專利名稱：一種能使沸騰爐直接燃用原煤的除灰渣、石塊裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能使沸騰爐燃用原煤(從煤礦開采未經洗選的煤)除灰渣、石塊的裝置。
目前，未經洗煤處理的原煤中的灰分一部分為密度較小的大尺寸片狀物及細小分散灰，另一部分為密度較大的大尺寸石塊。如果將其直接送入沸騰爐燃燒，細灰被攜帶出爐膛，大尺寸片狀物可由溢流渣口排出，而大尺寸石塊難于流化滯留在布風板上，一定時期的累積會造成流態惡化。因此，以未洗過的原煤作燃料時，都要求有一套破碎、干燥和篩分的處理設備，這樣一方面增加了初期投資和運行費用，另一方面破碎過程不可避免地要產生大量的粉煤，在燃燒時，加大了飛灰攜帶熱量，降低了鍋爐熱效率，并給環境帶來了污染。
沸騰爐燃用原煤關鍵技術在于造成大尺寸石塊在布風板上的定向運動，現有的各種沸騰燃燒技術如a.采用傾斜布風板，b.采用非均勻分段送風，c.采用定向噴射的特殊風帽。(參考文獻①流化床鍋爐原理與設計，1989，華中理工大學，劉煥彩；②Ash Management in the Fluidized Bed Combustionof Coal，1984。第三屆沸騰燃燒國際會議，M.J.Cooke)。
采用傾斜布風板的試驗發現，由于傾斜的上部床層薄，阻力小，所以氣流流速大、氣泡大、上升快，床層密度小，表面膨脹高；而下部鼓泡較弱，密度大，因而造成的床料在布風板上循環時產生由下至上的卷流，這樣，在傾斜度不太大的情況下會造成大顆粒的爬坡運動，僅當傾斜度較大或顆粒較重較大時才會向下運動至最低端的除灰口，但傾斜度較大的布風板在結構上比較復雜。
非均等送風的效果僅在淺床中比較明顯，在較深的床中，由于床層阻力增大，氣流擴散趨于均勻，非均等送風的效果被抵消，不足以推動大顆粒定向運動。定向噴射風帽所產生的推動力和推動范圍有限。上述三種技術都不能解決沸騰爐燃用原煤。
對沉積石塊的排出，現有技術采用冷灰管定期放灰的方法，這種無選擇放灰使床料中的可燃物損失較大。文獻②研究了爐外灰渣篩選設備，將細料送回爐內復燃，但結構復雜，操作不便。
以上幾種情況均沒有設噴管，且放灰管開口均為直管。
本發明的目的在于使沸騰爐燃燒技術可以直接燃用從煤礦開采出來的未經洗選的原煤。從而減少了原來沸騰爐燃原煤的水洗、破碎篩分過程。同時也減少了由于燃燒破碎過程產生的大量粉末帶來的環境污染。完成上述目的技術是在沸騰爐的布風板上設置一除灰渣石塊裝置，以造成床料在布風板上定向卷流，使沉積在布風板上的比重大的灰渣石塊向除灰口運動，并有選擇地除去大尺寸灰渣石塊。
為了達到上述目的，本發明采用的具體方案是在沸騰爐布風板(102)上加裝一個或幾個錐形開口的噴管(101)(視布風板面積而定)，噴管(101)的下端插入渣池(107)內，在噴管(101)錐形開口的下部裝有截止門(106)，進風管(105)與噴管(101)的側壁聯通。
噴管(101)上端為上大下小的錐形開口，角度為40～80度，噴管內徑為燃煤最大粒徑的1.5～3倍。噴管內的氣流速度以恰能托住床料不落入噴管為準，但不能托住大密度的灰渣石塊。
本發明還可以采用噴管的開口為曲線形開口，配水平布風板(或凹形布風板，或傾斜布風板，或V形布風板)；采用錐形開口噴管，還可以配凹形布風板(或傾斜布風板，或V形布風板)。
由于噴管的作用造成床內氣泡分布不均勻，在噴管區域的床層有效密度較小，而周圍區域床層密度較大，因而使得床料由密度大的區域向密度小的區域流動，在床的上表面處，強烈鼓泡的噴管區域的局部表面高于周圍鼓泡弱處的表面，因而造成噴管區域上部的床料向密度較小的區域流動，從而形成床料的橫向循環，并同時在布風板上造成卷流。這種卷流將大煤塊破碎燒盡，將石塊帶到噴口除掉。
床料橫向循環的范圍和卷流強度與噴管噴口的形狀及床層的深度密切相關，隨床層深度的增加，噴管卷流的影響范圍隨之增大，采用錐形開口(曲線形開口)的噴管比直開口噴管的卷流強度及范圍要大的多。在床深為0.25至0.5米時，噴管的影響半徑為0.6米至0.8米。因而可根據布風板的面積大小布置一個或幾個錐形噴管。
大量試驗結果表明，大尺寸灰渣石塊很容易落入錐形(曲線形)噴管中，同時，利用噴床的氣力篩選作用，可以連續地將運動到噴口處的密度較大的灰渣石塊從床內分離下來，并收集在風室下部的密封渣池內。
對于煤中分散的細灰，密度小，可隨氣流帶入煙氣中，若燒結成塊，也由于密度小而漂浮在床層上表面，從溢流渣口排出。對于小尺寸煤矸石(小于6毫米)則懸浮在床層中作為惰性床料，累積過多時與細小灰渣一起從溢流渣口排出。
