专利名称：用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流墙的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能源技术领域的溢流墙结构，具体是用于循环流化床锅炉流 动密封型返料装置(简称U型回料阀)的溢流墙。
技术背景循环流化床锅炉(CFB)燃烧技术是一项近20年来发展起来的燃煤技术。它具 有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等 突出优点。在循环流化床(CFB)燃烧技术中，循环流化床锅炉常用的U型回料阀 的工作可靠性直接影响到锅炉的正常运行，现有回料阀内时常出现返料不畅或终 止，局部温度过高而结焦堵塞使得连续稳定的外部物料循环难以建立起来，严重 影响炉内的物料浓度，而炉内的物料浓度又决定了炉内的传热系数。在带有流动密封阔的循环流化床锅炉系统的炉膛内，颗粒处于流态化，颗粒 离开炉膛后进入旋风分离器，之后在立管中累积，颗粒经过立管进入U型回料阀， 阀被分成两室，供给室和循环室(如图1所示)，两室通过一通道连接，两室都 能够从底部流化，循环室有一个溢流墙，将颗粒返送到炉膛的回料管。研究发现，作为完成循环物料流量控制的最后一道屏障——循环室溢流墙对 循环流量的控制起着至关重要的作用，传统的溢流墙的顶部呈平直形结构。运行 时，回料溢流过溢流墙顶部进入回料管。传统溢流墙结构的缺点在于，它不能满 足循环物料快速增加时，回料流量要快速通过回料阀，而当回料流量减少时，回 料阀同时要防止回料迅速流失的回料良好控制要求。因此，不时出现当循环物料 流量快速增加时，物料不能快速通过溢流墙进入返料管，造成立管中的料位迅速 上升， 一旦返料风量调整不及时，就造成了物料的迅速堆积，出现返料终止或不 畅，最终危及整个循环流化床锅炉的运行，而当回料流量快速减少时，传统溢流 墙又不能达到防止循环物料快速流失的目的，造成立管中料位的迅速下降，物料 料封能力不足，造成烟气反窜进入旋风分离器，大大降低分离器的分离效率，同时整个物料循环系统的压力平衡遭到破坏，最终严重影响整个循环流化床锅炉系 统的运行。尤其当循环流化床锅炉大型化时，这些问题有进一步放大的趋势，成 为循环流化床大型化待解决的一大难题。经对现有技术的文献检索发现，在中国实用新型专利号为ZL96242310. 6( — 种新型U型回料阀)的专利当中，在供应室和循环室两室之间隔板上设计了防窜 气小孔，以及在供应室的松动段安装了气流导向板，主要目的是为了防止松动段 气体在立管中的上窜，但并没有涉及到循环室的溢流墙结构，而恰恰溢流墙的结 构是颗粒进入到回料管的最后屏障，它的作用举足轻重。发明内容本发明针对现有技术的不足，提供多种用于循环流化床锅炉流动密封型返料 装置的溢流墙，能够满足循环流化床锅炉负荷快速变化，物料溢流流量同样快速 变化，使分离器分离下来的物料量与流过溢流墙的物料流量能够迅速达到动态平 衡，保证阀体的工作特性安全可靠。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明将传统用于循环流化床U型回料 阀的矩形截面溢流墙结构的平直形边沿改为下凹形结构。溢流墙上部的下凹形结 构为沿溢流墙高度中心线对称的物料溢流通道，该下凹形结构形状可以多样化， 比如为等腰梯形，三角形，矩形，曲边梯形，曲线型等，物料能够从物料溢流通 道中流过，于是在返料流量很大的时候，物料的有效溢流面积增加，物料能够快 速溢流到回料管，从而促使返料能够快速进出回料阀，此时回料阀工作在动态平 衡状态，溢流墙下部分仍然为墙体结构，同时溢流墙宽度保持不变。溢流墙上下 两个部分是沿着循环流化床U型回料阀的矩形截面墙体溢流墙结构的高度方向 划分的。在本发明的溢流墙结构当中，当下凹形边沿结构上下两部分各自的高度、宽 度、物料溢流通道形状及尺寸确定以后，溢流墙的溢流流量特性就确定，还能实 现返料流量较小时流量的线性变化，因此流量易于控制，有利于防止返料流量的 快速流失，同时在返料流量快速增加时，物料流量能够迅速通过溢流墙溢流到返 料管，有利于防止物料在U型回料阀体内部的迅速堆积，从而有利于避免循环流 化床锅炉U型回料阀内部经常出现的问题。本发明溢流墙结构简单实用，成本低 廉，溢流效果好。
