專利名稱:沸騰爐的制作方法
本發(fā)明涉及一種沸騰層燃燒的鍋爐，它具有噴嘴座、在噴嘴座上部的燃料輸入裝置、噴嘴座下部的一次氣流輸入裝置、鍋爐上端的廢氣通道以及換熱器的受熱面。
穩(wěn)定的或流動的沸騰層燃燒均為已知的(VGB電廠技術，第8冊，1963年8月，論文“杜伊斯堡股份有限公司大氣流動沸騰燃燒的市內(nèi)發(fā)電站1號熱電站的設計和配置”，作者W.Wein)。在穩(wěn)定的沸騰燃燒時，選擇空氣或氣體的流動速度使沸騰層調(diào)整為上限;而在流動的沸騰燃燒時，選擇較大的空氣或氣體的流動速度，使固體微粒的大部分從沸騰層中向上排出，在旋渦器中分離出來，然后或直接或通過一個灰冷卻器引回沸騰層中去。通常沸騰燃燒的優(yōu)點是能燃燒劣質(zhì)燃料，如廢料，而且在沸騰層中燃燒時可以通過添加石灰來達到使煙氣脫硫的目的。
此外，由于和煤粉燃燒相比，在沸騰燃燒時燃燒溫度較低，所以產(chǎn)生的氮氧化物較少。但和普通的穩(wěn)定沸騰燃燒相比，流動的沸騰燃燒還有另外的優(yōu)點，即由于固體顆粒的循環(huán)流動，使燃料和添加物的停留時間延長了，這對于完全燃燒和脫硫都起好的作用。由于充分地進行反應，在同樣的脫硫情況下，有較小的鈣與硫的比例就足夠了。但與穩(wěn)定的沸騰燃燒相比，流動的沸騰燃燒有一個缺點，即設備費要高得多。它需要有附加的多個旋渦器級，使與廢氣一起流動并要重新引回的固體顆粒從廢氣中分離出來，此外還需要有保持沸騰層中溫度穩(wěn)定的灰冷卻器。
本發(fā)明的目的是相對于現(xiàn)有的用于流動沸騰燃燒的設備而言能減少設備費用。而設備費用降低的同時不應有損于放出二氧化硫、減小氮氧化物和完全燃燒。
所提出的目的通過下述特征部分來達到。
用于沸騰燃燒的鍋爐，其特征為為了將未燃燒的固體顆粒分離并回流到沸騰層下部區(qū)域中去，鍋爐具有圓柱形截面，它垂直放置，在鍋爐壁的上部基本上切向地并同時向下傾斜地安裝有二次氣流噴嘴，在此鍋爐中設計成使氣流和粒子流在鍋爐的中心垂直地上升，并沿外壁螺旋狀地向下流動，整個氣流是一種繞鍋爐對稱軸的越向上越強烈的旋轉流動。
本發(fā)明的詳細設計可由以下描述得知(1)所述之鍋爐，其特征為在噴嘴座上固定了一個與鍋爐對稱軸同心的圓柱體。
(2)所述之鍋爐，其特征為圓柱體制成一個空心體。
(3)所述之鍋爐，其特征為為了支持沸騰層繞鍋爐對稱軸的旋轉流動，圓柱體與進氣通道相連接，并在其上端裝有與其圓周方向大體相切的氣流噴嘴。
(4)所述之鍋爐，其特征為圓柱體的氣流噴嘴還同時向上傾斜地吹氣。
(5)所述之鍋爐，其特征為圓柱體的長度至少為鍋爐高度的三分之一。
(6)所述之鍋爐，其特征為圓柱體的壁作為換熱器的受熱面。
(7)所述之鍋爐，其特征為圓柱體與一次氣流通道相連通。
(8)所述之鍋爐，其特征為噴嘴座中的氣流噴嘴相對于鍋爐的對稱軸向著二次氣流噴嘴切向流入的方向同向地傾斜安裝。
(9)所述之鍋爐，其特征為為了偏移在鍋爐的對稱軸區(qū)域中上升的燃料顆粒，裝設一個氣流噴嘴，使其氣流橫過鍋爐中部高度處的鍋爐對稱軸。
(10)所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴既與廢氣通道也和新鮮空氣導管相連，而新鮮空氣和廢氣的混合比可通過裝在導管中的調(diào)整機構調(diào)整。
(11)所述之鍋爐，其特征是噴嘴座上的噴嘴與新鮮空氣導管相連。
(12)所述之鍋爐，其特征為噴嘴座上的噴嘴既與廢氣通道也和新鮮空氣導管相連，新鮮空氣與廢氣的混合比可通過設在導管中的調(diào)整機構加以調(diào)整。
(13)所述之鍋爐，其特征為在噴嘴座和廢氣通道之間裝有環(huán)形隔板，在鍋爐壁上設有換轉器受熱面，在環(huán)形隔板和廢氣通道之間裝設二次氣流噴嘴，用于產(chǎn)生一個沿鍋爐壁向下流動的二次氣流流管，以及在環(huán)形隔板和爐壁之間設有用于固體顆粒在內(nèi)部回流的縫形孔。
(14)按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴環(huán)形地裝在鍋爐的上蓋上。
(15)所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴裝在一個環(huán)形地圍繞在上蓋中心的廢氣通道并供應二次氣流的環(huán)形室的底部。
