專利名稱：復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)部循環(huán)流化床鍋爐，這種鍋爐用所謂回旋滑動(dòng)型的流化床燃燒各種煤、低品位煤、洗煤的泥渣、石油焦巖等可燃物質(zhì)時(shí)，可從循環(huán)流動(dòng)層和自由空間以及側(cè)面的傳熱部件上回收熱量。
近年來，煤作為石油的替代能源正在顯露頭角，但是，由于煤作為燃料在物理性能和化學(xué)性能上都比石油差，所以為了擴(kuò)大煤的使用范圍，人們正在加速開發(fā)煤的加工、輸送等促進(jìn)煤的利用的技術(shù);在燃燒技術(shù)方面，對(duì)燃燒微粒煤粉的鍋爐和流化床鍋爐也一直在積極地進(jìn)行研究開發(fā)，但因?yàn)檫@些燃燒技術(shù)從燃燒效率、降低氮的氧化物和硫的氧化物的生成方面來看，對(duì)煤的種類還有限制，而且還存在著給煤系統(tǒng)復(fù)雜、負(fù)載變化時(shí)的控制困難等明顯的缺點(diǎn)，特別是對(duì)于中、小型鍋爐，上述問題更為明顯。
此外，對(duì)于流化床鍋爐，根據(jù)其傳熱部件的布置和考慮如何把從流動(dòng)層飛揚(yáng)出去的未燃燒粒子燃燒掉的方式的不同，可以有如下兩種形式(1)非循環(huán)式流化床鍋爐(也可稱作現(xiàn)有形式的流化床鍋爐或沸騰式流化床鍋爐)。
(2)循環(huán)式流化床鍋爐。
非循環(huán)式流化床鍋爐在流動(dòng)層中配置有傳熱管，借助于它與高溫下燃燒的燃料一起流動(dòng)的介質(zhì)直接接觸，以很高的傳熱效率進(jìn)行熱交換，而循環(huán)式流化床鍋爐則是使用細(xì)小的未燃燒粉末和灰分或者流動(dòng)介質(zhì)的一部分(循環(huán)固體顆粒)隨著燃燒氣體的氣流一起引入與燃燒室分開的獨(dú)立設(shè)置的熱交換部件中，使未燃燒的粒子繼續(xù)燃燒，并且使已經(jīng)經(jīng)過了熱交換的循環(huán)固體粒子返回到燃燒室內(nèi)，由于以這樣的方式進(jìn)行固體粒子的循環(huán)，所以稱之為循環(huán)式。
下面根據(jù)圖4和圖5說明非循環(huán)式流化床鍋爐和循環(huán)式流化床鍋爐。
圖4表示非循環(huán)式流化床鍋爐，由圖中未示出的鼓風(fēng)機(jī)壓送過來的流化用的空氣，從空氣室74經(jīng)過分散板72而吹入鍋爐71里，形成流動(dòng)層73，燃料(例如煤粉)就供入流動(dòng)層73，進(jìn)行燃燒。并且在流動(dòng)層73中和在自由空間的廢氣出口部分設(shè)置了傳熱管76和77以回收熱量。
溫度稍低一些的廢氣從自由空間的廢氣出口處流入對(duì)流傳熱部分78，進(jìn)一步回收熱量后，在旋風(fēng)除塵器29內(nèi)回收廢氣中所含的細(xì)微的粒子，然后排到鍋爐系統(tǒng)的外部。在對(duì)流傳熱部分所回收的灰分，除了一部分從管道81中抽吸出來，與從管道80中抽吸出來的灰分一起，經(jīng)過管道82而排到鍋爐系統(tǒng)的外部之外，還有一部分則通過空氣室74或燃料供給口75回到流動(dòng)層73，進(jìn)行再一次燃燒。
圖5表示循環(huán)式流化床鍋爐，由圖中未示出的鼓風(fēng)機(jī)壓送過來的流化用的空氣，由空氣室104，經(jīng)過分散板102而吹入鍋爐101內(nèi)，使供入爐內(nèi)的、根據(jù)需要含有作脫硫劑用的石灰的煤粉呈流化狀態(tài)，并使之燃燒。
和非循環(huán)式流化床鍋爐不同，由于經(jīng)過分散板102吹入的流化用的空氣的噴射速度高于流動(dòng)粒子的最后速度，所以粒子與氣體的混合更為劇烈，粒子與氣體一起被向上吹起來，在燃燒爐的整個(gè)范圍內(nèi)從下往上依次形成流動(dòng)層和分流層。粒子和氣體在中途與水冷爐壁107交換了一部分熱量之后，進(jìn)入旋風(fēng)除塵器108。燃燒氣體從旋風(fēng)除塵器108中流出來之后，再在設(shè)置在后部煙道上的對(duì)流傳熱部分109中進(jìn)行熱交換。
另一方面，在旋風(fēng)除塵器108中所捕集到的粒子除了一部分經(jīng)過通道113重又返回燃燒室之外，為了控制爐內(nèi)的溫度，還有一部分粒子經(jīng)過通路114而進(jìn)入外部熱交換器115，在冷卻之后再返回燃燒室，其中的一部分是煤灰，則排出鍋爐系統(tǒng)之外。這種粒子通過燃燒室的循環(huán)便是循環(huán)式流化床鍋爐的特點(diǎn)。循環(huán)的粒子主要是作為脫硫劑而加入的石灰石和所加的煤的燃燒灰燼和未燃燒的煤灰等。
在這種流化床鍋爐中，由于它的燃燒方式的特點(diǎn)，所燃燒的可燃物可選擇的范圍很廣，但是，另一方面，也有人指出了它的缺點(diǎn)。
沸騰式流化床鍋爐的缺點(diǎn)在于它的負(fù)載特性，燃料供給系統(tǒng)復(fù)雜，以及流動(dòng)層內(nèi)的傳熱管不耐磨等。
雖然大家認(rèn)為循環(huán)式流化床鍋爐可以解決這些固有的問題，但要使包括燃燒氣的旋風(fēng)分離氣在內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)保持適當(dāng)?shù)臏囟?，還有一些需要解決的技術(shù)關(guān)鍵，此外，循環(huán)固體粒子的輸送也存在問題，而且，若用于中小型鍋爐，結(jié)構(gòu)的小型化也是一個(gè)難點(diǎn)。
