专利名称：一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置的制作方法
技术领域：
本发明属于燃煤锅炉燃烧系统，特别涉及一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床 锅炉装置。
背景技术：
目前，在我国煤炭开采和洗选过程中，每年要产生5 7亿吨的煤矸石，其中只有 不到15%的煤矸石被当作燃料利用，余下的煤矸石多采用圆锥或沟谷倾倒式自然松散地堆 放在矿井四周。煤矸石之所以利用率低，其原因在于煤矸石是一种低热值、高灰分的劣质燃 料，采用普通循环流化床锅炉燃烧时，存在磨损大、燃烧强度低、排烟损失大和蒸发量难以 保证等问题。按国内现有专利技术，将低热值煤矸石作为燃料使用，通常是采用与其它燃料 混烧的方式，并没有一种真正意义上的纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置。
发明内容
本发明旨在提出一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，能高效燃烧低 热值或热值变化范围在4 12MJ/kg的各种煤矸石，并解决一般燃用低热值、高灰分煤种的 循环流化床锅炉存在的磨损大、燃烧强度低、排烟损失大和蒸发量难以保证等问题。本发明通过以下技术方案实现一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，包括炉膛、炉膛中隔墙、旋风分 离器、立管、循环灰换热器、联箱、流化床冷渣器、流化床冷渣器进渣管、高温进渣阀和旋转 排渣阀等。基于传热与燃烧分离的思想，采用炉膛中隔墙将炉膛底部分成粗颗粒流化床和 细颗粒流化床两部分，且两个流化床的布风板在不同的水平面上。锅炉的大部分蒸发受热 面布置在细颗粒流化床、循环灰换热器和流化床冷渣器内，由热灰及热渣加热产生蒸汽。煤 矸石直接加入粗颗粒流化床内燃烧，粗颗粒流化床内不布置任何受热面，四周采用耐火保 温材料覆盖，形成一个绝热的燃烧区。燃烧产生的高温灰渣中，粒径较大的颗粒一部分留在粗颗粒流化床内，另一部分 以底渣的形式排出；而粒径相对较小的颗粒，则被烟气带入炉膛上部，在重力作用下落入细 颗粒流化床；粒径更小的颗粒被烟气带出炉膛，形成循环灰和飞灰。粗颗粒流化床排出的高温底渣，经由流化床冷渣器进渣管进入流化床冷渣器的炉 渣入口冷却仓，该仓底部布置有密孔板式布风板，布风板上布置有主大渣排放管。进入炉渣 入口冷却仓的热渣受到流化风的作用，一方面与温度较低的流化风进行热交换，另一方面， 通过溢流抛射，质量小且流动性好的细渣翻越分隔墙进入第一水冷冷却仓，而较大粒径的 粗渣则通过主大渣排放管排出。细渣依次通过第一、二水冷冷却仓，在流化风和受热面的共 同作用下冷却。其中，第一水冷冷却仓内布置的是蒸发受热面，结构形式为埋管式或蛇形管 式；第二水冷冷却仓内布置的是水冷管束，结构形式为蛇形管式。被冷却后的炉渣最后溢流 进入主排渣管，并由旋转排渣阀控制排出。一些未燃尽的细煤粉及未完全利用的石灰石粉 和热空气一起通过返料排气管返回炉膛。
连接炉膛与立管的循环灰换热器包括一个颗粒换热室和一个返料管，其中颗粒换 热室内呈鼓泡流化床状态，并布置有蒸发受热面，受热面结构形式为埋管式或蛇形管式。旋 风分离器分离下来的高温循环灰全部进入颗粒换热室，其中部分未燃烬的煤粒继续燃烧， 在与受热面完成热交换后形成低温灰，经由返料管溢流返回炉膛的细颗粒流化床；同时，循 环灰换热器内的流化风也全部经返料管返回炉膛。循环灰换热器还开有排灰口，必要时可 通过排灰口将多余的热灰排入流化床冷渣器。从颗粒换热室内返回的循环灰，进入布置有受热面的细颗粒流化床，继续燃烧换 热。通过调节粗颗粒流化床和细颗粒流化床的流化风及对流化床冷渣器的排渣量，改变床 料在两者之间的流动方向，从而调节炉膛内的物料平衡、热平衡及床温。本发明装置可单独燃烧热值变化范围在4 12MJ/kg的各种煤矸石，且不需与其 他燃料混合燃烧；本发明装置受热面布置区域的流化风速低，从而解决了受热面磨损大的 问题；通过粗颗粒流化床、细颗粒流化床和循环灰换热器排灰渣方式的调节，有效引导炉内 灰渣的循环流动，从而解决了锅炉对不同热值煤矸石的适应问题。通过设置可产生高温蒸 汽的流化床冷渣器，大幅度回收灰渣中的物理热，提高了锅炉效率。
