專(zhuān)利名稱(chēng)：20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
福建省的主要能源資源是煤炭，已探明的煤炭?jī)?chǔ)量約15億噸，其中無(wú)煙煤占98. 3%。福建無(wú)煙煤有著獨(dú)特的燃燒性質(zhì)，主要體現(xiàn)在(I)揮發(fā)分極低(Var〈4%); (2)著火點(diǎn)溫度高，一般在600°C左右；(3)碳化程度高，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，不易燃盡；(4)灰熔點(diǎn)較低，易結(jié)焦；(5)煤種細(xì)粉含量大，粒徑小于I. Omm粒子重量百分比為47%以上；另外，由于福建無(wú) 煙煤煤質(zhì)脆易爆裂，煤粒在揮發(fā)份析出階段熱爆和燃燒過(guò)程磨損也會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)粉。福建無(wú)煙煤的這些特點(diǎn)使得它很難在煤粉爐中燃燒，以前基本是采用鏈條爐和沸騰爐燃燒，但它在鏈條爐和沸騰爐中的燃燒效率也普遍不高。循環(huán)流化床鍋爐以其物料流態(tài)化循環(huán)燃燒的特點(diǎn)，使燃料顆粒在爐內(nèi)高溫區(qū)的滯留時(shí)間可以大大增加直至燃盡，因此燃燒效率顯著提高，目前已成為燃燒福建無(wú)煙煤的首選爐型。燃燒科學(xué)理論告訴我們，影響燃料燃燒有3個(gè)主要因素，即所謂的“3T”原則溫度(Temperature)、時(shí)間(Time)、擾動(dòng)(Turbulent);大型循環(huán)流化床鍋爐因其較高的爐膛高度，強(qiáng)烈的擾動(dòng)、合適的流化速度和爐膛燃燒溫度等特點(diǎn)在燃燒福建無(wú)煙煤時(shí)效果較好，飛灰含碳量較低，燃燒效率較高。但中小型循環(huán)流化床鍋爐特別是35t/h及以下的鍋爐(容量10-35t/h,即本案所謂的20t/h級(jí)CFB鍋爐)在燃燒福建無(wú)煙煤時(shí)的效果卻不盡如人意，反映在其飛灰含碳量普遍偏高，燃燒效率和熱效率偏低，目前福建省在用容量為15-35t/h的循環(huán)流化床鍋爐大多熱效率< 70%，飛灰含碳量> 30%，其主要原因是爐膛燃燒溫度及煤顆粒停留時(shí)間設(shè)計(jì)不合理，具體反映在爐膛高度不夠、蒸發(fā)受熱面布置不合理等。針對(duì)福建無(wú)煙煤特殊的燃燒特性，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，對(duì)于提高福建省能源資源的利用效率，加大福建無(wú)煙煤的開(kāi)發(fā)利用，降低本地企業(yè)對(duì)省外煙煤的依賴(lài)，減緩煤炭交通運(yùn)輸壓力，提高鍋爐效率，降低企業(yè)的燃料成本等具有重要意義。另外，由于福建無(wú)煙煤的典型性，本發(fā)明的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)對(duì)于燃燒南方八省其它地區(qū)的無(wú)煙煤也具有重要的借鑒價(jià)值！

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，該鍋爐可解決小型循環(huán)流化床鍋爐燃燒福建無(wú)煙煤燃燒效率偏低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)福建無(wú)煙煤的高效利用，降低企業(yè)的動(dòng)力成本及污染物控制成本，節(jié)能減排。該鍋爐發(fā)明可廣泛應(yīng)用于造紙、印染、化工、食品等使用中小型工業(yè)鍋爐作為熱源的行業(yè)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明是一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，它包括爐膛、兩個(gè)旋風(fēng)分離器、返料器、煙道；所述的爐膛由膜式水冷壁和布風(fēng)板圍合而成，水冷壁由水冷壁管形成的前后墻和側(cè)墻及頂棚管組成，水冷壁下部設(shè)有一、二次風(fēng)口，二次風(fēng)風(fēng)口處設(shè)有噴嘴，爐膛上部設(shè)置有爐膛煙氣出口 ；所述的兩個(gè)旋風(fēng)分離器與爐膛煙氣出口相連接；所述的返料器與旋風(fēng)分離器固體顆粒出口和爐膛下部分別相連接；旋風(fēng)分離器煙氣出口連接S型煙道，S型煙道連接尾部煙道，其特征在于在爐膛內(nèi)壁敷設(shè)了衛(wèi)燃帶；所述的用于送入二次風(fēng)的噴嘴由兩組或兩組以上噴嘴組成，每組噴嘴有四個(gè)，分別布置于爐膛四角，噴嘴采用同一水平面切圓布置或錯(cuò)層切圓布置；爐膛燃燒室為瘦高型結(jié)構(gòu)。