燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用煤燃料的有機工質流化床鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，布風裝置設有一塊布風板，布風板呈V字型，布風板上設通風孔，通風孔從布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；密相區(qū)采用倒梯臺形結構，密相區(qū)的回流區(qū)設置埋管；稀相區(qū)四周設置水冷壁；稀相區(qū)上部設置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設置所述尾部對流受熱面部件；有機工質鍋爐使用煤燃料。本發(fā)明使用煤顆粒代替水煤漿，免卻了制漿工藝，降低了有機工質鍋爐的使用成本。
【專利說明】燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種工業(yè)鍋爐，尤其涉及一種燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐。
【背景技術】
[0002]有機工質鍋爐能在較低的運行壓力下，獲得較高的工作溫度，具有低壓、高溫的技術特性，與利用蒸汽加熱相比，有機工質具有加熱均勻、操作簡單、安全環(huán)保、節(jié)約能源、控溫精度高、操作壓力低等優(yōu)點。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產中，有機工質已被作為傳熱介質得到廣泛的應用。傳統(tǒng)有機工質鍋爐采用層燃或室然燃燒方式，主要存在的問題是:最高燃燒溫度在1450°C以上，易結焦；著火條件差，燃燒不穩(wěn)定；鍋爐煤種適應性差，需要II類以上煙煤作為燃料，運行成本高；負荷調節(jié)范圍小，低負荷時易使燃燒率低大幅降低；屬于高溫燃燒，污染物排放高。
[0003]諸多問題的存在影響了有機工質鍋爐的推廣和使用，研究開發(fā)一種替代傳統(tǒng)有機工質鍋爐，對有機工質鍋爐技術的應用推廣和節(jié)能減排具有重大意義。本領域的技術人員致力于設計制造一種燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，擴大有機工質鍋爐燃料的來源，降低其使用成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，布風裝置設有一塊布風板，布風板呈V字型，布風板上設通風孔，通風孔從布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮??；密相區(qū)采用倒梯臺形結構，密相區(qū)的回流區(qū)設置埋管；稀相區(qū)四周設置水冷壁；稀相區(qū)上部設置漩渦分離燃盡裝置；漩渦分離燃盡裝置后部設置尾部對流受熱面部件；有機工質鍋爐使用粒徑為0.001-20mm的煤顆粒作為燃料。
[0006]布風板呈V字型，可使布風板上的較大顆粒自動向布風板中部運動，這樣可使影響流化質量的較大顆粒順利地從布風板中部的排料管排出，布風板中部的通風孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得中部的出風量大，而越向邊緣出風量越小，這種風量不均勻的送風方式，促使在密相區(qū)內部形成流化床料和燃料顆粒的內循環(huán)運動。燃燒室的密相區(qū)采用倒梯臺形結構，加強了上述流化床料與燃料顆粒的內循環(huán)運動，在密相區(qū)的回流區(qū)設置埋管形成受熱面，以吸收密相區(qū)燃料燃燒所釋放的熱量，使密相區(qū)床溫控制在850?1050°C;埋管布置在倒梯臺形密相區(qū)的回流區(qū)，避免了布風板上面主氣流帶著顆粒直接沖刷而造成的埋管快速磨損。
[0007]優(yōu)選地，通風孔為長條形孔或圓形孔。
[0008]優(yōu)選地，埋管設置在所述回流區(qū)的兩側或四周。
[0009]優(yōu)選地，埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片，以進一步減輕燃料對埋管的磨損，延長埋管的使用壽命；杜絕埋管破損后有機工質泄露進入燃燒室引起的安全事故。[0010]優(yōu)選地，水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁，充分高效吸收高溫煙氣的輻射熱量和對流熱量，使整個燃燒室煙溫低于灰熔點，防止燃燒室與后續(xù)受熱面結焦。
[0011 ] 優(yōu)選地，漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，水冷管上敷設耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設有回輸通道。分離下來的煤顆粒團經回輸通道滑移進入密相區(qū)，實現(xiàn)了燃料的循環(huán)燃燒，強化了可燃氣體與空氣的混合燃盡，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內燃燒效率偏低的缺陷。
