循環流化床煤泥給料系統以及循環流化床鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種循環流化床煤泥給料系統以及循環流化床鍋爐，循環流化床煤泥給料系統包括爐膛(1)、設置于爐膛(1)的側壁上且用于將回收的顆粒再次送入爐膛(1)內的返料管(2)和設置于爐膛(1)的側壁上且用于將煤泥送入爐膛(1)內的煤泥入口管(3)，所述煤泥入口管(3)鄰近所述返料管(2)設置且位于所述返料管(2)的上方，所述煤泥入口管(3)的與所述爐膛(1)的側壁連接的一端向下傾斜。由于爐膛上部有下降的顆粒邊界層流，下部有高濃度的由返料管循環至爐膛的高溫顆粒，兩股高溫顆粒流對新入爐膛的煤泥進行沖擊，使得新進入爐膛的煤泥迅速升溫，縮短煤泥的加熱時間，從而使燃燒時間延長，提升煤泥的燃燒效率。
【專利說明】
循環流化床煤泥給料系統以及循環流化床鍋爐
技術領域
[0001 ]本發明涉及循環流化床燃燒技術領域，具體地，涉及一種循環流化床煤泥給料系統以及循環流化床鍋爐。
【背景技術】
[0002]煤泥是洗煤過程的副產物，其具有水分大，灰分高，顆粒細以及黏性高的特點。由于缺乏有效的利用技術，煤泥被堆放在固定地點，存在很大的環境隱患。例如，煤泥遇水流失會對水資源造成污染;而當風干后，又會產生揚塵，造成大氣污染。此外，煤泥一般具有2500大卡?5500大卡的熱量，甚至超過一些低熱質動力煤，煤泥的隨意堆放造成了極大的能源浪費。因此，與煤泥處理相關的技術的開發和利用對環境安全以及煤炭的高效利用有十分重要的意義。
[0003]由于高含量的水分和灰分，以及較低的發熱量，煤泥不適應于傳統煤粉爐燃燒。為了大批量且高效率地實現對煤泥的綜合利用，煤泥被廣泛應用于循環流化床燃燒發電。煤泥在流化床中受熱結塊沉積，而破壞流化質量，從而造成燃燒不穩定。為了控制流化床的穩定燃燒，現有技術中存在多種煤泥在循環流化床中的給料方式，主要分為以下四種:(I)頂部給料；(2)中部給料；(3)回料閥給料(即返料管給料)；(4)密相區霧化給料。其中，由于進料口鄰近爐膛出口，頂部給料方式下煤泥在爐膛內的一次停留時間短，燃燒效率低。而采用中部給料時，其給料系統結構簡單，機械故障率高，并且煤泥的燃燒效率較低。將煤泥的入料口往底部移動，煤泥在爐膛中的一次停留時間加長，因此回料閥給料和密相區霧化給料兩種方式下的燃燒效率最高。對于回料閥給料方式，當鍋爐處于啟動或者低負荷階段時，由于循環灰量較少，循環灰對煤泥的攜帶能力不足，導致煤泥在回料閥中粘結，使得煤泥在鍋爐低負荷下無法給入，也不適合大比例摻燒。對于密相區霧化給料方式，霧化風引起煤泥顆粒對噴槍口進行沖刷，對噴槍造成嚴重的磨損，而影響噴槍的使用壽命。
[0004]有鑒于現有技術的上述缺點，需要提供一種新型的循環流化床煤泥給料系統。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種煤泥燃燒效率高且燃燒適應性廣的循環流化床煤泥給料系統。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供一種循環流化床煤泥給料系統，該循環流化床煤泥給料系統包括爐膛、設置于所述爐膛的側壁上且用于將回收的顆粒再次送入所述爐膛內的返料管和設置于所述爐膛的側壁上且用于將煤泥送入所述爐膛內的煤泥入口管，所述煤泥入口管鄰近所述返料管設置且位于所述返料管的上方，所述煤泥入口管的與所述爐膛的側壁連接的一端向下傾斜。
[0007]優選地，所述爐膛呈塔體狀。
[0008]優選地，所述煤泥入口管的軸線與所述爐膛的中心軸線共面。
[0009]優選地，所述煤泥入口管的延伸方向與所述爐膛的軸線方向之間的夾角為a，且30。彡a彡 60。ο
[0010]優選地，所述煤泥入口管的延伸方向與所述返料管的延伸方向平行。