所述的衛(wèi)燃帶敷設(shè)于爐膛密相區(qū)上部或稀相區(qū)中部，敷設(shè)高度為2-3m。所述的衛(wèi)燃帶敷設(shè)于爐膛密相區(qū)上部和稀相區(qū)中部，敷設(shè)高度為2-3m。所述的同組四角布置的四個(gè)噴嘴可設(shè)置在同一爐膛水平截面上，或錯(cuò)開(kāi)設(shè)置在不
同水平截面上，同一組噴嘴的中心線(xiàn)在同一爐膛水平截面內(nèi)的投影應(yīng)形成一個(gè)水平的切圓，且同組二次風(fēng)噴嘴噴出的二次風(fēng)在俯視圖上為一切圓結(jié)構(gòu)。所述的爐膛燃燒室為瘦高型結(jié)構(gòu)，其比同容量、燃燒熱值相近的煙煤的循環(huán)流化床鍋爐高3 — 5m。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下幾大特點(diǎn)
一、在爐膛密相區(qū)上部或稀相區(qū)中部敷設(shè)衛(wèi)燃帶具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)在爐膛密相區(qū)上部敷設(shè)衛(wèi)燃帶可使燃料入口附近保持較高的溫度，有利于煤顆粒迅速穩(wěn)定著火，更重要的是，溫度升高會(huì)使密相區(qū)燃燒份額增加，產(chǎn)生足夠多的熱量，由煙氣、循環(huán)灰?guī)胂∠鄥^(qū)，提高稀相區(qū)的燃燒溫度；(2)在稀相區(qū)中部敷設(shè)衛(wèi)燃帶，一方面有利于提高稀相區(qū)燃燒溫度，進(jìn)而提高無(wú)煙煤顆粒的燃燼率；另一方面，稀相區(qū)吸熱面因受屏蔽而減少，其減少的蒸發(fā)受熱面必然要通過(guò)提升爐膛的高度來(lái)補(bǔ)償，而爐膛高度的提升則有利于延長(zhǎng)細(xì)煤焦顆粒在燃燒室的停留時(shí)間，有利于細(xì)煤焦顆粒的燃盡；(3)兩區(qū)域均敷設(shè)衛(wèi)燃帶，可提高爐膛整體的溫度，并使?fàn)t膛溫度沿爐高分布更加均勻，提高煤顆粒的燃燒速率，進(jìn)而提高煤顆粒的燃盡率。二、二次風(fēng)噴嘴采用切圓布置，能夠增強(qiáng)二次風(fēng)的擾動(dòng)能力，可有效地延長(zhǎng)飛灰顆粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，也有利于增加爐膛上部稀相區(qū)中心區(qū)域的氧濃度及顆粒濃度，從而使煤顆粒盡可能的燃盡，提高燃燒效率。三、鍋爐設(shè)計(jì)中選用的瘦高型燃燒室，比同容量、燃燒熱值相近的煙煤的循環(huán)流化床鍋爐高3 — 5m，鍋爐爐膛燃燒室高度的提升，延長(zhǎng)了細(xì)煤焦顆粒的一次停留時(shí)間，有效地提高了細(xì)粉含量較高的福建無(wú)煙煤的燃盡率。四、爐膛燃燒溫度控制在950 1000°C之間，可提高煤顆粒的燃燒速率，降低其燃盡所需時(shí)間，有利于提高煤粉顆粒燃盡率，同時(shí)，在此溫度范圍內(nèi)，爐膛不易結(jié)渣。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)福建無(wú)煙煤的燃燒特性，采用爐膛內(nèi)壁敷設(shè)衛(wèi)燃帶，二次風(fēng)噴嘴切圓布置的技術(shù)方案，提高了爐膛溫度，延長(zhǎng)了煤顆粒在爐膛內(nèi)高溫區(qū)的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了小型循環(huán)流化床鍋爐燃燒燃燒福建無(wú)煙煤穩(wěn)定著火和高效燃盡的目標(biāo)，且技術(shù)簡(jiǎn)單可靠，便于鍋爐的批量生產(chǎn)與廣泛應(yīng)用。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖I是本發(fā)明20t/h高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐示意圖；圖2是本發(fā)明同組二次風(fēng)噴口的布置第一個(gè)實(shí)施例的正視示意 圖3是圖2沿A-A線(xiàn)的剖視 圖4是圖2沿B-B線(xiàn)的剖視 圖5是本發(fā)明同組二次風(fēng)噴口的布置第二個(gè)實(shí)施例的正視示意 圖6是圖5沿A-A線(xiàn)的剖視 圖7是本發(fā)明同組二次風(fēng)噴口的布置第三個(gè)實(shí)施例的正視示意圖；
