一种物料分离与传热于一体循环流化床锅炉的制作方法

专利名称：一种物料分离与传热于一体循环流化床锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业锅炉，广泛适用于非密闭低、高温热水，相变换热热水，高、 中、低压蒸汽；尤其涉及一种小型热电联产低、中循环倍率的循环流化床锅炉，并可向中、大 型高循环倍率发展的新型循环流化床锅炉。
背景技术：
循环流化床锅炉技术是近些年来在国际上发展起来的一代高效、低污染清洁燃烧 技术，其主要特点在于低排放、燃烧效率高，而且具有燃料适应性广，负荷调节性能好，灰渣 易于综合利用等优点，因此在国际上得到迅速的商业推广。在我国目前节能环保要求日益 严格、煤种多变、原煤直接燃烧比例高、燃煤与环保的矛盾日益突出全球发展低碳经济的大 背景下，循环流化床锅炉已成为首选的高效低污染热能动力设备。 据工业锅炉杂志报导，目前我国工业锅炉在用总台数52万台，< 35t/h的锅炉约 占总容量的98. 9% ， 1 10t/h的占80% ，根据我国国情小型工业锅炉的数量在较长时间内 仍占据首位。据节能环保杂志报导，美国卡特执政期间出台一项政策，使原来各宾馆、学校、 医院、厂矿等的小型供热锅炉，绝大多数都改为先发电后供热的小热电，全国一下子就增加 了几千万千瓦电力，而且是高效率、低能耗的电力。北欧的丹麦为提高能源利用率，也做到 了充分利用热用户发展没有冷端损失的热电项目，全国没有只供热不发电的锅炉房。实践 证实小热电比最现代化的大火电都节能显著。 我国现有52万台工业锅炉，如果向美国、丹麦那样，每年可为国家节约几亿吨标 准煤，每年社会效益2000亿元以上。因此发展节能、降耗、减排的小型热电联产循环流化床 锅炉和工业蒸汽循环流化床锅炉，具有国家战略意义。 目前我国循环流化床锅炉结构处于同质化，> 35吨大都是横置单锅筒，< 35吨到 最小4吨大都是横置双锅筒，尤其是< 35吨的锅炉其性能和成本严重影响着市场推广，主 要原因是物料分离方式的影响，市场上流行的较好的物料分离方式有两种， 一种是旋风分 离成熟技术，一种是水冷旋涡内分离新技术；旋风分离的优点是分离效率高，缺点是体积高 大、成本高；阻力大电耗高，容易高温结焦，锅炉启停慢热损失大；负荷调节性能差，烟尘的 初始排放浓度高。水冷旋涡内分离的优点是结构紧凑体积小，可避免高温结焦，缺点是制造 工艺复杂、阻力大电耗高，飞灰量大含炭量高、烟尘的初始排放浓度高。 物料分离称为循环流化床锅炉的心脏，直接影响着锅炉的性能和成本，影响着高 效、低污染清洁燃烧技术的推广和应用，突破这一技术关键和锅炉结构的全面创新，可显著 提高锅炉性能，大幅度降低锅炉成本，在全球发展低碳经济的大背景下，具有重要的现实意 义。

发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种节能降耗减排显著、工艺先 进、制造安装简单、成本低的物料分离与传热于一体的循环流化床锅炉。
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本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种物料分离与 传热于一体的循环流化床锅炉，包括由前墙、后墙、两侧对称墙、上方顶棚墙和下方料仓构 成的本体；所述本体内设置有主燃室和锅筒；所述锅筒连通下集箱，所述下集箱连通上集 箱；所述主燃室的后面设置有第一级物料分离单元，所述第一级物料分离单元通过导向烟 气下上折转墙从前向后分隔成下行烟室和上行烟室，所述下行烟室和上行烟室通过密封安 装在它们下面具有转弯通道扩大空间的料仓连通，所述第一级物料分离单元的前上部与所 述主燃室连通，所述第一级物料分离单元的后上部连通烟道，所述第一级物料分离单元的 四壁均为连接在所述上集箱和下集箱之间的受热水冷壁。 所述锅筒为纵置式；所述烟道为环形烟道，所述环形烟道包括左右纵向烟道和横 向烟道，所述纵向烟道内设有多排对流管束，所述多排对流管束的最内侧管形成所述纵向 烟道的侧对称水冷壁；所述侧对称水冷壁与对应的所述侧对称墙密封形成所述纵向烟道； 所述横向烟道由所述主燃烧室的前墙和该锅炉的前墙密封连接形成。 所述第一级物料分离单元的后面设置有第二级物料分离单元，所述第二级物料分 离单元的前上部与所述第一级物料分离单元连通，所述第二级物料分离单元的后上部连通 所述烟道。 所述第二级物料分离单元的结构与所述第一级物料分离单元的结构相同。 所述锅筒为横置式，所述横置式锅筒的前端为第一级物料分离单元，所述烟道为
