專利名稱：帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐裝置，具體為一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化 床鍋爐。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是上世紀(jì)70年后發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型燃煤鍋爐技術(shù)。我國(guó) 也于80年代初開始了循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)。由于循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣，燃 燒強(qiáng)度和燃燒效率高，環(huán)保性能好，利于大型化，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大(110%-25%)等優(yōu)點(diǎn)，而 獲得迅速推廣。我國(guó)的十一五發(fā)展綱要中明確指出用循環(huán)流化床鍋爐改造和替代現(xiàn)有的低 效工業(yè)鍋爐，目前的工業(yè)鍋爐統(tǒng)計(jì)表明容量70%的鍋爐為循環(huán)流化床鍋爐。但是，循環(huán)流化床也有一些缺點(diǎn)，主要是(1)高循環(huán)倍率流化床鍋爐的爐膛大， 初投資大，特別是不易小型化。( 分離循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，自身電耗大。( 循環(huán)灰濃度大， 受熱面磨損大等，特別是我國(guó)許多鍋爐，其循環(huán)流化床鍋爐并非自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，因此 對(duì)其認(rèn)識(shí)不夠深刻，造成目前我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐，種類繁多，熱效率參差不齊，低的不到 65%，飛灰含碳量高的達(dá)到40%以上，由于鍋爐受熱面磨損嚴(yán)重，致使鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行周期不 確定，有的能連續(xù)運(yùn)行3000小時(shí)以上，有的不到200小時(shí)。由于在多數(shù)企業(yè)，作為動(dòng)力源的 鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，而因磨損造成故障的不確定，往往給企業(yè)帶來(lái)災(zāi)難性的損失。針 對(duì)不同鍋爐廠，各種不同形式的循環(huán)流化床鍋爐的共同問(wèn)題熱效率低、鍋爐出力不足、受 熱面磨損嚴(yán)重等，造成這些問(wèn)題的根源是，原有的循環(huán)流化床鍋爐理論存大四個(gè)誤區(qū)(1) 循環(huán)流化床的爐膛設(shè)計(jì)要根據(jù)不同的煤種設(shè)計(jì)，只有定性的分析，沒(méi)有定量的數(shù)據(jù)，事實(shí)上 許多廠家并沒(méi)有按照煤種設(shè)計(jì)；(2)評(píng)價(jià)分離器的分離效果，在熱態(tài)下無(wú)法用監(jiān)測(cè)的分離 效率這一指標(biāo)確定；C3)對(duì)于打破灰包碳的機(jī)理沒(méi)有充分論述；(4)用爐內(nèi)煙氣停留時(shí)間評(píng) 價(jià)過(guò)于理論化，對(duì)于第一線的技術(shù)人員，難以評(píng)價(jià)。通常得出高速床熱效率高，低速床熱效 率低，小噸位的鍋爐熱效率低，大噸位鍋爐熱效率高的結(jié)論。過(guò)分強(qiáng)調(diào)循環(huán)倍率，爐內(nèi)的流 速高造成磨損嚴(yán)重，影響長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種帶高 溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，攜帶能力強(qiáng)，分離效果 好，磨損大為減輕，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，燃燒效率高，飛灰含碳量小于5%，熱效率達(dá)90 %以 上，環(huán)保性能好。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐， 包括爐膛、爐壁，爐膛下部安裝有埋管和布風(fēng)板，布風(fēng)板底下為風(fēng)室，爐膛頂上安裝有鍋筒； 爐膛橫截面下大上小，爐壁采用膜式水冷壁，并且鍋爐內(nèi)置高溫分離器，爐膛上部出口連接 高溫分離器上部進(jìn)口，高溫分離器采用水冷壁結(jié)構(gòu)，高溫分離器的前墻就是爐膛的后墻，高 溫分離器底端通過(guò)返料裝置連接至爐膛下部。
