炉内强旋燃烧循环流化床锅炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，包括炉壁以及均设置在所述炉壁内部的主炉膛、顶部与旋风分离器的进口连通的分离室和与所述旋风分离器的出口连通的预热腔，所述主炉膛的下部设有燃煤进口以及位于所述燃煤进口下方且与所述主炉膛连通的风室，还包括设置在所述炉壁内且用于将主炉膛内未完全燃烧的混合物进行强化燃烧的强旋燃烧室，所述强旋燃烧室位于所述主炉膛和所述分离室之间，所述强旋燃烧室的侧壁上设有与所述主炉膛相通的至少一个烟气入口通道，所述强旋燃烧室的上部与所述分离室相通。本实用新型提供的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉燃烧率高、能耗低、结构简单。
【专利说明】
妒内强旋燃烧循环流化床锅妒
技术领域
[0001] 本实用新型设及锅炉领域，具体设及一种炉内强旋燃烧循环流化床锅炉。
【背景技术】
[0002] 目前烟气旋转燃烧技术在煤粉锅炉、燃油燃气锅炉得到广泛应用，由于循环流化 床锅炉燃料特性及结构等技术原因，烟气旋转燃烧技术在循环流化床锅炉领域很少采用， 因此高效低污染炉内强旋燃烧技术研究是循环流化床锅炉发展方向。
[0003] 循环流化床锅炉入炉燃煤粒度要求为0~10mm，一般3mm~10mm的燃煤颗粒在炉膛 下段内主床上燃烧，0~3mm的燃煤颗粒在炉膛上部燃烧，由于锅炉上部空间尺寸有限，燃煤 颗粒在上部炉膛燃烧的时间较短，且与空气的混合性均匀性较差，烟气携带未燃尽的燃煤 颗粒W2m/s~4m/s的速度流出炉膛，0~3mm的燃煤颗粒一次性通过炉膛燃烧的份额只有 50%~60%，为了提高0~3mm的燃煤颗粒在炉膛上部的燃贬率只能采取如下途径：
[0004] (1 )、提高锅炉高度，W延长燃煤颗粒在炉内的燃烧时间；
[0005] (2)、提高炉膛上部燃烧溫度至900°C~1050°C，加快燃烧速度；
[0006] (3)、锅炉炉内采取强旋二次风加强炉内烟气扰动；
[0007] (4)、提高锅炉分离器分离效率、循环倍率。
[000引从一般循环流化床锅炉实际运行情况看，W上措施均非理想方案，具体原因如下：
[0009] 1 )、提高锅炉高度，设备及钢耗成本大幅增加；
[0010] 2)、随着国家环保排放标准要求日益提高，高溫燃烧增加 S〇2及生成及排放浓 度，必须进行低溫燃烧，炉膛溫度需控制在800°C~850°C左右；
[0011 ] 3)、由于炉内二次风所占烟气量比例较小，大容量锅炉炉膛深度尺寸较大，二次风 穿透距离较短，炉内扰动效果有限，无法实际炉内烟气旋转燃烧；
[0012] 4)、提高锅炉分离器分离效率、循环倍率，造成设备运行电耗增加及炉内磨损增 大，由于循环灰量大，锅炉煤种适应能力差。
[0013] 经检索，专利号为02223608.2，名称为"高、低混合流速循环炉内强旋燃烧循环流 化床锅炉"的专利提供的技术方案，其布置有炉膛、第一燃贬段和第二燃贬段Ξ个燃烧段， 燃煤颗粒在炉内的燃烧时间有所增加，但燃煤颗粒与空气相互间的扰动性较差，其一次性 通过炉膛燃烧的份额仍只有60%~70%。
[0014] 因此降低设备成本，减少锅炉S〇2、NOx排放，增大燃煤颗粒一次性通过炉膛燃烧的 份额，提高锅炉燃烧效率及锅炉热效率，降低运行电耗及设备磨损，解决节能与环保之间的 矛盾是循环流化床锅炉未来的发展方向。 【实用新型内容】
[0015] 为克服现有循环流化床锅炉技术的不足，本实用新型提供一种燃烧率高、能耗低、 结构简单的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉。具体方案如下：
[0016] -种炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，包括炉壁W及均设置在所述炉壁内部的主炉 膛、顶部与旋风分离器的进口连通的分离室和与所述旋风分离器的出口连通的预热腔，所 述主炉膛的下部设有燃煤进口W及位于所述燃煤进口下方且与所述主炉膛连通的风室，还 包括设置在所述炉壁内且用于将主炉膛内未完全燃烧的混合物进行强化燃烧的强旋燃烧 室，所述强旋燃烧室位于所述主炉膛和所述分离室之间，所述强旋燃烧室的侧壁上设有与 所述主炉膛相通的至少一个烟气入口通道，所述强旋燃烧室的上部与所述分离室相通。
[0017] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述主炉膛为供燃煤颗粒燃烧的带空腔的方 形结构;所述强旋燃烧室的水平截面为方形，其四角为平滑过渡的弧形结构;所述旋风分离 器为低阻旋风分离器;所述分离室及强旋燃烧室的底部设有用于将未燃贬颗粒返回至所述 主炉膛的返料装置。