竖井式烟道；所述横置式锅筒包括上锅筒和下锅筒，所述上锅筒和下锅筒之间连通有多排
对流管束，所述多排对流管束的最前排管束形成第一级物料分离单元的横管屏，所述多排
对流管束的最后排管束的垂直段形成所述竖井式烟道前墙的水冷壁，所述对流管束左右侧
最外侧的对流管束分别形成侧对称水冷壁，所述侧对称水冷壁的上下端分别与上、下锅筒
的外面密封连接，所述侧对称水冷壁的前端与所述横管屏的两侧密封连接，所述侧对称水
冷壁的后端与所述竖井式烟道的前墙密封连接，所述横管屏的上部设有出烟口 ；上端与所
述上锅筒连通并与其外面密封连接的第二导向烟气下上折转墙将所述横管屏和所述竖井
式烟道的前墙之间的空间分割成对流下行烟道和对流上行烟道，所述对流下行烟道和所述
对流上行烟道的下面密封安装有灰斗。 所述第二级物料分离单元包括下行烟室及密封连接在其下部的料仓。
所述第二级物料分离单元的下行烟室内设置有省煤器。
所述烟道为竖井式烟道。 所述受热水冷壁为全膜式壁结构或半膜式壁结构或全光管浇注耐火材料结构。
所述导向烟气下上折转墙为全膜式壁结构或半膜式壁结构或全光管浇注耐火材 料结构或干耐火墙结构 本发明具有的优点和积极效果是烟气在炉内多个辐射传热空间下上多回程流 动，在辐射传热空间内便于布置多级卧式过热器和再热器，在相同和大幅度降低炉体高度 的条件下，辐射受热面积大、烟气流程长，增加可燃物在炉内的停留时间，降低飞灰量和飞 灰含碳量，提高热效率；锅炉本体纵横连通，不仅整体性防震能力强而且水分配均匀、锅水 自然循环上升下降自动调节，水循环安全可靠；锅炉容量由目前最小到4吨实现最小到1吨 并能达到理想的性能指标和低成本高品质。低、中循环倍率实现1-220吨可向更大容量发 展。高循环倍率的循环流化床锅炉采用惯性重力分离两级组合或惯性重力分离与旋风分离
53 两级组合向中、大型新型循环流化床锅炉发展。 本发明中锅筒为纵置式结构的彻底改变了目前国际国内流行的循环流化床锅炉 同质化的结构形式，显著提高了锅炉性能，大幅度降低了锅炉成本，实现六大改变六大突 破。 六大改变第一是结构形式改变，由单锅筒横置式对流受热面与锅筒两体结构，改 变为单锅筒纵置式全膜式壁辐射和对流受热面与锅筒一体结构。第二是物料分离方式改 变，由采用非受热面的旋风分离器或惯性分离器改变为不用任何专门装置及分离元件，由 辐射受热面空间自然构成的膜式水冷壁惯性重力分离器。第三是锅炉本体支撑方式改变， 由非受热面钢架悬吊改变为锅炉本体受热面自支撑。第四是辐射对流受热形式改变，由水 冷壁单面受热和对流管束横式布置改变为水冷壁全部双面受热，对流管束立式布置。第五 是燃烧室和烟气回程改变，由单燃烧室和烟气两回程改变为主、副燃烧室和燃尽室及烟气 四至六回程。第六是风帽间距和播煤风风道的改变，縮小常规风帽间距和与其相匹配的风 帽孔径以及风向角度的严格控制，播煤风由单风道改为上下双风道。 六大突破第一是减少非受热面物料分离空间，结构紧凑体积小，> 75吨锅炉在 降低炉体高度20% _30%的条件下辐射受热面积大、烟气流程长；工艺先进、结构简单。第 二是实现物料分离与辐射传热双功能，物料分离效率高、不结焦；锅炉启停快，负荷调节性 能好。节省分离器耐热钢骨架100%，节省分离器耐高温耐磨材料90%，节省分离器安装成 本70%，节省引风机电耗20%以上。第三是节省非受热面钢架30%_50%。第四是显著提 高受热面的有效利用率和换热效果，大大减少对流受热面积灰，降低清灰强度，利于运行效 率的稳定。第五是辐射受热面积大、烟气流程长；烟尘经炉内多回程扩容减速重力沉降，不 仅利于提高热效率，而且烟尘的原始排放浓度低于国标3-5倍，节省除尘器投资30% 。第六 是显著改善燃料流化和密相区的燃烧工况，使小型锅炉的燃烧效率即炉渣含炭量可与大型 锅炉相媲美。


图1是本发明第一方案的主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是本发明第二方案的主视图；
图5是图4的B-B剖视图；
图6是本发明第三方案的主视图；
图7是本发明第四方案的主视图；
图8是本发明第五方案的主视图；
