燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用煤燃料的有機(jī)工質(zhì)流化床鍋爐，包括布風(fēng)裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，布風(fēng)裝置設(shè)有一塊布風(fēng)板，布風(fēng)板呈V字型，布風(fēng)板上設(shè)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔從布風(fēng)板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮?。幻芟鄥^(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；稀相區(qū)上部設(shè)置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置所述尾部對流受熱面部件；有機(jī)工質(zhì)鍋爐使用煤燃料。本發(fā)明使用煤顆粒代替水煤漿，免卻了制漿工藝，降低了有機(jī)工質(zhì)鍋爐的使用成本。
【專利說明】燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種工業(yè)鍋爐，尤其涉及一種燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)工質(zhì)鍋爐能在較低的運行壓力下，獲得較高的工作溫度，具有低壓、高溫的技術(shù)特性，與利用蒸汽加熱相比，有機(jī)工質(zhì)具有加熱均勻、操作簡單、安全環(huán)保、節(jié)約能源、控溫精度高、操作壓力低等優(yōu)點。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，有機(jī)工質(zhì)已被作為傳熱介質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)有機(jī)工質(zhì)鍋爐采用層燃或室然燃燒方式，主要存在的問題是:最高燃燒溫度在1450°C以上，易結(jié)焦；著火條件差，燃燒不穩(wěn)定；鍋爐煤種適應(yīng)性差，需要II類以上煙煤作為燃料，運行成本高；負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍小，低負(fù)荷時易使燃燒率低大幅降低；屬于高溫燃燒，污染物排放高。
[0003]諸多問題的存在影響了有機(jī)工質(zhì)鍋爐的推廣和使用，研究開發(fā)一種替代傳統(tǒng)有機(jī)工質(zhì)鍋爐，對有機(jī)工質(zhì)鍋爐技術(shù)的應(yīng)用推廣和節(jié)能減排具有重大意義。本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于設(shè)計制造一種燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，擴(kuò)大有機(jī)工質(zhì)鍋爐燃料的來源，降低其使用成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，包括布風(fēng)裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，布風(fēng)裝置設(shè)有一塊布風(fēng)板，布風(fēng)板呈V字型，布風(fēng)板上設(shè)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔從布風(fēng)板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；稀相區(qū)上部設(shè)置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置尾部對流受熱面部件；有機(jī)工質(zhì)鍋爐使用粒徑為0.001-20mm的煤顆粒作為燃料。
[0006]布風(fēng)板呈V字型，可使布風(fēng)板上的較大顆粒自動向布風(fēng)板中部運動，這樣可使影響流化質(zhì)量的較大顆粒順利地從布風(fēng)板中部的排料管排出，布風(fēng)板中部的通風(fēng)孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得中部的出風(fēng)量大，而越向邊緣出風(fēng)量越小，這種風(fēng)量不均勻的送風(fēng)方式，促使在密相區(qū)內(nèi)部形成流化床料和燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動。燃燒室的密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了上述流化床料與燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動，在密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管形成受熱面，以吸收密相區(qū)燃料燃燒所釋放的熱量，使密相區(qū)床溫控制在850?1050°C;埋管布置在倒梯臺形密相區(qū)的回流區(qū)，避免了布風(fēng)板上面主氣流帶著顆粒直接沖刷而造成的埋管快速磨損。
[0007]優(yōu)選地，通風(fēng)孔為長條形孔或圓形孔。
[0008]優(yōu)選地，埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的兩側(cè)或四周。
[0009]優(yōu)選地，埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片，以進(jìn)一步減輕燃料對埋管的磨損，延長埋管的使用壽命；杜絕埋管破損后有機(jī)工質(zhì)泄露進(jìn)入燃燒室引起的安全事故。[0010]優(yōu)選地，水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁，充分高效吸收高溫?zé)煔獾妮椛錈崃亢蛯α鳠崃?，使整個燃燒室煙溫低于灰熔點，防止燃燒室與后續(xù)受熱面結(jié)焦。
[0011 ] 優(yōu)選地，漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。分離下來的煤顆粒團(tuán)經(jīng)回輸通道滑移進(jìn)入密相區(qū)，實現(xiàn)了燃料的循環(huán)燃燒，強(qiáng)化了可燃?xì)怏w與空氣的混合燃盡，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。
