循环流化床煤泥给料系统以及循环流化床锅炉的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种循环流化床煤泥给料系统以及循环流化床锅炉，循环流化床煤泥给料系统包括炉膛(1)、设置于炉膛(1)的侧壁上且用于将回收的颗粒再次送入炉膛(1)内的返料管(2)和设置于炉膛(1)的侧壁上且用于将煤泥送入炉膛(1)内的煤泥入口管(3)，所述煤泥入口管(3)邻近所述返料管(2)设置且位于所述返料管(2)的上方，所述煤泥入口管(3)的与所述炉膛(1)的侧壁连接的一端向下倾斜。由于炉膛上部有下降的颗粒边界层流，下部有高浓度的由返料管循环至炉膛的高温颗粒，两股高温颗粒流对新入炉膛的煤泥进行冲击，使得新进入炉膛的煤泥迅速升温，缩短煤泥的加热时间，从而使燃烧时间延长，提升煤泥的燃烧效率。
【专利说明】
循环流化床煤泥给料系统以及循环流化床锅炉
技术领域
[0001 ]本发明涉及循环流化床燃烧技术领域，具体地，涉及一种循环流化床煤泥给料系统以及循环流化床锅炉。
【背景技术】
[0002]煤泥是洗煤过程的副产物，其具有水分大，灰分高，颗粒细以及黏性高的特点。由于缺乏有效的利用技术，煤泥被堆放在固定地点，存在很大的环境隐患。例如，煤泥遇水流失会对水资源造成污染;而当风干后，又会产生扬尘，造成大气污染。此外，煤泥一般具有2500大卡?5500大卡的热量，甚至超过一些低热质动力煤，煤泥的随意堆放造成了极大的能源浪费。因此，与煤泥处理相关的技术的开发和利用对环境安全以及煤炭的高效利用有十分重要的意义。
[0003]由于高含量的水分和灰分，以及较低的发热量，煤泥不适应于传统煤粉炉燃烧。为了大批量且高效率地实现对煤泥的综合利用，煤泥被广泛应用于循环流化床燃烧发电。煤泥在流化床中受热结块沉积，而破坏流化质量，从而造成燃烧不稳定。为了控制流化床的稳定燃烧，现有技术中存在多种煤泥在循环流化床中的给料方式，主要分为以下四种:(I)顶部给料；(2)中部给料；(3)回料阀给料(即返料管给料)；(4)密相区雾化给料。其中，由于进料口邻近炉膛出口，顶部给料方式下煤泥在炉膛内的一次停留时间短，燃烧效率低。而采用中部给料时，其给料系统结构简单，机械故障率高，并且煤泥的燃烧效率较低。将煤泥的入料口往底部移动，煤泥在炉膛中的一次停留时间加长，因此回料阀给料和密相区雾化给料两种方式下的燃烧效率最高。对于回料阀给料方式，当锅炉处于启动或者低负荷阶段时，由于循环灰量较少，循环灰对煤泥的携带能力不足，导致煤泥在回料阀中粘结，使得煤泥在锅炉低负荷下无法给入，也不适合大比例掺烧。对于密相区雾化给料方式，雾化风引起煤泥颗粒对喷枪口进行冲刷，对喷枪造成严重的磨损，而影响喷枪的使用寿命。
[0004]有鉴于现有技术的上述缺点，需要提供一种新型的循环流化床煤泥给料系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种煤泥燃烧效率高且燃烧适应性广的循环流化床煤泥给料系统。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种循环流化床煤泥给料系统，该循环流化床煤泥给料系统包括炉膛、设置于所述炉膛的侧壁上且用于将回收的颗粒再次送入所述炉膛内的返料管和设置于所述炉膛的侧壁上且用于将煤泥送入所述炉膛内的煤泥入口管，所述煤泥入口管邻近所述返料管设置且位于所述返料管的上方，所述煤泥入口管的与所述炉膛的侧壁连接的一端向下倾斜。
[0007]优选地，所述炉膛呈塔体状。
[0008]优选地，所述煤泥入口管的轴线与所述炉膛的中心轴线共面。
[0009]优选地，所述煤泥入口管的延伸方向与所述炉膛的轴线方向之间的夹角为a，且30。彡a彡 60。ο