图9是本发明第六方案的主视图。 图中1是落渣管、2是等压风箱、3是风帽、4是给煤机、5是高温耐磨材料、6是横 集箱、7是钢架、8是水冷壁、9是侧对称下集箱、10是下横集箱、11是除灰门、12是前横水冷 壁、13是后横水冷壁、14是前墙水冷壁、15是横向烟道、16是导向烟气下上折转墙、17是下 降管、18是主燃室、19是副燃室、20是侧对称上集箱、21是上横集箱、22是前墙、23是过热 器、24是纵置锅筒、25是上横集箱、26是上横集箱、27是烟墙、28是上横集箱、29是上横集
6箱、30是燃尽一室、31是横管屏、32是左纵向烟气进口、33是燃尽二室、34是排烟口、35是 后墙水冷壁、36是下横集箱、37是吹灰口、38是下横集箱、39是料仓、40是下横集箱、41是 转弯通道扩大空间、42是料腿、43是料仓、44是料腿、45是返料阀、46是下横集箱、47是返 料腿、48是左纵向烟道、49是连通管、50是连通管、51是顶棚管、52是顶棚墙、53是烟气小 截面出口、54是侧对称水冷壁、55是侧对称对流膜式壁、56是右纵向烟道、57是侧对称墙、 58是对流管束、59是钢架、60是落灰斗、61是小纵集箱、62是上横集箱、63是烟气大截面出 口 、64是燃尽三室、65是竖井烟道、66是省煤器、67是第二导向烟气下上折转墙、68是下横 集箱、69是省煤器、70是空气预热器、71是转弯通道扩大空间、72是料仓、73是排烟口、74 是侧对称水冷壁、75是下排气旋风分离器、76是导汽管、77是横置上锅筒、78是对流下行烟 道、79是对流上行烟道、80是竖井式烟道的前墙、81是横置下锅筒、82是侧对称下集箱、83 是上中心集箱。
具体实施例方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下 本发明涉及一种工业锅炉，广泛适用于非密闭低、高温热水、相变换热热水，高、中 低压蒸汽；尤其涉及一种小型热电联产低、中循环倍率的循环流化床锅炉，并可向中、大型 高循环倍率发展的新型循环流化床锅炉。涉及改进各种循环流化床锅炉的结构设计和对旧 层燃链条锅炉和传统循环流化床锅炉的改造。 本发明的目的是彻底改变现有小型循环流化床锅炉的缺点，提供一种节能降耗减 排显著、工艺先进、制造安装简单，锅炉容量最小到1吨大到220吨或更大空间发展的小型 低、中循环倍率的循环流化床锅炉，并向中、大型高循环倍率的新型循环流化床锅炉发展。
实施例1 : 请参阅图1 图3，一种纵置全膜式壁物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，包 括由前墙22、后墙、两侧对称墙、上方顶棚墙52和下方料仓43、39构成物料分离与传热于 一体循环流化床锅炉本体，所述锅炉设有主燃烧室18和锅筒24，其特点是，所述主燃烧室 18的后面依次连通有第一级或第二级两级物料分离单元，其中第一级物料分离单元包括由 导向烟气下上折转墙16前后依次分隔成的副燃烧室19和燃尽一室30，副燃烧室19和燃 尽一室30通过它们下面密封连接的具有烟气转弯通道扩大空间41的料仓43连通，副燃烧 室19的上部与主燃烧室18相通，燃尽一室30的上部与第二级物料分离单元连通，主燃烧 室18与第一级物料分离单元通过后横水冷壁13分隔，第一级物料分离单元和第二级物料 分离单元通过横管屏31分隔，第二级物料分离单元包括下部密封连接有料仓39的燃尽二 室33。主燃烧室18和第一级、第二级两级物料分离单元的侧面为与其密封的侧对称水冷 壁54，主燃烧室18设有与侧对称水冷壁54密封连接的前横水冷壁12，燃尽二室33设有与 侧对称水冷壁54密封连接的后墙水冷壁35。相互并列的前横水冷壁12、后横水冷壁13、 导向烟气下上折转墙16、横管屏31和后墙水冷壁35的上端分别与上横集箱21、25、26、28、 29的下部连通并与外侧密封连接，它们的下端分别与下横集箱10、46、40、36、38的上部连 通并与外侧密封连接，导向烟气下上折转墙16的上方设有燃尽一室30的密封烟墙27，所 述上横集箱21、25、26、28、29的上部与锅筒24的下部通过连通管49、50连通，所述上横集箱21、25、26、2S、29的外侧端连通侧对称上集箱20，下横集箱10、46、40、36、38的外侧连通 侧对称下集箱9，锅筒24底部通过多根下降管17连通侧对称下集箱9、横集箱6、小纵集箱 61，两根侧对称下集箱9之间连通有多根下横集箱10、46、41、36、38。