图1为现有循环流化床颗粒循环系统的主视图； 图2为本发明第一种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图3为本发明第二种U型回料阔循环室溢流墙结构侧视图； 图4为本发明第三种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图5为本发明第四种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图6为本发明第五种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图7为本发明第六种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图8为本发明第七种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图9为本发明第八种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图10为本发明第九种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图； 图11为本发明第十种U型回料阀循环室溢流墙结构侧视图。 图中l炉膛，2旋风分离器，3分离器出口， 4立管，5供给室，6循环 室，7溢流墙，8回料管，9， IO回料阀墙面，ll回料阀的顶部，即为物料的最 大溢流高度，12循环室底面，13溢流墙上沿的下凹部分为下底尺寸大于上底尺 寸的等腰梯形溢流墙结构，14溢流墙上沿的下凹部分为矩形溢流墙结构，15溢 流墙上沿的下凹部分为三角形溢流墙结构，16溢流墙上沿的下凹部分为下底尺 寸小于上底尺寸的等腰梯形溢流墙结构，17溢流墙上沿的下凹部分为曲边梯形， 曲边的形状为抛物线的溢流墙结构，18溢流墙上沿的下凹部分为曲边梯形，曲 边的形状为双曲线的溢流墙结构，19溢流墙上沿的下凹部分为抛物线型通道的 溢流墙结构，20溢流墙上沿的下凹部分为关于中心线对称的两个直角梯形的溢 流墙结构，21溢流墙上沿的下凹部分为关于中心线对称的两个曲边直角梯形， 曲边形状为抛物线的溢流墙结构，22溢流墙上沿的下凹部分为关于中心线对称 的两个曲边直角梯形，曲边形状为双曲线的溢流墙结构； 图中的非墙体部分即为物料有效溢流的截面积范围。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示，为现有循环流化床颗粒循环系统的主视图。其中，1炉膛，2旋 风分离器，3分离器出口， 4立管，5供给室，6循环室，7溢流墙，8循环管。 该溢流墙7为矩形截面。实施例本实施例将传统用于循环流化床U型回料阀的矩形截面溢流墙结构的平直 形上边沿改为多种下凹形结构。该下凹形结构形状可以多样化，可以为等腰梯形， 三角形，矩形，曲边梯形，曲线型等。如图2所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流空间高度，12为溢流墙底面，13下凹结构为下底尺寸大于上底尺寸的等腰梯 形溢流墙结构，当整个溢流墙的高度和宽度、等腰梯形的下底、高度以及斜边与 垂直方向的夹角确定以后，该结构的溢流流量特性就确定。因此只需在原有的矩 形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增等腰梯形通道即可，这样就能有效增加 物料溢流的溢流面积。例如当溢流墙的高度为1.5m，溢流墙的高度为1.2m时， 等腰梯形的下底为0.6m，高度为0.5m，斜边与垂直方向的夹角为45°时，在返 料流量迅速增加的时候，通过该溢流墙结构溢流的返料流量能够比原有的结构增 加15%，能有效防止物料在阀体内部的堆积。如图3所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，14为物料溢流通道形状为矩形的溢流墙，溢流墙的 高度、宽度以及矩形通道的尺寸确定以后，溢流流量特性就确定。因此只需在原 有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增矩形通道即可，这样就能有效增 加物料溢流的溢流面积。例如当溢流墙的高度为1. 5m，溢流墙的宽度为1. 2m时， 新增矩形通道的长为0. 4m，宽为0.3m时，返料流量迅速增加时，通过该溢流墙 结构溢流的返料流量增加12.5%，能够有效防止返料在阀体内部的堆积。如图4所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，15即为物料溢流通道形状为三角形的溢流墙，溢流 墙的高度、宽度以及三角形高度和夹角确定以后，溢流流量特性就确定。