上述技術(shù)方案中，高溫分離器為上排氣旋風(fēng)分離器，爐膛上部出口氣流切向進(jìn)入 尚溫分1 器。上述技術(shù)方案中，高溫分離器的灰斗及料腿也采用水冷壁結(jié)構(gòu)。上述技術(shù)方案中，爐膛內(nèi)從布風(fēng)板風(fēng)帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效 容積大于4. 2045V_°_125，其中V為煤的干燥基揮發(fā)份。上述技術(shù)方案中，高溫分離器必須布置在過(guò)熱器以前，才能防止過(guò)熱器、省煤器的 磨損，保證過(guò)熱器的壽命大于10年，省煤器壽命大于5年。本發(fā)明技術(shù)特點(diǎn)(1)、采用高、低混合流速循環(huán)流化床燃燒方式鍋爐上部為高流速，攜帶能力強(qiáng)，分離效率高，循環(huán)倍率高；下部為低速床，即磨損 嚴(yán)重的密相區(qū)為低流速，所以磨損大為減輕。(2)、采用內(nèi)置水冷上排氣高溫旋風(fēng)分離器A、采用內(nèi)置方形分離器結(jié)構(gòu)形式，分離器前墻就是爐膛后墻，分離器、料斗與鍋爐 為一個(gè)整體，鍋爐結(jié)構(gòu)布置緊湊，占地面積小。B、采用上排氣旋風(fēng)分離器，成為當(dāng)今循環(huán)流化床鍋爐的主流分離器形式，分離效 率高，分離效果好。C、分離器采用水冷結(jié)構(gòu)，分離器既是鍋爐蒸發(fā)受熱面的一部分，同時(shí)又保護(hù)分離 器免受高溫?zé)煔鉄龎?，與絕熱型旋風(fēng)分離器相比，使用壽命及檢修周期都大大延長(zhǎng)，成為當(dāng) 今最為先進(jìn)的分離器。D、分離器灰斗及料腿為水冷形式，可將分離下來(lái)的飛灰適當(dāng)冷卻，避免飛灰重燃 結(jié)焦，堵塞返料管。E、采用高溫分離，分離器置于過(guò)熱器前，返料溫度高，物料返回爐膛后重燃條件 好，有利于飛灰的燃盡。同時(shí)由于對(duì)煙氣中的飛灰進(jìn)行了分離，使進(jìn)入過(guò)熱器的煙氣含塵濃 度大為降低，減輕了過(guò)熱器的磨損。F、采用這一次技術(shù)，飛灰含碳量可以降到5 %以內(nèi)，熱效率達(dá)到90 %以上。(3)帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐是歷時(shí)數(shù)年、獨(dú)立研發(fā)成功的 高科技產(chǎn)品。已有超100臺(tái)以上的成功試驗(yàn)案例，單臺(tái)最長(zhǎng)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)10年。主要包括以下三點(diǎn)核心內(nèi)容A、鍋爐有效容積大于4. 2045XV_°_125(其中V為煤的干燥基揮發(fā)份)；B、分離效果好，即分離下來(lái)的灰小于0.08mm的大于80%，阻力低，阻力小于 800Pa ；C、一定要有切向旋轉(zhuǎn)燃燒過(guò)程，才能打破灰包碳，有利燃燼。本發(fā)明徹底解決了目前在用的多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐所存在的熱效率偏低、受熱面 磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，符合國(guó)家十分緊迫的節(jié)能減排形勢(shì)和政策導(dǎo)向，是傳統(tǒng)高污染、高能耗燃 煤工業(yè)鍋爐的升級(jí)換代產(chǎn)品。技術(shù)指標(biāo)燃燒效率 彡98%鍋爐熱效率 >90%飛渣中的可燃物 彡2%
飛灰中的可燃物 ≤ 4% 排煙溫度≤140% 給水溫度150 0C負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍60-110% 煙氣黑度 <格林曼一級(jí)


圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意2為圖1的側(cè)視3為高溫分離器結(jié)構(gòu)示意4為圖3的側(cè)視5為圖3的A-A視6為圖3的B-B視圖
具體實(shí)施例方式參見附圖，本發(fā)明的帶高溫分離器的高、低溫合流速循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛1、 爐壁2，爐膛1下部安裝有埋管3和布風(fēng)板4，布風(fēng)板4底下為風(fēng)室，爐膛1頂上安裝有鍋筒 5，爐膛1橫截面下大上小，爐壁2采用膜式水冷壁，并且鍋爐內(nèi)置高溫分離器6，爐膛1上部 出口連接高溫分離器6上部進(jìn)口，高溫分離器6采用水冷壁結(jié)構(gòu)，高溫分離器6的前墻就是 爐膛1的后墻，高溫分離器6底端通過(guò)返料裝置連接至爐膛1下部。高溫分離器6為上排氣旋風(fēng)分離器，爐膛1上部出口氣流切向進(jìn)入高溫分離器6 內(nèi)。