顶棚墙52内设有顶棚 管51，顶棚管51的上端与锅筒24连通并与其外侧密封，下端与侧对称上集箱20连通并与 其外侧密封。 本实施例的另一个特点是烟道本实施例设有环形烟道，所述环形烟道包括相互 连通的左纵向烟道48、横向烟道15和右纵向烟道56，所述环形烟道的烟气进口 32设在左 侧对称水冷壁54后部，出口与该锅炉的排烟口 34连通。其中，左纵向烟道48的结构为左 侧对称水冷壁54上端与左侧对称上集箱20连通并与其外侧密封连接，下端与左侧对称下 集箱9连通并与其外侧密封连接；左侧墙57设置有侧对称对流膜式壁55，侧对称对流膜式 壁55的上端与左侧对称上集箱20连通并与其外侧密封连接，侧对称对流膜式壁55外侧与 左侧墙57之间装有耐火保温材料，下端敞口，敞口的下方密封连接有落灰斗60，侧墙57内 设有吹灰口 37，在左侧对称水冷壁54和左侧墙57之间形成左纵向烟道48。横向烟道15的 结构为前横水冷壁12上端与上横集箱21连通并与其外侧密封连接，下端与下横集箱10 连通并与其外侧密封连接；前墙水冷壁14上端与上横集箱21连通并与其外侧密封连接，下 端与下横集箱IO连通并与其外侧密封连接，在前墙水冷壁14和前横水冷壁12之间形成横 向烟道15，横向烟道15的底部外端设有除灰门11。在右侧对称水冷壁54和右侧墙57之 间形成右纵向烟道56，结构与左纵向烟道48的结构对称。在左纵向烟道48和右纵向烟道 56内横向设有多排对流管束58，所述对流管束58的上端与侧对称上集箱20连通，下端与 侧对称下集箱9连通。 本实例中的第一级物料分离单元由副燃室、燃尽一室、转弯通道扩大空间和料仓 自然构成。副燃室的前壁与主燃室后壁同壁，后壁是导向烟气下上折转墙，侧壁是水冷壁， 顶部是水冷顶棚；燃尽一室的前壁与副燃室后壁同壁，侧壁和顶部是与副燃室一体的延长 段，后壁与第二级物料分离单元的燃尽二室同壁，底部是料仓；第二级物料分离单元的燃尽 二室由燃尽一室后壁两侧和顶棚依次向后延续增加一个燃尽二室和一个料仓，烟气出口从 上部进入环形对流烟道。物料分离由导向烟气下上折转墙强制烟气从主燃室出口急转直下 经副燃室直冲料仓，烟气急转的离心力和拽引力，气固同向直下的吹力加重力，显著提高了 惯性重力分离性能，当烟气经转弯通道大扩容又重力沉降于料仓，依次向后、下、上往返大 扩容实现物料高效惯性重力分离和与受热面充分换热。 本实施例为纵置锅筒低、中循环倍率惯性重力分离1. 5级组合，辐射和对流与锅 筒一体结构，烟气六回程。辐射对流烟道便于采用全膜式壁结构，膜式水冷壁和膜式屏全部 双面受热，炉体密封性能好，降低排烟损失，对流管束立式布置横向冲刷，热阻小传热系数 高，减少受热面积灰，稳定运行效率，降低清灰操作强度。 烟墙27的上端与锅筒24底部、顶棚管51紧靠密封，其下端与上横集箱26的上部 紧靠密封，连通管49和连通管50在其中间用耐火材料浇筑成一体，横管屏31上部的烟墙 构造及其上下端的连接结构和烟墙27相同，不同的是，折转墙上的烟墙27是封闭的，横管 屏31上的烟墙设有烟气小截面出口 53其方位与左纵向烟气进口 32横向相反一侧。
上横集箱21 、 25、 26、 28、 29和下横集箱10、46、40、 36、 38从前至后依次不同间距或 相同间距布置，它们的两端分别与侧对称上集箱20和侧对称下集箱9的内侧纵向中心连
8通。 前、后横水冷壁12、13、导向烟气下上折转墙16、横管屏31、后墙水冷壁35、前墙水 冷壁14的两侧分别与侧对称水冷壁54密封连接，以构成主燃烧室18、副燃烧室19、燃尽一 室30、燃尽二室33。 料仓43的上端前、后、左、右分别与下横集箱46、36和侧对称下集箱9的下端密封 安装，以形成一级物料分离；料仓39的上端前、后、左、右分别与下横集箱36、38和侧对称下 集箱9的下端密封安装，以形成二级物料分离。 侧对称水冷壁54的上端与侧对称上集箱20的内侧连通，下端与侧对称下集箱9 的内侧连通，对流管束58与侧对称水冷壁54均距纵、横叉排或顺排多排或外侧排列，对流 管束58的最外侧一排形成侧对称对流膜式壁55，对流管束58的上下两端分别与侧对称上、 下集箱20、9径向连通，侧对称水冷壁54与侧对称对流膜式壁55之间对流管束的间距间隙 左侧组为左纵向烟道48的烟气通道，右侧组为右纵向烟道56的烟气通道，前墙水冷壁14 和前横水冷壁12之间的空间为横向烟道15。