专利名称：生物质循环流化床锅炉冷却返料装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及生物质燃烧发电设备，具体地指一种生物质循环流化床锅炉冷却返料装置。
背景技术：
随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的石化燃料在迅速减少。因此，寻找一种可再生的替代能源已成为社会普遍关注的焦点，其中对环境污染较少的生物质燃料发电得到了广泛的应用。可利用的生物质燃料主要有各种农业废弃物如稻壳、棉秆、 稻秆、油菜秆和玉米秆等，也有林业废弃物如枝丫柴、木材边角料、树根等。这些生物质燃料有着共同点一是其可燃基挥发份很高，大多在80%以上；二是燃烧所产生的灰比重小、熔点低、在高温下具有一定的粘结性，特别是燃烧农业废弃物时，易产生结渣和堵灰现象，这在生物质燃烧系统的设计中必须给予足够的重视。目前，生物质燃烧发电设备大多采用生物质循环流化床锅炉，这种循环流化床锅炉一般采用旋风分离器来分离锅炉中未燃尽的生物质燃料，并通过绝热返料器将其返回到锅炉中重新循环。然而，现有的绝热返料器容易发生的问题是当锅炉负荷提高后，返料器内的循环灰温度迅速上升，循环灰中的残留碳在高温作用下旺盛燃烧，这又进一步加剧了返料器温度的升高；当灰温达到一定数值后，循环灰就会相互粘结堵塞返料器，导致锅炉灰循环系统失效，锅炉炉膛床温失控，炉膛平均传热强度降低，锅炉负荷迅速下降。为了解决上述问题，科研人员尝试设计了一种在绝热分离器入口的水平连接烟道内布置受热面的结构，以降低循环灰的温度。这种结构在锅炉初始运行的一段时间内效果良好，但随着时间的推移，此处受热面上的凝渣逐渐积累，减少了烟气通道面积，于是烟气流速逐渐上升，受热面磨损加剧，最终还是会引起锅炉被迫停炉检修。运行试验表明采用此种结构的锅炉连续运行时间一般不超过20天，且锅炉运行安全性差，经济性也很难保证。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种可靠性高的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，以解决循环流化床锅炉燃烧农业废弃物等生物质燃料时其返料系统容易堵塞的技术问题，并有助于稳定和调节炉膛温度，提高锅炉连续运行的稳定性，确保锅炉燃烧安全。为实现上述目的，本实用新型所设计的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，包括自上而下依次连接的冷却锥斗、冷却立筒和冷却返料阀体。所述冷却锥斗、冷却立筒和冷却返料阀体的外轮廓由沿周向排列的冷却介质输送管围合构成，所述冷却介质输送管之间通过扁条无缝连接，其内腔构成未燃尽生物质返料的循环通道。所述冷却锥斗的上端设置有顶部环形集箱，所述顶部环形集箱上设置有冷却介质出口管；所述冷却锥斗和冷却立筒为一体化结构；所述冷却立筒和冷却返料阀体之间设置有中间环形集箱，所述冷却返料阀体的下端设置有底部环形集箱，所述底部环形集箱上设置有冷却介质进口管；所述顶部环形集箱、中间环形集箱和底部环形集箱通过冷却介质输送管相连。冷却介质输送管内通入有水或蒸汽，自下而上流动循环，用于降低生物质返料的温度。各冷却介质输送管的长度基本相等，可确保冷却介质流量的均勻性。所述冷却返料阀体的侧壁上设置有返料斜槽，所述冷却返料阀体的内腔下部设置有布风装置，所述布风装置的下方设置有返料风室和流化风室，所述返料风室的方位与返料斜槽相对应，所述流化风室的方位与冷却立筒相对应。本实用新型的工作原理是这样的所述冷却锥斗的上端与循环流化床锅炉的旋风分离器出口相连，所述返料斜槽与循环流化床锅炉的炉膛相连。从旋风分离器分离出的生物质循环灰依次经过冷却锥斗和冷却立筒后，落入冷却返料阀体的底部，在流化风室和返料风室通过布风装置所喷气流的共同作用下流态化，最后从返料斜槽送入炉膛继续循环。 生物质循环灰的冷却介质采用水或蒸汽，从底部环形集箱进入，依次通过阀体部分的冷却介质输送管、中间环形集箱、立筒和锥斗部分的冷却介质输送管、最后从顶部环形集箱流出。