本發(fā)明人為了解決上述問題，經(jīng)過長(zhǎng)期不斷的研究，終于找到了能提高燃燒效率，減少氮的氧化物，以及使鍋爐小型化的技術(shù)方案，這就是內(nèi)部循環(huán)流化床鍋爐，它借助于不同的流化速度在流動(dòng)層內(nèi)部造成回旋流，而且，利用這個(gè)回旋流形成與熱回收室之間的流動(dòng)介質(zhì)的循環(huán)流，在流動(dòng)層上方的自由空間部分和自由空間部分的下游側(cè)設(shè)置蒸發(fā)管之類的熱回收部件，并將經(jīng)過熱回收后的低溫廢氣引入旋風(fēng)除塵器，然后把在該旋風(fēng)除塵器中所捕集的粒子送回流化床上部流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層去。此外，由于有了回旋流，即使可燃混合物中煤粉的比例高，也能完全燃燒，對(duì)煤的品位沒有限制。另外可以使用硅砂作為流動(dòng)介質(zhì)，而且，將它和石灰石混合在一起使用，還可以得到減少硫的氧化物的效果。綜合起來，迄今為止燒煤鍋爐所存在的問題就都找到了解決的辦法。
也就是說，本發(fā)明的特征在于第一，把流動(dòng)層這一部分用一塊大的隔板隔成主燃燒室和熱回收室，在主燃燒室的下部，至少設(shè)有兩種空氣室，即具有很大的流化速度的空氣室和具有較小的流化速度的空氣室，借助于組合這種不同的流化速度，使主燃燒室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生循環(huán)回旋流，而且，在主燃燒室和熱回收室之間形成一個(gè)流動(dòng)介質(zhì)的熱回收循環(huán)流，即這是一種內(nèi)部循環(huán)流化床鍋爐，它在熱回收室下部，以及在主燃燒室中與熱回收室相反的一側(cè)，設(shè)有具有流化速度較小的空氣室，其廢氣引入旋風(fēng)除塵器，把在旋風(fēng)除塵器中所捕集的粒子送回主燃燒室或者熱回收室的下降移動(dòng)層去。
捕集粒子不一定用旋風(fēng)除塵器，也可以用布袋過濾器等，捕集粒子后把所捕集的粒子送回下降移動(dòng)層。由于把捕集的粒子送回下降移動(dòng)層的開始部分，捕集的粒子里的未燃燒成分(炭)便均勻地?cái)U(kuò)散到流動(dòng)層內(nèi)部，使得整個(gè)流動(dòng)層內(nèi)呈還原氣氛，這樣就減少了從流動(dòng)層進(jìn)入自由空間部分的氮的氧化物。
使炭粒子返回到下降移動(dòng)層所得到的效果在于，如果炭返回到流動(dòng)層，由于炭呈微粒狀態(tài)，馬上就飛揚(yáng)起來，幾乎沒有在流動(dòng)層內(nèi)滯留的時(shí)間，不能充分發(fā)揮炭本身的燃燒和降低氮的氧化物的觸媒功能，而當(dāng)使炭回到下降移動(dòng)層時(shí)，即使它具有很細(xì)微的粒子，它會(huì)在這一層里沉降擴(kuò)散，所以炭粒子便能在因煤燃燒而產(chǎn)生氮的氧化物的這一層里充分發(fā)揮作用，對(duì)減少氮的氧化物有極顯著的效果。
這種減少氮的氧化物的反應(yīng)有兩種
無(wú)論哪一種反應(yīng)都與炭有關(guān)，可以認(rèn)為，它的氧化反應(yīng)性能和觸媒效果使它具備了減少氮的氧化物的功能。
第二個(gè)功能是在流動(dòng)層上方的自由空間部分或自由空間部分的下游側(cè)布置了傳熱管，主要依靠對(duì)流傳熱進(jìn)行熱量的回收。
以前的對(duì)流傳熱部件都是與自由空間部分分開獨(dú)立設(shè)置的，本發(fā)明為了達(dá)到小型化的目的，在保證二次燃燒所必須的自由空間部分的容積的基礎(chǔ)上，在自由空間里的上部或自由空間部分的下游側(cè)設(shè)置對(duì)流傳熱部件＊。這樣一來，除了以前的鍋爐四周的灰塵處理和炭粒的再循環(huán)等變得簡(jiǎn)便了之外，進(jìn)入旋風(fēng)除塵器的氣體的溫度也只有250°～400℃，使得旋風(fēng)除塵器不需要使用鑄出來的內(nèi)襯板，可以用鋼材制作，實(shí)現(xiàn)輕量化和小型化。
第三個(gè)特征是，由于把對(duì)流傳熱部分設(shè)置在自由空間的上部，或者用水冷管道做成鍋爐的爐壁，為了防止由于輻射效果而使自由空間內(nèi)燃燒氣體的溫度下降，要把對(duì)流傳熱部件或水冷爐壁在燃燒室的一側(cè)貼附上耐火材料做的絕熱材料。采用這樣的措施，就可以收到維持燃燒氣體的溫度，減少CO的效果。
＊原文為“自由空間”，不通，疑為“對(duì)流傳熱部件”之誤，故改。
-譯者當(dāng)將對(duì)流傳熱部件設(shè)置在自由空間部分的下游側(cè)時(shí)，就只要在構(gòu)成自由空間部分的水冷爐壁上貼附上耐火絕熱材料就可以了。