[0010]优选地，所述煤泥入口管的延伸方向与所述返料管的延伸方向平行。
[0011]优选地，所述煤泥入口管的与所述炉膛的侧壁连接的一端与所述返料管的与所述炉膛的侧壁连接的一端在所述炉膛的同一条母线上。
[0012]优选地，所述煤泥入口管的与所述炉膛的侧壁连接的一端到所述返料管的与所述炉膛的侧壁连接的一端之间的距离为H，且0.5m<H<lm。
[0013]优选地，所述煤泥入口管内的工作压力大于所述炉膛内的煤泥入口处的工作压力。
[0014]优选地，所述炉膛内的煤泥入口处的工作压力为6KPa?8KPa。
[0015]本发明还提供一种循环流化床锅炉，其包括上述的循环流化床煤泥给料系统。
[0016]上述技术方案中煤泥入口管邻近返料管设置且位于返料管的上方，由于煤泥入口管的位置低，煤泥在炉膛内的一次停留时间长。并且，由于炉膛上部有下降的颗粒边界层流，下部有高浓度的由返料管循环至炉膛的高温颗粒，两股高温颗粒流对新入炉膛的煤泥进行冲击，使得新进入炉膛的煤泥迅速升温，缩短煤泥的加热时间，从而使燃烧时间延长，提升煤泥的燃烧效率。颗粒流的冲击加强了进入炉膛的煤泥向炉膛朝各个方向扩散的能力，煤泥在炉膛的横截面上分布均匀，避免了局部燃烧不充分的现象。煤泥入口管与返料管分开设置，可以避免循环灰量较少时循环灰对煤泥的携带能力不足的问题，因此本发明的循环流化床煤泥给料系统的入料不受运行工况负荷的影响，具有很好的燃烧适应性。此外，这种循环流化床煤泥给料系统直接在炉膛的侧壁上开口，不需要额外设置喷枪等装置，可以避免颗粒流对伸入炉膛的喷枪等造成磨损，使得这种循环流化床煤泥给料系统具有较低的机械磨损。
[0017]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图1是本发明的循环流化床煤泥给料系统的结构示意图。
[0020]其中，
[0021]I炉膛2返料管
[0022]3煤泥入口管4连接管
[0023]A 一次风B 二次风
[0024]C流化风D松动风
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0026]本发明提供一种循环流化床煤泥给料系统，如图1所示，其包括炉膛1、设置于炉膛I的侧壁上且用于将回收的颗粒再次送入炉膛I内的返料管2和设置于炉膛I的侧壁上且用于将煤泥送入炉膛I内的煤泥入口管3，煤泥入口管3邻近返料管2设置且位于返料管2的上方，煤泥入口管3的与炉膛I的侧壁连接的一端向下倾斜。其中，煤泥入口管3邻近返料管2设置且位于返料管2的上方，由于煤泥入口管3的位置低，煤泥在炉膛I内的一次停留时间长。并且，由于炉膛I上部有下降的颗粒边界层流，下部有高浓度的由返料管2循环至炉膛I的高温颗粒，两股高温颗粒流对新入炉膛I的煤泥进行冲击，使得新进入炉膛I的煤泥迅速升温，缩短煤泥的加热时间，从而使燃烧时间延长，提升煤泥的燃烧效率。颗粒流的冲击加强了进入炉膛I的煤泥向炉膛朝各个方向扩散的能力，煤泥在炉膛I的横截面上分布均匀，避免了局部燃烧不充分的现象。煤泥入口管3与返料管2分开设置，可以避免循环灰量较少时循环灰对煤泥的携带能力不足的问题，因此本发明的循环流化床煤泥给料系统的入料不受运行工况负荷的影响，具有很好的燃烧适应性。此外，这种循环流化床煤泥给料系统直接在炉膛I的侧壁上开口，不需要额外设置喷枪等装置，可以避免颗粒流对伸入炉膛I的喷枪等造成磨损，使得这种循环流化床煤泥给料系统具有较低的机械磨损。