燃尽一室30上部的烟气小截面出口 53，左纵 向烟道48的烟气进口 32、排烟口 34可是圆形、矩形或方形。 多根下降管17的上端与锅筒24前、后端底部两侧连通，下端与侧对称下集箱9、横 集箱6、小纵集箱61连通；前、后横水冷壁12、13，侧对称水冷壁54、前、后墙水冷壁14、35、 导向烟气下上折转墙16、侧对称墙水冷壁，可采用全膜式壁结构，半膜式壁结构，全光管与 耐火材料密封结构，半光管与耐火材料密封结构。 侧对称上、下集箱20、9连通的多排对流管束58与烟气进行对流传热，前横水冷壁 12、后横水冷壁13、导向烟气下上折转墙16、横管屏31和后墙水冷壁35与烟气进行辐射传 热。烟气六回程。 落灰斗60纵向布置多个，其上端与侧对称下集箱9的外侧下部及钢架59连接，并 用耐火材料保温和密封，其下端连通落灰管，落灰管在便于操作的位置安装放灰阀，底端连 通排灰管，检查孔(人孔)安装在料仓43、39的任意一侧便于操作或进入处。落渣管1、等 压风箱2、风帽3、给煤机4、密相区高温耐磨材料5以及锅筒24顶部的各种仪表阀门均按现 有技术设计布置，炉墙和水冷壁8属公知常识，在此不累述。炉体前、后、左、右两侧和上部 顶棚管52均装填保温材料外加包装板密封。二次风口、测量孔、观察孔、防爆门等分别安装 在侧对称下集箱9下部或侧对称上集箱20上部任意一侧，侧对称上下集箱单排管布置的不 受此局限。锅炉底部支撑前、后两端可用混凝土支墩或钢架7，中间段采用钢架或混凝土根 据具体情况设计布置。 本实施例为纵置锅筒辐射对流传热于一体结构、炉体两侧多排对流管束降低烟气 温度，可采用轻型炉墙降低炉体重量节省安装成本和耐火保温材料。纵置式炉本体受热 面自支撑可节省钢架30%。用惯性重力分离替代旋风分离，纵、横置式可节省分离器骨架 100%，节省耐磨材料90%，节省引风机电耗20%以上，节省分离器安装成本70%，节省除 尘器投资30%，降低受热面清灰强度60%，烟尘的初始排放浓度低于国标35倍。
实施例1的工作原理 流化床燃烧是床料在流化状态下进行的一种燃烧，其燃料可以为化石燃料、工农 业废弃物和各种劣质燃料，生物质流化燃烧或生物质与煤混合燃烧。 一般粗重的粒子在主 燃烧室18下部燃烧，细粒子在主燃烧室18上部燃烧，被吹出主燃烧室18的细粒子经过副燃烧室19和燃尽一室30、燃尽二室33继续燃烧，颗粒物在大空间内重力沉降，再经流向 180度急转弯的惯性分离，使未燃尽的颗粒物分离到料斗43、39内，烟气通过燃尽室烟气小 截面出口 53进入燃尽二室33，再通过左纵向烟气进口 32进入左纵向烟道48向前行至横向 烟道15，烟气进入另一侧端，通过纵向烟道56，向后行通过排烟口 34，烟气在炉内6回程，进 入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟筒进入大气。 循环流化床锅炉燃烧在整个主燃烧室18内进行，而且主燃烧室内具有很高的颗 粒浓度，高浓度颗粒通过床层、主燃烧室18、副燃烧室19、燃尽一室30、燃尽二室33和物料 分离料仓43、39返料装置料腿44、42，返料阀45再返回主燃烧室18进行多次循环，颗粒在 循环过程中进行充分燃烧和传热。 锅炉给水经处理后进入锅筒24，经多根下降管17进入侧对称下集箱9、横集箱6、 小纵集箱61 ;燃料所产生的热量在主燃烧室内通过辐射和对流传导，由前、后横水冷壁12、 13、侧对称水冷壁54、导向烟气下上折转墙16、横管屏31、前后墙水冷壁14、35，顶棚管51 吸收，用以加热给水生成汽水混合物。生成的汽水混合物进入锅筒24，在锅筒24内进行汽 水分离。分离出的水进入下降管17继续参与水循环，分离出来的饱和蒸汽进入过热器23 继续加热变为过热蒸汽供给热能动力。