也就是說，本發(fā)明是由三個(gè)循環(huán)組合起來的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，這三個(gè)循環(huán)是主燃燒室的回旋循環(huán)流;主燃燒室與熱回收室之間進(jìn)行的流動(dòng)介質(zhì)的熱回收循環(huán);還有使未燃燒炭粒子返回主燃燒室或熱回收室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層去的外部循環(huán)(炭粒子循環(huán))。
下面是對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說明。


圖1、圖2和圖3分別是在自由空間上部設(shè)置有蒸發(fā)管之類的傳熱管的本發(fā)明不同類型的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐的示意圖;圖4是以往的流化鍋爐的示意圖;圖6表示傾斜隔板下部的流化空氣量與熱回收室中流動(dòng)介質(zhì)循環(huán)量的關(guān)系;圖7表示熱回收室的擴(kuò)散空氣的風(fēng)量與下降移動(dòng)層沉降速度的關(guān)系;圖8表示一般流化氣體的質(zhì)量速度與綜合傳熱系數(shù)的關(guān)系;圖9表示內(nèi)部循環(huán)型熱回收室的擴(kuò)散空氣的風(fēng)量與綜合傳熱系數(shù)的關(guān)系;圖10表示流化氣體的質(zhì)量速度與傳熱管磨損速度的關(guān)系;圖11是本發(fā)明在自由空間部分的下游側(cè)布置有與自由空間部分成為一個(gè)整體的蒸發(fā)管之類的傳熱管組的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐的示意圖;圖12是沿圖11A-A線的剖面圖;圖13也是相當(dāng)于沿圖11A-A線的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐的剖面圖，但這種鍋爐在自由空間部分的下游側(cè)布置有與自由空間部分形成一個(gè)整體的蒸發(fā)管之類的傳熱管組的同時(shí)，還有把在該傳熱管組的一部分中所捕集的比較大的粒子送回布置在主燃燒室兩端的左、右熱回收室中去的機(jī)構(gòu);圖14是把旋風(fēng)除塵器中所捕集的細(xì)小的含炭粒子，和上述在傳熱管組中所捕集的粒子用輸送機(jī)等搬運(yùn)機(jī)械送回流化床部分去的實(shí)施例。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1中，在鍋爐本體1的底部設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)16壓送過來的流化用的空氣的分散板2，分散板2的兩側(cè)邊緣較中央高，使得鍋爐主體的底部呈凹形。
這樣，由鼓風(fēng)機(jī)16壓送過來的流化用的空氣經(jīng)過空氣室12、13、14，從空氣分散板2向上方噴射，從中央空氣室13噴射出來的流化用空氣的質(zhì)量速度，足以使鍋爐本體內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)形成流動(dòng)層，也就是在4-20Gmf范圍內(nèi)，最好在6-12Gmf的范圍內(nèi)，而從兩側(cè)的空氣室12、14噴射出來的流化用空氣的質(zhì)量速度要比前者小，一般取在0-3Gmf的范圍內(nèi)，布置有傳熱管5的熱回收室4下部的空氣室12所噴射空氣的質(zhì)量速度以0-2Gmf為佳，而形成主燃燒室3下部的空氣室14所噴射的空氣的質(zhì)量速度以1-2Gmf為佳。
結(jié)果，在主燃燒室3內(nèi)部，由于從空氣室13噴射出來的流化用空氣的質(zhì)量速度比從空氣室12、14噴射出來的流化用空氣的質(zhì)量速度大，所以在空氣室13的上部，空氣與流動(dòng)介質(zhì)呈射流狀態(tài)，從流動(dòng)層內(nèi)部急劇地向上方運(yùn)動(dòng)，一旦從流動(dòng)層的表面噴出，即向周圍擴(kuò)散，而流動(dòng)介質(zhì)就降落在空氣室12、14上部的流動(dòng)層表面上。
另一方面，在空氣室13上部的流動(dòng)層中，為了填補(bǔ)流動(dòng)介質(zhì)在向上方運(yùn)動(dòng)之后的空隙，兩側(cè)運(yùn)動(dòng)得緩慢的流動(dòng)層，也就是空氣室12、14上方的流動(dòng)層底部的流動(dòng)介質(zhì)，便向中央部分，即空氣室13的上部移動(dòng)過來。于是，在流動(dòng)層中，中央部分形成急劇的上升流，周圍部分則形成緩慢的下降移動(dòng)層。
熱回收室4就是利用這個(gè)下降移動(dòng)層的裝置。圖8中表示沸騰式鍋爐的綜合傳熱系數(shù)與流化氣體的質(zhì)量速度的關(guān)系，但在本發(fā)明的熱回收室4中，流動(dòng)得不如沸騰式鍋爐(一般為3～5Gmf)那樣劇烈，它的流化氣體的質(zhì)量速度如圖9中所示，在1～2Gmf之間，能獲得很大的綜合傳熱系數(shù)，從而能充分進(jìn)行熱量的回收。
