专利名称：鼓泡床循环燃烧快装/组装锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃用固体燃料锅炉的改进，特别是涉及具有鼓泡床采用循环燃烧的燃用固体燃料的快装或组装式工业锅炉的改进。
常规的鼓泡床沸腾炉，飞灰中可燃物含量高、炉室体积大，限制了它在一些领域中的推广。为解决这个问题，一些国家设计了快速流化床锅炉，飞灰在炉外分离，回输床内再燃，但由于耗电量大，回输机构复杂，难以在小型锅炉应用。
美国约翰·斯顿公司生产一种组装流化床锅炉(刊于《Power》1982NO1《Packaged－design fLuidized－bed boiLer Suits industry needs》属于水管组装式沸腾炉。该炉系自然循环水管锅炉，采用纵向双锅简D型布置式，上下锅简间的对流管束区用两块略微倾斜的隔烟板分割成Z形烟道，该炉的特点是炉膛底部断面呈凹型，由六块和水平面成不同角度的带有风帽的布风板构成，由于各布风板由风箱供不同的风量以及凹型布风板所造成的深度不同的料层而形成了不同阻力，使凹型板的边部形成上升的气固两相流，而中部为下降的两相流，从而形成了床内循环，投煤口设在中部的下降区的床层表面下部，因此较细小颗粒能参加床内循环，提高了燃烬程度，提高了燃烧效率。
但这种锅炉仍存在一些不足之处不能形成稳定的界限清楚的循环流动，当然也就不能形成稳定的下降流动，投煤口设在下降流的上方，不能保证最细小颗粒的下降，对杨析的煤尘也没有采用燃烬措施，所以没有形成最有效的燃烧过程。
本实用新型的任务是，改进锅炉结构，形成更有效的床内循环和床外燃烬，从而进一步提高燃烧效率。
本实用新型的任务是这样实现的，在布风板上方的床内靠近一侧炉墙设有垂直的与侧炉墙平行的空间隔墙，所谓空间隔墙就是说隔墙下端与布风板有一定距离，该空间隔墙和与之较近的侧炉墙之间的区域为稳定下降区，该下降区下面的布风板的开孔率，比另外区域下面的布风板开孔率小，于是形成有明显界限的稳定固相下降区，投煤口设在稳定下降区内偏上的一定位置，这样就能促使微细颗粒在投入后随下降流参加床内循环，从而提高燃烬程度。
为了进一步加强床内循环炉底为不等长且不等倾角的带有风帽的布风板，中间低，两边高。位于稳定下降区下的布风板比另一布风板短；稳定下降区下的布风板的倾角为15°～30°，另一个布风板的倾角比稳定下降区下的布风板的倾角小于5°～10°，倾角根据煤种和容量具体选定，这是本领域工程技术人员所熟知的 两边靠炉墙是倾角大于45°的砖墙；按惯例，两倾斜布风板交接处有窄的水平布风板，用来布置冷渣管。稳定下降区下的布风板倾角大，有利于颗粒沿空间隔墙与布风板的间隙折转到空间隔墙的另一侧，另一块布风板的倾斜角因造成不同的料层深度而形成不同的阻力，于是形成第2个床内循环，炉膛中部床深最大处即对应水平炉底处为下降流，靠近另一炉墙为上升流，生煤颗粒自第一循环区向第二循环区扩散，较大的颗粒经第二次床内循环而进一步燃烬。
为了使已进入悬浮段的尚未燃烬的颗粒进一步燃烬，在位于炉膛上部的悬浮段靠近侧墙的一边设有卧式旋风筒分离隔室装置，即靠所说的稳定下降区的侧墙设卧式旋风筒，其烟气进口设在上部的迎烟气侧，旋风筒下部靠炉膛中部到旋风筒所靠的侧炉墙设有倾斜的隔墙，该倾斜隔墙与旋风筒底部以及侧炉墙围成的空间即为分离隔室，分离隔室的最下部设有颗粒返回口，旋风筒的下部有两处开口，靠近侧炉墙的为扑集口，靠近分隔墙的为烟气返回口，从沸腾床杨析的悬浮颗粒随烟气从烟气进口进入旋风筒旋转，悬浮的颗粒因离心力而使中部浓度低外部浓度大，高浓度气流由扑集口流进分离隔室，这部分烟气向下流一定路程而转折向上经烟气返回口进入旋风筒，随同原来位于旋流内层的含颗粒浓度小的烟气从旋风筒流出炉膛。而在分离隔室内烟气向上转折处，由于离心作用，大部分颗粒分离出来向下落到颗粒返回口处，形成稀松密度流，靠粘附滑移，颗粒流到炉膛，进入稳定下降区。在上述过程中，一方面完成了空间循环，使悬浮的较大的燃烧不好的颗粒重新进入沸腾床，另一方面使所有进入旋风筒分离隔室装置中的颗粒在旋流分离过程中继续燃烬。