本实施例的烟路 流化床燃烧是床料在流化状态下进行的一种燃烧，其燃料可以为化石燃料、工农 业废弃物和各种劣质燃料，生物质流化燃烧或生物质与煤混合燃烧。 一般粗重的粒子在主 燃室18下部燃烧，细粒子在主燃室18上部燃烧，被吹出主燃室的细粒子在导向烟气下上折 转墙16的作用下强制气固两相经副燃室19直冲料仓43，烟气经转弯通道扩大空间41扩容 减速细颗粒继续重力沉降于料仓43，烟气经180度转向两次惯性分离经燃尽室30以低于 5米流速上行固体颗粒继续自然沉降，当通过燃尽室烟气出口 53时又以7-8米流速进入燃 尽二室33，提高扩容减速重力沉降的性能，使惯性分离和扩容重力沉降的细颗粒进入料仓 39，物料从料仓43和料仓39，经料腿44、42进入返料阀45经返料腿47进入主燃室18进行 多次循环燃烧；颗粒在循环过程中进行充分燃烧和传热。烟气经左纵向烟气进口 32进入左 纵向烟道48向前行至横向烟道15转向右行进入右纵向烟道56向后行至排烟口 34烟气在 炉内6回程，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟筒进入大气。 水路锅炉给水经处理后进入锅筒24，经多根下降管17，分别进入最底部小纵集 箱61 ，横集箱6或侧对称下集箱9的利于均匀供上升水需要的位置，燃料所产生的热量在主 燃室18内通过辐射和对流传导，由前横水冷壁12、后横水冷壁13、侧对称水冷壁54、烟气 下上折转墙16、横管屏31、前后墙水冷壁14、35、对流管束58、顶棚管51吸收，用于加热生 成汽水混合物。生成的汽水混合物分别进入锅筒后并进行汽水分离，分离出的水进入下降 管17反复分配至原各点继续参与水循环；分离出来的饱和蒸汽进入过热器23继续加热变 为过热蒸汽供给热能动力。
实施例2 : 请参见图4 图5，实施例2与实施例1的不同之处在于( 一 )主燃室后设有的 第二级物料分离单元，该第二级物料分离单元包括通过第二导向烟气下上折转墙67分隔 成的燃尽二室33和燃尽三室64以及密封安装在它们下面的具有转弯通道扩大空间71的 料仓72组成，导向烟气下上折转墙67上设有密封烟墙，导向烟气下上折转墙67上端与上
10横集箱62连接，下端与下横集箱68连接，连接结构与导向烟气下上折转墙16两端的连接结构相同。(二)与第二级物料分离单元连通的烟道为竖井式烟道65，竖井式烟道65内设置省煤器66、69和空气预热器70，竖井式烟道65的进烟口与第二级物料分离单元的燃尽三室上部的烟气大截面出口 63连通。其余结构与实施例l相同。本实施例为纵置锅筒高循环倍率惯性重力分离两级组合，侧对称集箱单排管束布置构成两侧膜式水冷壁74或光管水冷壁，对流受热的省煤器、空气预热器布置在竖井中，烟气六回程，排烟口 73设置在竖井式烟道65的后部。 本实施例的第二级物料分离单元为由燃尽一室后壁两侧和顶棚依次向后延续增
加两个燃尽室和一个料仓，烟气出口从上部进入对流竖井烟道。 本实施例的烟路为 烟气从主燃室18上升至顶后部出口进入副燃室19，在下上折转墙16的作用下，强制气固两相经副燃室19直冲料仓43，使细颗粒落入料仓；烟气经转弯通道扩大空间41细颗粒继续重力沉降，烟气返向上行进入燃尽一室30上行到顶部出口进入燃尽二室33直冲料仓72，烟气又经第二转弯通道扩大空间71，细颗粒继续重力沉降，烟气返向上行，经燃尽三室64上行至顶后部燃尽三室烟气大截面出口63，进入竖井烟道65，与省煤器66、69、空气预热器70对流换热后，烟气从排烟口 73进入除尘器、最后由引风机排至烟筒进入大气。
实施例3: 请参见图6，实施例3与实施例1的不同之处在于烟道为竖井式烟道65 ;燃尽二室33的下部取消料仓连通竖井式烟道65，燃尽一室30上部设有通向燃尽二室33的烟气大截面出口 63，燃尽二室33内设置省煤器66、69，竖井式烟道65内设置空气预热器70。侧对承集箱单排管束布置构成两侧膜式水冷壁或光管水冷壁(同实施例2)，对流受热面和尾部受热面布置在燃尽二室33和竖井65中，其余结构与实施例1相同。本实施例为纵置锅筒低、中循环倍率惯性重力单级分离，侧对承集箱单排管束布置构成两侧膜式水冷壁或光管水冷壁，对流受热面布置在燃尽二室33和竖井65中，烟气四回程。 本实施例的烟路烟气从主燃室18至燃尽一室30与实施例1相同，烟气从燃尽一室的大截面烟气出口 63进入竖井烟道65与省煤器66、69、空气预热器70对流换热后排出。
实施例4 : 请参见图7，实施例4与实施例1的不同之处在于( 一 )烟道为竖井式烟道65 ;(二 )主燃室后设有一级物料分离单元， 一级物料分离单元通过其烟气大截面出口 63与竖井式烟道65连通，竖井式烟道65内从上至下依次设有省煤器66、69，下排气旋风分离器75、空气预热器70，其余结构与实施例l相同。本实施例为纵置锅筒高循环倍率惯性重力分离与旋风分离两级组合，可縮短炉体长度，侧对承集箱单排管束布置构成两侧膜式水冷壁或光管水冷壁，对流受热的省煤器、空气预热器布置在竖井中、烟气四回程。
