一种带楔形连接结构的旋流气化流化床的制作方法

本发明涉及一种带楔形连接结构的旋流气化流化床，用于多组分、高水分、高挥发分燃料的气化以及后续的燃烧，属于气化燃烧设备领域。

背景技术：

循环流化床因其具有燃料适应性广、燃烧效率高等特点，在废弃物处理中也受到青睐。但单纯的外循环式燃烧设备炉体结构庞大，初投资高。而单纯的内循环式燃烧设备则往往结构复杂。为解决此问题，“一种变截面型循环流化床燃烧设备”（cn1305074a）提出了一种炉膛类似葫芦形状式的收缩式燃烧设备，炉底设置马蹄状凹形分布的布风板，通过一次风和二次风的同向旋转作用强化布风的内旋效果，实现内外循环兼具。“一种旋流焚烧装置”（cn104848230b）提出了一种炉膛中间宽、上下两边窄的旋流焚烧装置，通过两级逆向二次风的设置，强化装置内部的旋流和扰动，改善和强化物料内循环。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带楔形连接结构的旋流气化流化床，解决变截面流化床的截面连接安全问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种带楔形连接结构的旋流气化流化床，包括气化燃烧区、设置在气化燃烧区上方的二次燃烧区和设置在气化燃烧区底部的一次风系统；所述气化燃烧区包括渐扩段和渐缩段；所述一次风系统包括底一次风室、侧一次风管、布风板和设在布风板上的主风帽，及设在渐扩段底部的侧风帽；所述气化燃烧区还包括连接渐扩段和渐缩段的楔形连接结构；所述楔形连接结构包括楔形外廓面、楔形上端面和楔形下端面，所述楔形外廓面分别连接楔形上端面和楔形下端面的一侧，且设置在远离气化燃烧区的外侧；所述渐扩段顶部的渐扩段上端面为倾斜布置，所述渐缩段底部的渐缩段下端面为倾斜设置。

上述技术方案中，所述楔形外廓面分别连接楔形上端面和楔形下端面的一端，所述楔形上端面和楔形下端面的另一端相连时，形成锥角楔形结构。所述渐扩段上端面与所述锥角楔形结构的楔形下端面之间形成楔形角，且所述渐扩段上端面与水平面之间夹角θ2为25~60°，所述楔形下端面与水平面之间夹角θ1为10~45°；所述渐缩段下端面与所述锥角楔形结构的楔形上端面之间形成楔形角，且所述渐缩段下端面与水平面之间夹角γ1为10~45°，所述楔形上端面与水平面之间夹角γ2为25~60°。

上述技术方案中，所述楔形连接结构还包括楔形内接面，且设置在靠近气化燃烧区一侧；所述楔形外廓面分别连接楔形上端面和楔形下端面的一侧，所述楔形上端面和楔形下端面的另一侧由所述楔形内接面连接，形成扇环楔形结构。所述渐扩段上端面与所述扇环楔形结构的楔形下端面之间形成楔形角，且所述渐扩段上端面与水平面之间夹角为β2，所述楔形下端面与水平面之间夹角为β1，β1+β2≥45°且β1>β2；所述渐缩段下端面与所述扇环楔形结构的楔形上端面之间形成楔形角，且所述渐缩段下端面与水平面之间夹角为α1，所述楔形上端面与水平面之间夹角为α2，α1+α2≥30°且α1<α2。

上述技术方案中，所述楔形内接面为平直面。

上述技术方案中，所述楔形外廓面为弧线形。

上述技术方案中，所述渐扩段、渐缩段和楔形连接结构均为金属板或水冷壁敷设耐火材料的双层结构，所述金属板或水冷壁设置在远离气化燃烧区的外侧。

本发明具有以下优点及有益效果：楔形连接结构的设置，避免了旋流气化流化床渐扩段与渐缩段连接处因热应力等因素造成的挤压变形，提高了流化床的安全性；而楔形连接结构与渐扩段和渐缩段之间形成的双楔形角，形成自排灰功能，避免了灰在连接处的堆积。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种带楔形连接结构的旋流气化流化床示意图。

图2为本发明所涉及的锥角楔形结构示意图。

图3为本发明所涉及的扇环楔形结构示意图。

图中：1－楔形外廓面；2－楔形上端面；3－楔形下端面；4－渐扩段；5－渐缩段；6－楔形内接面；7－渐缩段下端面；8－渐扩段上端面；9－楔形连接结构；10－气化燃烧区；11－二次燃烧区；12－侧一次风管；13－底一次风室；14－侧风帽；15－主风帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，一种带楔形连接结构的旋流气化流化床，包括气化燃烧区10、设置在气化燃烧区10上方的二次燃烧区11和设置在气化燃烧区10底部的一次风系统。气化燃烧区10包括渐扩段4和渐缩段5，渐扩段4位于下方，渐缩段5位于上方，形成底部向中间逐渐扩大然后再缩小的气化燃烧区10。气化燃烧区10包括4个壁面，其中至少2个相对的壁面包括渐扩段4和渐缩段5，而另外两个相对的壁面可以为平直壁面。在如图1所示的其中一种实施方式就是左右两侧壁面是由下至上先渐扩后渐缩的结构。二次燃烧区11则是由平直段壁面组成的空间。气化燃烧区10底部的一次风系统包括底一次风室13、侧一次风管12、布风板和设在布风板上的主风帽15，及设在渐扩段4底部的侧风帽14，底一次风室13和侧一次风管12是相互独立的供风装置，风压不同的一次风分别通过主风帽15和侧风帽14配风，在气化燃烧区10底部形成了强烈扰动的湍流。而气化燃烧区10的渐扩段4区域和渐缩段5区域还可以分别设有两级出风方向相反的二次风，形成旋流，使气化燃烧区10成为湍流式旋流反应区。