(16)所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴配備有傾斜安裝的導流片。
(17)所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴具有一個與爐壁相切并同時向下傾斜的吹氣方向。
(18)所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板上裝有切向地匯入隔板內(nèi)孔的旋轉噴嘴。
(19)所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板構成一個環(huán)形腔，它至少與一根二次氣流導管相連通，在它的內(nèi)壁裝有切向設置的用于二次氣流的旋轉噴嘴。
(20)所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴至少與一個氣體壓縮機相連。
(21)所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板的上端漏斗狀地向著縫形孔方向傾斜。
(22)所述之鍋爐，其特征為漏斗狀孔除了窄小的接片部分外，圍繞著整個環(huán)形隔板。
(23)所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板下面懸掛著一個圓柱形的幾乎伸到噴嘴座的罩，它的外徑比按縫形孔的內(nèi)壁確定的直徑稍小些。
(24)所述之鍋爐，其特征為鍋爐壁通過焊接的換熱器管來冷卻。
(25)所述之鍋爐，其特征為爐壁設計成散熱管壁的形式。
(26)所述之鍋爐，其特征為受熱面設在環(huán)形隔板上部的空腔中。
(27)所述之鍋爐，其特征為受熱面設在環(huán)形隔板下部的沸騰層中。
(28)所述之鍋爐，其特征為罩和爐壁之間的環(huán)形縫中置有換熱器受熱面。
(29)所述之鍋爐，其特征為作為環(huán)形隔板一部分罩使沸騰層在環(huán)形隔板下部的區(qū)域中橫截面變窄，這一橫截面小于爐壁的橫截面。
(30)所述之鍋爐，其特征為罩通過換熱器管冷卻。
(31)所述之鍋爐，其特征為燃料輸入通道穿過鍋爐壁和罩。
(32)所述之鍋爐，其特征為燃料的輸入穿過鍋爐底部。
(33)所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板上部的鍋爐有一個圓柱形橫截面。
(34)所述之鍋爐，其特征為在環(huán)形隔板下部的鍋爐具有一個多邊形橫截面。
按本發(fā)明在本文所提出的方案，從向上升的沸騰層中徑向排出與之一起流動的固體顆粒是通過圍繞鍋爐對稱軸的沸騰層強烈的旋轉流動分量來實現(xiàn)的。旋轉流動的形成是由于采用了對旋轉流動阻力比較小的圓柱形截面的鍋爐，并在鍋爐上半部的爐壁外圓周上切向安裝了二次氣流的噴嘴，而這些噴嘴同時還產(chǎn)生一個向下的流動。離心分離出來的固體顆粒沿著鍋爐的內(nèi)壁運回鍋爐的下部區(qū)域中。在這種情況下本方案的一個突出的優(yōu)點是，在向下流動的外圍氣流和向上升的沸騰層邊界區(qū)內(nèi)較輕的基本上已燒完的固體顆粒進入沸騰層的中心，而較重的固體顆?？梢苑祷貒娮熳帯?br>在噴嘴座的中心固定一個圓柱體的結構形式有顯著優(yōu)點。這種與鍋爐的對稱軸和沸騰層同心的圓柱體使在沸騰層下部區(qū)域中的顆粒不能沿徑向一直流動到中心。這樣做的意義在于，沿鍋爐對稱軸的沸騰層的中心有效的離心力分量較小，因此沿鍋爐對稱軸上升的顆粒將會隨著廢氣經(jīng)過廢氣排氣通道逸出。這一結構也正是本發(fā)明其他設計方案的指導思想。
當采用在噴嘴座中心設置圓柱體時，可將它設計成空心體并與進氣通道相連，即與一次氣流相連，在它的上端與其圓周近似成切向并向上傾斜地設有氣流噴嘴。因此在流動沸騰層的中心不僅可以送入新鮮空氣，而且可以附加地傳遞給沸騰層以扭矩或旋轉脈沖，因此改善了從鍋爐的廢氣中分離出未完全燃燒的固體顆粒和添加物。