[0012]優(yōu)選地，對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預(yù)熱器之一，進(jìn)一步吸收煙氣的熱量，使排煙溫度降至合理水平。
[0013]優(yōu)選地,所述煤顆粒粒徑小于10_。采用粒徑細(xì)小的煤顆粒有利于改善流化質(zhì)量，和煤顆粒的充分燃燒。
[0014]優(yōu)選地，有機(jī)工質(zhì)鍋爐還包括燃料投料口，設(shè)置在稀相區(qū)前墻或左右墻，能夠適應(yīng)不同的操作環(huán)境。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)了煤炭在有機(jī)工質(zhì)鍋爐內(nèi)低溫、高效潔凈燃燒，并具有負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、運行費用低、降低勞動強(qiáng)度、降低使用成本，在燃燒過程中直接脫硫脫硝、可對燃燒過程實施深度經(jīng)濟(jì)脫硫、減少NOx的排放、輔助配套系統(tǒng)簡潔可靠、節(jié)省設(shè)備投資等優(yōu)點。
[0016]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐一個較佳實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中的布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖1種的布風(fēng)板的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的較佳實施例所提供的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐包括:風(fēng)箱1、布風(fēng)板2、密相區(qū)3、燃料投料口 4、稀相區(qū)5、旋渦分離燃盡裝置6、尾部對流受熱面部件7、出口煙道8。
[0021]用作本發(fā)明有機(jī)工質(zhì)鍋爐中的煤，需要預(yù)先破碎成較小顆粒狀，應(yīng)至少保證煤顆粒粒徑小于20mm，為了達(dá)到更好的燃燒效果，最好保證粒徑小于10mm。
[0022]如圖1所示，送風(fēng)機(jī)送風(fēng)進(jìn)入風(fēng)箱I經(jīng)布風(fēng)板2進(jìn)入燃燒室參與燃料燃燒；煤顆粒經(jīng)過布置在燃燒室上部的燃料投料口 4后靠重力灑落到密相區(qū)3內(nèi)，密相區(qū)3內(nèi)顆?；旌蟿×遥蓪崿F(xiàn)煤顆粒的快速、高效著火和燃燒。布風(fēng)板2呈V字型，可使布風(fēng)板2上的較大顆粒自動向布風(fēng)板2中部運動，這樣可使影響流化質(zhì)量的較大顆粒順利地從布風(fēng)板2中部的排料管排出。布風(fēng)板2上設(shè)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔可設(shè)置成如圖2的長條形孔，也可以設(shè)置成如圖3所示的圓形孔，通風(fēng)孔從布風(fēng)板2中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮小。布風(fēng)板2中部的通風(fēng)孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得中部的風(fēng)量大，而邊緣風(fēng)量小，這種風(fēng)量不均勻的送風(fēng)方式，促使在密相區(qū)內(nèi)部形成流化床料和燃料顆粒的內(nèi)循環(huán)運動。[0023]密相區(qū)3采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，布風(fēng)板2送來的風(fēng)從倒梯臺形底部吹出，帶著燃料顆粒上升，倒梯臺形結(jié)構(gòu)上部截面積大于底部面積，倒梯臺形結(jié)構(gòu)上部的燃料顆粒，自身重力大于風(fēng)的托舉力，落向倒梯臺形結(jié)構(gòu)的四周側(cè)面，顆粒下落的區(qū)域稱為回流區(qū)。傳統(tǒng)的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，為了將燃燒產(chǎn)生的熱量較多較快地帶走，在倒梯臺形結(jié)構(gòu)的中部設(shè)置吸熱管。這種吸熱管經(jīng)高速燃料顆粒的長期沖刷而破損，其中的有機(jī)工質(zhì)泄露會帶來很大的安全隱患。
[0024]將埋管設(shè)置在密相區(qū)3的回流區(qū)，可以有效避免上述安全隱患。密相區(qū)3左右兩側(cè)布置埋管用以吸收燃料在密相區(qū)燃燒所釋放的部分熱量，使床溫控制住850~1050°C范圍內(nèi)。埋管上焊接有防磨環(huán)或者防磨鰭片，以進(jìn)一步減輕燃料對埋管的直接沖刷和磨損，延長埋管的使用壽命。密相區(qū)3內(nèi)部分未完全燃燒的煤顆粒顆粒團(tuán)和灰分隨煙氣一起向上進(jìn)入稀相區(qū)5，稀相區(qū)5布置方形螺旋盤管水冷壁，用以吸收高溫?zé)煔獾妮椛錈崃亢蛯α鳠崃繌亩訜崾軣崦鎯?nèi)的有機(jī)工質(zhì)。燃燒室上部稀相區(qū)前墻或者左右墻設(shè)置燃料投料口 4，燃料投料口 4將煤顆粒通入燃燒室。
[0025]燃燒室上部出口設(shè)置有漩渦分離燃盡裝置6包括水冷管，水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)有回輸通道。被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的煤顆粒切向進(jìn)入漩渦分離燃盡裝置6，在離心力和重力作用下，較大的煤顆粒被分離、捕捉、通過漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，實現(xiàn)了煤顆粒的循環(huán)燃燒，漩渦分離燃盡裝置6內(nèi)氣流強(qiáng)烈的湍動可加強(qiáng)化煤顆粒及可燃?xì)怏w與空氣的混合，同時延長了煙塵流程，改善了由于工業(yè)鍋爐燃燒室矮小，燃料在燃燒室內(nèi)沒有足夠的燃盡時間造成的燃燒效率偏低的問題，從而獲得高的燃燒效率。漩渦分離燃盡裝置6出口布置有尾部對流受熱面部件7可進(jìn)一步吸收燃燒產(chǎn)生的熱量，從而降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率，煙氣最后從出口煙道8排出。根據(jù)不同使用需求，尾部對流受熱面部件7可以選擇管束、省煤器或空氣預(yù)熱器其中之一。