[0018] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述烟气入口通道的数量为两个，其垂直截 面的形状均呈长条形，且两者等高设于所述强旋燃烧室侧壁的上部。
[0019] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述烟气入口通道位于所述强旋燃烧室的3/ 5~V5高度处，且烟气入口通道顶部高度小于强旋燃烧室上部烟气出口通道的底部高度。
[0020] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述烟气入口通道的出口向下倾斜设置，且 其中屯、轴线与水平线呈18°~20°的夹角。
[0021] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述烟气入口通道的长度为500mm~600mm， 所述强旋燃烧室侧壁的厚度为130mm~150mm，所述烟气入口通道的烟气流进所述强旋燃烧 室的速度为18m/s~22m/s。
[0022] 根据本实用新型的一个优选实施例，还包括由下至上设置在所述预热腔内的一级 空气预热器和二级空气预热器，所述二级空气预热器通过空气流通管与所述风室连通。
[0023] 根据本实用新型的一个优选实施例，所述风室的顶部与所述主炉膛之间设有布风 板。
[0024] 根据本实用新型的一个优选实施例，还包括省煤器，所述省煤器包括高溫省煤器 和低溫省煤器，所述高溫省煤器设于所述低溫省煤器上方;还包括均设置在所述预热腔内 且由下至上依次设置在所述二级空气预热器上方的省煤器和过热器，所述省煤器包括高溫 省煤器和低溫省煤器，所述高溫省煤器设于所述低溫省煤器上方;所述过热器包括高溫过 热器和低溫过热器，所述高溫过热器设于所述低溫过热器上方。
[0025] 本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
[0026] 1、本技术方案提供的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，在炉膛内设置强旋燃烧室， 较大程度地增加了烟气的在炉膛内的扰动及燃烧强度，有效实现了炉内烟气的旋转燃烧， 使烟气在炉膛内的燃烧时间增加，大大提高了燃煤颗粒的燃烧效率。
[0027] 2、本技术方案在提高燃煤颗粒的燃烧效率的同时，大大降低了系统阻力及锅炉辅 机运行能耗。
[0028] 3、本技术方案在炉膛内增加强旋燃烧室，即在炉膛内仅仅增加一炉壁，结构简单、 钢耗成本低。
[0029] 4、传统的锅炉只能通过提高旋风分离器的分离效率及循环倍率来增加燃烧效率， 设备磨损及能耗大大增加，本技术方案采用强旋燃烧室后，提高了炉膛内的燃煤燃烧率，减 轻了旋风分离器的负担，延长了旋风分离器的使用寿命。
[0030] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优 点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获 得其它的附图，其中：
[0032] 图1为本实用新型提供的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉的结构示意图；
[0033] 图2为图1中的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉的烟气入口通道的A向视图；
[0034] 图3为图1中的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉的强旋燃烧室的B-B剖视图；
[0035] 图中：1、炉壁，2、主炉膛，3、埋管，4、强旋燃烧室，41、前炉壁，42、后炉壁，43、烟气 入口通道，44、导流凸台，5、布风板，6、风室，7、一级空气预热器，8、返料装置，9、二级空气预 热器，10、省煤器，11、过热器，12、旋风分离器，13、返料管，14、分离室，15、预热腔。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整 的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0037] 实施例1，请参阅图1~图3,一种炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，包括炉壁及均 设置在所述炉壁1内部的主炉膛2、顶部与旋风分离器12的进口连通的分离室14和与所述旋 风分离器12的出口连通的预热腔15,所述主炉膛2的下部设有燃煤进口 W及位于所述燃煤 进口下方且与所述主炉膛2连通的风室6,还包括设置在所述炉壁1内且用于将主炉膛2内未 完全燃烧的混合物进行强化燃烧的强旋燃烧室4,所述强旋燃烧室4位于所述主炉膛2和所 述分离室14之间，所述强旋燃烧室4的前炉壁41上设有与所述主炉膛2相通的至少一个烟气 入口通道43,所述强旋燃烧室4的上部与所述分离室14相通。
