專利名稱：調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及調(diào)節(jié)鍋爐爐膛溫度的裝置，特別涉及一種調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛(特別是下部)溫度的冷灰器。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床鍋爐是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的一種高效率低污染鍋爐，特別地，由于循環(huán)流化床鍋爐對煤種的適應(yīng)性強(qiáng)，而且可以高效地控制污染物的生成，使循環(huán)流化床鍋爐被越來越多的用戶采用。循環(huán)流化床鍋爐主要由循環(huán)流化床和尾部煙道等組成，一般循環(huán)流化床包括爐膛、布風(fēng)板、氣固分離器、返料下降管和返料器，循環(huán)流化床鍋爐的主要輔助系統(tǒng)包括加煤、加風(fēng)、排渣和控制等。循環(huán)流化床鍋爐所用的燃料是顆粒狀的煤(或垃圾及其衍生燃料)，一般從爐膛下部的側(cè)壁加入爐膛，燃燒所用的空氣分為一次風(fēng)和二次風(fēng)，分別從爐膛的底部和下部的側(cè)壁加入爐膛。在布風(fēng)板上，由燃料和灰粒組成的物料在一次風(fēng)的作用下，一直處于流化狀態(tài)。在爐膛內(nèi)，粒徑比較小的燃料以及燃料燃燒后形成的粒徑比較小的灰等固體顆粒被煙氣夾帶著由底部上升，從上部的出口排出爐膛進(jìn)入氣固分離器，絕大部分的固體顆粒在氣固分離器內(nèi)與煙氣分離，被分離的固體顆粒通過返料下降管及返料器等部件返回爐膛，由此構(gòu)成固體顆粒的循環(huán)流動，習(xí)慣上將這些循環(huán)流動的固體顆粒稱為循環(huán)灰。粒徑比較大的固體顆粒則在爐膛內(nèi)上下翻騰，不參與上述的循環(huán)流動。使?fàn)t膛上下溫度一致并穩(wěn)定在設(shè)定的值是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵之一，它決定了鍋爐的負(fù)荷、燃燒效率，特別是污染物的生成與抑制等一系列指標(biāo)。但是，對爐膛溫度的影響因素非常多，主要包括燃料的特性、鍋爐負(fù)荷的變化、爐膛內(nèi)的煙氣表觀速度、一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例、二次風(fēng)入口的高度、爐膛的形狀尺寸和爐膛內(nèi)受熱面的布置等。對大多數(shù)固體燃料而言，在設(shè)計(jì)循環(huán)流化床鍋爐時要盡可能提高氣固分離器的分離效率，以保證在爐膛內(nèi)的灰濃度足夠高，這是保證爐膛上下溫度一致并穩(wěn)定在設(shè)定的值的基本條件之一。但是，隨著鍋爐容量的增大，爐膛高度也相應(yīng)增加，爐膛吸熱、放熱和灰濃度分布的不均勻性沿爐膛高度也在增加，有時會遇到一些特殊的固體燃料，其化學(xué)成分、燃燒特性與成灰特性很特殊，破碎性很弱或灰的含量比較低，有可能造成爐膛(特別是下部)溫度偏高的現(xiàn)象，在煙氣污染物濃度限制嚴(yán)格的情況下，一般的循環(huán)流化床鍋爐并不適用于燃燒這類燃料，因?yàn)榭空{(diào)節(jié)一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例、調(diào)節(jié)二次風(fēng)的加入口高度、在鍋爐設(shè)計(jì)中改變爐膛下部的形狀或增加爐膛受熱面等方法對調(diào)節(jié)爐膛溫度的幅度是有限的，而且在設(shè)計(jì)時往往難以精確地預(yù)測爐膛的溫度，特別當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化或燃料性質(zhì)發(fā)生變化時，從而限制循環(huán)流化床鍋爐對燃料的適應(yīng)性及污染物控制水平。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的另一目的是提出一種調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛(特別是下部)溫度的冷灰器，將該冷灰器與返料器通過移動床灰管連接，使部分循環(huán)灰從返料器進(jìn)入冷灰器，其內(nèi)部是鼓泡床式熱交換器，冷卻后的循環(huán)灰從其另一側(cè)通過另一灰管返回爐膛的下部，以調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)溫度；可以氣動控制方式調(diào)節(jié)從返料器進(jìn)入冷灰器的循環(huán)灰流量，該冷灰器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無易磨損和機(jī)械故障。
本實(shí)用新型提供的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，主要用于大容量或燃用燃燒特性和成灰特性特殊(主要是破碎性很弱或灰的含量比較低)的燃料(可以是煤、垃圾及其衍生燃料)的循環(huán)流化床鍋爐，其可調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)溫度，其特征在于，該冷灰器包括一容器13，其內(nèi)設(shè)置流有循環(huán)冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻管13D，該容器13一側(cè)連有與返料器下部11相連通的灰管13C，灰管13C的下部設(shè)有與容器13相通的進(jìn)灰口133，容器13另一側(cè)上部設(shè)有與爐膛8相連通的出灰口132；容器13底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口1，進(jìn)灰口133底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口2，灰管13C底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口3；所述的容器13為立方筒體或圓形筒體；所述的循環(huán)冷卻管13D位于容器13的橫向中部；所述進(jìn)灰口133與容器13的底部或上部相通，當(dāng)進(jìn)灰口133與容器13上部相通時，在容器13內(nèi)靠近出灰口132的一側(cè)設(shè)置一垂向擋墻13L。