圖8是圖7沿A-A線(xiàn)的剖視 圖9是本發(fā)明的切圓燃燒俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明是一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，它包括膜式水冷壁爐膛I、絕熱旋風(fēng)分離器15、返料系統(tǒng)12、上鍋筒17、下鍋筒20、S型煙道18和豎井煙道19。所述膜式水冷壁爐膛I密相區(qū)上部敷設(shè)高約2m的衛(wèi)燃帶31，稀相區(qū)中部敷設(shè)高約2m的衛(wèi)燃帶32使?fàn)t膛維持較高的溫度，本發(fā)明也可只在在爐膛I密相區(qū)上部敷設(shè)衛(wèi)燃帶31或只在稀相區(qū)中部敷設(shè)衛(wèi)燃帶32。爐膛出口 2與所述絕熱旋風(fēng)分離器15側(cè)口相接，其上部中心出口筒16與S型煙道18相通，S型煙道18出口連接豎井煙道19 ;所述絕熱旋風(fēng)分離器分離器15下部立管14通過(guò)U型回料器13與返料系統(tǒng)12相接；膜式水冷壁爐膛I內(nèi)下部為倒梯形燃燒室7 ;所述返料系統(tǒng)12與流化床燃燒室7相通；位于流化床燃燒室7底部的水冷式布風(fēng)板9，其上設(shè)有鐘罩式風(fēng)帽，其下連有一次風(fēng)室10和排渣口 11 ;二次風(fēng)口采用雙層布置，在布風(fēng)板上方爐體截面的四角上布置下二次風(fēng)噴口 5，上二次風(fēng)噴口 4 ;所述S型煙道18內(nèi)布置有對(duì)流管束，所述豎井煙道19內(nèi)依次布置省煤器、空氣預(yù)熱器。本發(fā)明的爐膛I燃燒室采用瘦高型結(jié)構(gòu)，從而提高循環(huán)流化床鍋爐對(duì)福建無(wú)煙煤的適應(yīng)性。本發(fā)明的上二次風(fēng)與下二次風(fēng)均由一組噴嘴30送入，每組噴嘴30有四個(gè)，分別布置于爐膛I四角。同組四角布置的四個(gè)噴嘴30可設(shè)置在同一爐膛I水平截面，也可設(shè)置在不同水平截面上，但同一組噴嘴30的中心線(xiàn)在同一爐膛I水平截面內(nèi)的投影應(yīng)形成一個(gè)水平的切圓，且同組二次風(fēng)噴嘴30噴出的二次風(fēng)在俯視圖上為一切圓結(jié)構(gòu)。滿(mǎn)足上述二次風(fēng)噴嘴30布置要求的方案有多種，下面三例為常用的布置方式。如圖2、圖3、圖4、圖9所示，同組的4個(gè)噴嘴30分別設(shè)置在爐膛I四角，對(duì)角布置的噴嘴b與噴嘴d位于同一水平截面上，噴嘴c位于該平面下，噴嘴a位于該平面上，同組噴嘴的中心線(xiàn)在同一爐膛I水平截面內(nèi)的投影形成一個(gè)水平的切圓Y。如圖5、圖6、圖9所示，同組的四個(gè)噴嘴30分別設(shè)置在爐膛I水平截面的四角，四個(gè)噴嘴al、bl、cl、dl位于同一水平截面上，同組噴嘴的中心線(xiàn)在爐膛I水平截面內(nèi)形成一個(gè)水平的切圓Y。如圖7、圖8、圖9所示，同組的4個(gè)噴嘴30分別設(shè)置在爐膛四角，對(duì)角布置的噴嘴a2與噴嘴c2位于同一水平截面上,對(duì)角布置的噴嘴b2與d2位于同一水平截面上,兩水平面存在一高度差，同組噴嘴的中心線(xiàn)在同一爐膛I水平截面內(nèi)的投影形成一個(gè)水平的切圓Y。
本發(fā)明的工作原理
煙氣的走向流化床 燃燒室I所需的一次風(fēng)從左右兩側(cè)風(fēng)道引入一次風(fēng)室10，一次風(fēng)通過(guò)水冷式布風(fēng)板9上布置的鐘罩式風(fēng)帽均勻進(jìn)入膜式水冷壁爐膛I流化床料；二次風(fēng)通過(guò)分布在爐膛前后墻上的二次風(fēng)進(jìn)口 4和5，送入膜式水冷壁爐膛I的中下部空間，無(wú)煙煤由滑差變速電機(jī)帶動(dòng)螺旋給煤機(jī)正壓沿著進(jìn)煤口 8送至爐膛下部，在距布風(fēng)板9 一定高度被點(diǎn)燃，燃燒后的煙氣經(jīng)爐膛上部出口 2進(jìn)入絕熱旋風(fēng)分離器15，旋風(fēng)分離器將煙氣夾帶的一部分物料分離下來(lái)，通過(guò)返料系統(tǒng)12返回爐膛循環(huán)再燃；分離后的煙氣經(jīng)中心出口筒16、S型煙道18和豎井煙道19排出鍋爐；無(wú)煙煤燃燒后的底渣從爐膛底部排渣管10排出，飛灰流經(jīng)S型煙道18從豎井煙道19排出；S型煙道18布置有對(duì)流管束，豎井煙道19依次布置有省煤器、空氣預(yù)熱器。