因此只 需在原有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增三角形通道即可，这样就 能有效增加物料溢流的溢流面积。例如当溢流墙高度为1. lm，溢流墙的宽度为 1.8m时，三角形的顶角为90。时，三角形的高度为0.5m时，在返料流量迅速增6加的时候，能够从溢流墙流过的返料流量比原有结构能够增加15.7%。表明该结 构能够有效的防止物料在回料阀体内部的堆积。如图5所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，16即为物料溢流通道形状为下底尺寸小于上底的等 腰梯形的溢流墙结构，当整个溢流墙的高度和宽度、等腰梯形的下底、高度以及 斜边与垂直方向的夹角确定以后，该结构的溢流流量特性就确定。因此只需在原 有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增等腰梯形通道即可，这样就能有 效增加物料溢流的溢流面积。例如当溢流墙的高度为1.5m，宽为1.2m时，等腰 梯形的下底为0.2m，高为0.5111.斜边与垂直方向的夹角为45°时，当返料流量 迅速增加的时候，通过该结构溢流的返料流量比原有结构增加13.8%。表明该结 构能够有效地防止返料在回料阀内部的堆积。如图6所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，17即为物料溢流通道形状为曲边梯形的溢流墙，曲 边的形状为抛物线的溢流墙结构，抛物线方程、曲边梯形的下底尺寸和高度以及 溢流墙的高度和宽度确定以后，该结构的溢流流量特性就确定。因此只需在原有 的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增曲边梯形通道即可，这样就能有效 增加物料溢流的溢流面积。例如当抛物线方程为7 = 12，溢流墙的高度为1.5m， 高为1.2m，曲边梯形的下底为0.2m，高为0.4ra时，返料流量迅速增加的时候， 流过该溢流墙结构的返料流量能够比现有结构增加12%，能够有效的防止返料在 回料阀体内部的堆积。如图7所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，18即为物料溢流通道形状为曲边梯形，曲边的形状 为双曲线的溢流墙结构，双曲线方程、曲边梯形的上下底尺寸以及溢流墙的高度 和宽度确定以后，该结构的溢流流量特性就确定。因此只需在原有的矩形截面墙 体上加工出物料能够溢流的新增曲边梯形通道即可，这样就能有效增加物料溢流的溢流面积。例如当双曲线方程为y-^，曲边梯形的下底为0.2m，高为0.4m，x溢流墙的高为1.5m，宽为1.2m时，返料流量迅速增加的时候，通过该结构溢流 的返料流量能够比原有结构增加12.9%，能够有效防止返料在阀体内部的堆积。如图8所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，19即为物料溢流通道形状为抛物线型通道的溢流墙 结构，抛物线方程、高度和宽度以及溢流墙的高度和宽度确定之后，该结构的溢 流流量特性就确定。因此只需在原有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新 增抛物线型通道即可，这样就能有效增加物料溢流的溢流面积。例如当抛物线方 程为；;=^，通道的高度为0.4m时，在返料流量迅速增加的时候，通过该结构 溢流的返料流量能够比原有结构增加15%,能够有效的防止物料在阀体内部的堆 积。如图9所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大溢 流高度，12为溢流墙底面，20即为物料溢流通道形状为关于中心线对称的两个 直角梯形的溢流墙结构，直角梯形的尺寸、夹角以及溢流墙的高度和宽度确定以 后，这种结构的溢流墙溢流流量特性就被确定。因此只需在原有的矩形截面墙体 上加工出物料能够溢流的新增直角梯形通道即可，这样就能有效增加物料溢流的 溢流面积。例如当溢流墙的高度为1.5m，溢流墙的宽度为1.7m，直角梯形的底 为0.3m，高为0.4m，直角梯形中的锐角为45。时，在返料流量迅速增加的时候， 通过该结构溢流的返料流量比原有结构能够增加12%。能有效防止物料在阀体 内的堆积。