由于渐扩段4和渐缩段5衔接处为转折角，容易热应力变形或挤压，为防止挤压变形损坏，形成自由膨胀空间，在渐扩段4和渐缩段5连接处设置楔形连接结构9。

由于该旋流气化流化床用于多组分、高水分、高挥发分燃料，热值较低，渐扩段4、渐缩段5和楔形连接结构9均为金属板或水冷壁敷设耐火材料的双层结构，金属板或水冷壁设置在远离气化燃烧区10的外侧。内层耐火材料的结构可以起到蓄热气化燃烧的作用。由于燃料的高水分、高挥发分，燃料灰容易粘结，因此气化燃烧区10的下部为低温气化区，燃料的水分挥发充当气化剂，挥发分析出参与气化；气化燃烧区10的上部为气化、燃烧混合反应区，燃料和燃料气化气旋流燃烧。未燃尽气体进入二次燃烧区11继续燃烧。

楔形连接结构9包括楔形外廓面1、楔形上端面2和楔形下端面3，楔形外廓面1作为楔形连接结构9的外轮廓面，连接着楔形上端面2和楔形下端面3的一侧，且设置在远离气化燃烧区10的外侧。楔形外廓面1最外层为金属板或者水冷壁，内层和楔形上端面2、楔形下端面3为耐火材料砌筑或浇筑的连接结构。楔形上端面2和楔形下端面3均为倾斜设置。而所述渐扩段4顶部的渐扩段上端面8为倾斜布置，所述渐缩段5底部的渐缩段下端面7为倾斜设置。这样，楔形连接结构9与渐扩段4和渐缩段5之间就形成了双楔形转角。

图2为本发明所涉及楔形连接结构9的一种实施方式，该方式应用于小规模的旋流气化流化床。

如图2所示，在小规模旋流气化流化床中，楔形连接结构9只包括楔形外廓面1、楔形上端面2和楔形下端面3，楔形外廓面1分别连接楔形上端面2和楔形下端面3的一端，而楔形上端面2和楔形下端面3的另一端相连，形成锥角楔形结构。渐扩段上端面8与锥角楔形结构的楔形下端面3之间形成楔形角，且所述渐扩段上端面8与水平面之间夹角θ2为25~60°，所述楔形下端面3与水平面之间夹角θ1为10~45°；所述渐缩段下端面7与所述锥角楔形结构的楔形上端面2之间形成楔形角，且所述渐缩段下端面7与水平面之间夹角γ1为10~45°，所述楔形上端面2与水平面之间夹角γ2为25~60°。

这种锥角楔形结构的楔形外廓面1为弧线形，楔形外廓面1最外层亦即锥角楔形结构的最外层为金属板或者水冷壁，其余部分为耐火材料砌筑或浇筑。

图3为本发明所涉及楔形连接结构9的另一种实施方式，该方式应用于中、大规模的旋流气化流化床。

如图3所示，除楔形外廓面1、楔形上端面2和楔形下端面3外，楔形连接结构9还包括楔形内接面6，且设置在靠近气化燃烧区10一侧。楔形外廓面1分别连接楔形上端面2和楔形下端面3的一侧，所述楔形上端面2和楔形下端面3的另一侧由所述楔形内接面6连接，形成扇环楔形结构。所述渐扩段上端面8与所述扇环楔形结构的楔形下端面3之间形成楔形角，且所述渐扩段上端面8与水平面之间夹角为β2，所述楔形下端面3与水平面之间夹角为β1，β1+β2≥45°且β1>β2；所述渐缩段下端面7与所述扇环楔形结构的楔形上端面2之间形成楔形角，且所述渐缩段下端面7与水平面之间夹角为α1，所述楔形上端面2与水平面之间夹角为α2，α1+α2≥30°且α1<α2。通常，楔形内接面6为平直面。

与锥角楔形结构类似，楔形外廓面1为弧线形，楔形外廓面1最外层亦即锥角楔形结构的最外层为金属板或者水冷壁，其余部分为耐火材料砌筑或浇筑。

楔形连接结构9的设置，为渐扩壁面和渐缩壁面的连接提供了自由膨胀的空间，同时楔形角角度设置使其具有自排灰功能，使得旋流气化流化床的运行更安全可靠。