两床三室水、汽冷顶棚四、六回程烟道中小型流化床锅炉

技术领域

一种两床三室水、汽冷顶棚四至六回程烟道的中小型流化床锅炉，涉及一种流化床：蒸汽锅炉、热电联产锅炉、管架式强制循环热水锅炉，尤其涉及一种中、小型分布式：流化床蒸汽锅炉、流化床电站锅炉、流化床热电联产锅炉、流化床强制循环热水锅炉。涉及对在用各种同出力的中、小型循环流化床锅炉、煤粉锅炉和层燃链条锅炉的节能减排改造。涉及对BFB锅炉和≤220t/h容量的CFB锅炉的升级换代。涉及采用低阶煤低成本替代≤220t/h容量的煤粉锅炉、层燃链条锅炉和燃气锅炉。

背景技术

流化床锅炉分为两大类：一类为鼓泡流化床锅炉、简称为BFB锅炉；一类为循环流化床锅炉、简称为CFB锅炉。我国在过去许多年中，建造了近3000台沸腾炉即BFB锅炉，虽然在燃烧劣质煤方面发挥了极大的作用，对于容量较小的锅炉BFB结构炉膛截面大，流化速度低，可降低炉体高度；降低钢耗量，细煤粒在悬浮段停留时间长的优势，但由于炉膛温度不均匀稀相区温度较低，致使飞灰含炭量高，锅炉效率低下，再加上污染物排放烟尘治理没得到很好解决，致使沸腾炉名声不佳。

CFB锅炉出现之后，人们便纷纷打出循环流化床锅炉的牌子，推出了不少炉型，因循环流化床锅炉的流速提高，为保证可燃物在炉膛内充分燃烧燃尽时间和安装物料回送炉膛的循环装置分离器就需要较高炉膛，对煤的破碎粒度及操作控制等都要求较高，投资大且技术复杂，所以CFB炉型对中小容量锅炉并无明显优势，因而国外一些研究者认为，BFB适用于50t/h以下容量，CFB适用于220t/h以上容量。

为解决以上两种炉型的缺陷，本发明构思一种两床三室水、汽冷顶棚四、六回程烟道中小型流化床锅炉，调整BFB锅炉密相区和稀相区不同区段的烟速和热负荷(水冷度)，使之发挥其优势克服其痛点。调整CFB锅炉密相区和稀相区不同区段的烟速和热负荷(水冷度)，使之发挥其优势克服其痛点。

发明内容

本发明的目的将BFB鼓泡流化床锅炉只适用于50t/h以下容量扩大到100t/h的容量；不仅使BFB鼓泡流化床锅炉的性能优势可与CFB高温旋风分离器循环流化床锅炉媲美，而且可比75t/h--100t/h容量的CFB高温旋风分离器循环流化床锅炉节省耐火保温材料40％--50％，节省钢架35％--40％。

本发明是这样实现的，一种两床三室水、汽冷顶棚四至六回程烟道中小型流化床锅炉；所述一种两床三室水、汽冷顶棚四至六回程烟道中小型流化床锅炉为一种新结构新工艺超低能耗超高能效中小型流化床锅炉；包括，单锅筒、双锅筒、主床、副床、主燃室、副燃室、燃尽室、水冷顶棚、过热器顶棚、过热器、省煤器、四回程烟道、六回程烟道等。

风室1和布风板2构成主床，风室32和布风板31构成副床。主燃室的下端是布风板2，其上端是炉膛后墙膜式壁向前弯折点、其前端是炉膛前墙、其后端是炉膛后墙、其两侧端是纵向侧对称膜式壁。副燃室的下端是布风板31，其上端是二回程下行渐缩烟气出口23、其前端是炉膛后墙5、其后端是竖井前墙22、其两侧端是纵向侧对称膜式壁26。燃尽室的前端是导向烟气直冲料仓水冷墙9、其后端是竖井前墙22、其下端是三回程烟气进口24、其上端是过热蒸汽顶棚15、其两侧端是纵向侧对称膜式壁26。

本发明的主燃室的截面积即烟速与BFB鼓泡流化床锅炉相近或做一些调整，保持内循环性能；采取提高炉膛上部的烟速和热负荷提高炉膛出口温度加速进入副燃室(大扩容空间)，强化可燃物在副燃室(大扩容空间)和燃尽室(三回程烟道)内的充分燃烧燃尽。