[0011]優選地，所述煤泥入口管的與所述爐膛的側壁連接的一端與所述返料管的與所述爐膛的側壁連接的一端在所述爐膛的同一條母線上。
[0012]優選地，所述煤泥入口管的與所述爐膛的側壁連接的一端到所述返料管的與所述爐膛的側壁連接的一端之間的距離為H，且0.5m<H<lm。
[0013]優選地，所述煤泥入口管內的工作壓力大于所述爐膛內的煤泥入口處的工作壓力。
[0014]優選地，所述爐膛內的煤泥入口處的工作壓力為6KPa?8KPa。
[0015]本發明還提供一種循環流化床鍋爐，其包括上述的循環流化床煤泥給料系統。
[0016]上述技術方案中煤泥入口管鄰近返料管設置且位于返料管的上方，由于煤泥入口管的位置低，煤泥在爐膛內的一次停留時間長。并且，由于爐膛上部有下降的顆粒邊界層流，下部有高濃度的由返料管循環至爐膛的高溫顆粒，兩股高溫顆粒流對新入爐膛的煤泥進行沖擊，使得新進入爐膛的煤泥迅速升溫，縮短煤泥的加熱時間，從而使燃燒時間延長，提升煤泥的燃燒效率。顆粒流的沖擊加強了進入爐膛的煤泥向爐膛朝各個方向擴散的能力，煤泥在爐膛的橫截面上分布均勻，避免了局部燃燒不充分的現象。煤泥入口管與返料管分開設置，可以避免循環灰量較少時循環灰對煤泥的攜帶能力不足的問題，因此本發明的循環流化床煤泥給料系統的入料不受運行工況負荷的影響，具有很好的燃燒適應性。此外，這種循環流化床煤泥給料系統直接在爐膛的側壁上開口，不需要額外設置噴槍等裝置，可以避免顆粒流對伸入爐膛的噴槍等造成磨損，使得這種循環流化床煤泥給料系統具有較低的機械磨損。
[0017]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0019]圖1是本發明的循環流化床煤泥給料系統的結構示意圖。
[0020]其中，
[0021]I爐膛2返料管
[0022]3煤泥入口管4連接管
[0023]A 一次風B 二次風
[0024]C流化風D松動風
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0026]本發明提供一種循環流化床煤泥給料系統，如圖1所示，其包括爐膛1、設置于爐膛I的側壁上且用于將回收的顆粒再次送入爐膛I內的返料管2和設置于爐膛I的側壁上且用于將煤泥送入爐膛I內的煤泥入口管3，煤泥入口管3鄰近返料管2設置且位于返料管2的上方，煤泥入口管3的與爐膛I的側壁連接的一端向下傾斜。其中，煤泥入口管3鄰近返料管2設置且位于返料管2的上方，由于煤泥入口管3的位置低，煤泥在爐膛I內的一次停留時間長。并且，由于爐膛I上部有下降的顆粒邊界層流，下部有高濃度的由返料管2循環至爐膛I的高溫顆粒，兩股高溫顆粒流對新入爐膛I的煤泥進行沖擊，使得新進入爐膛I的煤泥迅速升溫，縮短煤泥的加熱時間，從而使燃燒時間延長，提升煤泥的燃燒效率。顆粒流的沖擊加強了進入爐膛I的煤泥向爐膛朝各個方向擴散的能力，煤泥在爐膛I的橫截面上分布均勻，避免了局部燃燒不充分的現象。煤泥入口管3與返料管2分開設置，可以避免循環灰量較少時循環灰對煤泥的攜帶能力不足的問題，因此本發明的循環流化床煤泥給料系統的入料不受運行工況負荷的影響，具有很好的燃燒適應性。此外，這種循環流化床煤泥給料系統直接在爐膛I的側壁上開口，不需要額外設置噴槍等裝置，可以避免顆粒流對伸入爐膛I的噴槍等造成磨損，使得這種循環流化床煤泥給料系統具有較低的機械磨損。