本實(shí)用新型提出的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛(特別是下部)溫度的冷灰器，以氣動控制方式調(diào)節(jié)從返料器進(jìn)入冷灰器的循環(huán)灰流量，該冷灰器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無易磨損和機(jī)械故障。
本實(shí)用新型提供的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度冷灰器，其使用步驟如下
1)在循環(huán)流化床鍋爐返料器下部11的下端安裝一與之連通的本實(shí)用新型的冷灰器，該冷灰器包括一容器13，容器13內(nèi)設(shè)置流有循環(huán)冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻管13D，容器13一側(cè)連有與爐返料器下部11相連通的灰管13C，灰管13C下部設(shè)有與容器13相通的進(jìn)灰口133，容器13另一側(cè)上部設(shè)有與爐膛8相連通的出灰口132；容器13底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口1，進(jìn)灰口133底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口2，灰管13C底部分設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口3；2)分別由進(jìn)風(fēng)口1、2和3通入流化風(fēng)，使呈移動床狀態(tài)的循環(huán)灰通過灰管13C并由進(jìn)灰口133進(jìn)入冷灰器而處于鼓泡床狀態(tài)；該循環(huán)灰在位于容器13之內(nèi)的循環(huán)冷卻管13D中循環(huán)冷卻介質(zhì)的作用下，通過熱交換降低溫度后，再通過出灰口132進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐爐膛8；所述冷卻管13D中的冷卻介質(zhì)為水或蒸汽；所述通入進(jìn)風(fēng)口(3)的流化風(fēng)為可調(diào)節(jié)的設(shè)定值，進(jìn)入容器(13)的循環(huán)灰的流量隨進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口(2)的流化風(fēng)流量的增加而線性增加。
本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛(特別是下部)溫度的冷灰器，利用冷灰器降低一部分循環(huán)灰的溫度，以調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)溫度，該方法靈敏，不需要改變爐膛下部的形狀、爐膛內(nèi)煙氣的表觀速度、一次風(fēng)和二次風(fēng)的比例和二次風(fēng)的加入口高度等設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，有利于保持鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性。


圖1為本實(shí)用新型的冷灰器(一實(shí)施例)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的冷灰器安裝在返料器下部11的示意圖；圖3為本實(shí)用新型的冷灰器(另一實(shí)施例)安裝在返料器下部11的示意圖；圖4為進(jìn)灰口2通入流化風(fēng)13i和進(jìn)灰口3通入流化風(fēng)13j與控制進(jìn)入冷灰器的循環(huán)灰流量之間關(guān)系的示意圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1首先請參閱圖1及圖2，本實(shí)用新型提供的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，主要用于大容量或燃用燃燒特性和成灰特性特殊(主要是破碎性很弱或灰的含量比較低)的燃料(可以是煤、垃圾及其衍生燃料)的循環(huán)流化床鍋爐，其可調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)溫度，該冷灰器13包括一容器13，其內(nèi)設(shè)置流有循環(huán)冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻管13D，該容器13一側(cè)連有與返料器下部11相連通的灰管13C，灰管13C的下部設(shè)有與容器13相通的進(jìn)灰口133，容器13另一側(cè)上部設(shè)有與爐膛相連通的出灰口132；容器13底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口1，進(jìn)灰口133底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口2，灰管13C底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口3；所述的容器13為立方筒體或圓形筒體；所述的循環(huán)冷卻管13D位于容器13的橫向中部。