采用水冷或汽冷，传热温差大，传热效率高，可有效降低生物质循环灰的贴壁温度，极大地提高返料系统的稳定性。另外，冷却后的生物质循环灰能够有效调节锅炉炉膛流化床的温度，从而提高生物质循环流化床锅炉的燃烧稳定性和安全性。进一步地，所述冷却返料阀体的内腔中设置有带折弯顶棚的中隔墙，所述中隔墙也由多排冷却介质输送管和扁条无缝连接构成，所述中隔墙的立面位于返料风室和流化风室的分界线处。这样，可使进入冷却返料阀体内的生物质循环灰首先落入风量较小的流化风室区域，再向风量较大的返料风室自动补充，从而形成稳定的灰流；同时也能在炉膛和所述冷却返料阀体之间形成有效灰封，将炉膛和所述冷却返料阀体隔绝开。更进一步地，所述冷却锥斗、冷却立筒和冷却返料阀体的内侧管屏上包敷有高强度耐磨耐火材料层，以提高其抗高温和抗磨损的性能，延长其工作寿命。本实用新型的优点主要体现在如下两方面其一，可有效提高生物质循环流化床锅炉中返料装置及其外围系统的可靠性；其二，可有效降低生物质循环灰的贴壁温度，即紧贴敷管耐火材料的循环灰温度，从而可稳定控制锅炉炉膛的温度，提高灰循环的可靠性。
图1为一种生物质循环流化床锅炉冷却返料装置的结构示意图。图2为图1中的A-A剖面放大结构示意图。图3为图1中的B-B剖面放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。图中所示的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，主要由自上而下依次连接的冷却锥斗1、冷却立筒2和冷却返料阀体3，以及返料风室4和流化风室5等部件组成。冷却锥斗1、冷却立筒2和冷却返料阀体3的外轮廓由沿周向排列的冷却介质输送管6围合构成，冷却介质输送管6之间通过扁条7无缝焊接为一体。在冷却锥斗1的上端设置有顶部环形集箱8，顶部环形集箱8上设置有冷却介质出口管9。冷却锥斗1和冷却立筒2为一体化结构，即它们的外轮廓相对应的母线由同一根冷却介质输送管6构成。在冷却立筒2和冷却返料阀体3之间设置有中间环形集箱10。 在冷却返料阀体3的下端设置有底部环形集箱11，底部环形集箱11上设置有冷却介质进口管12。顶部环形集箱8、中间环形集箱10和底部环形集箱11通过冷却介质输送管6相连通。冷却锥斗1的上半部分开口可设计呈直筒段结构。这样，一方面可延长循环流化床锅炉中旋转分离器的循环灰旋转流程，提高分离效率，减少二次扬尘；另一方面直筒段结构可减少灰搭桥堵塞通道的风险。另外，直筒段冷却面积足够，可迅速降低循环灰的温度， 从而降低灰的粘性，提高下部冷却返料器阀体3的工作可靠性。在冷却返料阀体3的侧壁上设置有返料斜槽13。在冷却返料阀体3的内腔下部设置有布风装置14，布风装置14由多孔布风板、风帽等部件构成，布风装置14的下方固定有返料风室4和流化风室5，返料风室4的方位与返料斜槽13相对应，流化风室5的方位与冷却立筒2相对应。在冷却返料阀体3的内腔中设置有带折弯顶棚的中隔墙15，中隔墙15 也由多排冷却介质输送管6和扁条7无缝连接构成，中隔墙15的立面位于返料风室4和流化风室5的分界线处。在冷却锥斗1、冷却立筒2和冷却返料阀体3的内侧管屏上、以及中隔墙15的两面上包敷有高强度耐磨耐火材料层16，以避免生物质循环灰磨损受热的管屏，提高其使用寿命。本实用新型的冷却介质(以水为例)流程如下冷却水先通过冷却介质进口管12 进入底部环形集箱11，然后均勻地进入冷却返料阀体3的各冷却介质输送管6，流向中间环形集箱10，再依次经过冷却立筒2和冷却锥斗1的各冷却介质输送管6，汇集到顶部环形集箱8中，最后通过冷却介质出口管9流出。水在上述流动过程中，不断吸收生物质循环灰的热量，水温不断上升，生物质循环灰的温度不断降低，从而实现两者的热交换。本实用新型的生物质循环灰流程如下经过循环流化床锅炉旋风分离器分离下来的循环灰首先进入冷却锥斗1，然后依次进入冷却立筒2和冷却返料阀体3，最后经由返料斜槽13回到循环流化床锅炉炉膛中。