[0027]其中，在優選的實施方式中，爐膛I呈塔體狀，且如圖1所示，圖中的黑色顆粒為底料，白色顆粒為煤泥，在爐膛I的底部有向上輸送的一次風A和朝向返料管2和煤泥入口管3輸送的二次風B，從而能夠攪動爐膛I內的底料和煤泥，使爐膛I底部的底料和煤泥能夠充分混合和擴散。同時，返料管2的自由端(遠離爐膛I的側壁的一端)連接有連接管4，連接管4與旋風分離器(未圖示)的排料口連接，爐膛I內的煙氣經煙氣排放口進入旋風分離器內進行分離后，分離出來的顆粒可以再依次經連接管4和返料管2進入爐膛I內而再次燃燒，以將提升煤泥的燃燒效率。另外，向連接管4內輸送的流化風C和松動風D也能夠提升從返料管2進入爐膛I內的顆粒的流動速度，高溫顆粒流對新入爐膛I的煤泥進行沖擊，使得新進入爐膛I的煤泥迅速升溫，縮短煤泥的加熱時間，從而使燃燒時間延長，提升煤泥的燃燒效率。
[0028]進一步地，煤泥入口管3的軸線與爐膛I的中心軸線共面。其中，煤泥入口管3的軸線就是煤泥入口管3的延伸方向上所有橫截面形心的連線。由于煤泥入口管3的延伸方向為朝向爐膛I的中心，從煤泥入口管3進入爐膛I內的煤泥能夠在一次風A、二次風B、下降的顆粒邊界層流以及高濃度的由返料管2循環至爐膛I的高溫顆粒流作用下進行最充分的擴散，從而使煤泥的燃燒效率最大化。
[0029]而如圖1所示，煤泥入口管3的延伸方向與爐膛I的軸線方向之間的夾角為a，且夾角a不能過小或者過大。當夾角a過小時，進入爐膛I的煤泥缺少橫向速度，擴散至整個爐膛截面的能力低，使得煤泥在爐膛截面的分布不均勻，造成局部燃燒不充分。然而，若夾角a過大，煤泥流缺少向下的分速度，大部分煤泥顆粒被輸送至遠離返料管2，從而使得由返料管2返送的顆粒與新進入爐膛I的煤泥顆粒的碰撞機會減小，造成煤泥顆粒的升溫速率降低。作為一種優選的實施方式，夾角a的大小應符合30° ^a^60°。
[0030]另外，煤泥入口管3的延伸方向與返料管2的延伸方向優選為相互平行，從而保證由返料管2返送的顆粒與新進入爐膛I的煤泥顆粒能夠充分碰撞，以提升煤泥顆粒的升溫速率。并且，煤泥入口管3的與爐膛I的側壁連接的一端與返料管2的與爐膛I的側壁連接的一端在爐膛I的同一條母線上。其中，母線繞特定的軸線旋轉一周而能夠形成立體幾何圖形，而爐膛I的母線也是如此，并且具體來說爐膛I的母線是指爐膛I的側壁上沿上下方向延伸的且能夠與爐膛I的中心軸線共面的線。讓煤泥入口管3的與爐膛I的側壁連接的一端與返料管2的與爐膛I的側壁連接的一端在爐膛I的同一條母線上，從而同樣能夠保證由返料管2返送的顆粒與新進入爐膛I的煤泥顆粒之間的充分碰撞，以提升煤泥顆粒的升溫速率。[0031 ]進一步地，如圖1所示，煤泥入口管3的與爐膛I的側壁連接的一端到返料管2的與爐膛I的側壁連接的一端之間的距離為H，且距離H不能過大或者過小。當距離H過大時，則缺少下部向上的顆粒流的沖擊，進入爐膛I的煤泥會貼壁向下流動，難以擴散至整個爐膛I的橫向截面，爐膛I的稀相區氣體流動沿截面分布不均勻，壁面區域的氣體流速低于床層中心的氣體速度，壁面區域的泥煤濃度過高，而導致壁面附近欠氧，使煤泥的燃燒不充分。然而，當距離H過小時，煤泥可能進入密相區，煤泥進入爐膛后結塊，向下沉積。當煤泥塊處于密相區時，煤泥塊可能沉積至一次風A和二次風B的風帽處從而堵塞風帽，使得爐膛流化不均勻。作為一種優選的實施方式，距離H應符合0.5m^H^ lm。
[0032]另外，煤泥通過壓力栗輸送至爐膛I，必須保證煤泥入口管3內的工作壓力大于爐膛I內的煤泥入口處(煤泥進入爐膛處位置)的工作壓力，或者說是必須保證壓力栗出口壓力大于爐膛I內的煤泥入口處的工作壓力，以阻止爐膛I中的氣體和顆粒進入煤泥管道輸送系統，這樣才能保證煤泥的給料順暢。若爐膛I中的氣體和顆粒進入煤泥輸送管道，會阻礙煤泥的正常輸送，且對爐膛I的流化穩定性造成影響。其中，爐膛I內的煤泥入口處的工作壓力為6KPa?8KPa，因此要求壓力栗的出口壓力稍微大于該值，而壓力栗的出口壓力到底比爐膛I內的煤泥入口處的壓力大多少，則取決于壓力栗出口與煤泥入口處之間的連接管道的布置。
[0033]總之，通過合理的設計煤泥入口管3，能保證煤泥有較高的燃燒效率、煤泥的給料不受循環量的控制，且避免了噴嘴等突出部件的磨損，使得循環流化床煤泥給料系統能夠穩定可靠地工作。