在空氣室12、13交界處上方的流動(dòng)層內(nèi)設(shè)置有垂直的隔板18，傳熱管5則布置在空氣室12的上方，在隔板18的背面與水冷壁之間的流動(dòng)層內(nèi)，從而形成了熱回收室。隔板18的高度除了要使得在運(yùn)動(dòng)過程中流動(dòng)介質(zhì)能從空氣室13的上方進(jìn)入熱回收室4之外，在隔板18與底面的分散板之間還應(yīng)開有能讓熱回收室4里的流動(dòng)介質(zhì)返回主燃燒室內(nèi)去的開口19。因此，流動(dòng)介質(zhì)在燃燒室內(nèi)呈射流狀急劇上升之后，在流動(dòng)層表面擴(kuò)散，越過隔板18而進(jìn)入熱回收室，又隨著利用空氣室12吹入的空氣而造成的緩慢的流動(dòng)而逐漸下降，在此期間，通過傳熱管5進(jìn)行熱交換。
流動(dòng)介質(zhì)在熱回收室內(nèi)沉降循環(huán)的量，可以用從空氣室12向熱回收室4內(nèi)擴(kuò)散的風(fēng)量，以及從空氣室13向主燃燒室內(nèi)噴射的流動(dòng)化用空氣的風(fēng)量來控制。即，如果從空氣室13中吹出的流化用的空氣量增加，則沉降循環(huán)的流動(dòng)介質(zhì)的量也增加。此外，如圖7所示，當(dāng)向熱回收室內(nèi)擴(kuò)散的風(fēng)量在0～1Gmf的范圍內(nèi)變化時(shí)，熱回收室內(nèi)沉降的流動(dòng)介質(zhì)的量幾乎與之成正比地變化，當(dāng)熱回收室內(nèi)擴(kuò)散的風(fēng)量大于1Gmf時(shí)，則幾乎恒定不變。
這種恒定不變的流動(dòng)介質(zhì)的量大致與進(jìn)入熱回收室4的流動(dòng)介質(zhì)的量G1相等，故熱回收室內(nèi)沉降的流動(dòng)介質(zhì)的量相應(yīng)地也是G1。借助于調(diào)節(jié)上述兩種風(fēng)量，即可控制熱回收室4內(nèi)沉降的流動(dòng)介質(zhì)的量。
另一方面，通過傳熱管5從沉降的流動(dòng)介質(zhì)中進(jìn)行熱量的回收時(shí)，當(dāng)從空氣室12向熱回收室4內(nèi)擴(kuò)散的風(fēng)量在0～2Gmf之間變化時(shí)，其傳熱系數(shù)的變化如圖9所示，大致呈直線狀變化，所以借助于改變擴(kuò)散的風(fēng)量，即可按照需要控制回收的熱量和主燃燒室3內(nèi)的流動(dòng)層溫度。
即，當(dāng)從空氣室13進(jìn)入主燃燒室3內(nèi)的流化空氣的量恒定時(shí)，如增加熱回收室4里擴(kuò)散的風(fēng)量，則與流動(dòng)介質(zhì)的循環(huán)量增加的同時(shí)，傳熱系數(shù)也增大，由于這兩個(gè)因素相乘所造成的效果就使回收的熱量大幅度增加。回收熱量中增加的這一部分與主燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加的那一部分相互平衡，于是就能使流動(dòng)層的溫度保持恒定不變。
此外，一般認(rèn)為流動(dòng)層內(nèi)傳熱管的磨損速度與流化速度的三倍成正比，所以流化氣體的質(zhì)量速度與傳熱管磨損速度的關(guān)系如圖10所示。即，如設(shè)吹入熱回收室的擴(kuò)散風(fēng)量為0～3Gmf，(最好是0～2Gmf)，則傳熱管的磨損極少，可以提高其壽命。
另一方面，同時(shí)向在燃燒室3里下降移動(dòng)層的開始部分供入用作燃料的煤。這樣就能使燃料在高溫的流動(dòng)層內(nèi)回旋循環(huán)，即使是可燃物比例高的煤也能夠完全燃燒，并且可以進(jìn)行高負(fù)荷的燃燒，所以除了可以使鍋爐小型化之外，對(duì)煤的種類也沒有限制，因此，為鍋爐的推廣應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)。
廢氣從鍋爐中排出后進(jìn)入旋風(fēng)除塵器7。在旋風(fēng)分離器內(nèi)所捕集的粒子，通過圖1所示鍋爐中的下部雙重?fù)醢?，和平行地供入的煤一起進(jìn)入料斗10，借助于螺旋送料器11，混合后送入主燃燒室的下降移動(dòng)層內(nèi)，使捕集的粒子中的未燃燒部分(炭)繼續(xù)燃燒，并有助于減少氮的氧化物。當(dāng)然，旋風(fēng)分離器中所捕集的粒子也可以事先不與煤混合，而是單獨(dú)運(yùn)送到主燃燒室前，并在進(jìn)入主燃燒室的下降移動(dòng)層后借助于回旋循環(huán)在移動(dòng)層內(nèi)進(jìn)行混合。
另一方面，在自由空間上部，設(shè)有對(duì)流傳熱部件6，進(jìn)行熱量的回收，并且具有省煤器、蒸發(fā)管的功能，為了自由空間內(nèi)的燃燒溫度能保持恒定，最好是保持在900℃，必要時(shí)，可在對(duì)流傳熱部件6的下部和水冷爐壁的燃燒室一側(cè)貼附耐火材料之類的絕熱材料17。在對(duì)流傳熱部件上，靠近自由空間的各根傳熱管可以用絕熱材料把它包上，不過，在這種情況下，母庸贅言，在確定傳熱管之間的間距時(shí)應(yīng)考慮到不要妨礙廢氣的流通。
這樣，由于加上了絕熱材料17，自由空間部分的下部就能保持在高溫狀態(tài)，從自由空間的空氣進(jìn)口20吹入的供二次燃燒的空氣便可以起到減少CO的作用。
圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