图1 燃用低热值煤矸石循环流化床锅炉装置整体结构示意图；图2 实施例1和实施例2的炉膛底部结构图；图3 实施例3和实施例4的炉膛底部结构图；图4 流化床冷渣器结构图；图5 实施例1和实施例3的第一水冷冷却仓剖面图；图6 实施例2和实施例4的第一水冷冷却仓剖面图；图7 循环灰换热器结构图；图8 实施例1和实施例3的循环灰换热器A-A剖面图；图9 实施例1和实施例3的循环灰换热器B-B剖面图；图10 实施例2和实施例4的循环灰换热器A-A剖面图；
图11 实施例2和实施例4的循环灰换热器B-B剖面图；上述图中，1为炉膛，1-1为粗颗粒流化床，1-2为细颗粒流化床，1-3为粗颗粒流化 床布风板，1-4为细颗粒流化床布风板，2为旋风分离器，3为立管，4为循环灰换热器，4-1 为循环灰换热器受热面，4-2为返料管，4-3为颗粒换热室，5为流化床冷渣器，5-1为主排渣 管，5-2为旋转排渣阀，5-3为第二水冷冷却仓，5-4为第一水冷冷却仓，5-5为风帽，5_6为流 化床冷渣器风室，5-7为密孔板式布风板，5-8为炉渣入口冷却仓，5-9为事故大渣排放管， 5-10为主大渣排放管，5-11为返料排气管，5-12为第一水冷冷却仓受热面，5-13为第二水 冷冷却仓受热面，5-14为分隔墙，6为联箱，7为高温进渣阀，8为流化床冷渣器进渣管，9为 粗颗粒流化床风室，10为细颗粒流化床风室，11为循环灰换热器风室，12为炉膛中隔墙，13 为框架，14为保温层，15为耐火层。
具体实施例方式下面结合说明书附图和实施例对本发明装置进一步说明如下
实施例1本实施例的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置如图1、图2、图4、图 5、图7、图8和图9所示，包括炉膛1、旋风分离器2、立管3、循环灰换热器4、流化床冷渣器
5、联箱6、高温进渣阀7、流化床冷渣器进渣管8、粗颗粒流化床风室9、细颗粒流化床风室 10、循环灰换热器风室11和炉膛中隔墙12。炉膛1底部由炉膛中隔墙12分隔为细颗粒流化 床1-2和粗颗粒流化床1-1，其中粗颗粒流化床1-1内为绝热燃烧区，细颗粒流化床1-2内 布置蛇形管式蒸发受热面；两个流化床均采用风帽式布风板，并各配有相应的流化风室，且 粗颗粒流化床布风板1-3比细颗粒流化床布风板1-4高0 600mm ；流化风可独立控制，通 过调节各流化风的运行参数和对流化床冷渣器的排渣量，达到改变床料在两个流化床间的 流向的目的。由旋风分离器2分离下来的高温循环灰，经由立管3进入循环灰换热器4内， 与流化风及循环灰换热器受热面4-1进行热交换形成低温灰，流化风升温后随循环灰一同 经返料管4-2返回细颗粒流化床1-2。循环灰换热器受热面4-1采用埋管式，管子穿过壁面 与联箱6相联。流化床冷渣器5的炉渣入口冷却仓5-8、第一水冷冷却仓5-4和第二水冷冷却仓 5-3由流化床冷渣器进渣管8分别与粗颗粒流化床1-1、细颗粒流化床1-2和循环灰换热 器4相联通，均由高温进渣阀7控制进渣量，各冷却仓底部还开有排渣口。炉渣入口冷却仓 5-8内不布置受热面，仅由流化风对高温炉渣进行冷却和筛选，布风板由多块密孔板式布风 板组成；第一水冷冷却仓受热面5-12采用埋管式，管子穿过壁面与联箱6联接，布风板采用 风帽式布风板；第二水冷冷却仓受热面5-13采用蛇形管式，管子穿过壁面与联箱6联接，布 风板采用风帽式布风板。流化床冷渣器各冷却仓的流化风在与灰渣完成热交换后，携带部 分细灰进入炉膛内作为二次风使用，并维持炉膛上部细颗粒浓度值。实施例2本实施例的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置如图1、图2、图4、图
