流化床锅炉外置床旋风流化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种流化床锅炉外置床旋风流化系统，适用于流化床锅炉外置床，包括：流化床锅炉外置床，内部为一空室；至少四根高温循环颗粒进料管，于高温循环颗粒进料管内通入高温循环颗粒；至少四根第一流化风管，设置于流化床锅炉外置床的侧壁内，与空室形成连通并连通于高温循环颗粒进料管，进入第一流化风管的流化风携带进入高温循环颗粒进料管的高温循环颗粒形成射流射入至空室中，各射流相互作用形成旋流；多个第二流化风管，竖直连通于空室的底部，将进入第二流化风管的流化风送入到空室中。本实用新型能够使高温循环颗粒在空室内形成水平旋风及垂直流化，从而实现高温循环颗粒与受热面充分地热交换、解决了流化风布置不合理的问题。
【专利说明】流化床锅炉外置床旋风流化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种流化床锅炉外置床的流化系统，特别是流化床锅炉外置床对锅炉循环物料进行旋风配风并流化的系统。
【背景技术】
[0002]循环流化床锅炉日益得到广泛的应用，主要是因为其具有控制污染物排放成本低廉、燃料适应性广、负荷调节范围大等多项优点。随着循环流化床锅炉容量和参数的不断提升，锅炉换热器吸热份额显著提高，造成炉内受热面布置难度不断加大。因此大型流化床锅炉广泛采用各种形式的外置床。所谓外置床就是将锅炉内的一部分受热面移至锅炉外，通过高温循环灰加热的一种热交换装置，也叫做外置式换热器。
[0003]现有外置床(外置式换热器)设计为由内衬高强度耐磨材料构成的密闭框架结构装置，其内部被分隔墙分为数个仓室。分隔墙由碳钢制成，并在表面敷设有耐火耐磨材料，分隔墙内采用闭式冷却水冷却。每个仓室布置有风箱，高温循环颗粒通过布置于仓室底部的钟罩式风帽实现流化。在外置床中，高温循环颗粒依次与各仓室中布置的受热面进行换热。为减小蒸汽出口汽温偏差，控制受热面温度，需按照高、中、低温换热温度水平进行受热面管径及面积的设计。
[0004]但是，现有技术中将外置床内部分隔数个仓室，会导致高温循环颗粒只在仓室内进行垂直循环，横向运动受限，与受热面换热不充分的情况发生，并且每个仓室中流化的高温循环颗粒温度差别较大，与受热面换热强度不一，受热面布置与流化风的配合要求严格，如果出现配合偏差，易发生受热面换热不均匀。再者，由于仓室内只有底部布置有流化风帽，如果回料阀或外置床内耐火耐磨材料脱落堵塞了仓室底部的流化风风帽，将导致部分仓室流化风量低，高温循环颗粒无法流化，无法与受热面换热。
实用新型内容
[0005]本实用新型提供一种流化床锅炉外置床旋风流化系统，以解决现有技术中外置床内高温循环颗粒与受热面换热不充分、不均匀，流化风布置不合理的问题。
[0006]本实用新型提供的技术方案为提供一种流化床锅炉外置床旋风流化系统，适用于一流化床锅炉外置床，其中，旋风流化系统包括:流化床锅炉外置床、至少四根第一流化风管、至少四根高温循环颗粒进料管、多个第二流化风管。流化床锅炉外置床的内部为一空室；各高温循环颗粒进料管内通入高温循环颗粒；各第一流化风管设置于流化床锅炉外置床的侧壁内，与空室形成连通，并连通于高温循环颗粒进料管，进入第一流化风管的流化风携带进入高温循环颗粒进料管的高温循环颗粒形成射流射入至空室中，各射流相互作用形成旋流；各第二流化风管竖直连通于空室的底部，将进入第二流化风管的流化风送入到空室中。
[0007]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，第一流化风管均匀分布设置于流化床锅炉外置床的侧壁内。
[0008]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，第一流化风管水平设置于流化床锅炉外置床的顶部侧壁内。
[0009]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，第一流化风管靠近空室的一端处设置有旋风导叶。
[0010]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，旋风导叶为8片或12片。
[0011]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，各第二流化风管的出风口处设置有钟罩式流化风帽。
[0012]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，钟罩式流化风帽不全等径，于连通于空室底部中心部分的第二流化风管的出风口处布置小管径流化风帽，于连通于空室底部边缘的第二流化风管的出风口处布置大管径流化风帽。
[0013]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，小管径流化风帽与大管径流化风帽直径之比为1.0: 1.2。
[0014]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，第一流化风管上设置有风压传感器。
