煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐，屬于鍋爐燃燒改進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】。它由爐體、上部爐膛、下部爐膛、水冷壁和布風(fēng)室等構(gòu)成，爐體的上部爐膛裝有旋風(fēng)分離器、鍋爐尾部煙道、外置式換熱器、過熱器和省煤器；爐體的下部爐膛與上部爐膛呈錐形連接，下部爐膛的四壁上裝有水冷壁，底部制作有布風(fēng)室，布風(fēng)室的布風(fēng)板上布置有風(fēng)帽，布風(fēng)板的上部裝有埋管。本實(shí)用新型利用低速鼓泡流化床結(jié)構(gòu)，使煤矸石、碳質(zhì)頁巖石粒以類似流體的狀態(tài)，在布風(fēng)板上形成顆粒床層進(jìn)行流化和膨脹，達(dá)到臨界流化狀態(tài)，并在床層中發(fā)生大量鼓泡，使難以燃燒和利用的熱值煤矸石得到了充分利用，徹底解決了煤矸石、碳質(zhì)頁巖的廢物利用和對(duì)環(huán)境的污染問題。
【專利說明】煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐，屬鍋爐燃燒改進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al203、Si02。
[0003]目前，我國對(duì)煤矸石的利用還處于發(fā)展和研究階段。大量的煤矸石棄置不用，不僅占用大片土地，而且煤矸石中的硫化物逸出或浸出會(huì)污染大氣、農(nóng)田和水體；矸石山還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國積存煤矸石達(dá)10億噸以上，每年還將排出煤矸石I億噸。
[0004]開發(fā)和利用煤矸石和炭質(zhì)頁巖作火力發(fā)電燃料，不僅對(duì)廢棄資源得到綜合利用，發(fā)電所產(chǎn)生的爐渣可全部用作水泥混合材料，符合綠色、環(huán)保、節(jié)能的基本國策和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式，而且對(duì)克服燃煤資源枯謁，弱化燃料因素對(duì)火電生產(chǎn)的制約，降低生產(chǎn)成本將起到積極、重要的作用。
[0005]為了消除污染，對(duì)煤矸石廢料的有效利用，也有企業(yè)開始將煤矸石用于發(fā)電，但現(xiàn)有方法主要是采用沸騰爐，使用洗中煤和洗矸混燒發(fā)電，不能單獨(dú)以煤矸石廢料為燃燒原料，而普通電廠的循環(huán)流化床鍋爐則更無法用煤矸石廢料為燃燒原料。其原因在于，1、循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷僅能達(dá)到80?90T/h，且流化床溫度難以穩(wěn)定；2、煤矸石、碳質(zhì)頁巖因灰份重、含碳量低、熱量低，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量返料造成分離器堵塞，經(jīng)常出現(xiàn)返料不暢成垮塌的問題；3、循環(huán)流化床鍋爐排煙的溫度高達(dá)170?180°C，鍋爐的煙氣沒有余熱回收，而且由于煙囪外壁的輻射對(duì)流把大量的熱散失在車間四周引發(fā)熱污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的爐膛流化床、爐膛水冷壁結(jié)構(gòu)及爐墻等進(jìn)行改進(jìn)，改變現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式，使煤矸石粒以類似流體的狀態(tài)，在布風(fēng)板上形成顆粒床層進(jìn)行流化和膨脹，達(dá)到臨界流化狀態(tài)，并在床層中發(fā)生大量鼓泡，使其能采用低于lOOOkcal/kg的低熱值的煤矸石、碳質(zhì)頁巖為燃料。徹底解決現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐無法進(jìn)行低熱值煤矸石燃燒問題的煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐。
[0007]本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的:
[0008]該煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐由爐體、上部爐膛、旋風(fēng)分離器、鍋爐尾部煙道、外置式換熱器、過熱器、省煤器、排渣管、進(jìn)料口構(gòu)成，爐體的上部裝有旋風(fēng)分離器和鍋爐尾部煙道，鍋爐尾部煙道的出口上裝有外置式換熱器，外置式換熱器與過熱器和省煤器相連；爐體的下部制作有下部爐膛；爐體的中部左、右墻和前墻上裝有八個(gè)進(jìn)料口，進(jìn)料口的落料點(diǎn)與下部爐膛相通，下部爐膛的下面裝有排渣管，其特征在于:所述的上部爐膛與下部爐膛呈錐形連接，下部爐膛的四壁上裝有水冷壁，下部爐膛的底部制作有布風(fēng)室，下部爐膛與布風(fēng)室的結(jié)合處制作有布風(fēng)板；布風(fēng)板上布置有風(fēng)帽，風(fēng)帽在布風(fēng)板上采用正方形布置，間距為70mm,風(fēng)帽分為六個(gè)風(fēng)孔和八個(gè)風(fēng)孔兩種,布風(fēng)板四周一圈和冷洛口周圍布置八個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽，其余布置六個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽；布風(fēng)板的上部裝有埋管，埋管呈兩端高、中間低的斜形布置，埋管的兩高端與水冷壁的水管連接，埋管的兩低端通過埋管聯(lián)箱連接。
[0009]所述的落料點(diǎn)距布風(fēng)板的高度為2.85m ;所述的布風(fēng)板上面布置的風(fēng)帽為7144個(gè)，風(fēng)帽上的風(fēng)孔直徑為5.6mm。
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0011]1、本實(shí)用新型利用低速鼓泡流化床結(jié)構(gòu)，改變現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式，使煤矸石、碳質(zhì)頁巖石粒以類似流體的狀態(tài)，在布風(fēng)板上形成顆粒床層進(jìn)行流化和膨脹，達(dá)到臨界流化狀態(tài)，并在床層中發(fā)生大量鼓泡，實(shí)現(xiàn)對(duì)低于lOOOkcal/kg低熱量的煤矸石、碳質(zhì)頁巖燃燒用于火力發(fā)電，使難以燃燒和利用的熱值煤矸石、碳質(zhì)頁巖得到了充分利用，徹底解決了煤矸石、碳質(zhì)頁巖的廢物利用和對(duì)環(huán)境的污染問題，
[0012]2、本實(shí)用新型的燃料進(jìn)料口高度達(dá)到2.85m，爐膛面積達(dá)到32.7 m2，比同規(guī)格鍋爐爐膛面積大14.7 Hf ;并增設(shè)三十屏共90根埋管和前、后墻水冷壁管；床面即布風(fēng)板上面分布有7144個(gè)傘型風(fēng)帽，布風(fēng)板四周一圈和冷渣口周圍布置八個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽，以加強(qiáng)邊部床料流化，其余布置六個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽；使得煤矸石在爐膛內(nèi)燃燒充分，熱效率比同規(guī)格鍋爐提高25%左右，其發(fā)電煤耗達(dá)到2.235kg (煤矸石或碳質(zhì)頁巖)/kwh，熱值達(dá)到約IOOOkcal/
kg ο
[0013]3、本實(shí)用新型的燃料落料點(diǎn)從傳統(tǒng)的低于1.5m提高到2.85m的高度，使煤矸石、碳質(zhì)頁巖燃料進(jìn)入鍋爐床體前有較長的預(yù)熱時(shí)間，大大降低了煤矸石燃料進(jìn)入床體時(shí)對(duì)床體溫度的影響。煤矸石燃料進(jìn)入床體后經(jīng)過強(qiáng)烈的擾動(dòng)和混合，立刻擴(kuò)散到高溫料層中，被快速加熱到著火溫度，著火燃燒快。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐爐膛的主視圖；
[0016]圖3為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐爐膛的側(cè)視圖；
[0017]圖4為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐布風(fēng)系統(tǒng)的主視圖；