爐膛內(nèi)從布風(fēng)板風(fēng)帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效容積大于 4. 2045V_°_125，其中V為煤的干燥基揮發(fā)系數(shù)。本發(fā)明的鍋爐后端還通過(guò)煙室7連接煙井8，煙井8內(nèi)從上至下依次安裝有過(guò)熱器 9、省煤器10、空氣預(yù)熱器11及煙氣出口 12.圖3、圖5中的標(biāo)注如下13-分離器前墻下集箱，14-分離器側(cè)下集箱，15-分離器 前墻管系，16-分離器前墻上集箱，17-分離器導(dǎo)氣管，18-分離器聯(lián)通集箱，19-分離器側(cè)墻 管系，20-分離器后墻管系，21-分離器后墻下集箱，22-分離器隔墻管系。下面對(duì)本發(fā)明鍋爐結(jié)構(gòu)的有效容積及其典型案例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明為提高循環(huán)流化床的熱效率和有效地解決磨損問(wèn)題、提供完整的技術(shù)途徑與解決 方案所謂鍋爐有效容積指的是從布風(fēng)板風(fēng)帽小孔中心線到爐膛出口中心線，爐膛里 溫度高于850°C (無(wú)煙煤高于930°C)的容積除以鍋爐的噸位。根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)約500臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析， 認(rèn)為不論什么煤種、不論高速床、低速床鍋爐，要想熱效率大于90%，飛灰含碳小于4%、 燃燒效率大于99%、過(guò)熱器壽命大于十年、省煤器壽命大于五年，必須滿足如下三個(gè)條件1)鍋爐有效容積大于4. 2045V_°_125，其中ν為煤的干燥基揮發(fā)份，滿足這點(diǎn)即可保 證煤粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，但比后者更直觀，更易于計(jì)算。
2)分離器分離下來(lái)的灰小于0. 08mm的要大于80%，分離器的阻力要小于800Pa。3) 一定要有切向旋轉(zhuǎn)燃燒過(guò)程。這樣才能打破灰包碳，有利燃燼。滿足這點(diǎn)必須 是高溫旋風(fēng)分離。因?yàn)橐ㄟ^(guò)氣流切向旋轉(zhuǎn)打破灰包碳?xì)饬魉俣缺仨氃?0m/s以上、要達(dá) 到燃燒條件、溫度必須在850°C以上；而爐膛里是不能同時(shí)滿足這兩點(diǎn)的、只能在分離器完 成，所以必須是高溫旋風(fēng)分離。典型案例案例A 某鍋爐廠的一臺(tái)75t/h的高溫分離高速循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐總?cè)莘e為 390m3，有效容積為5. 2m3。在浙江某用戶，燃用14%的貧煤，理論上有效容積為5. 38m3，與該 鍋爐實(shí)際容積基本上接近理論值，所以它的熱效率較高，達(dá)到了 88 %，飛灰含碳量為6 %。 但同一型號(hào)同一規(guī)格同一批75t/h高速循環(huán)流化床鍋爐在福建某用戶使用，燃用揮發(fā)份為 4%的無(wú)煙煤，最小有效容積應(yīng)為6. ^m3,鍋爐實(shí)際有效容積比這個(gè)要求的值低，所以該鍋 爐熱效率不到76%，飛灰含碳量高達(dá)30%。盡管該廠調(diào)試了一個(gè)多月，因鍋爐結(jié)構(gòu)定型，毫 無(wú)效果。案例B 某企業(yè)一臺(tái)15t/h帶高溫分離的高低混合循環(huán)流化床鍋爐，燃用揮發(fā)份 為5%的無(wú)煙煤。鍋爐容積為930m3，有效容積為6. 2m3，大于理論的最小值，該鍋爐熱效率 90%，飛灰含碳量為4%。但另一臺(tái)M0t/h高速循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐容積為1180m3，遠(yuǎn)低 于燒同一煤時(shí)要求的最小有效容積，鍋爐熱效率只有78. 4%，飛灰含碳量高達(dá)沈％。從這 兩臺(tái)爐子可知，原有的理論低速床熱效率低，小噸位的熱效率低，并不符合實(shí)際。案例C 某企業(yè)一臺(tái)130t/h高溫分離的高速循環(huán)流化床鍋爐，燃用揮發(fā)份為22% 的煙煤，鍋爐總的容積為687m3，有效容積5. ^m3,大于理論的最小值，熱效率達(dá)到90%，飛 灰含碳量只有4%。后改用揮發(fā)份為10%的貧煤，飛灰含碳量高達(dá)18%，熱效率只有83%。 經(jīng)過(guò)改造后擴(kuò)大了爐膛容積達(dá)到780m3，有效容積達(dá)到6m3，熱效率達(dá)到90%，飛灰含碳量只 有4%。從這一實(shí)例可以看出該鍋爐其他部位都未做改變，僅僅是鍋爐的后墻后移，只改變 了鍋爐的有效容積，熱效率又達(dá)到了原有的水平。案例D 某企業(yè)一臺(tái)65t/h中溫分離的低速床，燃用揮發(fā)份8%的無(wú)煙煤，鍋爐的總 容積為455m3，有效容積為7m3，當(dāng)爐膛出口溫度只有720°C，有效容積僅為4. 