與現有各種沸騰爐除灰技術相比，本方案由于采用了錐形開口(曲線形開口)的噴管裝置，可產生床料的整體橫向循環，因而能在布風板上造成比其它技術更強烈的卷流，可使得更大尺寸大密度的沉積物向除灰口迅速移動，并有選擇地除去不可燃的灰渣石塊。與現有技術中普遍采用的放灰管定期放灰相比，可大大減少放灰中的可燃物的損失。所以，可有效地解決沸騰爐燃用未經破碎的原煤的問題。另外，噴管造成的噴動作用會產生大區域的剪切運動，提供了一種固體顆粒與氣體混合的良好環境，特別是對于大尺寸顆粒，氣固滑移速度也大于其他流化床，傳熱與傳質都大大增強。
由于錐形(曲線形)開口噴管造成的橫向摻混強烈，可大大增強給煤在床中的擴散，因而可以減少給煤口的數目。
本實用新型實施例參數如下1.鍋爐蒸發量10T／h，工作壓力1.3MPa，蒸汽溫度195.04℃，給水溫度20℃，冷風溫度20℃。
2.設計燃料I類煙煤，不破碎，最大粒徑50毫米。
3.床層靜止高度為400毫米(注流化后高度有不同程度的增加)，基本床料可用石英砂或灰渣。
4.布風板有效面積為1.5×2.6＝3.9平方米，布置兩個錐形噴管。
實施例1
圖1為本實施例的主視圖，由錐形噴管(101)、布風板(102)、風帽(103)、風箱(104)、進風管(105)、截止門(106)、渣池(107)、溢流渣口(108)、給煤口(109)等組成，起動沸騰爐時，先給風箱進風，使全爐床流化起來，再啟動噴管以石英砂作床料時，噴管內的風速為1.3～1.5米／秒，噴管的錐形開口處采用錐形堵頭的開啟截止門以解決噴管啟動時壓降過高及噴管關閉時床料落入管內的問題，且不會發生卡死現象。停止運行時，先封閉錐形截止門，然后停風。噴管(101)穿過風箱(104)插入渣池(107)內，并以水封渣池的方式收集灰渣石塊。
圖2為本實施例的俯視圖，由噴管(201)、布風板(202)、風帽(203)等組成。
圖3為噴管、風帽及布風板的局部放大圖，由放大的噴管(301)、放大的風帽(302)、放大的布風板(包括耐火層303、絕熱層304、密封層305、花板306)、風帽小孔(307)等組成，噴管錐形開口角度為60°，大口直徑為小口直徑的1.8～2.2倍，噴管依靠花板及上面的密封層、絕熱層、耐火層固定，各層厚度與常規設計一樣，錐形開口噴管與水平布風板平齊，風帽設計與常規設計也相同，只是風帽小孔(307)的中心距布風板≤10mm(常規≤15mm)，花板用鋼板(厚度＝10～20mm)或鑄鐵板(30～40mm)制成(常規)，錐形噴管采用耐熱鑄鐵制成，厚度10～15mm。噴管的內徑為燃煤最大粒徑的2.2倍。
圖4為兩種形式的截止門，A型采用平板推拉式，B型采用錐形堵頭式。工作中均不被卡死。
鍋爐工作中所用各種密度及尺寸的大顆粒下落速度為20～60m／s。均大于噴管中的氣流速度(13～15m／s)，但由于密度大于2600kg／M3的石英砂床料的在噴口處的強烈卷流和攜帶作用，只有密度大于2200Kg／M3，直徑尺寸為20～50毫米的物塊能順利從直徑為110毫米的噴管排出，而密度為1430Kg／M3的各種尺寸的煤塊無一落入噴管。
實施例2如圖5(C、D、E、F)所示，噴管上端開口為曲線形開口，可設置于水平布風板上(圖5C)、傾斜布風板上(圖5D)、凹形布風板上(圖5E)、V形布風板上(圖5F)，其它與實施例1均相同。
實施例3如圖6(G、H、I)所示，噴管上端開口與實施例1相同，可設置于傾斜布風板上(圖6G)、凹形布風板上(圖6H)、V形布風板上(圖6I)，其它與實施例1均相同。
權利要求1.一種能使沸騰爐直接燃用原煤的除灰渣、石塊裝置，由布風板(102)、風帽(103)、風箱(104)、進風管(105)、截止門(106)、渣池(107)、溢流渣口(108)、給煤口(109)組成，其特征在于噴管(101)的上端為錐形開口(或曲線形開口)設置于布風板(102)上(布風板可水平布置、可傾斜布置、可凹形布置、可V形布置)，另一端插入渣池內，在噴管(101)錐形開口(或曲線形開口)的下部裝有截止門(106)，進風管(105)與噴管(101)的側壁聯通。
2.根據權利要求1所述的燃原煤的沸騰爐除灰渣、石塊裝置，其特征在于噴管(101)上端的錐形開口(或曲線形開口)的角度為40～80度。
專利摘要本實用新型公開了一種能使沸騰爐直接燃用原煤的除灰渣石塊裝置，它在沸騰爐的布風板上設置一個或幾個噴管，噴管的上端呈錐形或曲線形開口，管內風速以恰能托住床料不落入而定。該裝置可造成床料整體橫向循環，因而在布風板上造成強烈的定向卷流，使大尺寸大密度灰渣石塊向噴管快速運動并落入噴管，利用噴管出口部分的氣力篩選作用，可連續地從床內除去大尺寸灰渣石塊。
文檔編號F23J1/00GK2073983SQ9022102
公開日1991年3月27日 申請日期1990年9月27日 優先權日1990年9月27日
發明者閻維平, 劉志敏, 鮑志勇 申請人:華北電力學院