[0027]其中，在优选的实施方式中，炉膛I呈塔体状，且如图1所示，图中的黑色颗粒为底料，白色颗粒为煤泥，在炉膛I的底部有向上输送的一次风A和朝向返料管2和煤泥入口管3输送的二次风B，从而能够搅动炉膛I内的底料和煤泥，使炉膛I底部的底料和煤泥能够充分混合和扩散。同时，返料管2的自由端(远离炉膛I的侧壁的一端)连接有连接管4，连接管4与旋风分离器(未图示)的排料口连接，炉膛I内的烟气经烟气排放口进入旋风分离器内进行分离后，分离出来的颗粒可以再依次经连接管4和返料管2进入炉膛I内而再次燃烧，以将提升煤泥的燃烧效率。另外，向连接管4内输送的流化风C和松动风D也能够提升从返料管2进入炉膛I内的颗粒的流动速度，高温颗粒流对新入炉膛I的煤泥进行冲击，使得新进入炉膛I的煤泥迅速升温，缩短煤泥的加热时间，从而使燃烧时间延长，提升煤泥的燃烧效率。
[0028]进一步地，煤泥入口管3的轴线与炉膛I的中心轴线共面。其中，煤泥入口管3的轴线就是煤泥入口管3的延伸方向上所有横截面形心的连线。由于煤泥入口管3的延伸方向为朝向炉膛I的中心，从煤泥入口管3进入炉膛I内的煤泥能够在一次风A、二次风B、下降的颗粒边界层流以及高浓度的由返料管2循环至炉膛I的高温颗粒流作用下进行最充分的扩散，从而使煤泥的燃烧效率最大化。
[0029]而如图1所示，煤泥入口管3的延伸方向与炉膛I的轴线方向之间的夹角为a，且夹角a不能过小或者过大。当夹角a过小时，进入炉膛I的煤泥缺少横向速度，扩散至整个炉膛截面的能力低，使得煤泥在炉膛截面的分布不均匀，造成局部燃烧不充分。然而，若夹角a过大，煤泥流缺少向下的分速度，大部分煤泥颗粒被输送至远离返料管2，从而使得由返料管2返送的颗粒与新进入炉膛I的煤泥颗粒的碰撞机会减小，造成煤泥颗粒的升温速率降低。作为一种优选的实施方式，夹角a的大小应符合30° ^a^60°。
[0030]另外，煤泥入口管3的延伸方向与返料管2的延伸方向优选为相互平行，从而保证由返料管2返送的颗粒与新进入炉膛I的煤泥颗粒能够充分碰撞，以提升煤泥颗粒的升温速率。并且，煤泥入口管3的与炉膛I的侧壁连接的一端与返料管2的与炉膛I的侧壁连接的一端在炉膛I的同一条母线上。其中，母线绕特定的轴线旋转一周而能够形成立体几何图形，而炉膛I的母线也是如此，并且具体来说炉膛I的母线是指炉膛I的侧壁上沿上下方向延伸的且能够与炉膛I的中心轴线共面的线。让煤泥入口管3的与炉膛I的侧壁连接的一端与返料管2的与炉膛I的侧壁连接的一端在炉膛I的同一条母线上，从而同样能够保证由返料管2返送的颗粒与新进入炉膛I的煤泥颗粒之间的充分碰撞，以提升煤泥颗粒的升温速率。[0031 ]进一步地，如图1所示，煤泥入口管3的与炉膛I的侧壁连接的一端到返料管2的与炉膛I的侧壁连接的一端之间的距离为H，且距离H不能过大或者过小。当距离H过大时，则缺少下部向上的颗粒流的冲击，进入炉膛I的煤泥会贴壁向下流动，难以扩散至整个炉膛I的横向截面，炉膛I的稀相区气体流动沿截面分布不均匀，壁面区域的气体流速低于床层中心的气体速度，壁面区域的泥煤浓度过高，而导致壁面附近欠氧，使煤泥的燃烧不充分。然而，当距离H过小时，煤泥可能进入密相区，煤泥进入炉膛后结块，向下沉积。当煤泥块处于密相区时，煤泥块可能沉积至一次风A和二次风B的风帽处从而堵塞风帽，使得炉膛流化不均匀。作为一种优选的实施方式，距离H应符合0.5m^H^ lm。
[0032]另外，煤泥通过压力栗输送至炉膛I，必须保证煤泥入口管3内的工作压力大于炉膛I内的煤泥入口处(煤泥进入炉膛处位置)的工作压力，或者说是必须保证压力栗出口压力大于炉膛I内的煤泥入口处的工作压力，以阻止炉膛I中的气体和颗粒进入煤泥管道输送系统，这样才能保证煤泥的给料顺畅。若炉膛I中的气体和颗粒进入煤泥输送管道，会阻碍煤泥的正常输送，且对炉膛I的流化稳定性造成影响。其中，炉膛I内的煤泥入口处的工作压力为6KPa?8KPa，因此要求压力栗的出口压力稍微大于该值，而压力栗的出口压力到底比炉膛I内的煤泥入口处的压力大多少，则取决于压力栗出口与煤泥入口处之间的连接管道的布置。