[0034]另外，本發明還提供一種循環流化床鍋爐，其包括上述的循環流化床煤泥給料系統、旋風分離器、尾部煙道以及設置于尾部煙道內的選擇性催化還原系統、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器等。通過合理的設計煤泥入口管3，能保證在循環流化床鍋爐內煤泥有較高的燃燒效率且使得煤泥的給料不受循環量的控制。
[0035]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0036]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0037]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【主權項】
1.循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述循環流化床煤泥給料系統包括爐膛(1)、設置于所述爐膛(I)的側壁上且用于將回收的顆粒再次送入所述爐膛(I)內的返料管(2)和設置于所述爐膛(I)的側壁上且用于將煤泥送入所述爐膛(I)內的煤泥入口管(3)，所述煤泥入口管(3)鄰近所述返料管(2)設置且位于所述返料管(2)的上方，所述煤泥入口管(3)的與所述爐膛(I)的側壁連接的一端向下傾斜。2.根據權利要求1所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述爐膛(I)呈塔體狀。3.根據權利要求2所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的軸線與所述爐膛(I)的中心軸線共面。4.根據權利要求3所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的延伸方向與所述爐膛(I)的軸線方向之間的夾角為a，且30° ^a^60°。5.根據權利要求2所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的延伸方向與所述返料管(2)的延伸方向平行。6.根據權利要求5所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的與所述爐膛(I)的側壁連接的一端與所述返料管(2)的與所述爐膛(I)的側壁連接的一端在所述爐膛(I)的同一條母線上。7.根據權利要求6所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的與所述爐膛(I)的側壁連接的一端到所述返料管(2)的與所述爐膛(I)的側壁連接的一端之間的距離為H，且0.5m<H<lm。8.根據權利要求1所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述煤泥入口管(3)內的工作壓力大于所述爐膛(I)內的煤泥入口處的工作壓力。9.根據權利要求8所述的循環流化床煤泥給料系統，其特征在于，所述爐膛(I)內的煤泥入口處的工作壓力為6KPa?8KPa。10.循環流化床鍋爐，其特征在于，該循環流化床鍋爐包括根據權利要求1至9中任一項所述的循環流化床煤泥給料系統。
【文檔編號】F23C10/01GK106016254SQ201610313129
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】劉小奇, 趙勇綱, 曹培慶, 劉志強, 白楊, 莫鑫, 劉青, 張縵, 呂俊復
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 神華神東電力有限責任公司, 清華大學