采用環(huán)形隔板使沸騰層在鍋爐上半部變窄，所以沸騰層和鍋爐壁分開，并在爐壁和變窄了的沸騰層之間形成一個圍繞后者的環(huán)形回流腔，被一起捲走的顆?？山?jīng)過此腔重新引回沸騰層的下部區(qū)域中去。為了支持這一回流并同時能進行進一步的補充燃燒，所以在環(huán)形隔板的上面噴入二次氣流。通過在環(huán)形隔板和爐壁之間設置縫式的孔，可以使引回的顆粒一直輸送到沸騰層的下部區(qū)域中去。
本發(fā)明的一種富有優(yōu)點的設計是將二次氣流噴嘴環(huán)狀地安裝在鍋爐頂上。二次氣流可以從那里直接沿著爐壁向下吹。爐壁上可以不加工大的穿孔。向下流動的較冷的二次氣流同時還減小了爐壁的熱負荷。較好的做法是將二次氣流噴嘴設在一個圍繞著廢氣通道的供應二次氣流的環(huán)形室的底上。在該室的整個底上傾斜地安裝導流噴嘴，其優(yōu)點是可通過它們將二次氣流均勻和螺旋狀地向下吹。
如果按本發(fā)明富有優(yōu)點的改進設計，在環(huán)形隔板上切向地安裝匯入環(huán)形隔板內(nèi)孔的二次氣流噴嘴，則可非常有效地加強傳遞給沸騰層的扭矩。同時還可以通過二次氣流冷卻環(huán)形隔板。
本發(fā)明的進一步細節(jié)借助于附圖中的幾個實施例來加以說明。其中圖1 材料進出本發(fā)明帶沸騰燃燒和內(nèi)部灰再循環(huán)的鍋爐的流程示意圖，圖2 本發(fā)明鍋爐的橫截面圖，
圖3 圖2中之Ⅱ-Ⅱ剖面，圖4 帶有裝在噴嘴座上的圓柱體的本發(fā)明鍋爐的橫截面，圖5 圖4中之Ⅳ-Ⅳ剖面，圖6 圖1中鍋爐縱剖面，圖7 圖6中之Ⅲ-Ⅲ剖面，圖8 另一種帶沸騰燃燒和內(nèi)部灰再循環(huán)的鍋爐的縱剖面圖，進氣噴嘴放在圍繞廢氣通道的環(huán)形室底部，圖9 圖8中之Ⅴ-Ⅴ剖面，圖10 圖8鍋爐受熱外壁之截面放大圖，圖11 另一種帶沸騰燃燒和內(nèi)部灰再循環(huán)的鍋爐縱剖面圖，冷卻面設在灰的回輸途中。
圖1示意表示了在一個能量轉換裝置2中本發(fā)明帶沸騰燃燒的鍋爐1的配置。從圖中可以看出，離開鍋爐1的熱廢氣經(jīng)過廢氣通道3通往換熱器4中生產(chǎn)蒸汽，并緊接著導入過濾器5中除塵。在實施例中過濾器5和鍋爐的煙囪之間的廢氣通道3中裝有一個排煙通風機7。
鍋爐1通過燃料輸入通道8供入摻有石灰的燃料。此外新鮮空氣通過空氣壓縮機9和被冷卻了的煙氣經(jīng)煙氣壓縮機10供入鍋爐，在本實施例中煙氣取自通往煙囪的廢氣通道3。各進氣導管11、12既和新鮮空氣導管13也和煙氣導管14相連。為了獨立調(diào)整在這兩根進氣導管11、12中的新鮮空氣和煙氣的混合比例，在新鮮空氣進氣導管的分路15、16和煙氣進氣導管的分路17、18中裝有節(jié)流閥19、20、21、22。
圖2所示是本發(fā)明鍋爐110的縱向剖面。鍋爐的橫截面是圓柱形的。下底通過噴嘴座111來封閉。在噴嘴座上等距地裝有氣體噴嘴112。進氣導管113通到噴嘴座下面的空腔中。進氣導管113既與新鮮空氣導管114相接，亦與煙氣導管115相連。通過設在這兩根導管中的調(diào)整裝置116、117可以將新鮮空氣-煙氣混合氣調(diào)整到一定的比例。燃料輸入通道118的出口位于緊挨著噴嘴座111上面的爐壁119上。鍋爐上部三分之一處的爐壁上在不同的高度沿圓周互相錯開90°地安裝了二次氣流噴嘴120至127。如圖2和3所示，這些二次氣流噴嘴均沿切向并略向下傾斜地進入鍋爐。和通往噴嘴座111的進氣導管113一樣，這些二次氣流噴嘴121至127也既與新鮮空氣導管114相連，亦和煙氣導管115相連。此處也在連接導管中設置了調(diào)整新鮮空氣-煙氣混合氣的調(diào)整裝置128、129。在鍋爐上裝有換熱管130，它們與一個在圖上未表示的水蒸氣回路相連。
鍋爐110工作時，新鮮空氣-煙氣混合氣作為所謂的一次氣流經(jīng)過與新鮮空氣導管和煙氣導管相連的進氣導管113送入噴嘴座111下的空腔133中。新鮮空氣-煙氣混合氣的比例可以通過設在新鮮空氣導管114和煙氣導管115中的調(diào)整裝置116、117按照需要加以調(diào)整。這些通過進氣導管113進入的一次氣流從噴嘴座111上的氣體噴嘴112向上吹入鍋爐，并使經(jīng)過燃料和石灰輸入通道118所供入的燃料和石灰微粒打旋。隨著一次氣流的上升將這些燃料微粒一起向上捲走，打旋，并在所存在的溫度條件下和一次氣流中的氧氣不完全燃燒。