为了使结构紧凑体积小，并且有较高的燃烧效率，采用如下的布置锅炉的燃烧区与换热区分开，锅炉的前部是炉膛，其下面是风箱，炉膛内有前面所述的布风板，空间隔墙、旋风筒分离隔室装置，锅炉的后部以纵向隔墙分为左右两部分，一侧是燃烬区，另一部分是对流换热区。燃烬区又分前后两部，靠近炉膛的是第一燃烬室，靠后部的是第二燃烬室。在换热区，布置着管系，设有垂直的纵向隔板，使之形成迂回的烟道，换热区后面设省煤器。在换热区和炉膛之间由隔墙隔出一个狭小空间，作为下降管室和溢流灰的渣室。为了减缓烟气温度的下降，维持较长的燃烬区，在炉膛内不设裸管，在第一燃烬室只有水冷壁为裸管。
为了使离开炉膛的烟气中的未燃烬颗粒继续燃烬，在炉后部一侧的前部设有U型燃烬室，它由侧炉墙，纵向隔墙，炉膛后墙，第一横隔墙，第二横隔墙围成，在第一隔墙的下部设有
洞，从炉膛上部的旋风筒流出来的烟气转折先在炉膛后墙和第一横墙间下行，经第一横墙下部的
洞在第一、第二横隔墙间上行，即形成U燃烬室。在U型燃烬室的下部设有集灰斗，集灰斗的下部设有排灰口，烟流经U型通道的底部时，一部分较大颗粒被扑集进入集灰斗，这不仅减少排烟的含尘量，更主要的是可以减轻换热管系的磨损。
为了使烟气在对流换热区均流以及进一步燃烬，在第二横隔墙上设置一系列与墙面基本垂直的花洞，第二隔墙包括隧道与后炉墙之间成第二燃烬室，亦称花洞隧道燃烬室，该燃烬室侧面与对流换热区连通。
为了减少锅炉的重量，除前炉墙采用重型墙以外，其它炉墙均采用轻型墙，即向火面挂耐火砖，耐火砖外为轻型保温材料，例如可以是由硅酸铝纤维和矿渣棉板，最外面是薄钢板封皮。
当锅炉为4T／h以下，可以把上述各部结为固定的一体，即快装锅炉。
当锅炉大于4T／h时，应为组装式，可以分为三件，一件为风箱，一件为炉本体，一件为省煤器，采用焊接或螺栓连接。
值得提出的是，为了形成稳定下降流，除上述的在空间隔板两侧对应的布风板不同开孔率的方式外，也可以用同一开孔率，而在风室中相应的位置设隔板，由供风系统控制不同的风量也能实现上述稳定下降流，稳定的床内循环及床内第二次循环。
当锅炉为饱和蒸汽炉时，第二燃烬室内是空的，当其为过热蒸汽炉时，第二燃烬室内装设过热器。
本实用新型的优点结构紧凑，体积小；效率高，燃用褐煤达79％，燃用劣质烟煤达82％，当燃用高硫煤时，可使脱硫剂的利用率达到30～40％；由于采用了炉内高温除尘，减轻了烟气对管系的磨损；用户几乎没有安装工作量。
以下结合附图及实施例对本实用新型作详细的描述。
附图是本实用新型的结构示意图。
图1，主视图(图2中炉膛A－A剖视)图2，俯剖视图图3，右侧剖视图(图2中D－D剖视图)图4，图2中B－B剖视图图5，图2中C－C剖视图
图1～5所示为6T／h水管饱和蒸汽鼓泡床循环燃烧快装／组装锅炉。其总体布置(见图2)为前部为炉膛Ⅰ，后部用纵隔墙／隔板分为左右两部分，右部靠近炉膛为第一燃烬室即U型燃烬室Ⅱ，靠后面为第二燃烬室即花洞隧道燃烬室Ⅲ，左部的后面是换热区Ⅳ，在换热区与炉膛之间有一个窄小的下降管室兼溢流灰渣室Ⅴ。在炉膛区尽量不设裸管，在第二燃烧室只有水冷壁管是裸管，这样就减缓了烟气的降温过程，即延长了燃烬过程，使烟气中的颗粒充分燃烬。
其炉膛区Ⅰ(见