[0012]優(yōu)選地，對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預熱器之一，進一步吸收煙氣的熱量，使排煙溫度降至合理水平。
[0013]優(yōu)選地,所述煤顆粒粒徑小于10_。采用粒徑細小的煤顆粒有利于改善流化質量，和煤顆粒的充分燃燒。
[0014]優(yōu)選地，有機工質鍋爐還包括燃料投料口，設置在稀相區(qū)前墻或左右墻，能夠適應不同的操作環(huán)境。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)了煤炭在有機工質鍋爐內低溫、高效潔凈燃燒，并具有負荷調節(jié)性能好、運行費用低、降低勞動強度、降低使用成本，在燃燒過程中直接脫硫脫硝、可對燃燒過程實施深度經濟脫硫、減少NOx的排放、輔助配套系統(tǒng)簡潔可靠、節(jié)省設備投資等優(yōu)點。
[0016]以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐一個較佳實施例的整體結構示意圖；
[0018]圖2是圖1中的布風板的結構示意圖；
[0019]圖3是圖1種的布風板的另一結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的較佳實施例所提供的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐包括:風箱1、布風板2、密相區(qū)3、燃料投料口 4、稀相區(qū)5、旋渦分離燃盡裝置6、尾部對流受熱面部件7、出口煙道8。
[0021]用作本發(fā)明有機工質鍋爐中的煤，需要預先破碎成較小顆粒狀，應至少保證煤顆粒粒徑小于20mm，為了達到更好的燃燒效果，最好保證粒徑小于10mm。
[0022]如圖1所示，送風機送風進入風箱I經布風板2進入燃燒室參與燃料燃燒；煤顆粒經過布置在燃燒室上部的燃料投料口 4后靠重力灑落到密相區(qū)3內，密相區(qū)3內顆粒混合劇烈，可實現(xiàn)煤顆粒的快速、高效著火和燃燒。布風板2呈V字型，可使布風板2上的較大顆粒自動向布風板2中部運動，這樣可使影響流化質量的較大顆粒順利地從布風板2中部的排料管排出。布風板2上設通風孔，通風孔可設置成如圖2的長條形孔，也可以設置成如圖3所示的圓形孔，通風孔從布風板2中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮小。布風板2中部的通風孔面積較大，至邊緣面積逐步縮小，這樣做使得中部的風量大，而邊緣風量小，這種風量不均勻的送風方式，促使在密相區(qū)內部形成流化床料和燃料顆粒的內循環(huán)運動。[0023]密相區(qū)3采用倒梯臺形結構，布風板2送來的風從倒梯臺形底部吹出，帶著燃料顆粒上升，倒梯臺形結構上部截面積大于底部面積，倒梯臺形結構上部的燃料顆粒，自身重力大于風的托舉力，落向倒梯臺形結構的四周側面，顆粒下落的區(qū)域稱為回流區(qū)。傳統(tǒng)的有機工質鍋爐，為了將燃燒產生的熱量較多較快地帶走，在倒梯臺形結構的中部設置吸熱管。這種吸熱管經高速燃料顆粒的長期沖刷而破損，其中的有機工質泄露會帶來很大的安全隱患。
[0024]將埋管設置在密相區(qū)3的回流區(qū)，可以有效避免上述安全隱患。密相區(qū)3左右兩側布置埋管用以吸收燃料在密相區(qū)燃燒所釋放的部分熱量，使床溫控制住850~1050°C范圍內。埋管上焊接有防磨環(huán)或者防磨鰭片，以進一步減輕燃料對埋管的直接沖刷和磨損，延長埋管的使用壽命。密相區(qū)3內部分未完全燃燒的煤顆粒顆粒團和灰分隨煙氣一起向上進入稀相區(qū)5，稀相區(qū)5布置方形螺旋盤管水冷壁，用以吸收高溫煙氣的輻射熱量和對流熱量從而加熱受熱面內的有機工質。燃燒室上部稀相區(qū)前墻或者左右墻設置燃料投料口 4，燃料投料口 4將煤顆粒通入燃燒室。
[0025]燃燒室上部出口設置有漩渦分離燃盡裝置6包括水冷管，水冷管上敷設耐火材料，漩渦分離燃盡裝置6下部設有回輸通道。被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的煤顆粒切向進入漩渦分離燃盡裝置6，在離心力和重力作用下，較大的煤顆粒被分離、捕捉、通過漩渦分離燃盡裝置6下部設置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，實現(xiàn)了煤顆粒的循環(huán)燃燒，漩渦分離燃盡裝置6內氣流強烈的湍動可加強化煤顆粒及可燃氣體與空氣的混合，同時延長了煙塵流程，改善了由于工業(yè)鍋爐燃燒室矮小，燃料在燃燒室內沒有足夠的燃盡時間造成的燃燒效率偏低的問題，從而獲得高的燃燒效率。漩渦分離燃盡裝置6出口布置有尾部對流受熱面部件7可進一步吸收燃燒產生的熱量，從而降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率，煙氣最后從出口煙道8排出。根據不同使用需求，尾部對流受熱面部件7可以選擇管束、省煤器或空氣預熱器其中之一。