[0015]如上所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其中，第一流化风管上设置有风管调节阀及风管截止阀。
[0016]综上所述技术方案，通过流化床锅炉外置床的顶部侧壁周围均匀水平设置的第一流化风管与连通于第一流化风管的高温循环颗粒进料管配合，将流化风及高温循环颗粒送入流化床锅炉外置床的空室内，从而使流化风携带高温循环颗粒做水平流化旋流运动；流化床锅炉外置床底部通过钟罩式流化风帽引入的流化风，使得底部流化风携带高温循环颗粒做垂直流化运动，水平流化旋流运动与垂直流化运动相结合从而使得高温循环颗粒与空室内的受热面进行充分且均匀地换热。
[0017]本实用新型的特点在于，为了使流化风与高温循环颗粒更好的实现旋风流化运动与垂直流化运动，于流化床锅炉外置床的第一流化风管靠近空室的一端处设置有旋风导叶，使得进入流化床锅炉外置床的流化风携带高温循环颗粒做径向旋转运动。本实用新型对流化床锅炉外置床第二流化风管及在其出风口处设置的钟罩式流化风帽布局也进行了改进，于流化床锅炉外置床底部中心部分的第二流化风管处布置小管径流化风帽，于流化床锅炉外置床的底部边缘的第二流化风管处布置大管径流化风帽。通过本实用新型的钟罩式流化风帽布局，减小了外置床空室内侧壁对高温循环颗粒的粘滞作用，同时增强了流化床内侧壁的流化作用。
[0018]本实用新型的另一特点在于，为了保证从高温循环颗粒进料管中引入流量均匀的高温循环颗粒，在各第一流化风管上设置有风管调节阀、风管截止阀及风压传感器。因此，本实用新型能够解决现有技术中外置床内高温循环颗粒与受热面换热不充分、不均匀，流化风布置不合理的问题，进而使得进入外置床空室的高温循环颗粒与受热面更加充分、均匀的换热，提高了外置床的热效率，更加合理的流化风配置使外置床的运行更加灵活，负荷调整更为迅速，提高了流化床锅炉的负荷响应速率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型一实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的俯视图；
[0020]图2为本实用新型实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的侧视图；
[0021]图3为本实用新型实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统中外置床空室的俯视图；
[0022]图4为本实用新型另一实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的俯视图；
[0023]图5为本实用新型实施例的第一流化风管道轴向剖视图；
[0024]图6为本实用新型实施例旋风导叶处管道径向剖视图。
[0025]附图符号说明:
[0026]10:流化床锅炉外置床空室；
[0027]11:流化床锅炉外置床侧面墙；
[0028]12:流化床锅炉外置床边角墙；
[0029]20:第一流化风管；
[0030]201:流化风；
[0031]21:高温循环颗粒进料管；
[0032]211:高温循环颗粒；
[0033]22:钟罩式流化风帽；
[0034]23:第二流化风管；
[0035]231:流化风；
[0036]24:顶部水平旋风流化风射流；
[0037]31:直管；
[0038]32:旋风导叶:
[0039]41:风压传感器；
[0040]42:风管截止阀；
[0041]43:风管调节阀。
【具体实施方式】
[0042]为了使本实用新型的技术特点及效果更加明显，现特结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，需要说明的是，本实用新型对第一流化风管与流化床锅炉外置床侧壁连通角度并不做限制，只要保证从流化风管发射出的射流在外置床空室内能形成一个内切圆形状的流化旋流即可，这里说的射流指的流化风携带的高温循环颗粒。同时，本实用新型对外置床空室的形状也不做限制，涉及到的大小钟罩式流化风帽具体尺寸及布局也不做限制。此外，附图所示为简化、示意性的表达，图中的元件尺寸并不符合实际比例。
[0043]如附图1所示，附图1为本实用新型一实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的俯视图，旋风流化系统包括:流化床锅炉外置床、至少四根第一流化风管20、至少四根高温循环颗粒进料管21、多个第二流化风管(图1未示)。
[0044]本实用新型实施例以第一流化风管水平均匀分布设置于流化床锅炉外置床顶部空室内为例对旋风流化系统进行说明。其他形式的非垂直旋风流化同水平旋风流化，这里就不在--叙述。