本实施例的烟路烟气从主燃室18至省煤器69与实施例4相同，烟气再流经竖井烟道中安装的旋风分离器75、空气预热器70后排出。
实施例5 : 请参见图8，本实施例与实施例4的不同之处在于锅筒为横置式。横置式上锅筒77和下锅筒81之间横向布置多排对流管束58，对流管束58的下端与下锅筒81连通，上端与上锅筒77连通，对流管束58的最前排形成第一级物料分离单元燃尽一室30的横管屏
1131，对流管束58的最后排的垂直段形成竖井前墙80的水冷壁，对流管束58左右侧最外侧的对流管束分别形成侧对称水冷壁，侧对称水冷壁的上下端分别与上、下锅筒77、81的外面密封连接，上述侧对称水冷壁的前端与横管屏31的两侧密封连接，后端与竖井前墙80密封连接，横管屏31的上部设有出烟口 ，上端与上锅筒77连通并与其外面密封连接的第二导向烟气下上折转墙67将横管屏31和竖井前墙80之间的空间分割成对流下行烟道78和对流上行烟道79，对流下行烟道78和对流上行烟道79的下面密封安装有灰斗60。其余结构与实施例4的结构相近。 本实例的烟气从主燃室18上升至顶后部，通过主燃室烟气出口进入副燃室19，在导向烟气下上折转墙16的作用下，强制烟气经副燃室19直冲料仓43，烟气经转弯通道扩大空间41返向上进入燃尽室30，上行至顶后部进入对流下行烟道78，行至底后部进入对流上行烟道79，行至顶后部进入竖井烟道65，通过省煤器66、69对流换热后排出。
本实例的水路，锅炉给水经处理后可首先进入省煤器66、69，然后进入上锅筒77，经多根下降管17，分别进入最底部小纵集箱61，横集箱6或侧对称下集箱82的利于均匀供上升水需要的位置，通过被加热管束进入侧对称上集箱，再通过导汽管76进入上锅筒77 ;对流管束58内的水混合上升下降，高温水上升至上锅筒77，低温水供给侧对称下集箱82再供给侧对称水冷壁，然后上升到侧对称上集箱20，再通过导汽管76进入上锅筒77，上锅筒77内的汽水混合物进行汽水分离，分离出的水进入下降管17再次分配至原各点继续参与水循环；分离出来的饱和蒸汽进入过热器23继续加热变为过热蒸汽供给热能动力。
本实施例为横置锅筒低、中循环倍率单级惯性重力分离，侧对称上下集箱分别与上下锅筒连通，单排管束构成两侧膜式水冷壁或光管水冷壁，副燃室和燃尽室顶棚为干墙结构，对流受热面立式布置，尾部受热面省煤器和空气预热器布置在竖井中、烟气六回程。
实施例6 : 请参见图9，本实施例与实施例5的不同之处在于( 一 )侧对称上集箱和侧对称
下集箱通过上中心集箱83及与其连通的导汽管76与上锅筒77连通；(二 )料仓43的位
置及导向烟气下上折转墙16的位置与实施例1相同，其余结构与实施例5相同。 本实施例为横置锅筒低、中循环倍率单级惯性重力分离，由上中心集箱、侧对承上
下集箱和横集箱分别连通辐射受热面管束，由导出蒸汽管将蒸汽从上中心集箱导入上锅
筒，对流受热面管束与上下锅筒连通安装在上中心集箱和上下侧集箱后端，尾部受热面省
煤器和空气预热器布置在竖井中，烟气六回程。 综上所述本发明的前横水冷壁12、后横水冷壁13、导向烟气下上折转墙16、横管屏31、前墙水冷壁14、后墙水冷壁35、第二导向烟气下上折转墙67、侧对称水冷壁54、74可采用全膜式壁结构、半膜式壁结构，全光管浇筑耐火材料结构。导向烟气下上折转墙16和第二导向烟气下上折转墙67可采用全膜式屏结构、半膜式屏结构、全光管水冷壁浇筑耐火材料结构、干烟墙结构。 采用本发明的低、中循环倍率循环流化床锅炉，惯性重力分离单级和1. 5级即可。高循环倍率的循环流化床锅炉，惯性重力分离两级组合。单级分离固体颗粒在炉内两次惯性分离， 一次重力沉降， 一次低速上行自然沉降；两级分离固体颗粒在炉内四次惯性分离，两次重力沉降，均实现物料分离效率高、不结焦、锅炉启停快，负荷调节性能好。根据实际需要可在多种方案中选择设计。低、中循环倍率的技术关键是烟气下、上行的不同烟气流速和转弯通道的烟气流速；高循环倍率的技术关键是转弯通道的烟气流速。 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