圖1實(shí)際上為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述進(jìn)灰口133與容器13的底部相通；圖2所示為該實(shí)施例安裝在返料器下部11的示意圖。
實(shí)施例2請參閱圖3，與上述實(shí)施例不同之處在于，容器13的進(jìn)灰口133位于容器13的上部，灰管13c的底部也隨之相應(yīng)地向上移，使循環(huán)灰從容器13側(cè)墻的頂部進(jìn)入該容器13；在該容器13中靠近出灰管132的一側(cè)設(shè)置一檔墻13L，檔墻13L底部與循環(huán)冷卻管13D底部高度相同，檔墻13L的頂部與出灰口132中心的高度相同(或略高于出灰口132底部高度)，使循環(huán)灰從檔墻13L的底部離開冷卻區(qū)；出灰口132仍然位于另一側(cè)墻的頂部，循環(huán)灰9c從頂部出灰口132排出容器13進(jìn)入爐膛8。
本實(shí)用新型提供的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其使用步驟如下(1)在循環(huán)流化床鍋爐返料器下部11的下端安裝一本冷灰器，該冷灰器的容器13通過灰管13C與下部的返料器下部11下端連通；(2)由容器13底部和進(jìn)灰口131底部以及灰管13C底部設(shè)置的進(jìn)風(fēng)口1、2和3通入流化風(fēng)，使呈移動狀態(tài)的循環(huán)灰通過灰管13C并由進(jìn)灰口133進(jìn)入冷灰器而處于鼓泡床狀態(tài)；該循環(huán)灰在位于冷灰器13之內(nèi)的循環(huán)冷卻管13D中循環(huán)冷卻介質(zhì)的作用下，通過熱交換降低溫度后，再通過出灰口132進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐爐膛8；所述循環(huán)冷卻管13D中的冷卻介質(zhì)為水或蒸汽；所述通入進(jìn)風(fēng)口3的流化風(fēng)為可調(diào)節(jié)的設(shè)定值，進(jìn)入容器13的循環(huán)灰的流量隨進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口2流化風(fēng)的流量的增加而線性增加。
本實(shí)用新型的工作過程為
請?jiān)賲㈤唸D1及圖2，一次風(fēng)111從風(fēng)室222穿過布風(fēng)板333進(jìn)入爐膛的下部7，燃料5和二次風(fēng)6從爐膛側(cè)壁加入爐膛下部，固體顆粒9被煙氣夾帶進(jìn)入爐膛的中部和上部。一般地，將爐膛中從布風(fēng)板至二次風(fēng)6加入點(diǎn)之間的部分稱為爐膛下部，以上部分稱為爐膛中部和上部。固體顆粒9的絕大部分在氣固分離器10中與煙氣分離，被分離的固體顆粒9a稱為循環(huán)灰，通過返料下降管和返料器返回爐膛下部。本實(shí)用新型提出的容器13位于返料器下部11的下面，全部循環(huán)灰9a的一部分9c從返料器下部11進(jìn)入移動床灰管13c，依靠重力以移動床的狀態(tài)從上向下移動，在底部受流化風(fēng)13i和13j(由進(jìn)風(fēng)口2進(jìn)入的硫化風(fēng)為13i，由進(jìn)風(fēng)口3進(jìn)入的硫化風(fēng)為13j)的控制，進(jìn)入冷灰器的容器13；循環(huán)灰9c在冷卻區(qū)與循環(huán)冷卻管13D換熱冷卻后，通過出灰管13k返回爐膛下部。由于通過冷灰器返回爐膛下部的循環(huán)灰9c的溫度比通過返料器直接返回爐膛下部的循環(huán)灰的溫度低，而且循環(huán)灰9c的流量可以調(diào)節(jié)，這樣可以調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)的溫度。循環(huán)冷卻管13D內(nèi)的冷卻介質(zhì)可以是水也可以是蒸汽。循環(huán)灰9c的流量是由位于進(jìn)灰口133底部和移動床灰管13c的底部通入的流化風(fēng)13i和13j控制的。
結(jié)合對比圖2和圖3進(jìn)一步說明這兩種實(shí)施例的差別。在圖1所示的第1實(shí)施例冷灰器中，循環(huán)灰9c是從容器13一側(cè)底部進(jìn)入，從其另一側(cè)頂部離開，即循環(huán)灰9c從下向上斜流過冷卻區(qū)；而在圖3所示第2實(shí)施例的冷灰器中，該容器13的進(jìn)灰口133位于容器13一側(cè)頂部，移動床灰管13c底部也隨進(jìn)灰口133高度相應(yīng)地向上移，使循環(huán)灰9c從容器13一側(cè)頂部進(jìn)入該容器13，其中靠近出灰口132側(cè)設(shè)置了一檔墻13L，檔墻13L底部與冷卻管13D底部高度相同，檔墻13L頂部與排灰口中心的高度相同(或略高于排灰口底部高度)，使循環(huán)灰9c從檔墻13L底部離開冷卻區(qū)，即循環(huán)灰9c從上向下斜流過冷卻區(qū)，最后，循環(huán)灰9c從其另一側(cè)頂部離開冷灰器。提出這兩種不同冷灰器的目的是為實(shí)際布置冷灰器提供更多的選擇。
