-A剖視圖。圖4為圖1的俯視圖，表示臥式循環(huán)流化床鍋爐布置一個中心筒的實施例。圖5為圖1的俯視圖，表示臥式循環(huán)流化床鍋爐布置兩個中心筒的實施例。圖中1-布風板；2-主燃室密相區(qū)；3-燃料給進裝置；4-屏式受熱面；5-主燃室稀相區(qū)；6-副燃室；7-燃盡室；8-分離器隔墻；9-中心筒；10-水平旋風分離器與尾部煙道連接通道；11-尾部煙道；12-省煤器；13-空氣預熱器；14-灰斗；15-鍋爐的煙道；16-松
4動風管；17-松動風噴口 ；18-物料溜道；19-V形灰斗；20-回料器；21-返料口 ；22-過熱器；23-燃盡室后墻水冷壁；24-燃盡室側(cè)墻水冷壁；25-水平旋風分離器；26-分離器隔墻下部垂直段；27-回料通道；28-分離器隔墻斜段；29-物料溜道隔板；30-第一水冷壁隔墻； 31-第二水冷壁隔墻；32-V形灰斗的壁面；81-分離器隔墻上圓弧段。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
及工作過程作進一步的說明。圖1為本發(fā)明所提供帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)原理示意圖，它包括由主燃室密相區(qū)2和主燃室稀相區(qū)5組成的主燃室、副燃室6、燃盡室7和尾部煙道11，在主燃室下部布置布風板1，主燃室和副燃室6之間有第二水冷壁隔墻31，副燃室 6和燃盡室7之間有第一水冷壁隔墻30，在副燃室6和燃盡室7底部形成V形灰斗19。在燃盡室7內(nèi)布置有水平旋風分離器25，所述的水平旋風分離器25的外筒由分離器隔墻8、 燃盡室后墻水冷壁23和燃盡室側(cè)墻水冷壁M圍成，分離器隔墻8由分離器上圓弧段81、分離器隔墻下部垂直段26和分離器隔墻斜段觀組成，水平旋風分離器的中心筒9從燃盡室側(cè)墻水冷壁M兩側(cè)或者單側(cè)插入燃盡室7 ；分離器隔墻下部垂直段沈與燃盡室后墻水冷壁23和燃盡室側(cè)墻水冷壁M圍成回料通道27。圖2為水平旋風分離器布置在燃盡室的結(jié)構(gòu)圖，圖3為圖2的A-A剖視圖。在燃盡室后墻水冷壁23的下部布置松動風噴口 17，V形灰斗的壁面32、物料溜道隔板四、分離器隔墻斜段觀和燃盡室側(cè)墻水冷壁M圍成物料溜道18，松動風噴口 17與物料溜道18正對順列布置。松動風噴口松動風流速為15 30m/s。所述的水平旋風分離器的中心筒9的直徑Dl與構(gòu)成分離器外筒的分離器隔墻上圓弧段81直徑D2的比為0. 4 0. 5。分離器隔墻下部垂直段沈與燃盡室后墻水冷壁23的距離dl與中心筒9直徑Dl的比例為0. 1 0. 2。圖4為圖1的俯視圖，表示臥式循環(huán)流化床鍋爐布置一個中心筒的實施例。圖5 為圖1的俯視圖，表示臥式循環(huán)流化床鍋爐布置兩個中心筒的實施例。當只單側(cè)布置中心筒時，中心簡單側(cè)插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi的比為1/4 1/3 ；當雙側(cè)布置中心筒時，水平旋風分離器的中心筒雙側(cè)插入燃盡室的深度h21和h22的和與爐膛寬度的比為 1/4 1/3。燃料從燃料給進裝置3送入、支持燃燒的空氣從布風板1送入，燃料依次在主燃室密相區(qū)2、主燃室稀相區(qū)5、副燃室6和燃盡室7內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的攜帶顆粒物料的煙氣通過水平旋風分離器25分離，煙氣通過水平旋風分離器與尾部煙道連接通道10進入尾部煙道11，依次流過省煤器12和空氣預熱器13，部分灰顆粒落入灰斗14，煙氣則流入鍋爐的煙道15。副燃室6與燃盡室7之間的V形灰斗19和水平旋風分離器25均可分離煙氣中的顆粒物料。煙氣中的顆粒物料流經(jīng)副燃室6和燃盡室7之間的V形灰斗19時，由于慣性分離作用，一些顆粒物料被分離并沉積在V形灰斗中。沒有分離下來的顆粒物料隨著煙氣繼續(xù)流入布置在燃盡室7內(nèi)的水平旋風分離器25，在水平旋風分離器25內(nèi)得到進一步分離，水平旋風分離器25分離下來的顆粒物料沿著回料通道27，在松動風噴口 17噴出的回料風的作用下，半依靠重力半依靠風力的作用下流過物料溜道18，與V形灰斗19內(nèi)的顆粒物料匯合，然后通過V形灰斗19下部的回料器20送入密相區(qū)的返料口 21，顆粒物料從返料口 21進入主燃室密相區(qū)2，從而實現(xiàn)物料的循環(huán)。通過顆粒物料循環(huán)一方面可循環(huán)燃燒未燃盡的碳顆粒，提高燃燒效率，另一方面還可以提高主燃室、副燃室的顆粒物料濃度，提高傳熱系數(shù)。 對要求提供過熱器蒸汽的鍋爐，在副燃室6內(nèi)布置有過熱器22，可產(chǎn)生過熱蒸汽， 根據(jù)過熱蒸汽的溫度確定過熱器面積的大小。當燃燒生物質(zhì)燃料時，為降低主燃室稀相區(qū)出口的溫度，在主燃室稀相區(qū)5內(nèi)布置有屏式受熱面4，屏式受熱面4內(nèi)可通水或者蒸汽，屏式受熱面4可布置一組或者多組，當通入水時為蒸發(fā)受熱面，當通入蒸汽時為過熱器。