一种物料分离与传热于一体的循环流化床锅炉，包括由前墙、后墙、两侧对称墙、上方顶棚墙和下方料仓构成的本体；所述本体内设置有主燃室和锅筒；所述锅筒连通下集箱，所述下集箱连通上集箱；其特征在于，所述主燃室的后面设置有第一级物料分离单元，所述第一级物料分离单元通过导向烟气下上折转墙从前向后分隔成下行烟室和上行烟室，所述下行烟室和上行烟室通过密封安装在它们下面具有转弯通道扩大空间的料仓连通，所述第一级物料分离单元的前上部与所述主燃室连通，所述第一级物料分离单元的后上部连通烟道，所述第一级物料分离单元的四壁均为连接在所述上集箱和下集箱之间的受热水冷壁。
2. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述锅筒为纵置式；所述烟道为环形烟道，所述环形烟道包括左右纵向烟道和横向烟道，所述纵向烟道内设有多排对流管束，所述多排对流管束的最内侧管形成所述纵向烟道的侧对称水冷壁；所述侧对称水冷壁与对应的所述侧对称墙密封形成所述纵向烟道；所述横向烟道由所述主燃烧室的前墙和该锅炉的前墙密封连接形成。
3. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述第一级物料分离单元的后面设置有第二级物料分离单元，所述第二级物料分离单元的前上部与所述第一级物料分离单元连通，所述第二级物料分离单元的后上部连通所述烟道。
4. 根据权利要求3所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述第二级物料分离单元的结构与所述第一级物料分离单元的结构相同。
5. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述锅筒为横置式，所述横置式锅筒的前端为第一级物料分离单元，所述烟道为竖井式烟道；所述横置式锅筒包括上锅筒和下锅筒，所述上锅筒和下锅筒之间连通有多排对流管束，所述多排对流管束的最前排管束形成第一级物料分离单元的横管屏，所述多排对流管束的最后排管束的垂直段形成所述竖井式烟道前墙的水冷壁，所述对流管束左右侧最外侧的对流管束分别形成侧对称水冷壁，所述侧对称水冷壁的上下端分别与上、下锅筒的外面密封连接，所述侧对称水冷壁的前端与所述横管屏的两侧密封连接，所述侧对称水冷壁的后端与所述竖井式烟道的前墙密封连接，所述横管屏的上部设有出烟口 ；上端与所述上锅筒连通并与其外面密封连接的第二导向烟气下上折转墙将所述横管屏和所述竖井式烟道的前墙之间的空间分割成对流下行烟道和对流上行烟道，所述对流下行烟道和所述对流上行烟道的下面密封安装有灰斗。
6. 根据权利要求3所述的物料分离与传热于一体的循环流化床锅炉，其特征在于，所述第二级物料分离单元包括下行烟室及密封连接在其下部的料仓。
7. 根据权利要求6所述的物料分离与传热于一体的循环流化床锅炉，其特征在于，所述第二级物料分离单元的下行烟室内设置有省煤器。
8. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述烟道为竖井式烟道。
9. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述受热水冷壁为全膜式壁结构或半膜式壁结构或全光管浇注耐火材料结构。
10. 根据权利要求1所述的物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特征在于，所述导向烟气下上折转墙为全膜式壁结构或半膜式壁结构或全光管浇注耐火材料结构或干耐火墙结构。
全文摘要
本发明公开了一种物料分离与传热于一体循环流化床锅炉，其特点是，主燃室的后面设置有第一级物料分离单元，第一级物料分离单元通过导向烟气下上折转墙从前向后分隔成下行烟室和上行烟室，下行烟室和上行烟室通过密封安装在它们下面具有转弯通道扩大空间的料仓连通，第一级物料分离单元的前上部与主燃室连通，第一级物料分离单元的后上部连通烟道，第一级物料分离单元的四壁均为连接在上集箱和下集箱之间的受热水冷壁。本发明物料分离不用任何专门装置和分离元件，由辐射受热面空间、转弯通道和料仓自然构成膜式水冷壁惯性重力分离器，分离效率高、不结焦、锅炉启停快，大幅度降低成本和飞灰含碳量，烟尘初始排放浓度低于国标3-5倍。
文档编号F22B21/04GK101725966SQ200910308160
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月10日 优先权日2008年11月26日
发明者王森 申请人:王森