將氣流噴嘴112傾斜地裝在噴嘴座111上可以使沸騰層除它的垂直運動外，另外還得到一個繞鍋爐對稱軸131的旋轉運動。由二次氣流噴嘴切向傾斜地向下送出的用來燃盡剩余部分的二次氣流，將徑向地向外散布的燃料微粒沿爐壁螺旋狀地向下輸送，使它與從在噴嘴座111上部的燃料輸入通道118流入的新鮮燃料和添加物混合之后引回沸騰層中去。與此同時，沿外壁循環(huán)的二次氣流流管將旋轉脈沖傳遞給沸騰層的上部，并在那里將固體顆粒通過離心力逐漸向外甩。這些固體顆粒最終到達爐壁119附近并進入該處螺旋狀向下流動的二次氣流中。所產(chǎn)生的充滿輕的灰微粒的煙氣從鍋爐中心向上通過廢氣通道132送出。為了防止未充分燃燒的固體微粒沿著燃燒室的對稱軸131，亦即在離心力很小的區(qū)域向上升并排入廢氣通道，可以這樣來安排一個未在這里進一步表示的噴嘴，即使它的噴氣流吹過鍋爐的對稱軸131。由此便使得在這一區(qū)域上升的固體微粒被輸送到沸騰層的外部區(qū)域中，并因此完全被旋轉氣流所吞沒。
圖4表示了本發(fā)明鍋爐134的另一種實施例。在這里也有一個噴嘴座135位于鍋爐下部，在噴嘴座135下面的空腔中引入進氣導管137。在噴嘴座上面有一個燃料輸入通道138，它被引至鍋爐134的爐壁139中。在鍋爐上部三分之一處的不同高度上安裝有二次氣流噴嘴140至147，它們與爐壁139切向地并略微向下傾斜地安裝。與鍋爐134的對稱軸148同心地在噴嘴座135上設有一個幾乎聳起到鍋爐134中央的空心圓柱體149。這一空心圓柱體通過其空心內(nèi)腔與噴嘴座135下面的空腔136并從而與進氣導管137相連通。它的上端是封閉的。鄰近其上端的下面，沿圓周設有孔150至155，它們基本上與空心圓柱體149的外壁156成切向，并向上傾斜。爐壁上二次氣流噴嘴140至147的安排和在空心圓柱體上的孔150至155的安排均亦可由圖5看出。
在爐壁139上裝有換熱管158，它們是圖上未進一步表示的水蒸氣回路的一部分。也可以在空心圓柱體149內(nèi)表面用未在圖中進一步表示的方式設換熱管，通過這些與圖中未表示的水蒸氣回路相連接的換熱管使空心圓柱體149冷卻。
和圖2和3所示之鍋爐110的工作情況相類似，經(jīng)過燃料輸入通道138供入的燃料顆粒受到從噴嘴座135的氣流噴嘴157送出的一次氣流的影響而強烈打旋，并在那里所存在的溫度條件下燃料顆粒部分地和一次氣流的氧氣進行燃燒。剩余部分則與二次氣流實現(xiàn)完全燃燒。
在空心圓柱體149上端孔150至155處的中心沸騰層區(qū)中，不只是附加地供入了一次氣流，而且由于一次氣流的流入方向，還給了沸騰層一個繞鍋爐134對稱軸148的旋轉脈沖。這一旋轉脈沖由于切向匯入鍋爐的二次氣流噴嘴140至147以及通過它們流入的二次氣流而進一步得到加強。由于這一圍繞鍋爐對稱軸的旋轉脈沖，使較重的還沒有完全燒盡的顆粒如同在圖2和圖3所示的實施例中的情況那樣逐漸向外驅(qū)動，并進入螺旋形向下流動的二次氣流的區(qū)域中去。二次氣流帶著這些顆粒和經(jīng)過燃料輸入通道138供入的燃料顆粒一起回輸?shù)椒序v層的下部區(qū)域中去。此外，空心圓柱體149還能阻止燃料微粒沿燃燒室對稱軸上升，從而沒有到達向下的旋轉氣流中去。由于在空心圓柱體149上端流出的一次氣流而加強了的傳遞給在鍋爐134上部區(qū)域中沸騰層的轉矩脈沖，以及由于沒有在對稱軸中心的上升的沸騰層區(qū)，因而導致更好地從燃燒氣體中離析出不完全燃燒或未燃燒的燃料顆粒。
圖6所示是圖1中鍋爐1的縱剖面放大圖。鍋爐具有圓柱形截面，在其下部有一個噴嘴座23。在噴嘴座23上等距地裝有氣體噴嘴24至32。在噴嘴座23的下面引入進氣導管11，它既和新鮮空氣導管13，也和煙氣導管14相通。
鍋爐1由隔板33分開。鍋爐頂部與廢氣通道3相連。燃料輸入通道8裝在隔板33以下噴嘴座23以上的爐壁上。在本實施例的環(huán)形隔板33上部的三個不同高度，在爐壁44上各裝四個互相錯開90°的二次氣流噴嘴34至43。如圖7之截面圖所示，二次氣流噴嘴34至43與鍋爐1的外壁44成切向安裝。此外，如圖6清楚地表明的那樣，它們是相對于水平面傾斜的，所以流入的二次氣流旋轉地并螺旋狀地沿爐壁向下流動。如圖1所示，此二次氣流噴嘴既與新鮮空氣導管13亦與煙氣導管14相通。環(huán)形隔板在鍋爐1的外壁44處有幾乎占整個爐壁周長的窄縫45、46、47、48，它們僅僅通過固定隔板用的小接片49、50、51、52互相分開。在爐壁上焊有換熱管53，它們與一個水蒸氣回路相連。