圖2中鍋爐的構(gòu)造基本上與圖1中所示的相同，工作過程也相同。主要的區(qū)別是隔開主燃燒室23與熱回收室24的隔板38的下部是傾斜的，為的是阻擋在主燃燒室由空氣室33向上噴射的流化速度大的氣流，并且使這部分氣流轉(zhuǎn)變方向，流向流化速度小的空氣室34的上方，傾斜的角度為與水平面成10～60度角，最好是25～45度。另外，隔板傾斜部分在爐底上的水平方向的投影長(zhǎng)度1，占該爐底水平方向長(zhǎng)度L的1/6～1/2，最好是1/4～1/2。
鍋爐主體21底部的流動(dòng)層用上述隔板分成熱回收室24和主燃燒室23，在主燃燒室23底部設(shè)有流化用的空氣分散板22。
此外，流化用的空氣分散板22的中央部分低，而與熱回收室相對(duì)的那一側(cè)高。而且分散板22的下部有兩種空氣室33、34。
從中央的空氣室33中噴射出來的流化用的空氣的質(zhì)量速度必須是能在主燃燒室內(nèi)形成流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)層的足夠高的速度，即4～20Gmf，最好是在6～12Gmf的范圍內(nèi)，而從空氣室34噴射出來的流化用的空氣質(zhì)量速度要比前者小，在0～3Gmf的范圍內(nèi)，此時(shí)，在空氣室34上面的流動(dòng)介質(zhì)不是進(jìn)行激烈的上下運(yùn)動(dòng)，而是在緩慢的流動(dòng)狀態(tài)中形成下降的移動(dòng)層。該移動(dòng)層在下方擴(kuò)展開來，在移動(dòng)到空氣室33的上方時(shí)，受到從空氣室33噴射出來的質(zhì)量速度很大的流化空氣的作用而向上吹起。于是，由于移動(dòng)層下部的流動(dòng)介質(zhì)有一部分被吹走了，移動(dòng)層便靠自重而下降。另一方面，由空氣室33噴出的流化用空氣的噴射力而向上吹起的流動(dòng)介質(zhì)，因撞在傾斜的隔板上面改變了運(yùn)動(dòng)方向，大部分落在移動(dòng)層上部，為下降的移動(dòng)層補(bǔ)充流動(dòng)介質(zhì)。這種過程連續(xù)進(jìn)行的結(jié)果，空氣室34的上部便形成了緩慢下降的移動(dòng)層，而就整體而言，則主燃燒室23內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)形成了回旋運(yùn)動(dòng)流。另一方面，被空氣室33噴出的流化用的空氣向上吹起，又因傾斜隔板38而改變方向的流動(dòng)介質(zhì)中的一部分，越過傾斜隔板38的上面而進(jìn)入熱回收室24。進(jìn)入熱回收室24內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)，借助于從擴(kuò)散空氣裝置32吹入的空氣而形成緩慢的下降移動(dòng)層。
當(dāng)下降速度慢時(shí)，進(jìn)入熱回收室的流動(dòng)介質(zhì)在熱回收室的上部形成休止角，其多余部分則從傾斜隔板38的上部落回到主燃燒室內(nèi)。
在熱回收室內(nèi)，流動(dòng)介質(zhì)一邊緩慢地下降，一邊通過傳熱管25進(jìn)行熱交換，然后，從開口部分39流回到主燃燒室。
熱回收室內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的沉降循環(huán)量和回收的熱量，和圖1中所示的實(shí)施例一樣，可以用吹入熱回收室內(nèi)的擴(kuò)散風(fēng)量來控制。如圖2中所示的鍋爐，是由從擴(kuò)散空氣裝置32所吹進(jìn)來的空氣量來控制的，其質(zhì)量速度在0～3Gmf之間，最好在0～2Gmf的范圍內(nèi)。
另一方面，廢氣從鍋爐中排出之后，就進(jìn)入旋風(fēng)除塵器27。在旋風(fēng)除塵器27內(nèi)所捕集的粒子，通過雙層擋板28，與平行地供入的煤一起進(jìn)入料斗30，借助于螺旋送料器31，混合后送入主燃燒室23的下降移動(dòng)層，即空氣室34的上部，捕集的粒子中的未燃燒部分(炭)繼續(xù)燃燒，并有助于減少氮的氧化物。
在旋風(fēng)分離器27內(nèi)所捕集的粒子，也可以用與圖2中所示的不同的供料裝置，不和煤一起供入，而是單獨(dú)供入，而且也不一定都用螺旋送料器，也可以用空氣輸送方法。
另一方面，在自由空間上部，設(shè)有對(duì)流傳熱部件26，進(jìn)行熱量的回收。為了保持自由空間里的燃燒溫度在恒定的最佳溫度900℃上，根據(jù)需要，除了在對(duì)流傳熱部件26下部和水冷爐壁的燃燒室一側(cè)貼附耐火材料之類的絕熱材料37之外，還設(shè)有二次燃燒用的空氣進(jìn)口40，它具有減少CO之類的效果。
圖3是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。它基本上是把圖2所示的實(shí)施例中的熱回收室面對(duì)面地在對(duì)稱的位置上各設(shè)一個(gè)，合起來做成一個(gè)整體。結(jié)果，噴射出來的空氣質(zhì)量速度小的空氣室53布置在中央的位置，而質(zhì)量速度大的空氣室52、54則布置在兩側(cè)的位置上，所以被空氣室52、54噴射出來的空氣吹起的流動(dòng)介質(zhì)流因撞在傾斜隔板58、58′上面改變流動(dòng)方向，落到中央部分，形成下降移動(dòng)層，而到達(dá)空氣室53的上部，在這里分成左右兩股，再一次被吹上支。因此，在主燃燒室的流動(dòng)層內(nèi)存在著兩股對(duì)稱的回旋流。