如图10所示，9， IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大 溢流高度，12为溢流墙底面，21即为物料溢流通道形状为关于中心线对称的两 个曲边直角梯形的溢流墙结构，曲边形状为抛物线，抛物线方程、曲边直角梯形 的尺寸以及溢流墙的高度和宽度确定以后，这种结构的溢流墙溢流流量特性就被 确定。因此只需在原有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增曲边直角梯 形通道即可，这样就能有效增加物料溢流的溢流面积。例如当曲边的抛物线方程 为^ = ，曲边直角梯形的下底为0.2m，高为O. 3m，溢流墙的高度为1. 5m，宽 为1.2m时，返料流量迅速增加的时候，通过该结构溢流的返料流量能够比原有 的结构增加13.6%，能够有效的防止返料在回料阀内部的堆积。如图11所示，9, IO为循环室侧墙，ll为循环室的顶部，即为物料的最大 溢流高度，12为溢流墙底面，22即为物料溢流通道形状为关于中心线对称的两 个曲边直角梯形的溢流墙结构，曲边形状为双曲线，双曲线方程、曲边直角梯形8的尺寸以及溢流墙的高度和宽度确定以后，这种结构的溢流墙溢流流量特性就被 确定。因此只需在原有的矩形截面墙体上加工出物料能够溢流的新增曲边直角梯 形通道即可，这样就能有效增加物料溢流的溢流面积。例如当曲边直角梯形的曲边方程为少=4 ，曲边直角梯形的下底为0. 2m，高为0. 3m，溢流墙的高度为1. 5m，宽为1.2m，返料流量迅速增加的时候，通过该结构溢流的返料流量能够比原有 的增加14.2%。能够有效的防止返料在回料阀体内部的堆积。
权利要求
1、一种用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流墙，其特征在于，包括上下两个部分，上部为沿溢流墙高度中心线对称的下凹形结构的物料溢流通道，下部为墙体结构，所述上下两个部分是沿着循环流化床U型回料阀的矩形截面墙体溢流墙结构的高度方向划分的。
2、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为等腰梯形。
3、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状矩形。
4、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为三角形。
5、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为曲边梯形，曲边的形状为抛物线。
6、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为曲边梯形，曲边的形状为双曲线。
7、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为抛物线型。
8、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为关于中心线对称的两个直角梯形。
9、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为关于中心线对称的两个曲边直角梯 形，曲边形状为抛物线。
10、 根据权利要求1所述的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流 墙，其特征是，所述物料溢流通道，其形状为关于中心线对称的两个曲边直角梯 形，曲边形状为双曲线。
全文摘要
本发明公开一种能源技术领域的用于循环流化床锅炉流动密封型返料装置的溢流墙，包括上下两个部分，上部为沿溢流墙高度中心线对称的下凹形结构的物料溢流通道，下部为墙体结构，所述上下两个部分是沿着循环流化床U型回料阀的矩形截面墙体溢流墙结构的高度方向划分的。新增物料溢流通道的形状为等腰梯形，三角形，矩形，曲边梯形，曲线型等，下部分仍然为墙体结构，这上下两个部分是沿着循环流化床U型回料阀的矩形截面墙体溢流墙结构的高度方向划分的。使得返料流量迅速增加的时候物料溢流流通的有效面积也增加，从而能够使得返料量快速进出回料阀，此时阀体快速进入到动态平衡状态。本发明结构简单实用，成本低廉，溢流效果好。
文档编号F23C10/22GK101324333SQ20081004092
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者杨雪平, 缪正清 申请人:上海交通大学