汽水的走向鍋爐的給水經(jīng)過(guò)水平布置的光管式省煤器加熱后由吊掛管進(jìn)入上鍋筒17。上鍋筒17內(nèi)的鍋水由集中下降管、對(duì)流管束下降管分別進(jìn)入水冷壁下集箱、下鍋筒20，接著下鍋筒20中一部分鍋水由集中下降管進(jìn)入下集箱，其余部分鍋水進(jìn)入對(duì)流管束上升管，下集箱中的水進(jìn)入水冷壁管，然后由水冷壁上集箱汽水引出管及對(duì)流管束汽水引出管進(jìn)入上鍋筒17，上鍋筒17內(nèi)設(shè)有汽水分離裝置。
權(quán)利要求
1.一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，它包括爐膛、兩個(gè)旋風(fēng)分離器、返料器、煙道；所述的爐膛由膜式水冷壁和布風(fēng)板圍合而成，水冷壁由水冷壁管形成的前后墻和側(cè)墻及頂棚管組成，水冷壁下部設(shè)有一、二次風(fēng)口，二次風(fēng)口處設(shè)有噴嘴，爐膛上部設(shè)置有爐膛煙氣出口 ；所述的兩個(gè)旋風(fēng)分離器與爐膛煙氣出口相連接；所述的返料器與旋風(fēng)分離器固體顆粒出口和爐膛下部分別相連接；旋風(fēng)分離器煙氣出口連接S型煙道，S型煙道連接尾部煙道，其特征在于在爐膛內(nèi)壁敷設(shè)了衛(wèi)燃帶；所述的用于送入二次風(fēng)的噴嘴由兩組或兩組以上噴嘴組成，每組噴嘴有四個(gè)，分別布置于爐膛四角，噴嘴采用同一水平面切圓布置或錯(cuò)層切圓布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的衛(wèi)燃帶敷設(shè)于爐膛密相區(qū)上部或稀相區(qū)中部，敷設(shè)高度為2-3m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的衛(wèi)燃帶敷設(shè)于爐膛密相區(qū)上部和稀相區(qū)中部，敷設(shè)高度為2-3m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的同組四角布置的四個(gè)噴嘴可設(shè)置在同一爐膛水平截面上，或錯(cuò)開(kāi)設(shè)置在不同水平截面上，同一組噴嘴的中心線(xiàn)在同一爐膛水平截面內(nèi)的投影應(yīng)形成一個(gè)水平的切圓，且同組二次風(fēng)噴嘴噴出的二次風(fēng)在俯視圖上為一切圓結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于所述的爐膛燃燒室為瘦高型結(jié)構(gòu)，其比同容量、燃燒熱值相近的煙煤的循環(huán)流化床鍋爐高 3_5m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種20t/h級(jí)高效燃燒福建無(wú)煙煤的循環(huán)流化床鍋爐，主要特點(diǎn)(1)在爐膛密相區(qū)上部或/和稀相區(qū)中部敷設(shè)了衛(wèi)燃帶；(2)二次風(fēng)由兩組或兩組以上噴嘴送入，每組噴嘴有四個(gè)，分別布置于爐膛四角，二次風(fēng)采用同一水平面切圓布置或錯(cuò)層切圓布置；(3)爐膛燃燒室為瘦高型結(jié)構(gòu)。按此技術(shù)方案設(shè)計(jì)出的循環(huán)流化床鍋爐能較好的適應(yīng)福建無(wú)煙煤的燃燒，確保福建無(wú)煙煤能穩(wěn)定著火，有較高的燃盡率。本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，該類(lèi)中小型鍋爐可廣泛應(yīng)用于需要蒸汽供熱的化工、造紙、印染、食品等行業(yè)。
文檔編號(hào)F23L9/00GK102818260SQ20121033182
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者何宏舟, 趙龍飛 申請(qǐng)人:集美大學(xué)