煤和用旋風(fēng)除塵器所捕集的粒子則供入中央的下降移動(dòng)層。
圖3中，供料位置在主燃燒室內(nèi)，用記號(hào)＊表示，供料的方向是與紙面垂直的方向。圖3的例子中，由旋風(fēng)除塵器所捕集的粒子和煤是用螺旋送料器51混合后供入的，但也可以不同于圖中所示的例子，煤和捕集的粒子分別供入，或者也可以采用空氣輸入方法。
另一方面，由空氣室52、54噴射出來的空氣而造成的流動(dòng)介質(zhì)流因傾斜隔板58、58′而改變流動(dòng)方向時(shí)，其中有一部分越過隔板，進(jìn)入了熱回收室44、44′。
熱回收室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)的沉降循環(huán)量可由與圖2中所示同樣的空氣擴(kuò)散裝置60、60′所引入的擴(kuò)散空氣的風(fēng)量來控制。
流動(dòng)介質(zhì)在通過傳熱管45、45′進(jìn)行熱量交換之后，通過開口部分59、59′流回主燃燒室內(nèi)。
另一方面，在自由空間上部設(shè)有對(duì)流傳熱部件46，進(jìn)行熱量的回收，為了保持自由空間里的燃燒溫度恒定，最好是900℃，根據(jù)需要，除了在對(duì)流傳熱部件46和水冷爐壁的燃燒室一側(cè)貼附耐火材料之類的絕熱材料之外，還設(shè)有二次燃燒用的空氣進(jìn)口61，可以有效地減少CO。
下面，參照?qǐng)D11到圖14，說明本發(fā)明借助于設(shè)置在自由空間的下游側(cè)并與自由空間成為一個(gè)整體的傳熱管組對(duì)廢氣進(jìn)行熱量回收的其它實(shí)施例。
圖11是本發(fā)明借助于設(shè)置在自由空間的下游側(cè)并與自由空間成為一體的傳熱管組對(duì)廢氣進(jìn)行熱量回收的一種復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)施例的縱剖面圖，圖12是圖11中沿A-A線的剖面圖。在圖11和圖12中，標(biāo)號(hào)201是鍋爐主體，標(biāo)號(hào)202是流化用的空氣擴(kuò)散噴嘴，203是主燃燒室，204、204′是熱回收室，205、205′是傳熱管，207是旋風(fēng)除塵器，208是回轉(zhuǎn)閥，209是燃料供應(yīng)管，210是料斗，211是供應(yīng)燃料用的螺旋送料器，212、213和214是空氣室，218、218′是隔板，219、219′是熱回收室下部的回流部分，220是二次空氣引入管，229是廢氣出口，230是蒸汽鼓，231是水鼓，232是對(duì)流傳熱室，233、234和235是對(duì)流傳熱室里的隔板，236是蒸發(fā)管，237是水管壁，238是對(duì)流傳熱室的底部，239是螺旋輸送機(jī)，240是對(duì)流傳熱室的排氣管，242、242′、243、243′是與圖2和圖3中所示的型式不同的空氣擴(kuò)散裝置。
圖11和圖12的主燃燒室、熱回收室的作用，完全與對(duì)圖3所作的說明相同，與圖3中所示的鍋爐不同之處在于，圖11和圖12中的鍋爐中，從廢氣中回收熱量的傳熱管組不是設(shè)置在自由空間部分，而是設(shè)置在自由空間的下游側(cè)且與自由空間成為一個(gè)整體的對(duì)流傳熱部分。
也就是說，從自由空間部分的廢氣出口229排出的廢氣進(jìn)入設(shè)置在蒸汽鼓230和水鼓231之間的帶有蒸發(fā)管組的對(duì)象傳熱室232，借助于布置在對(duì)流傳熱室內(nèi)的隔板的作用，廢氣在沿著箭頭所指的方向朝對(duì)流傳熱室下游流動(dòng)的過程中，與蒸發(fā)管組中的水進(jìn)行熱量交換，在冷卻到250～400℃之后，經(jīng)過排氣管240而進(jìn)入旋風(fēng)除塵器207，在旋風(fēng)除塵器捕集了含炭的細(xì)小粒子后，排入大氣。由旋風(fēng)除塵器所捕集的含炭的細(xì)小粒子經(jīng)過回轉(zhuǎn)閥208之后與從投料口209投入，經(jīng)過料斗210和螺旋送料器211供入鍋爐的煤之類的燃料一起，從同一個(gè)入口送回燃燒室203的流化床的下降移動(dòng)層正上方。
另一方面，在對(duì)流傳熱部分232中被分離出來的直徑比較大的流動(dòng)介質(zhì)、脫硫劑和含炭的粒子，則集積在對(duì)流傳熱部分下部的V字型底部，由螺旋輸送機(jī)239送回與主燃燒室203的燃料供入側(cè)相對(duì)一側(cè)的下降移動(dòng)層正上方。
如圖11和圖12所示，當(dāng)將對(duì)流傳熱部分設(shè)置在自由空間部分的下游側(cè)時(shí)，如圖11所示，由于吹入二次空氣的方向與廢氣從自由空間流入對(duì)流傳熱部分的流動(dòng)方向相反，使得在自由空間內(nèi)造成了回旋流，有效的將氧氣和廢氣攪拌混合起來，對(duì)于減少CO有很大的效果。