本发明为解决鼓泡床炉膛上部温度低的弊端，采取炉膛上部截面缩小提高炉膛上部的热负荷并加卫燃带降低水冷度。为使含尘烟气的流速加快进入副燃烧室充分燃烧和降低三回程上行烟道流速扩大截面，将二回程烟道后墙前移构成二回程下行渐缩烟道，使含尘烟气即可燃物快速进入副燃烧内充分燃烧；降低三回程上行烟道流速可增加可燃物的停留时间不仅利于充分燃烧燃尽、尤其是可减少气流对飞灰的夹带。

本发明的新结构：主床、副床、主燃室、二回程下行渐缩烟道、副燃室、燃尽室(三回程上行烟道)、四回程烟道、五回程烟道、六回程烟道，水冷顶棚，过热器顶棚等，构成新结构新工艺超低能耗超高能效中小型流化床锅炉。

本发明新结构的显著有益效果：

本发明的四回程烟道结构，≥75TCFB锅炉在降低炉体高度40％的条件下烟气流程仍长于旋风分离器的流化床锅炉的烟气流程，仅此项就可节省锅炉整机的钢架和耐磨隔热保温材料40％。

本发明的一体化结构，可节省两个横墙的隔热保温材料；并且三个横墙膜式水冷壁全部双面受热，可显著提高热传递效果。

本发明采用副床不用返料装置，在大幅度降低炉体高度的条件下，副燃室扔具有很大的燃烧空间。

本发明的新工艺与显著有益效果：本发明可根据锅炉炉型大小采取不同的锅炉本体的设计、制造和安装工艺。

1、本发明≤4T的小型锅炉本体；可整机出厂。大幅度减少了现场加工和安装量，利于确保安装质量和提高安装效率。

2、本发明4T--20T的小型锅炉本体；单组件在厂内加工，用连通管在工地连通组装；可大幅度减少现场加工和安装量，可显著提高安装质量和安装效率。

3、本发明＞20T的锅炉本体；将单组件在厂内分片加工，工地现场单组件分片对接焊并加焊密封扁铁，单组件分别与连通管、导气管、下降管连通。大幅度减少了现场加工和安装量，利于确保安装质量和提高安装效率。

附图说明

图1是本发明横置单锅筒水、汽冷顶棚四回程烟道流化床蒸汽锅炉第1方案主视图；

图2是本发明横置单锅筒水、汽冷顶棚四回程烟道流化床蒸汽锅炉第2方案主视图；

图3是本发明横置单锅筒过热器顶棚四回程烟道流化床蒸汽锅炉第3方案主视图；

图4是本发明双锅筒水冷顶棚四回程烟道管架式强制循环流化床热水锅炉第4方案主视图；

图5是本发明双锅筒过热器顶棚六回程烟道流化床蒸汽锅炉第5方案主视图；

图6是本发明双锅筒水冷顶棚六回程烟道强制水循环流化床热水锅炉第6方案主视图；

图中1-风室、2-布风板、3-密相区、4-炉膛前壁、5-炉膛后壁、6-炉膛(主燃室)、7-二回程下行渐缩烟道出口、8-炉膛后墙管束向前弯折点、9-二回程烟道后墙膜式水冷壁下横集箱、10-炉膛后壁向前上倾斜渐缩段、11-导向烟气直冲燃烧仓膜式水冷隔墙、12-二回程下行渐缩烟道、13-炉膛侧对称膜式水冷壁、14-炉膛烟气出口、15-炉膛水冷顶棚、16-炉膛烟气出口叉排管束、17-炉膛侧对称纵上集箱、18-锅筒、19-连通管、20-二回程下行渐缩烟道水冷顶棚、21-二合一过热器顶棚、22-三合一侧对称纵上集箱、23-导气管、24-导气支管、25-导气支管、26-连通管、27-竖井前墙膜式水冷壁上横集箱、28-竖井后墙膜式水冷壁上横集箱、29-炉膛后墙膜式水冷壁上横集箱、30-三回程烟气出口叉排管、31-三回程烟气出口、32-四回程竖井烟道、33-竖井前墙膜式水冷壁、34-过热器、35-燃尽室(三回程上行烟道)、36-侧对称膜式水冷壁、37-燃尽室烟气进口、38-蒸汽出口、39-副燃室、40-省煤器、41-竖井后墙膜式水冷壁、42-进水口、43-竖井后墙膜式水冷壁下横集箱、44-三合一侧对称下纵集箱、45-竖井前墙膜式水冷壁下横集箱、46-燃烧仓、47-布风板、48-风室、49-竖井前、后墙膜式水冷壁上横集箱、50-加长竖井前墙膜式水冷壁、51-加长二合一侧对称纵向膜式水冷壁(二合一指：二回程下行渐缩烟道、三回程上行烟道)、52-竖井侧对称纵向下横集箱、53-二合一侧对称纵向下纵集箱、54-竖井前墙加长膜式水冷壁下横集箱、55-连通管、56-燃烧仓后墙膜式壁上横集箱、57-连通管、58-燃烧仓后墙膜式壁、59-燃烧仓前墙膜式壁上横集箱、60-燃烧仓前墙膜式壁、61-燃烧仓后墙膜式壁下横集箱、62-燃烧仓前墙膜式壁下横集箱、63-连通管、64-炉膛烟气出口上横集箱、65-四合一高温过热器顶棚、66-二回程下行渐缩烟道膜式壁上横集箱、67-炉膛前墙膜式壁上横集箱、68-连通管、69-四合一水冷顶棚前横集箱、70-四合一水冷顶棚、71-隔板、72-连通管、73-热水出口、74-聚气罐、75-四合一水冷顶棚后横集箱、76-上锅筒、77-对流管束、78-四回程下行烟道、79-五回程上行烟道、80-下锅筒、81-三合一过热器顶棚。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效、兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：请参阅附图1，本实施例中，包括，主床、副床、主燃室、副燃室、燃尽室、水冷顶棚、过热器顶棚、过热器、省煤器、四回程烟道等。