其中，冷却返料阀体3底部是一个由返料风室4、流化风室5和布风装置14构成的流化床，返料风室4上方为高风量输送区，流化风室5上方为低风量流化区。循环灰首先落在流化风室5所形成的低风量流化区，被流化后向返料风室 4所形成的高风量输送区填充。由于高风量输送区靠近返料斜槽13，循环灰被吹送入锅炉炉膛，处于低风量流化区域的循环灰自动补充进入高风量输送区，如此不断循环。当冷却立筒2中的循环灰量过多时，由于重力作用，循环灰流动加快；当冷却立筒2中的循环灰量较少时，循环灰流动变慢，可使冷却立筒2中的循环灰量保持在一定的水平，从而提高锅炉连续运行的稳定性，并确保锅炉燃烧安全。
权利要求1.一种生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，包括自上而下依次连接的冷却锥斗 (1)、冷却立筒(2)和冷却返料阀体(3)，其特征在于所述冷却锥斗⑴、冷却立筒(2)和冷却返料阀体(3)的外轮廓由沿周向排列的冷却介质输送管(6)围合构成，所述冷却介质输送管(6)之间通过扁条(7)无缝连接；所述冷却锥斗(1)的上端设置有顶部环形集箱(8)，所述顶部环形集箱(8)上设置有冷却介质出口管(9)；所述冷却锥斗⑴和冷却立筒(2)为一体化结构；所述冷却立筒(2) 和冷却返料阀体C3)之间设置有中间环形集箱(10)，所述冷却返料阀体(3)的下端设置有底部环形集箱(11)，所述底部环形集箱(11)上设置有冷却介质进口管(1 ；所述顶部环形集箱(8)、中间环形集箱(10)和底部环形集箱(11)通过冷却介质输送管(6)相连；所述冷却返料阀体(3)的侧壁上设置有返料斜槽(13)，所述冷却返料阀体(3)的内腔下部设置有布风装置(14)，所述布风装置(14)的下方设置有返料风室(4)和流化风室 (5)，所述返料风室⑷的方位与返料斜槽(13)相对应，所述流化风室(5)的方位与冷却立筒⑵相对应。
2.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，其特征在于所述冷却返料阀体⑶的内腔中设置有带折弯顶棚的中隔墙(15)，所述中隔墙(15)也由多排冷却介质输送管(6)和扁条(7)无缝连接构成，所述中隔墙(15)的立面位于返料风室⑷和流化风室(5)的分界线处。
3.根据权利要求1或2所述的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，其特征在于所述冷却锥斗(1)的上半部分开口为直筒段结构。
4.根据权利要求1或2所述的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，其特征在于所述冷却锥斗(1)、冷却立筒( 和冷却返料阀体C3)的内侧管屏上包敷有高强度耐磨耐火材料层(16)。
5.根据权利要求3所述的生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，其特征在于所述冷却锥斗(1)、冷却立筒( 和冷却返料阀体C3)的内侧管屏上包敷有高强度耐磨耐火材料层 (16)。
专利摘要一种生物质循环流化床锅炉冷却返料装置，包括自上而下连接的冷却锥斗、冷却立筒和冷却返料阀体。冷却锥斗、冷却立筒和冷却返料阀体的外轮廓由沿周向排列的冷却介质输送管围合构成，冷却介质输送管之间通过扁条无缝连接，其内腔构成未燃尽生物质返料的循环通道。在冷却锥斗的上端、冷却立筒和冷却返料阀体之间、以及冷却返料阀体的下端分别设置有顶部、中间和底部环形集箱，各环形集箱通过冷却介质输送管相连。在冷却返料阀体的侧壁上设置有返料斜槽，在冷却返料阀体的内腔下部设置有布风装置，布风装置的下方设置有返料风室和流化风室。该返料装置可稳定和调节炉膛温度，提高灰循环的可靠性，进而提高锅炉连续运行的稳定性，确保锅炉燃烧安全。
文档编号F23C10/26GK201954537SQ20112005649
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者张岩丰, 张忠华, 林勇 申请人:武汉凯迪工程技术研究总院有限公司