图1～3)下部设风室1.风室的上面是布风板2，它由三块板拼成，左右两块为倾斜布风板，最下面为水平布风板，右面的布风板较窄，倾斜角较大，左面的布风板较宽，倾斜角较小，布风板上设有矮风帽3，水平布风板设有冷渣管；倾斜布风板的上端至炉墙为倾斜角更大的不开孔的炉底墙，以免渣料堆积，其内部埋设下联箱4。在右部较短布风板的上方的沸腾床内设垂直的床内隔墙5，它可以是用耐火砖挂在立式埋管6上而形成的。在床内隔墙5到与之较近的右炉墙之间即所谓稳定下降区7，在较短布风上对应于稳定下降区7的区域开孔率较小，短布风板另外区域即床内隔墙往内的区域开孔率大，所以这个区域是上升区，其余的布风板开孔率较小，由于倾斜布风板形成料层深度不同，各处阻力不同，气泡自动选择阻力小的途径上升，因此在较长布风板上方靠左边为上升区，水平布风板的上方为下降区，在最左边还形成在布风板端部上升靠近炉墙下降的小的循环区。投煤口30设在稳定下降区7内偏上的位置，这样就能使很细的颗粒随稳定下降流参加床内循环而较充分燃烧。投入的生煤粒料绕床内隔墙循环并向另一区域扩散，参加另外区域的床内循环，一般颗粒在床内循环过程中较充分燃烧。
在炉膛上部的悬浮段靠右侧设有旋风筒分离隔室装置，其上部为卧式旋风燃烬室10，它的外壁即旋风筒32，上部迎烟气侧设有烟气进口33，右下侧还有扑集口34、烟气返回口35，在旋风筒32的下方设有倾斜隔墙36，它与炉墙、旋风筒围成分离隔室12，分离隔室的下部设有颗粒返回口37，颗粒返回口处在稳定下降区7内，旋风筒32及倾斜隔墙37均系在水管上挂耐火砖而构成。由沸腾床扬析出来的颗粒随烟气自烟气进口33进入，在旋风燃烬室内旋流，外层含颗粒浓度大，经扑集口34进入分离隔室12，下行一段路程折向左上方经烟气返回口返回旋风燃烬室并随旋流中含颗粒少的内层从燃烬室出口11流出炉膛，在烟气下行后折转向左上方的时候，由于离心力的作用，烟气中大部分颗粒被分离出来，落在颗粒返回口处，形成稀松密度流，靠粘附滑移作用，颗粒不断返回所说的稳定下降区，重新进入床内循环，旋风筒分离隔室装置有两个作用，一是使烟气在旋流过程中更充分地燃烬，二是扑集含颗粒浓度大的烟气流在分离隔室中分离出大部分颗粒，令其返回循环床内，也就是说完成了一次炉膛内的空间循环。在这个过程中将使粒径在平均粒径以下的颗粒较充分地燃烬。
此外，在炉膛区还设有溢流口38，中联箱39，上联箱9，顶棚管8。
在第一燃烬室(见图2～4)，由纵向隔墙40、纵向隔板43、第一横隔墙28、炉膛后墙及侧炉墙构成U型燃烬室的下行空间29，第一横隔墙28与第二横隔墙26之间为U型燃烬室的上行空间27，第一横隔墙28的下部有
洞31，乃是U型的水平部分，在U型燃烬室的最下部设有集灰斗41，其下部设有排灰口42，由旋风燃烬室出口11流入U型燃烬室Ⅱ，由于烟气温度较高，其中携带的颗粒将继续燃烬，在U型烟道的转弯处由于离心作用最外层(即最下部)为颗粒浓度最大区，很大一部分颗粒从烟气流中分离出来，落进集灰斗，这样可以减轻换热区管束的磨损。U型燃烬室的炉墙布置有一系列水冷壁管20。
第二横隔墙26上遍布着花洞，这些花洞隧道23(见图5)及空间Ⅲ构成第二燃烬室——花洞隧道燃烬室，沿炉墙设水冷壁管20，Ⅲ区的下部设有集灰斗41，其下部设排灰口42，烟气中所余下的未燃烧颗粒在该区进一步燃烬，同第二横隔墙26上的花洞隧道23又起到均匀热烟气流的作用，使之在下一区域均匀地冲刷管系。
当锅炉为过热蒸汽锅炉时，在空间Ⅲ可以设置过热器。
在换热区Ⅳ(见图2～5)在上锅筒18、下锅筒15间设有一系列对流管21，在上锅筒设有导汽管19，在对流管系的中部偏后设纵向中间隔板22，它使烟道呈U型，更有利于均匀换热，当烟气自Ⅲ区进入换热区，沿呈U型路线冲刷对流管系后，从设在后炉墙的烟窗24流出锅炉，并进入装在锅炉后面的烟道中的省煤器44，然后排入大气。
在Ⅴ区(见图2、图4)，设有下降管17，炉膛后墙的溢流口38即通到此区，该下部设有集灰斗41，斗下设排灰口42，为了检修方便，Ⅴ区的侧墙下部设有入孔16。
另外在省煤器44的下部及换热区Ⅳ的下部均设有集灰斗41，斗下设排灰口42。
整个锅炉除前炉墙为重型墙外，其余几道炉壁墙以及中间的隔墙，均采用轻型墙，其向火面用耐火砖挂在水管上，其外面为轻型保温材料，例如可以用硅酸铝纤维和矿渣棉板，最外面用薄钢板封皮。