權(quán)利要求
1.一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，它包括由主燃室密相區(qū)( 和主燃室稀相區(qū)(5)組成的主燃室、副燃室(6)、燃盡室(7)和尾部煙道(11)，在主燃室下部布置布風板(1)，主燃室和副燃室(6)之間有第二水冷壁隔墻(31)，副燃室(6)和燃盡室(7) 之間有第一水冷壁隔墻(30)，在副燃室(6)和燃盡室(7)底部形成V形灰斗(19)，其特征在于在燃盡室(7)內(nèi)布置有水平旋風分離器(25)，所述的水平旋風分離器0 的外筒由分離器隔墻(8)、燃盡室后墻水冷壁和燃盡室側(cè)墻水冷壁04)圍成，分離器隔墻(8) 由分離器上圓弧段(81)、分離器隔墻下部垂直段06)和分離器隔墻斜段08)組成，水平旋風分離器的中心筒(9)從燃盡室側(cè)墻水冷壁04)兩側(cè)或者單側(cè)插入燃盡室(7)；分離器隔墻下部垂直段06)與燃盡室后墻水冷壁和燃盡室側(cè)墻水冷壁04)圍成回料通道 (27)；在燃盡室后墻水冷壁的下部布置松動風噴口(17)，V形灰斗的壁面(32)、物料溜道隔板( )、分離器隔墻斜段08)和燃盡室側(cè)墻水冷壁圍成物料溜道(18)，松動風噴口 (17)與物料溜道(18)正對順列布置。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的水平旋風分離器的中心筒只在單側(cè)插入時，插入燃盡室的深度h2與爐膛寬度hi 的比為1/4 1/3 ；當水平旋風分離器的中心筒雙側(cè)插入時，插入燃盡室的深度h21和h22 的和與爐膛寬度的比為1/4 1/3，且h21 =h22。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的水平旋風分離器的中心筒(9)的直徑Dl與構(gòu)成分離器外筒的分離器隔墻上圓弧段(81)直徑D2的比為0. 4 0. 5。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于分離器隔墻下部垂直段06)與燃盡室后墻水冷壁03)的距離dl與中心筒(9)直徑Dl 的比例為0. 1 0.2。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于在所述的副燃室(6)內(nèi)布置有過熱器02)。
6.按照權(quán)利要求4所述的一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于在主燃室稀相區(qū)(5)內(nèi)布置有屏式受熱面G)。
全文摘要
一種帶有水平旋風分離器的臥式循環(huán)流化床鍋爐，屬于劣質(zhì)煤、固體廢棄物、污泥或生物質(zhì)等劣質(zhì)燃料的燃燒設備，特別適用于含灰分少的生物質(zhì)鍋爐的流化燃燒。它由主燃室、副燃室、燃盡室和尾部煙道構(gòu)成，燃盡室內(nèi)布置有水平旋風分離器。本發(fā)明改變了立式循環(huán)流化床的單級、立式循環(huán)結(jié)構(gòu)；能有效減小鍋爐高度，降低對廠房建設高度的要求；同時在燃盡室內(nèi)集成布置水平旋風分離器，使結(jié)構(gòu)更加緊湊；有利于循環(huán)床鍋爐的小型化，能有效降低成本。本鍋爐具有循環(huán)流化床所有的優(yōu)點，可燃用劣質(zhì)煤、固體廢棄物、城市與工業(yè)污泥、生物質(zhì)等燃料，燃料適應性廣，是一種能夠清潔燃燒、結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長的高效燃燒設備。
文檔編號F23C10/18GK102537943SQ201210014929
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者周曉彬, 康建斌, 張衍國, 李俊臣, 李清海, 王謙 申請人:北京熱華能源科技有限公司, 清華大學