[0026]本發(fā)明煤顆粒燃燒的具體工藝流程:煤顆粒通過管道從燃燒室上部的燃料投料口4投入由石英砂或石英砂與石灰石構成床料的熾熱流化床中，流化床溫度在850~1050°C。煤顆粒在熾熱的流化床料的加熱下著火燃燒，并在流化狀態(tài)下粗顆粒狀煤進一步解體為細顆粒被熱煙氣帶出密相區(qū)3進入上部燃燒室稀相區(qū)5繼續(xù)燃燒。在燃燒室出口設有漩渦分離燃盡裝置6，被熱煙氣帶出的媒體床料和較大的煤顆粒被分離裝置分離、捕捉，通過漩渦分離燃盡裝置6下部設置的回輸通道返回燃燒室下部密相區(qū)3，既減少了媒體床料的損失，又實現(xiàn)了煤顆粒的循環(huán)燃燒，從而獲得高的燃燒效率。此外，850~1050°C的低溫燃燒過程，有效的控制了熱力型NOx的形成。且由于媒體物料由石英砂與石灰石構成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應進一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而燃燒裝置的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0027]本發(fā)明燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐的有益效果體現(xiàn)在:
[0028](I)實現(xiàn)了燃煤有機工質鍋爐的低溫燃燒，解決了鍋爐易于結焦、運行不穩(wěn)定、燃燒效率低的問題。
[0029](2)燃燒室出口設置漩渦分離燃盡裝置，延長了煙塵流程，強化了燃料顆粒團及可燃氣體的混合作用，實現(xiàn)了著火燃燒后的燃料顆粒團的循環(huán)燃燒與可燃氣體的燃盡，具有高的燃燒效率，燃燒效率可達98%左右，克服了工業(yè)鍋爐矮小空間內燃燒效率偏低的缺陷。該漩渦分離燃盡裝置由燃燒室管延伸圍成，具有結構簡單，占用空間小，操作簡便的特點。
[0030](3)采用低溫燃燒方式(850?1050°C)，有效的控制了熱力型NOx的形成，并且由于媒體物料由石英砂與石灰石構成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應進一步生成CaSO4,抑制了 SO2的排放，而該種燃燒方式的運行溫度是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。
[0031](4)對煤品質適用性強，滿足了燃料品質波動的要求，可降低使用成本?？蓪崿F(xiàn)運行過程的壓火，再啟動無需用油，降低了運行成本。
[0032](5)燃燒室稀相區(qū)水冷壁采用方形螺旋盤管水冷壁，采用高效熱阻材料作為絕熱層，保溫性能好，鍋爐散熱少，效率高。
[0033](6)負荷調節(jié)特性好，可在30%?100%額定負荷范圍內穩(wěn)定運行。
[0034]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，包括布風裝置、燃燒室、旋渦分離燃盡裝置、尾部對流受熱面部件，所述燃燒室分為密相區(qū)和稀相區(qū)，其特征在于，所述布風裝置設有一塊布風板，所述布風板呈V字型，所述布風板上設通風孔，所述通風孔從所述布風板中部向邊緣依次排列并且面積逐漸縮小；所述密相區(qū)采用倒梯臺形結構，所述密相區(qū)的回流區(qū)設置埋管；所述稀相區(qū)四周設置水冷壁；所述稀相區(qū)上部設置所述漩渦分離燃盡裝置；所述漩渦分離燃盡裝置后部設置所述尾部對流受熱面部件；所述有機工質鍋爐使用粒徑為0.001-20mm的煤顆粒作為燃料。
2.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述通風孔為長條形孔或圓形孔。
3.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述埋管設置在所述回流區(qū)的兩側或四周。
4.如權利要求3所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述埋管外表面焊有防磨環(huán)或防磨鰭片。
5.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述水冷壁是方形螺旋盤管水冷壁。
6.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述漩渦分離燃盡裝置包括水冷管，所述水冷管上敷設耐火材料，漩渦分離燃盡裝置下部設有回輸通道。
7.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述對流受熱面部件為管束、省煤器或空氣預熱器之一。
8.如權利要求1所述的燃煤流化床燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，所述煤顆粒平均粒徑小于10mm。
9.如權利要求1所述的燃煤流化床潔凈燃燒的有機工質鍋爐，其特征在于，還包括燃料投料口，所述燃料投料口設置在所述稀相區(qū)前墻或左右墻。
【文檔編號】F23C10/20GK103512029SQ201310479681
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】劉建國, 劉加勛, 韓向新, 姜秀民 申請人:上海交通大學