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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能使沸騰爐燃用原煤(從煤礦開采未經(jīng)洗選的煤)除灰渣、石塊的裝置。
目前，未經(jīng)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(xì)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(xì)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(fēng)板上，一定時(shí)期的累積會(huì)造成流態(tài)惡化。因此，以未洗過的原煤作燃料時(shí)，都要求有一套破碎、干燥和篩分的處理設(shè)備，這樣一方面增加了初期投資和運(yùn)行費(fèi)用，另一方面破碎過程不可避免地要產(chǎn)生大量的粉煤，在燃燒時(shí)，加大了飛灰攜帶熱量，降低了鍋爐熱效率，并給環(huán)境帶來了污染。
沸騰爐燃用原煤關(guān)鍵技術(shù)在于造成大尺寸石塊在布風(fēng)板上的定向運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有的各種沸騰燃燒技術(shù)如a.采用傾斜布風(fēng)板，b.采用非均勻分段送風(fēng)，c.采用定向噴射的特殊風(fēng)帽。(參考文獻(xiàn)①流化床鍋爐原理與設(shè)計(jì)，1989，華中理工大學(xué)，劉煥彩；②Ash Management in the Fluidized Bed Combustionof Coal，1984。第三屆沸騰燃燒國際會(huì)議，M.J.Cooke)。
采用傾斜布風(fēng)板的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(fēng)板上循環(huán)時(shí)產(chǎn)生由下至上的卷流，這樣，在傾斜度不太大的情況下會(huì)造成大顆粒的爬坡運(yùn)動(dòng)，僅當(dāng)傾斜度較大或顆粒較重較大時(shí)才會(huì)向下運(yùn)動(dòng)至最低端的除灰口，但傾斜度較大的布風(fēng)板在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜。
非均等送風(fēng)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(kuò)散趨于均勻，非均等送風(fēng)的效果被抵消，不足以推動(dòng)大顆粒定向運(yùn)動(dòng)。定向噴射風(fēng)帽所產(chǎn)生的推動(dòng)力和推動(dòng)范圍有限。上述三種技術(shù)都不能解決沸騰爐燃用原煤。
對沉積石塊的排出，現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)②研究了爐外灰渣篩選設(shè)備，將細(xì)料送回爐內(nèi)復(fù)燃，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便。
以上幾種情況均沒有設(shè)噴管，且放灰管開口均為直管。
本發(fā)明的目的在于使沸騰爐燃燒技術(shù)可以直接燃用從煤礦開采出來的未經(jīng)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(shí)也減少了由于燃燒破碎過程產(chǎn)生的大量粉末帶來的環(huán)境污染。完成上述目的技術(shù)是在沸騰爐的布風(fēng)板上設(shè)置一除灰渣石塊裝置，以造成床料在布風(fēng)板上定向卷流，使沉積在布風(fēng)板上的比重大的灰渣石塊向除灰口運(yùn)動(dòng)，并有選擇地除去大尺寸灰渣石塊。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體方案是在沸騰爐布風(fēng)板(102)上加裝一個(gè)或幾個(gè)錐形開口的噴管(101)(視布風(fēng)板面積而定)，噴管(101)的下端插入渣池(107)內(nèi)，在噴管(101)錐形開口的下部裝有截止門(106)，進(jìn)風(fēng)管(105)與噴管(101)的側(cè)壁聯(lián)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(nèi)徑為燃煤最大粒徑的1.5～3倍。噴管內(nèi)的氣流速度以恰能托住床料不落入噴管為準(zhǔn)，但不能托住大密度的灰渣石塊。
本發(fā)明還可以采用噴管的開口為曲線形開口，配水平布風(fēng)板(或凹形布風(fēng)板，或傾斜布風(fēng)板，或V形布風(fēng)板)；采用錐形開口噴管，還可以配凹形布風(fēng)板(或傾斜布風(fēng)板，或V形布風(fēng)板)。
由于噴管的作用造成床內(nèi)氣泡分布不均勻，在噴管區(qū)域的床層有效密度較小，而周圍區(qū)域床層密度較大，因而使得床料由密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域流動(dòng)，在床的上表面處，強(qiáng)烈鼓泡的噴管區(qū)域的局部表面高于周圍鼓泡弱處的表面，因而造成噴管區(qū)域上部的床料向密度較小的區(qū)域流動(dòng)，從而形成床料的橫向循環(huán)，并同時(shí)在布風(fēng)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(huán)的范圍和卷流強(qiáng)度與噴管噴口的形狀及床層的深度密切相關(guān)，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(qiáng)度及范圍要大的多。在床深為0.25至0.5米時(shí)，噴管的影響半徑為0.6米至0.8米。因而可根據(jù)布風(fēng)板的面積大小布置一個(gè)或幾個(gè)錐形噴管。
大量試驗(yàn)結(jié)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(shí)，利用噴床的氣力篩選作用，可以連續(xù)地將運(yùn)動(dòng)到噴口處的密度較大的灰渣石塊從床內(nèi)分離下來，并收集在風(fēng)室下部的密封渣池內(nèi)。
對于煤中分散的細(xì)灰，密度小，可隨氣流帶入煙氣中，若燒結(jié)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(shí)與細(xì)小灰渣一起從溢流渣口排出。