當此鍋爐工作時，所謂一次氣流的新鮮空氣-煙氣混合氣經(jīng)過新鮮空氣導管13和煙氣導管14以及裝在這些導管中的壓縮機9、10從噴嘴座23下部流入。氣流從噴嘴座23上的氣流噴嘴24至32向上吹，并捲著經(jīng)過燃料輸入通道8供入的固體微粒打旋。通過向上升的一次氣流，這些固體微粒被一起向上帶走，這時燃料燃燒。在沸騰層上部區(qū)域中設有一塊隔板33。通過這一環(huán)形隔板在沸騰層和鍋爐1的外壁44之間構成了一個用于向下回流的空腔。由于切向吹入二次氣流，因而這一回流經(jīng)過二次氣流噴嘴34至43后被加速并處于旋轉狀態(tài)。旋轉脈沖還通過這一二次氣流罩傳遞給上升的沸騰層并使之旋轉。于是這些被一起帶走的微粒徑向地從上升著的沸騰層中被離心分離出來，并沿鍋爐1的外壁被那里的螺旋狀向下旋轉的二次氣流帶走和向下拉扯。這時，這些微粒經(jīng)過環(huán)形隔板33和鍋爐1外壁44之間的縫45至48一直到達位于隔板下部的沸騰層中。這些顆粒和煙氣將熱量傳給被換熱管53冷卻了的鍋爐1的外壁。
二次氣流噴嘴34至43通過新鮮空氣導管13的分路16和煙氣導管14的分路18供入在這里作為二次氣流的混合氣體，混合氣體經(jīng)過接在分路中的節(jié)流閥20、22后含有可事先調(diào)整好的氧氣量。通過這種分層次地供氧可達到分層燃燒的目的，這樣做起到了在現(xiàn)有的燃料含氮量的情況下減少氮氧化物的生成。此外通過固體微粒的再循環(huán)延長了其停留時間。因此與燃料一起供入的石灰可以充分地和硫進行反應，這樣能顯著減少廢氣中二氧化硫的含量和所要求的鈣硫比。
圖8和9表示了另一種帶沸騰層燃燒的鍋爐54的縱剖面和橫截面，相對于圖1和6中之實施例而言它在一些方面有了進一步發(fā)展。不過在這里仍在鍋爐54的下端設有一個噴嘴座55，在鍋爐中部有一塊環(huán)形隔板56，在鍋爐上端中心設有廢氣通道57以及緊挨著噴嘴座55的上部有燃料輸入通道58。但是與圖1和6不同，二次氣流是經(jīng)過一個裝在鍋爐54上端的環(huán)狀地圍繞廢氣通道57的環(huán)形室59進入的，環(huán)形室59經(jīng)過傾斜放置的導流片60與鍋爐54內(nèi)腔相溝通。在本實施例中，環(huán)形隔板56上裝了一個與它有同樣內(nèi)徑的管座61，旋轉噴嘴62、63、64、65切向地裝在管座上。在環(huán)形隔板56之下，有一個圓柱形罩66固定在鍋爐中，它幾乎伸到噴嘴座55。在罩66和鍋爐54外壁67之間保留一個足夠?qū)挼沫h(huán)形縫隙，以便使經(jīng)過環(huán)形隔板56的縫68、69(圖中只能看到兩個)回流的顆粒進一步向下部沸騰層區(qū)流動。在燃料輸入通道58處的罩66部分要除去，以免影響燃料的供入。
在噴嘴座55中的所有氣流噴嘴70至78朝要傳遞給沸騰層的旋轉脈沖的方向?qū)ΨQ于鍋爐54的對稱軸79相對于垂直線按同一角度傾斜。此外，裝在噴嘴座邊緣區(qū)的氣流噴嘴70、71還要向里傾斜。附加地在緊鄰被懸掛在環(huán)形隔板上的罩66口的下面還另外裝有基本上徑向往里吹的氣流噴嘴80、81。在環(huán)形隔板56上的旋轉噴嘴60至65以及就在噴嘴座上面的爐壁上的氣流噴嘴80、81如圖1所示那樣既與新鮮空氣導管13也與煙氣導管14相連。通過圖1中所表示的導管各分路15至18中所置入的可調(diào)整節(jié)流閥19至22，可以使各噴嘴組有不同的進氣量。
圖9表示二次氣流輸入導管12的各分路82切向地進入鍋爐54的情況。由此產(chǎn)生了旋轉，這一旋轉運動通過裝在環(huán)形室底部的斜置導流片60使它有一些向下移動。在圖9中還清楚地表明了環(huán)形隔板56中的孔和裝在環(huán)形隔板上的旋轉噴嘴62至65，旋轉噴嘴同樣也是切向地匯入環(huán)形隔板的中心孔中的。
圖10中放大表示了鍋爐54的外壁67以及掛在環(huán)形隔板56上的罩66的斷面。從圖中可以看出，壁的結構設計成氣體密封的焊接散熱管壁的形式。