2m3，熱效率只 有72%，飛灰含碳量高達(dá)。經(jīng)整改后，調(diào)整爐膛受熱面，使?fàn)t膛出口溫度達(dá)到950°C，整 個(gè)爐膛都是有效容積，這樣有效容積達(dá)到了 7m3，熱效率達(dá)到86 %，飛灰含碳量降至12 %，由 于是中溫分離，分離溫度只有^(TC，無(wú)煙煤在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的灰包碳無(wú)法打破，飛灰難 以燃燼，盡管有效容積大，熱效率仍低于90 %。案例E 某企業(yè)一臺(tái)75t/h高溫分離的循環(huán)流化床鍋爐，燃用揮發(fā)份18%的煙煤， 鍋爐的容積為400m3，有效容積為5. 33m3，產(chǎn)品說(shuō)明書上，分離器的分離效率為99%，但該鍋 爐運(yùn)行熱效率僅82%，飛灰含碳量高達(dá)21 %，負(fù)荷僅有62t/h，過(guò)熱器嚴(yán)重超溫。后經(jīng)檢查 分離器下面的灰用200目篩子去篩灰，小于0.08m3的僅有22%，分離效果明顯不好。后對(duì) 分離器進(jìn)行了改進(jìn)，用200目篩子去篩分離器下面的灰，小于0. OSm3的達(dá)到68%，鍋爐熱效 率達(dá)到了 88%，且能滿負(fù)荷運(yùn)行，過(guò)熱器溫度正常。分離器對(duì)鍋爐效果的影響相當(dāng)大，評(píng)價(jià) 分離器的效果，不能用分離器分離效率來(lái)評(píng)論，而要用直觀的方法，才更準(zhǔn)確。案例F、某企業(yè)一臺(tái)四麗兩級(jí)分離的高速循環(huán)流化床，高溫分離為百葉窗分離，低 溫分離為旋風(fēng)分離，有效容積只有3. 8m3，燃用揮發(fā)份20 %的煙煤，熱效率只有72 %，飛灰含碳量高達(dá)沈％，改為水冷上排氣高溫旋風(fēng)分離，分離溫度為900°C，通過(guò)后墻后移，改為高 低混合流速循環(huán)流化床，使有效容積達(dá)到了 5. 2m3，分離器分離下來(lái)的灰，小于0. 08_的大 于86 %，熱效率達(dá)到了 88 %，飛灰含碳量?jī)H為4. 8 %。
權(quán)利要求
1.一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛、爐壁，爐膛下部安 裝有埋管和布風(fēng)板，布風(fēng)板底下為風(fēng)室，爐膛頂上安裝有鍋筒；其特征在于爐膛橫截面下大 上小，爐壁采用膜式水冷壁，并且鍋爐內(nèi)置高溫分離器，爐膛上部出口連接高溫分離器上部 進(jìn)口，高溫分離器采用水冷壁結(jié)構(gòu)，高溫分離器的前墻就是爐膛的后墻，高溫分離器底端通 過(guò)返料裝置連接至爐膛下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，其特征在 于高溫分離器為上排氣旋風(fēng)分離器，爐膛上部出口氣流切向進(jìn)入高溫分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，其特征在 于高溫分離器的灰斗及料腿也采用水冷壁結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，其特征在 于爐膛內(nèi)從布風(fēng)板風(fēng)帽小孔中心線至爐膛出口中心線的鍋爐有效容積大于4. 2045V_°_125， 其中V為煤的干燥基揮發(fā)份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，其特征在 于高溫分離器必須布置在過(guò)熱器以前。
全文摘要
一種帶高溫分離器的高、低混合流速循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛、爐壁，爐膛下部安裝有埋管和布風(fēng)板，布風(fēng)板底下為風(fēng)室，爐膛頂上安裝有鍋筒；爐膛橫截面下大上小，爐壁采用膜式水冷壁，并且鍋爐內(nèi)置高溫分離器，爐膛上部出口連接高溫分離器上部進(jìn)口，高溫分離器采用水冷壁結(jié)構(gòu)，高溫分離器的前墻就是爐膛的后墻，高溫分離器底端通過(guò)返料裝置連接至爐膛下部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，攜帶能力強(qiáng)，分離效果好，磨損大為減輕，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，燃燒效率高，環(huán)保性能好，極大地提高了鍋爐的技術(shù)性能。
文檔編號(hào)F23C10/08GK102109165SQ20091021518
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
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