[0038] 进一步地，所述强旋燃烧室4的水平截面为方形，其四角为平滑过渡的圆弧。燃煤 颗粒的烟气从所述烟气入口通道43进入强旋燃烧室4，较小的烟气入口通道43使烟气加速 并W切向进入所述强旋燃烧室4,高速冲击与其相对的后炉壁42,随后烟气改变方向，圆弧 方形结构使烟气绕强旋燃烧室4的炉壁内侧旋转，从而更好地增加烟气扰动，空气与燃煤 颗粒得到充分混合，强扰动增加颗粒碰撞，有利于解决灰包碳(外表面燃烧，内核未燃烧的 燃煤颗粒)现象，使其在强旋燃烧室4内停留更长时间，达到充分燃烧的目的。进一步地，所 述旋风分离器12为低阻旋风分离器。低阻旋风分离器阻力小，分离效率适中，循环倍率低， 可降低旋风分离器的磨损，减少能耗，节约能源。所述分离室14及强旋燃烧室4的底部设有 用于将烟气中未燃贬颗粒返回至所述主炉膛2循环燃烧的返料装置8。
[0039] 进一步地，所述烟气入口通道43的数量为两个，其形状呈长条形，且两入口通道43 彼此等高设置于所述前炉壁41两侧，如图3,高速烟气在强旋燃烧室4内形成两股反向旋转 气流，可使烟气的扰动更充分，扰动量更大，从而使燃烧率更高。
[0040] 进一步地，所述烟气入口通道43位于所述强旋燃烧室4的前炉壁41竖直高度的3/5 ~V5处，且烟气入口通道43顶部高度小于强旋燃烧室4上部烟气出口通道的底部高度。该 高度使所述烟气入口通道43位于所述主炉膛2的上部位置，燃煤颗粒进入主炉膛2后预热并 得到部分燃烧，因主炉膛2上部空间有限，未燃尽的颗粒随烟气进入所述强旋燃烧室4进行 进一步的强化燃烧。
[0041 ] 进一步地，两烟气入口通道43对称设于所述前炉壁41。所述烟气入口通道43可对 烟气起到导流与加速作用，使烟气在进入所述强旋燃烧室4内一段距离后再释放，可避免烟 气过早朝各个方向分散，使烟气在与其相对的后炉壁42上的导流凸台44相撞后更容易产生 扰动，运动方向如图3所示，可促进充分燃烧。
[0042] 进一步地，所述烟气入口通道43从所述主炉膛2向下倾斜18°~20°指向所述强旋 燃烧室4。此角度的设置使烟气进入所述强旋燃烧室4后倾斜向下运动，避免烟气短路流向 所述强旋燃烧室4出口，有效利用强化燃烧室4的空间，延长烟气停留时间，即：尽量使烟气 在强化燃烧室4下部扰动、旋转燃烧后再进入所述旋风分离器12排出。
[0043] 进一步地，所述烟气入口通道43的长度为500mm~600mm，所述前炉壁41的厚度为 130mm~150mm，烟气入口通道43的该长度可保证烟气与烟气中燃煤颗粒的速度同步达到 18m/s~22m/s。提升扰动、碰撞、旋转效果。
[0044] 进一步地，还包括由下至上设置在所述预热腔15内的一级空气预热器7和二级空 气预热器9,所述二级空气预热器9通过空气流通管与所述风室6连通。二级预热器的设置 使空气被充分加热，进入主炉膛2后与燃煤颗粒充分混合，燃烧更充分。
[0045] 进一步地，所述风室6的顶部与所述主炉膛2之间设有布风板5。
[0046] 进一步地，所述省煤器10包括高溫省煤器和低溫省煤器，所述高溫省煤器设于所 述低溫省煤器上方;所述过热器11包括高溫过热器和低溫过热器，所述高溫过热器设于所 述低溫过热器上方;还包括均设置在所述预热腔15内且由下至上依次设置在所述二级空气 预热器9上方的省煤器10和过热器11，所述省煤器10包括高溫省煤器和低溫省煤器，所述高 溫省煤器设于所述低溫省煤器上方;所述过热器11包括高溫过热器和低溫过热器，所述高 溫过热器设于所述低溫过热器上方。所述低溫省煤器与所述高溫省煤器配合，可充分利用 从过热器排出的烟气的热量，进一步节约能源。所述高溫过热器与所述低溫过热器可加热 提供不同溫度的蒸汽，充分满足生产生活需要。
[0047] 本技术方案的原理如下：
[0048] 空气通过如附图1中炉内强旋燃烧循环流化床锅炉的右侧入口进入，经过一级空 气过热器巧日热，随后经二级空气预热器8加热，继续沿管路向左下方运动，最后进入主炉膛 2。
[0049] 原煤经过粉碎加工成燃煤颗粒，通过锅炉左侧的料斗进入主炉膛2,与从右侧管路 进入的空气混合，主炉膛2下方的风室6和布风板5及其他相应组件形成燃烧系统，吹动燃煤 颗粒和空气不断翻腾(沸腾），从而使燃煤颗粒充分燃烧。所述返料装置8包括返料管13,该 装置用于回收强化燃烧室4及旋风分离器12分离下来的未燃尽颗粒，并送回主炉膛2进行循 环燃烧。埋管3的主要作用为提高锅炉负荷、保证主炉膛2下部燃烧区的溫度，防止灰渣结 焦。