6、图7、图10和图11所示，结构上与实施例1不同之处在于第一水冷冷却仓受热面5-12和 循环灰换热器受热面4-1均采用蛇形管式，其余结构与实施例1相同。实施例3本实施例的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置如图1、图3、图4、图
5、图7、图8和图9所示，结构上与实施例1不同之处在于炉膛底部结构中，粗颗粒流化床布 风板1-3比细颗粒流化床布风板1-4低0 600mm，其余结构与实施例1相同。实施例4本实施例的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置如图1、图3、图4、图
6、图7、图10和图11所示，结构上与实施例1不同之处在于炉膛底部结构中，粗颗粒流化床 布风板13比细颗粒流化床布风板1-4低0 600mm，且第一水冷冷却仓受热面5_12和循环 灰换热器受热面4-1均采用蛇形管式，其余结构与实施例1相同。
权利要求
一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，包括炉膛(1)、粗颗粒流化床(1 1)、细颗粒流化床(1 2)、粗颗粒流化床布风板(1 3)、细颗粒流化床布风板(1 4)、旋风分离器(2)、立管(3)、循环灰换热器(4)、循环灰换热器受热面(4 1)、流化床冷渣器(5)、第二水冷冷却仓(5 3)、第一水冷冷却仓(5 4)、炉渣入口冷却仓(5 8)、第一水冷冷却仓受热面(5 12)、联箱(6)、高温进渣阀(7)、流化床冷渣器进渣管(8)、粗颗粒流化床风室(9)、细颗粒流化床风室(10)、循环灰换热器风室(11)和炉膛中隔墙(12)，其特征在于炉膛中隔墙(12)将炉膛(1)底部分隔为粗颗粒流化床(1 1)和细颗粒流化床(1 2)两个区域，粗颗粒流化床布风板(1 3)和细颗粒流化床布风板(1 4)处于高度差为±600mm的两个不同水平面上，炉膛中隔墙(12)高600～1200mm；粗颗粒流化床(1 1)不布置任何受热面，为一绝热燃烧区，细颗粒流化床(1 2)和循环灰换热器(4)内全部布置蒸发受热面；粗颗粒流化床(1 1)、细颗粒流化床(1 2)和循环灰换热器(4)由流化床冷渣器进渣管(8)分别与炉渣入口冷却仓(5 8)、第一水冷冷却仓(5 4)和第二水冷冷却仓(5 3)相联接，并由高温进渣阀(7)控制灰渣流量；第一水冷冷却仓受热面(5 12)为蒸发受热面，并与本发明装置外的省煤器联接，受热面工质来自锅炉给水。
2.根据权利要求1所述的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，其特征在 于，第一水冷冷却仓受热面(5-12)和循环灰换热器受热面(4-1)均为蛇形管式。
3.根据权利要求1所述的一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，其特征在 于，第一水冷冷却仓受热面(5-12)和循环灰换热器受热面(4-1)均为埋管式。
全文摘要
一种纯燃用低热值煤矸石的循环流化床锅炉装置，属于燃煤锅炉燃烧系统。设备主要结构包括炉膛、旋风分离器、立管、循环灰换热器、联箱、流化床冷渣器等。其特点为将传热与燃烧分开，燃烧在绝热区内进行，受热面则布置在颗粒较细的流化床内，包括细颗粒流化床、循环灰换热器和流化床冷渣器；炉膛底部分为两个流化区域，通过改变两流化区域的流化风参数和排渣量，改变床料在二者间的流向，从而达到调节床温的目的；炉膛和循环灰换热器均与流化床冷渣器相联通，能独立的对流化床冷渣器排灰渣，大大提高了锅炉对燃料的适应性。本发明主要的优点是能燃用低热值的煤矸石等燃料，并很好的解决了受热面磨损大的问题。
文档编号F23C10/18GK101995016SQ20101051096
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者何洪浩, 卢啸风, 王虎 申请人:重庆大学