[0018]圖5為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐布風(fēng)系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0019]圖6為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐布風(fēng)系統(tǒng)的俯視圖；
[0020]圖7為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐布布風(fēng)室的主視圖；
[0021]圖8為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐布布風(fēng)室的側(cè)視圖；
[0022]圖9為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐風(fēng)帽的主視圖；
[0023]圖10為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐風(fēng)帽的俯視圖；
[0024]圖11為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐水冷系統(tǒng)及埋管布置的主視圖；
[0025]圖12為煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐水冷系統(tǒng)及埋管布置的側(cè)視圖。
[0026]圖中:1、爐體，2、上部爐膛，3、埋管，4、布風(fēng)室，5、風(fēng)帽，6、水冷壁，7、埋管聯(lián)箱，8、布風(fēng)板，9、下部爐膛，10、落料點(diǎn)，11、旋風(fēng)分離器，12、鍋爐尾部煙道，13、外置式換熱器，14、 過熱器，15、省煤器，16、排渣管，17、進(jìn)料口，18、風(fēng)孔。
【具體實(shí)施方式】
[0027]該煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐由爐體1、上部爐膛2、下部爐膛9、旋風(fēng)分離器
11、鍋爐尾部煙道12、外置式換熱器13、過熱器14、省煤器15、排渣管16、進(jìn)料口 17構(gòu)成，爐體I的上部裝有旋風(fēng)分離器11和鍋爐尾部煙道12，鍋爐尾部煙道12的出口上裝有外置式換熱器13，外置式換熱器13與過熱器14和省煤器15相連；爐體I的下部制作有下部爐膛9 ;爐體I的中部左、右墻和前墻上裝有八個(gè)進(jìn)料口 17，進(jìn)料口 17的落料點(diǎn)與下部爐膛9相通，下部爐膛9的下面裝有排渣管16。所述的上部爐膛2與下部爐膛9呈錐形連接，使下部爐膛9的流化床密相區(qū)的尺寸加大4970 mmX3290 mm，有效面積增加到32.7m2,比原來的有效面積增加了 14.7 m2。下部爐膛9的四壁上裝有水冷壁6。下部爐膛9的底部制作有布風(fēng)室4，下部爐膛9與布風(fēng)室4的結(jié)合處制作有布風(fēng)板8，布風(fēng)板8為兩塊風(fēng)板構(gòu)成，布風(fēng)板8上布置有風(fēng)帽5 ;風(fēng)帽5在布風(fēng)板8上采用正方形布置，間距為70mm，風(fēng)帽5分為六個(gè)風(fēng)孔和八個(gè)風(fēng)孔兩種，布風(fēng)板8四周一圈和冷渣口周圍布置八個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽5，其余布置六個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽5 ;布風(fēng)板8的上部裝有埋管3，埋管3呈兩端高、中間低的斜形布置，埋管3的兩高端與水冷壁6的水管連接，埋管3的兩低端通過埋管聯(lián)箱7連接。所述的落料點(diǎn)10距布風(fēng)板8的高度為2.85m ;所述的布風(fēng)板8上面布置的風(fēng)帽5為7144個(gè)，風(fēng)帽5上的風(fēng)孔18的直徑為5.6mm (參見附圖1?12)。
[0028]該煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐的工作過程如下:
[0029]先將煤砰石、碳質(zhì)頁巖破碎成小于IOmm的顆粒,從進(jìn)料口 17送入后由落料點(diǎn)10加入到下部爐膛9。同時(shí)下部爐膛9底部的布風(fēng)板8下方的布風(fēng)室4送入的空氣經(jīng)過風(fēng)帽5進(jìn)入下部爐膛9內(nèi)，使空氣的流速達(dá)到3.76m/s，此時(shí)空氣流使下部爐膛9內(nèi)的風(fēng)速達(dá)到臨界流化速度，在此氣流速度下氣流對(duì)煤矸石顆粒的作用力恰好與煤矸石顆粒的質(zhì)量平衡，則煤矸石、碳質(zhì)頁巖的顆粒即形成類似流體狀態(tài)的煤矸石顆粒床層，位于布風(fēng)板8上的煤矸石顆粒床層開始流化和膨脹，達(dá)到臨界流化狀態(tài)。顆粒床層中會(huì)發(fā)生大量鼓泡現(xiàn)象。床層內(nèi)出現(xiàn)由含顆粒稀少的氣泡相和含顆粒眾多的乳化相組成的兩相狀態(tài)。床層攪動(dòng)強(qiáng)烈但仍有明顯的呈波動(dòng)的床層分界面。煤矸石、碳質(zhì)頁巖顆粒在布風(fēng)板8上方一定高度的下部爐膛9內(nèi)上下翻騰燃燒。新加入的煤矸石、碳質(zhì)頁巖顆粒進(jìn)入數(shù)量比自身大數(shù)十倍的沸騰層中迅速著火燃燒，燃盡的灰渣由布置在下部爐膛9中的溢流口排出爐體I夕卜。
[0030] 申請(qǐng)人:通過對(duì)本公司的裝機(jī)容量為2X2.5萬千瓦，年生產(chǎn)能力2.3億千瓦時(shí)的鍋爐的改進(jìn)，其耗煤砰石、碳質(zhì)頁巖量為6.854X IO5噸,其發(fā)電煤耗為2.98kg(煤砰石、碳質(zhì)頁巖)/kw.ho
[0031]其改造前后的主要技術(shù)參數(shù)如表所示。
[0032]煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐改造前后的主要技術(shù)參數(shù)
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐，它由爐體(I)、上部爐膛(2)、旋風(fēng)分離器(11)、鍋爐尾部煙道(12)、外置式換熱器(13)、過熱器(14)、省煤器(15)、排渣管(16)、進(jìn)料口(17)構(gòu)成，爐體(I)的上部裝有旋風(fēng)分離器(11)和鍋爐尾部煙道(12)，鍋爐尾部煙道(12)的出口上裝有外置式換熱器(13)，外置式換熱器(13)與過熱器(14)和省煤器(15)相連；爐體(I)的下部制作有下部爐膛(9);爐體(I)的中部左、右墻和前墻上裝有八個(gè)進(jìn)料口(17)，進(jìn)料口(17)的落料點(diǎn)(10)與下部爐膛(9)相通，下部爐膛(9)的下面裝有排渣管(16)，其特征在于:所述的上部爐膛(2)與下部爐膛(9)呈錐形連接，下部爐膛(9)的四壁上裝有水冷壁(6)，下部爐膛(9)的底部制作有布風(fēng)室(4)，下部爐膛(9)與布風(fēng)室(4)的結(jié)合處制作有布風(fēng)板(8);布風(fēng)板(8)上布置有風(fēng)帽(5)，風(fēng)帽(5)在布風(fēng)板(8)上采用正方形布置，間距為70mm,風(fēng)帽(5)分為六個(gè)風(fēng)孔和八個(gè)風(fēng)孔兩種,布風(fēng)板(8)四周一圈和冷洛口周圍布置八個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽(5)，其余布置六個(gè)風(fēng)孔的風(fēng)帽(5);布風(fēng)板(8)的上部裝有埋管(3)，埋管(3)呈兩端高、中間低的斜形布置，埋管(3)的兩高端與水冷壁(6)的水管連接，埋管(3)的兩低端通過埋管聯(lián)箱(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐，其特征在于:所述的落料點(diǎn)(10)距布風(fēng)板(8)的高度為2.85m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石燃料低速鼓泡流化床鍋爐，其特征在于:所述的布風(fēng)板(8)上面布置的風(fēng)帽(5)為7144個(gè)，風(fēng)帽(5)上的風(fēng)孔(18)的直徑為5.6mm。
【文檔編號(hào)】F23C10/00GK203431839SQ201320473535
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】徐德祥 申請(qǐng)人:湖北松源矸石發(fā)電有限公司