[0050] 实施例2~4
[0051] 实施例2~4与实施例1的不同之处仅在于烟气入口通道43的数量和形状，详见表 1〇
[0052] 表1实施例2~4的部分参数统计表
[0化3]
[0055] 实施例1~4与现有技术的性能比较详见表2。
[0056] 表2现有技术W及实施例1~4的部分参数统计表 [0化7]
[005引 W上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围， 凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用 在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，包括炉壁（1)以及均设置在所述炉壁（1)内部的 主炉膛(2)、顶部与旋风分离器（12)的进口连通的分离室（14)和与所述旋风分离器（12)的 出口连通的预热腔（15)，所述主炉膛（2)的下部设有燃煤进口以及位于所述燃煤进口下方 且与所述主炉膛(2)连通的风室(6)，其特征在于，还包括设置在所述炉壁（1)内且用于将主 炉膛（2)内未完全燃烧的混合物进行强化燃烧的强旋燃烧室(4)，所述强旋燃烧室(4)位于 所述主炉膛（2)和所述分离室（14)之间，所述强旋燃烧室（4)的侧壁上设有与所述主炉膛 (2)相通的至少一个烟气入口通道(43)，所述强旋燃烧室（4)的上部与所述分离室（14)相 通。2. 根据权利要求1所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述主炉膛（2) 为供燃煤颗粒燃烧的带空腔的方形结构;所述强旋燃烧室(4)的水平截面为方形，其四角为 平滑过渡的弧形结构;所述旋风分离器（12)为低阻旋风分离器;所述分离室（14)及强旋燃 烧室(4)的底部设有用于将未燃烬颗粒返回至所述主炉膛(2)的返料装置(8)。3. 根据权利要求1所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述烟气入口通 道(43)的数量为两个，其垂直截面的形状均呈长条形，且两者等高设于所述强旋燃烧室(4) 侧壁的上部。4. 根据权利要求3所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述烟气入口通 道(43)位于所述强旋燃烧室(4)的3/5~4/5高度处，且烟气入口通道(43)顶部高度小于强 旋燃烧室(4)上部烟气出口通道的底部高度。5. 根据权利要求4所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述烟气入口通 道(43)的出口向下倾斜设置，且其中心轴线与水平线呈18°~20°的夹角。6. 根据权利要求5所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述烟气入口通 道(43)的长度为500_~600_，所述强旋燃烧室(4)侧壁的厚度为130_~150_，所述烟气 入口通道(43)的烟气流进所述强旋燃烧室(4)的速度为18m/s~22m/s。7. 根据权利要求6所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，还包括由下至 上设置在所述预热腔（15)内的一级空气预热器(7)和二级空气预热器(9)，所述二级空气预 热器(9)通过空气流通管与所述风室(6)连通。8. 根据权利要求6所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，所述风室(6)的 顶部与所述主炉膛(2)之间设有布风板(5)。9. 根据权利要求7所述的炉内强旋燃烧循环流化床锅炉，其特征在于，还包括省煤器 (10)，所述省煤器（10)包括高温省煤器和低温省煤器，所述高温省煤器设于所述低温省煤 器上方;还包括均设置在所述预热腔（15)内且由下至上依次设置在所述二级空气预热器 (9)上方的省煤器（10)和过热器（11)，所述省煤器（10)包括高温省煤器和低温省煤器，所述 高温省煤器设于所述低温省煤器上方;所述过热器（11)包括高温过热器和低温过热器，所 述高温过热器设于所述低温过热器上方。
【文档编号】F23C10/28GK205560718SQ201620206728
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】曹连新
【申请人】湖南科汇节能环保股份有限公司