鍋爐54工作時，經(jīng)過新鮮空氣壓縮機9和煙氣導管14中的壓縮機10以及節(jié)流閥19至22，向進氣導管11輸入可調(diào)整氧氣含量的混合氣體。這一混合氣從鍋爐噴嘴座55上的氣流噴嘴和下端外壁上的氣流噴嘴中出來，并在鍋爐中造成一個向上的螺旋狀流動。經(jīng)由燃料輸入通道58進入的并按其含硫量充填以石灰的磨碎了的燃料被這一氣流向上拉扯，在沸騰層中均勻分布并燃燒。這一沸騰層經(jīng)過環(huán)形隔板56使之在鍋爐54的上部的橫截面變窄。在鍋爐54的噴嘴座55上傾斜安裝的氣流噴嘴70至78引起的使上升沸騰層圍繞鍋爐對稱軸79的旋轉運動在環(huán)形隔板上面由于從切向安裝的旋轉噴嘴62至65中流出的二次氣流而進一步加強。于是導致各個細小的微粒從上升的沸騰層流管中徑向地離心分離出來，到達鍋爐54的壁面區(qū)，并被那里螺旋形向下流動的二次氣流一起捲走。它們流過鍋爐54的外壁67和環(huán)形隔板56之間的縫68、69，并在罩66和鍋爐爐壁67之間向下流動，直至到達鍋爐底部。在那里它們被從氣流噴嘴70至78、80、81流出的混合氣所席捲，并被重新向上吹。這時主要是從未被燃燒的微粒中釋放出來的煙氣經(jīng)過廢氣通道57流入接在它后面的換熱器4中。
如圖10所示，鍋爐54和罩66的管壁可設計成散熱管壁，并可用來作為受熱面。這一結構很大的優(yōu)點在于，鍋爐54的外壁67受到罩66和沿其壁面向下流動的較冷的二次氣流的保護而免受沸騰層直接影響。這種結構的另一個優(yōu)點是，通過固體顆粒自鍋爐54上部區(qū)域回流到沸騰層的下部區(qū)域中，使沸騰層中的各個微粒得到較長的停留時間，從而改善了完全燃燒以及硫和與燃料一起供入的石灰的結合。在這種情況下，當燃料中的硫含量一定時加入較少量的石灰就夠用了。由于供入含氧量較少的二次氣流因而可以實行分層燃燒，即首先和減少了的大氣量進行燃燒，并因此生成較少的氮氧化物。采用這種鍋爐還可以避免一般在流動沸騰層燃燒中所要求的旋渦器級和灰冷卻器，因為灰的冷卻可以通過與較冷的、重新循環(huán)的煙氣相混合來達到。此外通過由旋轉噴嘴所產(chǎn)生的沸騰層強烈的轉動加速度使環(huán)形隔板上面達到了一個良好的固體微粒的分離程度，所以無需再有其他的旋渦器級。與帶流動的沸騰層燃燒、兩個旋渦器級和一個灰冷卻器以及將它們互相連接起來的熱導管的設備相比，熱輻射的損失大大減小了。由于鍋爐是圓柱形的，所以即使用于充滿沸騰層的工作條件下也可以有足夠的強度。鍋爐的散熱管壁毫無疑問可以與水蒸氣回路相連通。
圖11表示了帶沸騰燃燒的鍋爐84的另一種結構形式，在鍋爐84中廢氣通道85和二次氣流噴嘴86至94和鍋爐外壁95的連接情況與圖6和7中所描述的情況完全相同。然而環(huán)形隔板96設計成用于二次氣流的環(huán)形通道，并在它的內(nèi)直徑上朝內(nèi)部橫截面切向地裝有旋轉噴嘴97、98、99(圖中只表示了三個)。裝在環(huán)形隔板下面的罩100與圖8和圖9中的實施例相比，它的直徑減小到幾乎和環(huán)形隔板96的內(nèi)徑相同。在罩100和鍋爐84的外壁95以及環(huán)形隔板96之間的環(huán)形縫隙105中裝有用于灰冷卻的換熱管101。燃料輸入通道102一直通到罩100上。噴嘴座104的邊緣103與圖6至圖9的實施例不同是制成漏斗狀傾斜的。
與圖6與圖9的實施例中所示的鍋爐1、54相比，鍋爐84的優(yōu)點是，為了保持溫度穩(wěn)定，只需向沸騰層中回流較少量的冷煙氣，因為熱量已被裝在罩100和外壁95之間的換熱管101帶走了。
勘誤表
權利要求
1.用于沸騰燃燒的鍋爐，它具有噴嘴座、噴嘴座上部的燃料輸入裝置、噴嘴座下部的一次氣流輸入裝置，鍋爐上端的廢氣通道以及換熱器的受熱面，其特征為為了將未燃燒的固體顆粒分離并回流到沸騰層下部區(qū)域中去，鍋爐(1、54、84、110、134)具有圓柱形截面，它垂直放置，在鍋爐壁(44、67、95、119、139)的上部基本上切向地并同時向下傾斜地安裝有二次氣流噴嘴(34至43、60、86至94、120至127、140至147)，在此鍋爐中設計成使氣流和粒子流在鍋爐的中心垂直地上升，并沿外壁螺旋狀地向下流動，整個氣流是一種繞鍋爐對稱軸的越向上越強烈的旋轉流動。
2.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為在噴嘴座(135)上固定了一個與鍋爐(134)對稱軸(148)同心的圓柱體(149)。