[0033]总之，通过合理的设计煤泥入口管3，能保证煤泥有较高的燃烧效率、煤泥的给料不受循环量的控制，且避免了喷嘴等突出部件的磨损，使得循环流化床煤泥给料系统能够稳定可靠地工作。
[0034]另外，本发明还提供一种循环流化床锅炉，其包括上述的循环流化床煤泥给料系统、旋风分离器、尾部烟道以及设置于尾部烟道内的选择性催化还原系统、过热器、再热器、省煤器和空气预热器等。通过合理的设计煤泥入口管3，能保证在循环流化床锅炉内煤泥有较高的燃烧效率且使得煤泥的给料不受循环量的控制。
[0035]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0036]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0037]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述循环流化床煤泥给料系统包括炉膛(1)、设置于所述炉膛(I)的侧壁上且用于将回收的颗粒再次送入所述炉膛(I)内的返料管(2)和设置于所述炉膛(I)的侧壁上且用于将煤泥送入所述炉膛(I)内的煤泥入口管(3)，所述煤泥入口管(3)邻近所述返料管(2)设置且位于所述返料管(2)的上方，所述煤泥入口管(3)的与所述炉膛(I)的侧壁连接的一端向下倾斜。2.根据权利要求1所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述炉膛(I)呈塔体状。3.根据权利要求2所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的轴线与所述炉膛(I)的中心轴线共面。4.根据权利要求3所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的延伸方向与所述炉膛(I)的轴线方向之间的夹角为a，且30° ^a^60°。5.根据权利要求2所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的延伸方向与所述返料管(2)的延伸方向平行。6.根据权利要求5所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的与所述炉膛(I)的侧壁连接的一端与所述返料管(2)的与所述炉膛(I)的侧壁连接的一端在所述炉膛(I)的同一条母线上。7.根据权利要求6所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)的与所述炉膛(I)的侧壁连接的一端到所述返料管(2)的与所述炉膛(I)的侧壁连接的一端之间的距离为H，且0.5m<H<lm。8.根据权利要求1所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述煤泥入口管(3)内的工作压力大于所述炉膛(I)内的煤泥入口处的工作压力。9.根据权利要求8所述的循环流化床煤泥给料系统，其特征在于，所述炉膛(I)内的煤泥入口处的工作压力为6KPa?8KPa。10.循环流化床锅炉，其特征在于，该循环流化床锅炉包括根据权利要求1至9中任一项所述的循环流化床煤泥给料系统。
【文档编号】F23C10/01GK106016254SQ201610313129
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】刘小奇, 赵勇纲, 曹培庆, 刘志强, 白杨, 莫鑫, 刘青, 张缦, 吕俊复
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华神东电力有限责任公司, 清华大学