下面參照?qǐng)D13說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
圖13是相當(dāng)于圖12那樣的剖面圖，除了標(biāo)號(hào)238′和239′也是表示對(duì)流傳熱部分的V字形底部和螺旋輸送機(jī)之外，同樣的標(biāo)號(hào)表示同樣的部件。
在該實(shí)施例中，只有在對(duì)流傳熱室下部設(shè)有兩個(gè)V字形底部238、238′(W字形底部)，以及在V字形底部238、238′中集積的比較大的含炭粒子是用兩個(gè)螺旋輸送機(jī)239、239′送回設(shè)置在燃燒室兩側(cè)的熱回收室中流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層204、204′正上方去的這兩點(diǎn)，與圖11和圖12中所示的鍋爐不同。
圖14是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。
圖14中的標(biāo)號(hào)241表示導(dǎo)管，其它標(biāo)號(hào)均與圖11中的標(biāo)號(hào)意義相同。
圖14中的實(shí)施例與圖11中所示的實(shí)施例不同之處只在于，由旋風(fēng)除塵器207所捕集的含炭的細(xì)小粒子由導(dǎo)管241輸入對(duì)流傳熱部分232下部的螺旋送料器239的上方后，和在對(duì)流傳熱部分中所捕集的比較大的含炭粒子一起送回主燃燒室的下降移動(dòng)層的正上方。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，它是把鍋爐的流化床部分分隔為主燃燒室和熱回收室，在主燃燒室下部至少配置兩種空氣室，一種空氣室使流動(dòng)介質(zhì)具有大的流化速度，一種空氣室使流動(dòng)介質(zhì)具有小的流化速度，借助于組合從這兩種空氣室噴射出來的具有不同流化速度的空氣，使主燃燒室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生回旋的循環(huán)流，而且，在主燃燒室與熱回收室之間形成流動(dòng)介質(zhì)的循環(huán)流的這樣一種內(nèi)部循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，進(jìn)行廢氣的熱量回收，在鍋爐的出口處冷卻廢氣之后，將廢氣引入旋風(fēng)除塵器，并將在該旋風(fēng)除塵器中所捕集的粒子送回上述主燃燒室或熱回收室，送回捕集的粒子的開口在流動(dòng)層內(nèi)流化速度小的下降移動(dòng)層的正上方，或者下降移動(dòng)層中。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，隔開上述主燃燒室與熱回收室的隔板做成傾斜的，為的是在主燃燒室中噴射出質(zhì)量速度大的空氣室的上方阻擋從該空氣室噴射出來的向上的氣流，并使這一部分氣流轉(zhuǎn)變方向，流向流動(dòng)化空氣質(zhì)量速度小的空氣室的上方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于向主燃燒室的下降移動(dòng)層供應(yīng)脫硫劑。
4.如權(quán)利要求1、2、3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，將廢氣冷卻到250°～400℃之后引入旋風(fēng)除塵器。
5.如權(quán)利要求1、2、3、4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，由設(shè)置在流動(dòng)層上方的自由空間部分中的傳熱管組回收廢氣的熱量。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，由設(shè)置在自由空間部分的下游側(cè)并與自由空間部分成為一個(gè)整體的傳熱管組回收廢氣的熱量。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，由設(shè)置在自由空間部分下游側(cè)并與自由空間部分成為一個(gè)整體的傳熱管組所在的那一部分所捕集的直徑比較大的流動(dòng)介質(zhì)，脫硫劑和炭粒子，用螺旋輸送機(jī)之類的輸送機(jī)械送回主燃燒室中流動(dòng)層的下降移動(dòng)層的正上方或下降移動(dòng)層之中。
8.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，由設(shè)置在自由空間部分的下游側(cè)并與自由空間部分成為一個(gè)整體的傳熱管組所在的那一部分所捕集的直徑比較大的流動(dòng)介質(zhì)，脫硫劑和炭粒子，用螺旋輸送機(jī)之類的輸送機(jī)械送回?zé)峄厥帐抑辛鲃?dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層的正上方、或下降移動(dòng)層之中。