3.按照權利要求
2所述之鍋爐，其特征為圓柱體(149)制成一個空心體。
4.按照權利要求
2所述之鍋爐，其特征為為了支持沸騰層繞鍋爐(134)對稱軸(148)的旋轉流動，圓柱體(149)與進氣通道(137)相連接，并在其上端裝有與其圓周方向大體相切的氣流噴嘴(150至155)。
5.按照權利要求
4所述之鍋爐，其特征為圓柱體(149)的氣流噴嘴(150至155)還同時向上傾斜地吹氣。
6.按照權利要求
2所述之鍋爐，其特征為圓柱體(149)的長度至少為鍋爐(134)高度的三分之一。
7.按照權利要求
2所述之鍋爐，其特征為圓柱體(149)的壁(156)作為換熱器的受熱面。
8.按照權利要求
4所述之鍋爐，其特征為圓柱體(149)與一次氣流通道(137)相連通。
9.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為噴嘴座(23、55、104、111)中的氣流噴嘴(24至32、70至78、112)相對于鍋爐(1、54、84、110)的對稱軸(79、131)向著二次氣流噴嘴(34至43、86至94、120至127)切向流入的方向同向地傾斜安裝。
10.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為為了偏移在鍋爐(110)的對稱軸(131)區(qū)域中上升的燃料顆粒，裝設一個氣流噴嘴，使其氣流橫過鍋爐中部高度處的鍋爐對稱軸。
11.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴(34至43、60、86至94、120至127、140至147)既與廢氣通道(3、57、85、132、159)也和新鮮空氣導管(13、114)相連，而新鮮空氣和廢氣的混合比可通過裝在導管中的調(diào)整機構(19、29、21、22、116、117、128、129)調(diào)整。
12.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征是噴嘴座(111、135)上的噴嘴(112、157)與新鮮空氣導管(114)相連。
13.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為噴嘴座上的噴嘴(112、157)既與廢氣通道(132、159)也和新鮮空氣導管(114)相連，新鮮空氣與廢氣的混合比可通過設在導管中的調(diào)整機構(116、117、128、129)加以調(diào)整。
14.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為在噴嘴座(23、55)和廢氣通道(3、57、85)之間裝有環(huán)形隔板(33、56、96)，在鍋爐壁(44、67、95)上設有換熱器受熱面(53、67、101)，在環(huán)形隔板和廢氣通道之間裝設二次氣流噴嘴(34至43、60、86至94)，用于產(chǎn)生一個沿鍋爐壁向下流動的二次氣流流管，以及在環(huán)形隔板和爐壁之間設有用于固體顆粒在內(nèi)部回流的縫形孔(45至48、68至69、105)。
15.按照權利要求
14所述之鍋爐，具特征為二次氣流噴嘴(60)環(huán)形地裝在鍋爐(54)的上蓋上。
16.按照權利要求
15所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴(60)裝在一個環(huán)形地圍繞在上蓋中心的廢氣通道(57)并供應二次氣流的環(huán)形室(59)的底部。
17.按照權利要求
14或16所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴配備有傾斜安裝的導流片(60)。
18.按照權利要求
14或15所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴(34至43，86至94)具有一個與爐壁(44、95)相切并同時向下傾斜的吹氣方向。