請參閱圖4并結(jié)合圖1和圖3，進(jìn)一步說明控制進(jìn)入冷灰器的循環(huán)灰9c流量的原理。進(jìn)入冷灰器的循環(huán)灰9c的流量是由進(jìn)風(fēng)口2和進(jìn)風(fēng)口3通入的流化風(fēng)13i和13j流量控制的。當(dāng)流化風(fēng)13i和13j流量為零時，循環(huán)灰9c流量為零。見圖4，流化風(fēng)13j流量不變時，隨著流化風(fēng)13i流量的增加，循環(huán)灰9c的流量增加；同樣地，當(dāng)流化風(fēng)13i的流量不變時，隨著流化風(fēng)13j流量的增加，循環(huán)灰9c的流量增加。但是在控制原理上，這兩股流化風(fēng)的作用是不同的。在實(shí)際控制時，首先設(shè)定流化風(fēng)13j的流量，依靠流化風(fēng)13i的流量控制循環(huán)灰9c的流量，即流化風(fēng)13i的流量和循環(huán)灰9c的流量符合圖4中S1或S2的線性關(guān)系。當(dāng)循環(huán)灰9c的流量變化范圍比較小，或要求流化風(fēng)13i的流量對循環(huán)灰9c的流量控制的靈敏度比較小時，在S1線上運(yùn)行，設(shè)定比較小的流化風(fēng)13j的流量；反之，當(dāng)循環(huán)灰9c的流量變化范圍比較大，或要求流化風(fēng)13i的流量對循環(huán)灰9c的流量控制的靈敏度比較大時，在S2線上運(yùn)行，設(shè)定比較大的流化風(fēng)13j的流量。即流化風(fēng)13j的流量是對流化風(fēng)13i的控制范圍和靈敏度進(jìn)行控制的，在圖4中，流化風(fēng)13j的流量可以調(diào)節(jié)流化風(fēng)13i的控制線S1和S2的斜率或傾斜角R1和R2。需要指出的是，圖4中僅出示了兩條控制線S1和S2，實(shí)際的控制線可以更多。在此要進(jìn)一步說明的是，為了實(shí)現(xiàn)上述的控制原理，必須保證循環(huán)灰9c在移動床灰管13c中始終處于移動床狀態(tài)，即循環(huán)灰9c的移動速度小于其臨界流化速度。
權(quán)利要求1.一種調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其特征在于，該冷灰器包括一容器(13)，容器(13)內(nèi)設(shè)置流有循環(huán)冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻管(13D)，該容器(13)一側(cè)連有與返料器下部11相連通的灰管(13C)，灰管(13C)下部設(shè)有與容器(13)相通的進(jìn)灰口(133)，容器(13)另一側(cè)上部設(shè)有與爐膛(8)相連通的出灰口(132)；容器(13)底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口(1)，進(jìn)灰口(133)底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口(2)，灰管(13C)底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其特征在于，所述的容器(13)為立方筒體或圓形筒體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其特征在于，所述的循環(huán)冷卻管(13D)位于容器(13)的橫向中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其特征在于，所述的進(jìn)灰口(133)與容器(13)的底部相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，其特征在于，所述的進(jìn)灰口(133)與容器(13)的上部相通，在容器(13)內(nèi)靠近出灰口(132)的一側(cè)設(shè)置一垂向擋墻13L。
專利摘要一種調(diào)節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐膛溫度的冷灰器，包括一容器，其內(nèi)設(shè)置流有循環(huán)冷卻介質(zhì)的循環(huán)冷卻管，容器一側(cè)連有與返料器下部相連通的灰管，灰管下部設(shè)有與容器相通的進(jìn)灰口，另一側(cè)上部設(shè)有與爐膛相連通的出灰口；容器底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)灰口底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口，灰管底部設(shè)有通入流化風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口；所述容器為立方筒體或圓形筒體；進(jìn)灰口可與容器的底部或上部相通；在容器內(nèi)靠近出灰口的一側(cè)設(shè)置一垂向擋墻；本實(shí)用新型可降低一部分循環(huán)灰的溫度，以調(diào)節(jié)爐膛(特別是下部)溫度，其結(jié)構(gòu)簡單，不需改變爐膛下部形狀、爐膛內(nèi)煙氣的表觀速度、一次風(fēng)和二次風(fēng)比例、二次風(fēng)加入口高度等設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，有利于保持鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性。
文檔編號F23C10/00GK2610226SQ0320099
公開日2004年4月7日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者呂清剛, 那永潔, 包紹麟, 孫運(yùn)凱, 賀軍, 高鳴 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所