9.如權(quán)利要求8所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，直徑比較大的流動(dòng)介質(zhì)、脫硫劑和炭粒子送回到設(shè)置在主燃燒室左右兩側(cè)的兩個(gè)熱回收室中。
10.如權(quán)利要求7、8、9中任一項(xiàng)所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，由旋風(fēng)除塵器所捕集的含細(xì)小炭粒的粒子，由上述與自由空間成為一個(gè)整體的傳熱管組所在的那一部分所捕集的粒子，都用螺旋輸送機(jī)之類的輸送機(jī)械送回流化床部分或熱回收部分。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，具有借助于吹入流動(dòng)方向與從自由空間流向?qū)α鱾鳠岵糠值膹U氣流動(dòng)方向相反的二次空氣，使得在自由空間部分中產(chǎn)生廢氣的回旋氣流的構(gòu)造。
12.一種復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，它是把流化床鍋爐的流化床分隔為主燃燒室和熱回收室，在主燃燒室下部，設(shè)有使流動(dòng)介質(zhì)具有大的流動(dòng)速度和使流動(dòng)介質(zhì)具有小的流動(dòng)速度的兩種空氣室，借助于組合從這兩種空氣室中噴射出來的不同速度的空氣，使主燃燒室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生回旋的循環(huán)流，而且，在主燃燒室與熱回收室之間形成流動(dòng)介質(zhì)的循環(huán)流的這樣一種內(nèi)部循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，在其構(gòu)造中還有設(shè)置在主燃燒室的自由空間部分的下游側(cè)，并與自由空間部分成為一個(gè)整體的對(duì)流傳熱部件，而且，在自由空間部分和對(duì)流傳熱部件的上面設(shè)有蒸汽鼓，在對(duì)流傳熱部件的下面設(shè)有水鼓，從該蒸汽鼓的自由空間部分的上部引出構(gòu)成主燃燒室的水管壁的管道，向在對(duì)流傳熱部分中，在使廢氣冷卻的同時(shí)回收其熱量的蒸發(fā)管則設(shè)置在蒸汽鼓與水鼓之間，并且有將對(duì)流傳熱部分中所捕集的粒子送回回主燃燒室或熱回收室中流動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)速度小的下降移動(dòng)層的正上方或下降移動(dòng)層之中的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，它還具有把布置在水鼓下方的V字形底部所捕集的粒子集積起來，用設(shè)在V字形底部的螺旋輸送機(jī)把這些粒子送回主燃燒室或熱回收室中流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層的正上方或下降移動(dòng)層之中去的裝置。
14.如權(quán)利要求12所述的復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于，它還具有把布置在水鼓下方W字形底部所捕集的粒子集積起來，用設(shè)置在W字形底部的兩臺(tái)螺旋輸送機(jī)把這些粒子送回主燃燒室或熱回收室中流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層的正上方或下降移動(dòng)層之中去的裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐，其流化床分隔為主燃燒室和熱回收室，主燃燒室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)速度大，熱回收室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)速度小，組合這兩種不同的流動(dòng)速度，使主燃燒室內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)形成回旋的循環(huán)流，并且還在主燃燒室與熱回收室之間形成流動(dòng)介質(zhì)的循環(huán)流，以及在熱回收室內(nèi)形成流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層。在自由空間及其下游側(cè)進(jìn)行廢氣的熱量回收，廢氣溫度下降后進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，在旋風(fēng)除塵器中捕集的含炭的微粒又送加主燃燒室和/或熱回收室的流動(dòng)介質(zhì)的下降移動(dòng)層。
文檔編號(hào)F23C10/02GK1041646SQ89107888
公開日1990年4月25日 申請(qǐng)日期1989年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月31日
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