19.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板(56、96)上裝有切向地匯入隔板內(nèi)孔的旋轉噴嘴(62至65、97、98、99)。
20.按照權利要求
19所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板(96)構成一個環(huán)形腔，它至少與一根二次氣流導管相連通，在它的內(nèi)壁裝有切向設置的用于二次氣流的旋轉噴嘴(97、98、99)。
21.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為二次氣流噴嘴(34至43、60、86至94、120至127、140至147)至少與一個氣體壓縮機(9、10)相連。
22.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板(33、56)的上端漏斗狀地向著縫形孔(45至48、68、69)方向傾斜。
23.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為漏斗狀孔(45至48、68、69)除了窄小的接片部分(49、50、51、52)外，圍繞著整個環(huán)形隔板(33、56、96)。
24.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板(56、96)下面懸掛著一個圓柱形的幾乎伸到噴嘴座(55)的罩(66、100)，它的外徑比按縫形孔(68、69、105)的內(nèi)壁確定的直徑稍小些。
25.按照權利要求
1所述之鍋爐，其特征為鍋爐壁(119、139)通過焊接的換熱器管(130、158)來冷卻。
26.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為爐壁(67、95)設計成散熱管壁的形式。
27.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為受熱面設在環(huán)形隔板上部的空腔中。
28.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為受熱面設在環(huán)形隔板下部的沸騰層中。
29.按照權利要求
24所述之鍋爐，其特征為罩(100)和爐壁(95)之間的環(huán)形縫中置有換熱器受熱面(101)。
30.按照權利要求
24所述之鍋爐，其特征為(作為環(huán)形隔板(56、96)一部分的)罩(66、100)使沸騰層在環(huán)形隔板下部的區(qū)域中橫截面變窄，這一橫截面小于爐壁(67、95)的橫截面。
31.按照權利要求
24所述之鍋爐，其特征為罩(66)通過換熱器管冷卻。
32.按照權利要求
24所述之鍋爐，其特征為燃料輸入通道(102)穿過鍋爐壁(95)和罩(100)。
33.按照權利要求
24所述之鍋爐，其特征為燃料的輸入穿過鍋爐底部。
34.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為環(huán)形隔板(33、56、96)上部的鍋爐有一個圓柱形橫截面。
35.按照權利要求
14所述之鍋爐，其特征為在環(huán)形隔板(33、56、96)下部的鍋爐具有一個多邊形橫截面。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于沸騰層燃燒的鍋爐，它具有噴嘴座，在噴嘴座上部的燃料輸入裝置，在鍋爐上端的廢氣通道以及換熱器受熱面。在這種用于沸騰燃燒的鍋爐中應當減少由沸騰層卷走的顆粒進行再循環(huán)和對沸騰層調(diào)溫的耗費。為此本發(fā)明提出，為了將未燃燒的固體顆粒分離并回流到沸騰層下部區(qū)域中去，鍋爐具有圓柱形內(nèi)徑，在鍋爐壁的上部區(qū)域中基本上是切向地并同時向下傾斜地安裝二次氣流噴嘴。
文檔編號F23C10/00GK86102820SQ86102820
公開日1986年12月17日 申請日期1986年4月24日
發(fā)明者沃納·埃姆斯珀格, 赫爾曼·布魯克納, 喬治·洛塞爾, 魯?shù)婪颉てょ?申請人:克拉卡特沃克聯(lián)合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan