一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐的制作方法
【專利摘要】一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，屬于燃劣質煤、固體廢棄物、污泥或生物質等劣質燃料的燃燒設備。本發明含有主燃室、副燃室、燃盡室、分離器和尾部煙道，在主燃室和副燃室內分別布置有高溫輻射過熱器和低溫對流過熱器，兩級過熱器之間布置有噴水減溫器。本發明采用高溫級和低溫級過熱器相結合的兩級過熱器，低溫對流過熱器傳熱系數高，溫度調節性好；低溫對流過熱器迎煙氣來流方向，管束呈階梯狀傾斜布置，有利于物料的流通，減少積灰。本鍋爐具有循環流化床所有的優點，燃料適應性廣，可燃用劣質煤、固體廢棄物、城市與工業污泥、生物質等燃料，是一種能夠清潔燃燒、結構緊湊、使用壽命長的高效過熱蒸汽生產設備。
【專利說明】一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種循環流化床燃燒設備，尤其涉及一種生產過熱蒸汽的臥式循環流化床蒸汽鍋爐，屬于劣質煤、固體廢棄物、城市和工業污泥、生物質等劣質燃料的燃燒和蒸汽發生設備，特別適合于燃劣質燃料的工業加熱和小型發電等蒸汽利用系統。
【背景技術】
[0002]目前，燃用劣質煤、固體廢棄物、污泥、生物質等低品位燃料生產熱水、蒸汽的鍋爐主要有鏈條爐、水冷振動爐排鍋爐和循環流化床鍋爐等，可根據燃料的不同特性選擇不同的爐型，不同的爐型具有各自的特點。熱水鍋爐主要應用于城市供暖，蒸汽鍋爐主要用于工業加熱、蒸汽發電等。
[0003]循環流化床鍋爐是近年來發展起來的高效清潔的鍋爐技術，燃料適應性廣，可燃用優質煤、劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料。由于其燃燒效率高，能同時進行爐內脫硫、脫硝等污染控制操作，具有低NOx和SOx排放等優點，因而目前在電力市場得到了迅速的發展，正在向大型化方向發展，600MWe的循環流化床鍋爐已投入商業運行。在電力行業，由于劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料的使用容易導致發電停機事故，因而這些燃料的直接燃燒應用受到了一定限制，實際多適應品質較高的燃料。與之相反，在工業鍋爐和自備小型電廠等領域，由于鍋爐的蒸發量小、運行靈活、檢修方便、蒸汽系統采用母管制、備用靈活，因而劣質煤、固體廢棄物、生物質等燃料等日益受到青睞。傳統立式、單級循環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。針對立式循環流化床鍋爐在工業鍋爐領域的缺陷，中國專利文獻CN200510126362.6公布了一種臥式循環流化床燃燒設備及其循環燃燒方法，采用外置立式旋風分離器、將傳統立式鍋爐的爐膛分為主燃室、副燃室和燃盡室三個部分，從而有效降低了爐膛高度。中國專利文獻CN201010110352.4公布了一種多流程循環流化床鍋爐，包括主燃室、副燃室和燃盡室，燃盡室的底面與副燃室的底面之間留有落料通道，燃盡室底面設置松動風帽，保證物料的順利分離和輸送。但是，這些類型鍋爐多用于生產熱水或者飽和蒸汽，因而無法適用于對溫度和壓力要求更高層次的工業加熱或者蒸汽發電系統。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的不足和缺陷，本發明提出一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，一方面結構布置緊湊、流態化燃燒，另一方面可生產高溫、高壓的高品質過熱蒸汽。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0006]一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，它包括由主燃室密相區和主燃室稀相區組成的主燃室、副燃室、燃盡室、鍋筒、汽水引出管、飽和蒸汽引出管、分離器和尾部煙道，在主燃室下部布置有布風板，主燃室和副燃室之間有第一水冷壁隔墻，副燃室和燃盡室之間有第二水冷壁隔墻，在副燃室和燃盡室底部有V形灰斗；分離器通過連接通道與燃盡室相連，分離器可根據鍋爐大小布置一個或者兩個；分離器下部通過回料通道與回料器相連；回料器分別與返料口和V形灰斗底部相連；尾部煙道內布置有低溫省煤器、高溫省煤器和空氣預熱器，低溫省煤器和高溫省煤器串聯連接。所述的一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐在主燃室稀相區內布置多屏高溫輻射過熱器，在副燃室內布置低溫對流過熱器；低溫對流過熱器通過飽和蒸汽引出管與鍋筒相連；高溫輻射過熱器通過蒸汽聯絡管與低溫對流過熱器相連；蒸汽聯絡管上布置噴水減溫器；每屏高溫輻射過熱器由進口聯箱、出口聯箱和過熱器管組成；低溫對流過熱器由上聯箱、下聯箱和蛇形管組成。
[0007]本發明的技術特征還在于:所述多屏高溫輻射過熱器中管屏之間的距離SI為
0.6?2.0m ;之間距離SI為0.6?2.0m ;過熱器管管間節距S2與管徑Dl之比為1.25?1.50。所述的低溫對流過熱器的上部呈階梯狀布置，從第一水冷壁隔墻8向第二水冷壁隔墻28方向呈階梯狀向下傾斜布置；蛇形管間橫向節距S3為60?150mm，縱向節距S4為50 ?120mm。
[0008]本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果:①與傳統臥式循環流化床鍋爐相比，可生產高溫高壓蒸汽。由于設置了噴水減溫器，可以精確控制過熱器出口蒸汽溫度。②主燃室內的高溫輻射過熱器和副燃室內的低溫對流過熱器串聯布置，充分利用輻射式過熱器、對流式過熱器出口汽溫隨負荷變化的相反特性，汽溫調節特性好，便于控溫。③副燃室內臥式、階梯布置的對流過熱器，充分適應管外的氣固流動，有利于物料的平衡流通和傳熱均衡。本發明在傳統臥式循環流化床鍋爐的基礎上，布置了獨特的過熱器系統。本發明在“爐”方面，不但繼承了臥式循環流化床鍋爐的燃料適應性廣、且燃燒效率高，爐內脫硫、脫硝的優點，而且在“鍋”方面，可生產高溫高壓蒸汽。本發明特別適用于需要高品質蒸汽利用的場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明所提供的一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐的結構原理示意圖。
[0010]圖2為鍋爐汽水系統示意圖。
[0011]圖3a、圖3b為階梯布置的低溫對流過熱器管束示意圖。
[0012]圖4為高溫輻射過熱器管屏示意圖。
[0013]圖5為布置一個分離器的臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐的俯視圖。
[0014]圖6為布置兩個分離器的臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐俯視圖的。
[0015]圖中:1 一布風板；2 —主燃室密相區；3 —燃料給進裝置；4 一噴水減溫器；5 —蒸汽聯絡管；6 —高溫輻射過熱器；7 —主燃室稀相區；8 —第一水冷壁隔墻；9 一下降管；10 一汽水引出管；11 一過熱蒸汽出口 ；12 —飽和蒸汽引出管；13 —鍋筒；14 一副燃室；15 —燃盡室；16 —連接通道；17 —分尚器；18 —水平煙道；19 —尾部煙道；20 —聞溫省煤器；21 —低溫省煤器；22 —空氣預熱器；23 —煙氣出口 ；24 —返料口 ；25 —回料器；26 —V形灰斗；27 —回料通道；28 —第二水冷壁隔墻；29 —后墻水冷壁；30 —低溫對流過熱器；31 一噴水減溫調節閥；32 —減溫水管道；33 —上聯箱；34 —蛇形管；35 —下聯箱；36 —進口聯箱；37 —出口聯箱；38 —過熱器管。
【具體實施方式】[0016]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】及工作過程作進一步的說明。
[0017]圖1為本發明所提供的一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐的結構原理示意圖，它包括由主燃室密相區2和主燃室稀相區7組成的主燃室、副燃室14、燃盡室15、鍋筒13、汽水引出管10、飽和蒸汽引出管12、分離器17和尾部煙道19，在主燃室下部布置有布風板1，主燃室和副燃室14之間有第一水冷壁隔墻8，副燃室14和燃盡室15之間有第二水冷壁隔墻28，在副燃室14和燃盡室15底部有V形灰斗26 ;分離器17通過連接通道16與燃盡室15相連，可布置一個或者兩個；分離器17下部通過回料通道27與回料器25相連；回料器25分別與返料口 24和V形灰斗26底部相連；尾部煙道19內布置有低溫省煤器21、高溫省煤器20和空氣預熱器22，低溫省煤器21和高溫省煤器22串聯連接。在主燃室稀相區7內布置多屏高溫輻射過熱器6，在副燃室14內布置低溫對流過熱器30。低溫對流過熱器30通過飽和蒸汽引出管12與鍋筒13相連；高溫輻射過熱器6通過蒸汽聯絡管5與低溫對流過熱器30相連；蒸汽聯絡管5上布置噴水減溫器4。
[0018]圖2為本發明的臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐汽水系統示意圖，鍋爐給水依次經低溫省煤器21、高溫省煤器20后進入鍋筒13，再由下降管9分配給主燃室、副燃室14和燃盡室15內的水冷壁。鍋爐給水在水冷壁內吸熱后形成汽水混合物，汽水混合物再由汽水引出管10引至鍋筒13。汽水混合物經過鍋筒內部的汽水分離裝置，熱水部分被繼續送入下降管9參與循環，而飽和蒸汽部分則再由飽和蒸汽引出管12引至低溫對流過熱器30內繼續吸熱并達到過熱狀態，形成過熱蒸汽。過熱蒸汽再由蒸汽聯絡管5引至高溫輻射過熱器6內繼續吸熱，直至達到設計參數后，由過熱蒸汽出口 11引出鍋爐。過熱器減溫水引自鍋爐給水，經由減溫水管道32引至噴水減溫器4。過熱蒸汽通過與減溫水在噴水減溫器4中的混合達到過熱蒸汽降溫的目的。在減溫水管道32上布置有噴水減溫調節閥31，通過調節噴水減溫調節閥31的開度來控制進入噴水減溫器4中減溫水的數量，從而實現溫度的調節與控制。
[0019]圖3a、圖3b為階梯布置的低溫對流過熱器管束示意圖，低溫對流過熱器30由上聯箱33、下聯箱35和蛇形管34組成；低溫對流過熱器的上部呈階梯狀布置，從第一水冷壁隔墻8向第二水冷壁隔墻28方向呈階梯狀向下傾斜布置；蛇形管34間橫向節距S3為60?150mm，縱向節距S4為50?120mm。低溫對流過熱器迎煙氣來流方向，階梯傾斜布置，有利于副燃室14內靠近燃盡室15方向的高濃度物料順利流過(由于顆粒流經主燃燒室和燃盡室之間的倒U型通道的離心作用，靠近燃盡室方向的物料濃度高)。
[0020]圖4為高溫輻射過熱器管屏示意圖，所述的每屏高溫輻射過熱器6由進口聯箱36、出口聯箱37和過熱器管38組成。每臺鍋爐根據需要可布置多屏，在本例中布置了 3屏，管屏之間距離SI為0.6?2.0m ;過熱器管38管間節距S2與管徑Dl之比為1.25?1.50。
[0021]圖5和圖6分別表示臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐布置一個和兩個分離器的實施例的結構示意圖。當鍋爐蒸發量為3?10t/h時，宜布置一個分離器；當鍋爐蒸發量為10?20t/h時，宜根據實際情況確定布置一個或者兩個分離器；當鍋爐蒸發量大于20t/h時，宜布置兩個分離器。
[0022]本發明的工作過程如下:
[0023]燃料從燃料給進裝置3送入，支持燃燒的空氣經空氣預熱器22后從布風板I送入，燃料依次在主燃室密相區2、主燃室稀相區7、副燃室14和燃盡室15內燃燒，燃燒產生的攜帶顆粒物料的煙氣通過分離器17分離，煙氣通過分離器與水平煙道18進入尾部煙道19，依次流過高溫省煤器20、低溫省煤器21和空氣預熱器22，經煙氣出口 23離開鍋爐。煙氣中的顆粒物料流經副燃室14和燃盡室15之間的V形灰斗16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流入分離器17，在分離器17內得到進一步分離。分離器17分離下來的顆粒物料沿著回料通道27流入回料器25，與從V形灰斗26流入到回料器25內顆粒物料匯合，全部物料最終通過回料器25經返料口 24回送到主燃室密相區2，完成一次物料循環。通過顆粒物料循環一方面可循環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，較高物料濃度有利于提高布置在主燃室和副燃室內過熱器的煙氣傳熱系數。
【權利要求】
1.一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，它包括由主燃室密相區(2)和主燃室稀相區(7)組成的主燃室、副燃室(14)、燃盡室(15)、鍋筒(13)、汽水引出管(10)、飽和蒸汽引出管(12)、分離器(17)和尾部煙道(19)，在主燃室下部布置有布風板(1)，主燃室和副燃室(14)之間設有第一水冷壁隔墻(8 )，在副燃室(14)和燃盡室(15 )之間設有第二水冷壁隔墻(28)，在副燃室(14)和燃盡室(15)底部設有V形灰斗(26);所述分離器(17)通過連接通道(16)與燃盡室(15)相連；分離器(17)布置一個或者兩個；分離器(17)下部通過回料通道(27 )與回料器(25 )相連；回料器(25 )分別與返料口( 24)和V形灰斗(26 )底部相連；尾部煙道(19)內布置有低溫省煤器(21)、高溫省煤器(20)和空氣預熱器(22)，低溫省煤器(21)和高溫省煤器(22)串聯連接，其特征在于:在主燃室稀相區(7)內布置多屏高溫輻射過熱器(6)，在副燃室(14)內布置低溫對流過熱器(30);低溫對流過熱器(30)通過飽和蒸汽引出管(12)與鍋筒(13)相連；高溫輻射過熱器(6)通過蒸汽聯絡管(5)與低溫對流過熱器(30)相連；蒸汽聯絡管(5)上布置噴水減溫器(4);每屏高溫輻射過熱器(6)由進口聯箱(36 )、出口聯箱(37 )和過熱器管(38 )組成；低溫對流過熱器(30 )由上聯箱(33 )、下聯箱(35)和蛇形管(34)組成。
2.按照權利要求1所述的一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，其特征在于:所述多屏高溫輻射過熱器中管屏之間的距離SI為0.6?2.0m ;過熱器管(38)管間節距S2與管徑Dl之比為1.25?1.50。
3.按照權利要求1所述的一種臥式循環流化床過熱蒸汽鍋爐，其特征在于:所述的低溫對流過熱器(30)的上部呈階梯狀布置，從第一水冷壁隔墻8向第二水冷壁隔墻28方向呈階梯狀向下傾斜布置；蛇形管(34)間橫向節距S3為60?150mm，縱向節距S4為50?120mmo
【文檔編號】F23C10/00GK103836612SQ201410073524
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】康建斌, 胡峰, 李俊臣, 王謙, 胡彥霞, 徐進廷, 張哲
申請人:北京熱華能源科技有限公司