[0045]流化床锅炉外置床的内部为一空室10，本实用新型一实施例中，外置床空室为一近似八边形布局，由四个侧面墙11及四个边角墙12组成，其结构参见附图1所示，四根第一流化风管20的一端水平布置且呈一定角度设置于外置床顶部的各边角墙内，四根高温循环颗粒进料管21垂直布置，分别与第一流化风管20的一端焊接在一起，也可通过一段弯管与顶部流化风管20的一端焊接在一起，使得高温循环颗粒进料管21与第一流化风管20为连通状态，各第一流化风管20内的流化风可携带各高温循环颗粒进料管21的高温循环颗粒形成顶部水平流化风射流进入至外置床空室内，各顶部水平流化风射流在外置床空室内形成四角切圆的水平方向逆时针流化旋流，从而实现高温循环颗粒的水平流化。
[0046]在本实施例中，多个第二流化风管，竖直连通于空室的底部，将进入第二流化风管的流化风送入到空室中。第二流化风管的出风口处设置有钟罩式流化风帽，请参见附图2及附图3，附图2为本实用新型实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的侧视图，附图3为本实用新型实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统中外置床空室的俯视图，附图3给出了钟罩式流化风帽22的布局情况。如图2所示，钟罩式流化风帽22与第二流化风管23相连接。流化床锅炉外置床旋风流化系统工作时，将通入第二流化风管23的流化风231通过钟罩式流化风帽22送入到外置床空室10中，使得流化风231将水平旋流落下的高温颗粒再次送入垂直流化循环，使得高温循环颗粒不断水平循环、垂直循环，从而实现高温循环颗粒与受热面进行充分地交换。
[0047]本实用新型并不局限于上述流化床锅炉外置床的形状，本实用新型另一实施例中，外置床空室为一四边形布局，第一流化风管呈一定角度或垂直设置于外置床顶部的四边侧壁内，第一流化风管与四边侧壁的连通位置只要保证从流化风管发射出的射流在外置床空室内能形成一个内切圆的形状的水平方向的流化旋流即可，在其他实施例中，外壁墙为一近似十二边形布局，根据实际工程需要，流化床锅炉外置床的形状一般为四边形布局或近似八边形布局。
[0048]同时，本实用新型也不对第一流化风管及高温循环颗粒进料管的个数做具体限制，只要保证第一流化风管及高温循环颗粒进料管布局能够满足流化风携带的高温循环颗粒在空室顶部形成逆时针旋流即可，但第一流化风管与高温循环颗粒进料管是一一对应的，即它们的个数相同，优选的，高温循环颗粒进料管与流化风管管径为1:1比例，为了说明方便，后续实施例中涉及到的高温循环颗粒送料管及流化风管均为4根。
[0049]本实用新型中涉及的流化风可以由一根流化风管引出，将该根流化风管在合适的位置与四根第一流化风管形成连通，从而将流化风分流为4个水平方向，一实施例中，进入第二流化风管的流化风与进入第一流化风管的流化风是引流于同一流化风管。
[0050]本实用新型第一流化风管与高温循环颗粒进料管通过一跟弯管焊接而形成连通，第一流化风管与高温循环颗粒进料管也可直接形成连通。所述高温循环颗粒进料管并非必须垂直布局，也可具有一定倾斜角度的焊接于弯管的一端，倾斜角度只要保证保温循环颗粒能够与流化风充分混合即可。
[0051]在本实用新型又一实施例提供的流化床锅炉外置床旋风流化系统还包括四根水平直管，如图2、图4所示，图4为本实用新型另一实施例的流化床锅炉外置床旋风流化系统的俯视图，各水平直管31 —端水平设置于流化床锅炉外置床的顶部边角墙12内，各水平直管31可以与边角墙12垂直联接或呈一定角度联接，选择联接方式的原则为四个水平直管发出的射流能够在外置床内空室形成四角切圆的水平方向逆时针流化旋流。各水平直管31另一端与第一流化风管20 —端连通，高温循环颗粒进料管21直接连通或通过一弯管连通于第一流化风管20的一端与水平直管31的另一端。其中，高温循环颗粒进料管21的管径、第一流化风管20管径与水平直管31的管径为1:1:1的比例。同时，于水平直管31连通外置床空室的一端内设置有8片旋风导叶32。如图4至图6所示，图5为本实用新型实施例的第一流化风管道轴向剖视图，图6为本实用新型实施例旋风导叶处管道径向剖视图，旋风导叶分布均匀的设置于水平直管或第一流化风管通入至外置床空室10的一端端口处，所述旋风导叶由耐磨材料制成，流化风201携带高温循环颗粒211经过旋风导叶32后，做径向旋转运动进入至外置床空室，由进入至空室的流化风携带的高温循环颗粒可以形成水平旋风流化风射流24，通过各水平旋风流化风射流24的相互配合，使得流化风携带高温循环颗粒在外置床空室内做逆时针水平旋流，即形成轴向水平旋风流化。
[0052]为了使本实用新型能够更好的实现均匀充分换热，解决流化风布置不合理的问题，本实用新型再一实施例中，设置于第二流化风管出风口处的钟罩式流化风帽22并不全等径，复请参阅附图2及附图3所示，图3显示了钟罩式流化风帽的布局，即第二流化风管的布局，在本实施例中，于外置床空室底部中心部分连通3X3，共九个第二流化风管，于这九个第二流化风管的出风口处设置有小管径钟罩式流化风帽，围绕小管径钟罩式流化风帽的外置床空室边缘处连通12个第二流化风管，于这12个第二流化风管的出风口处设置有大管径钟罩式流化风帽，本实用新型的一优选实施例中，大管径钟罩式流化风帽与小管径钟罩式流化风帽直径之比约为1.2:1.0，第二流化风管的流化风是由一个流化风管分流得到的。流化床锅炉外置床旋风流化系统工作时，对第二流化风管23通入流化风，流化风231通过钟罩式流化风帽22进入至外置床空室内，流化风231将水平旋流落下的高温循环颗粒再次送入垂直流化循环，使高温循环颗粒与受热面进行充分地换热。根据实际经验，由于外置床空室各墙面对高温颗粒有粘滞作用，因此外置床空室的中心区域的流化效果明显好于侧壁区域，因此本实施例提供的钟罩式流化风帽布置方案的能够加强靠近外置床空室侧面墙及四个边角墙的流化风量，减小外置床空室侧壁对高温循环颗粒的粘滞作用，加强高温颗粒与受热面的充分换热从而使高温循环颗粒实现更好的换热。