[0026]本發(fā)明煤顆粒燃燒的具體工藝流程:煤顆粒通過管道從燃燒室上部的燃料投料口4投入由石英砂或石英砂與石灰石構(gòu)成床料的熾熱流化床中，流化床溫度在850~1050°C。煤顆粒在熾熱的流化床料的加熱下著火燃燒，并在流化狀態(tài)下粗顆粒狀煤進(jìn)一步解體為細(xì)顆粒被熱煙氣帶出密相區(qū)3進(jìn)入上部燃燒室稀相區(qū)5繼續(xù)燃燒。在燃燒室出口設(shè)有漩渦分離燃盡裝置6，被熱煙氣帶出的媒體床料和較大的煤顆粒被分離裝置分離、捕捉，通過漩渦分離燃盡裝置6下部設(shè)置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，既減少了媒體床料的損失，又實現(xiàn)了煤顆粒的循環(huán)燃燒，從而獲得高的燃燒效率。此外，850~1050°C的低溫燃燒過程，有效的控制了熱力型NOx的形成。且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應(yīng)進(jìn)一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而燃燒裝置的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0027]本發(fā)明燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐的有益效果體現(xiàn)在:
[0028](I)實現(xiàn)了燃煤有機(jī)工質(zhì)鍋爐的低溫燃燒，解決了鍋爐易于結(jié)焦、運行不穩(wěn)定、燃燒效率低的問題。
[0029](2)燃燒室出口設(shè)置漩渦分離燃盡裝置，延長了煙塵流程，強(qiáng)化了燃料顆粒團(tuán)及可燃?xì)怏w的混合作用，實現(xiàn)了著火燃燒后的燃料顆粒團(tuán)的循環(huán)燃燒與可燃?xì)怏w的燃盡，具有高的燃燒效率，燃燒效率可達(dá)98%左右，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內(nèi)燃燒效率偏低的缺陷。該漩渦分離燃盡裝置由燃燒室管延伸圍成，具有結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，操作簡便的特點。
[0030](3)采用低溫燃燒方式(850?1050°C)，有效的控制了熱力型NOx的形成，并且由于媒體物料由石英砂與石灰石構(gòu)成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應(yīng)進(jìn)一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而該種燃燒方式的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0031](4)對煤品質(zhì)適用性強(qiáng)，滿足了燃料品質(zhì)波動的要求，可降低使用成本?？蓪崿F(xiàn)運行過程的壓火，再啟動無需用油，降低了運行成本。
[0032](5)燃燒室稀相區(qū)水冷壁采用方形螺旋盤管水冷壁，采用高效熱阻材料作為絕熱層，保溫性能好，鍋爐散熱少，效率高。
[0033](6)負(fù)荷調(diào)節(jié)特性好，可在30%?100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。
[0034]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，包括布風(fēng)裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，所述燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，所述布風(fēng)裝置設(shè)有一塊布風(fēng)板，所述布風(fēng)板呈V字型，所述布風(fēng)板上設(shè)通風(fēng)孔，所述通風(fēng)孔從所述布風(fēng)板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；所述密相區(qū)采用倒梯臺形結(jié)構(gòu)，所述密相區(qū)的回流區(qū)設(shè)置埋管；所述稀相區(qū)四周設(shè)置水冷壁；所述稀相區(qū)上部設(shè)置所述漩渦分離燃盡裝置；所述漩渦分離燃盡裝置后部設(shè)置所述尾部對流受熱面部件；所述有機(jī)工質(zhì)鍋爐使用粒徑為0.001-20mm的煤顆粒作為燃料。
2.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述通風(fēng)孔為長條形孔或圓形孔。
3.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述埋管設(shè)置在所述回流區(qū)的兩側(cè)或四周。
4.如權(quán)利要求3所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片。
5.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁。
6.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，所述水冷管上敷設(shè)耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設(shè)有回輸通道。
7.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預(yù)熱器之一。
8.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，所述煤顆粒平均粒徑小于10mm。
9.如權(quán)利要求1所述的燃煤流化床潔凈燃燒的有機(jī)工質(zhì)鍋爐，其特征在于，還包括燃料投料口，所述燃料投料口設(shè)置在所述稀相區(qū)前墻或左右墻。
【文檔編號】F23C10/20GK103512029SQ201310479681
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】劉建國, 劉加勛, 韓向新, 姜秀民 申請人:上海交通大學(xué)