本炉型可为10T／h以下的系列锅炉，当其为4T／h以上时，做成组装式，全部物件分为三件，一是省煤器，二是风箱，包括布风板，三是炉体。当其为4T／h及4T／h以下时，全部制为一体，即为快装式锅炉。
该锅炉的效率，燃用褐煤时不低于79％，燃用劣质烟煤时不低于82％，对于高硫煤种，由于采用了循环燃烧，可使脱硫剂的利用率达到30～40％。
权利要求1.一种组装或快装式水管沸腾锅炉，包括炉膛、风箱、布风板、投煤口、燃烬室、锅筒、对流管系、省煤器等，其特征在于在床内设有垂直的空间隔墙5，空间隔墙5和与之较近的炉墙之间构成稳定下降区7，在该区下面的布风板开口率比另外区下面的布风板的开孔率小，在空间隔墙7的另外侧构成气固二相流上升区，在稳定下降区7内的上部设有投煤口30。
2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于布风板2是双边不等长且不等倾角的带有风帽的布风板，中间低，两边高，位于稳定下降区7下的布风板比另一个布风板短，稳定下降区下的布风板的倾角为15°～30°，另一个布风板的倾角比它小5°～10°，两边靠炉墙为倾角大于45°的不开孔的砖墙。
3.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于在炉膛上部的悬浮段紧靠稳定下降上方的炉墙设有卧式旋风筒分离隔室装置，即紧靠炉墙设有卧式旋风筒32，自旋风筒下部靠近炉膛中心侧到旋风筒所靠的炉墙设有倾斜隔墙36，旋风筒下部、倾斜隔墙及侧炉墙构成分离隔室12，在旋风筒的上部迎烟气侧设有烟气入口33，旋风筒的下部挨炉墙处设有扑集口34，旋风筒的下部靠近倾斜隔墙处设有烟气返回口35，分离隔室12的下部设颗粒返回口37。
4.根据权利要求1或2或3所述的锅炉，其特征在于在炉膛内的钢管外面有耐火材料层，炉膛及其下面的风箱1位于锅炉的前部，燃烬室位于锅炉后部的一侧，它与另一侧的分界处设有纵隔墙40和纵隔板43，有前后两个燃烬室，位于较前部挨着炉膛的竖直的前后方向的是U型燃烬室，位于后面的是花洞隧道燃烬室，连接锅筒的对流管系21位于锅炉后部另一侧的后部，在对流管系21中间设有前后方向的竖直的中间隔板22，中间隔板22在前部开口，而纵隔板43在后部开口，构成迂回的烟气通道，对流管中的下降管17布置在炉膛后墙与对流管系21之间的狭小的独立空间，省煤器位于锅炉的最后面。
5.根据权利要求4所述的锅炉，其特征在于U型燃烬室的中部设有竖直的第一横隔墙28，后面为竖直的第二横隔墙26，第一横隔墙28的下部设有
洞31，它们与炉膛后墙共同构成U型通道即U型燃烬室，在U型燃烬室的下部设有集灰斗41，斗下设有排灰口42。
6.根据权利要求5所述的锅炉，其特征在于第二横隔墙26上设有一系列与该墙面垂直的花洞隧道23，第二横隔墙和锅炉后墙之间的空间加上花洞隧道构成花洞隧道燃烬室。
7.根据权利要求4所述的锅炉，其特征在于锅炉的前墙为重型墙，其余的炉墙均为轻型墙，即墙的向火面挂耐火砖，耐火砖的外面为轻型保温材料，最外面是薄钢板。
8.根据权利要求6所述的锅炉，其特征在于锅炉的前墙为重型墙，其余的炉墙均为轻型墙，即墙的向火面挂耐火砖，耐火砖的外面为轻型保温材料，最外面是薄钢板。
专利摘要鼓泡床循环燃烧快装/组装锅炉属于鼓泡床沸腾燃烧的工业锅炉。在沸腾床内设空间隔墙，它两侧的布风板开孔率不同，它与较近炉墙间形成稳定下降区，投煤口设在该区，使细微颗粒随下降流进入床内，床的其它区由于倾斜布风板而形成普通的床内循环。悬浮段设旋风筒分离隔室装置，可进一步燃烬并分离大部分颗粒送回床内。炉膛不设裸管，烟气降温慢，在炉后的U形及花洞隧道燃烧室继续燃烬。是一种结构紧凑、效率高、安装工作量少的工业锅炉。
文档编号F22B33/00GK2053712SQ88205419
公开日1990年2月28日 申请日期1988年5月9日 优先权日1988年5月9日
发明者汪保春, 郝福民, 王金铭 申请人:东北电力学院