[0053]本实用新型的并不局限于上述流化风帽的布局，本实用新型另一优选实施例中，于流化床锅炉外置床的底部中心部分连通16个第二流化风管，于第二流化风管出风口处布置16小管径流化风帽，在空室边缘连通16个第二流化风管，于第二流化风管出风口处布置16大管径流化风帽。当然，为了更好的实现外置床空室壁侧的流化作用，外置床底部流化风帽的布局情况视流化床锅炉外置床旋风流化系统采用的外置床形状具体情况而定。
[0054]同样地，本实用新型对旋风导叶的叶片个数也不做限制，本实用新型其他实施例中，旋风导叶的个数也可以是12个，根据工程需要，通常情况下取8片或12片。
[0055]本实用新型的一实施例中，复请参阅图2及图4所示，为了使高温循环颗粒管道引入的高温循环颗粒流量均匀，于各第一流化风管上加装一风压传感器41，以便实时检测进入第一流化风管的流化风压，保证进入四根第一流化风管的流化风压一致，在其他实施例中，在各第一流化风管上还加装有一风管调节阀42及一风管截止阀43，所有风管调节阀及风管截止阀的控制及传感器信号可以送入热工控制装置进行自动风压控制。
[0056]以上所述具体实施例并非用于限定本实用新型。本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所做的改动或变换，均属于本实用新型的保护范围，本实用新型具体保护的范围当视权利要求范围为准。
【权利要求】
1.一种流化床锅炉外置床旋风流化系统，适用于一流化床锅炉外置床，其特征在于，所述旋风流化系统包括: 流化床锅炉外置床，其内部为一空室； 至少四根高温循环颗粒进料管，于所述高温循环颗粒进料管内通入高温循环颗粒； 至少四根第一流化风管，设置于所述流化床锅炉外置床的侧壁内，与所述空室形成连通并连通于所述高温循环颗粒进料管，进入所述第一流化风管的流化风携带进入所述高温循环颗粒进料管的高温循环颗粒形成射流射入至所述空室中，各射流相互作用形成旋流； 多个第二流化风管，竖直连通于所述空室的底部，将进入所述第二流化风管的流化风送入到所述空室中。
2.如权利要求1所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第一流化风管均匀分布设置于所述流化床锅炉外置床的侧壁内。
3.如权利要求2所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第一流化风管水平设置于所述流化床锅炉外置床的顶部侧壁内。
4.如权利要求1所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第一流化风管靠近空室的一端处设置有旋风导叶。
5.如权利要求4所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述旋风导叶为8片或12片。
6.如权利要求1至5任一项所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第二流化风管的出风口处设置有钟罩式流化风帽。
7.如权利要求6所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述钟罩式流化风帽不全等径，于连通于所述空室底部中心部分的第二流化风管的出风口处布置小管径流化风帽，于连通于所述空室底部边缘的第二流化风管的出风口处布置大管径流化风帽。
8.如权利要求7所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述小管径流化风帽与所述大管径流化风帽直径之比为1.0: 1.2。
9.如权利要求1至5任一项所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第一流化风管上设置有风压传感器。
10.如权利要求1至5任一项所述的流化床锅炉外置床旋风流化系统，其特征在于，所述第一流化风管上设置有风管调节阀及风管截止阀。
【文档编号】F23C10/20GK204240346SQ201420693256
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】孙文捷, 李卫华, 骆意, 鲁学农, 尚勇 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司