與現(xiàn)有各種沸騰爐除灰技術(shù)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(chǎn)生床料的整體橫向循環(huán)，因而能在布風(fēng)板上造成比其它技術(shù)更強(qiáng)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(dòng)，并有選擇地除去不可燃的灰渣石塊。與現(xiàn)有技術(shù)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(jīng)破碎的原煤的問題。另外，噴管造成的噴動(dòng)作用會(huì)產(chǎn)生大區(qū)域的剪切運(yùn)動(dòng)，提供了一種固體顆粒與氣體混合的良好環(huán)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(zhì)都大大增強(qiáng)。
由于錐形(曲線形)開口噴管造成的橫向摻混強(qiáng)烈，可大大增強(qiáng)給煤在床中的擴(kuò)散，因而可以減少給煤口的數(shù)目。
本實(shí)用新型實(shí)施例參數(shù)如下1.鍋爐蒸發(fā)量10T／h，工作壓力1.3MPa，蒸汽溫度195.04℃，給水溫度20℃，冷風(fēng)溫度20℃。
2.設(shè)計(jì)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(fēng)板有效面積為1.5×2.6＝3.9平方米，布置兩個(gè)錐形噴管。
實(shí)施例1


圖1為本實(shí)施例的主視圖，由錐形噴管(101)、布風(fēng)板(102)、風(fēng)帽(103)、風(fēng)箱(104)、進(jìn)風(fēng)管(105)、截止門(106)、渣池(107)、溢流渣口(108)、給煤口(109)等組成，起動(dòng)沸騰爐時(shí)，先給風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)，使全爐床流化起來，再啟動(dòng)噴管以石英砂作床料時(shí)，噴管內(nèi)的風(fēng)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(dòng)時(shí)壓降過高及噴管關(guān)閉時(shí)床料落入管內(nèi)的問題，且不會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象。停止運(yùn)行時(shí)，先封閉錐形截止門，然后停風(fēng)。噴管(101)穿過風(fēng)箱(104)插入渣池(107)內(nèi)，并以水封渣池的方式收集灰渣石塊。
圖2為本實(shí)施例的俯視圖，由噴管(201)、布風(fēng)板(202)、風(fēng)帽(203)等組成。
圖3為噴管、風(fēng)帽及布風(fēng)板的局部放大圖，由放大的噴管(301)、放大的風(fēng)帽(302)、放大的布風(fēng)板(包括耐火層303、絕熱層304、密封層305、花板306)、風(fēng)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(guī)設(shè)計(jì)一樣，錐形開口噴管與水平布風(fēng)板平齊，風(fēng)帽設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)也相同，只是風(fēng)帽小孔(307)的中心距布風(fēng)板≤10mm(常規(guī)≤15mm)，花板用鋼板(厚度＝10～20mm)或鑄鐵板(30～40mm)制成(常規(guī))，錐形噴管采用耐熱鑄鐵制成，厚度10～15mm。噴管的內(nèi)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(qiáng)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(shí)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(shè)置于水平布風(fēng)板上(圖5C)、傾斜布風(fēng)板上(圖5D)、凹形布風(fēng)板上(圖5E)、V形布風(fēng)板上(圖5F)，其它與實(shí)施例1均相同。
實(shí)施例3如圖6(G、H、I)所示，噴管上端開口與實(shí)施例1相同，可設(shè)置于傾斜布風(fēng)板上(圖6G)、凹形布風(fēng)板上(圖6H)、V形布風(fēng)板上(圖6I)，其它與實(shí)施例1均相同。
權(quán)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(fēng)板(102)、風(fēng)帽(103)、風(fēng)箱(104)、進(jìn)風(fēng)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(shè)置于布風(fēng)板(102)上(布風(fēng)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(nèi)，在噴管(101)錐形開口(或曲線形開口)的下部裝有截止門(106)，進(jìn)風(fēng)管(105)與噴管(101)的側(cè)壁聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)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(fēng)板上設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)噴管，噴管的上端呈錐形或曲線形開口，管內(nèi)風(fēng)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(huán)，因而在布風(fēng)板上造成強(qiáng)烈的定向卷流，使大尺寸大密度灰渣石塊向噴管快速運(yùn)動(dòng)并落入噴管，利用噴管出口部分的氣力篩選作用，可連續(xù)地從床內(nèi)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(yōu)先權(quán)日1990年9月27日
發(fā)明者閻維平, 劉志敏, 鮑志勇 申請人:華北電力學(xué)院