主床由风室1和布风板2构成，副床风室39和布风板47构成。

主燃室6的下端是布风板2，其前端是炉膛前墙4、其后端是炉膛后墙5、其上端是炉膛后墙膜式壁向前弯折点8、其两侧端是纵向侧对称膜式壁13。

副燃室的下端是布风板47，其前端是炉膛后墙5、其后端是竖井前墙33、其上端是二回程烟气出口7和燃尽室(三回程上行烟道)烟气进口37、其两侧端是纵向侧对称膜式壁36。

燃尽室的前端是导向烟气直冲燃烧仓膜式水冷隔墙11、其后端是竖井前墙33、其下端是三回程烟气进口37、其上端是过热蒸汽顶棚21、其两侧端是纵向侧对称膜式壁36。

本实施例炉膛(主燃室)6的四壁，由前墙膜式壁4、后墙膜式壁5、侧对称膜式壁11构成。前墙膜式壁管束4的下端与前下横集箱连通、其上端向后弯折倾斜向上延伸与单锅筒18径向连通自然构成炉膛水冷顶棚15；炉膛后墙膜式壁管束5的下端与后下横集箱连通、其上部在确定的点向前上弯折延伸呈多排叉排15与单锅筒18下端中心连通构成炉膛烟气出口14；侧对称膜式壁管束13的下端与侧对称下纵集箱连通、其上端与侧对称上纵集箱17连通，炉膛两侧壁13和前壁4外面构筑隔热保温层，炉膛后壁除公用壁外均构筑隔热保温层。

本实施例二回程下行渐缩烟道12的前墙是炉膛后墙膜式壁上部弯折点8至向前倾斜段10、其后墙是导向烟气直冲燃烧仓膜式水冷隔墙11，导向烟气直冲燃烧仓膜式水冷隔墙11的上端向前弯折倾斜向上延伸与单锅筒18后下部径向连通、其下端与下横集箱9连通、其两侧墙是炉膛侧对称膜式壁管束36。

本实施例

本实施例工作过程：流化床燃烧是床料在流化状态下进行的一种燃烧，其燃料可以是化石燃料、工农业废弃物.城市生活垃圾和各种劣质燃料，生物质燃烧或生物质与煤混合燃烧。一般粗重的粒子在炉膛6下部燃烧，细粒子在炉膛6上部燃烧，被吹出炉膛烟气出口12的固体颗粒在导向烟气直冲副燃室膜式水冷隔墙9的作用下强制气固两相180度急转直下同向流动经二回程高温下行渐缩烟道10直冲副燃室30，首次高浓度的固体颗粒经急转的离心力和拽引力；尤其是气流的吹力加固体的重力再加地引力和固体从高向低的直坠力，可使固体向下坠落的速度高于气流速度直接快速的落入副燃室底部，未落入副燃室30底部的微细颗粒在付燃室上部继续燃烧和辐射传热，被气流夹带的飞灰进入燃尽室充分燃烧燃尽，烟尘经炉膛出口和进入三回程烟道经2次180度下、上折转惯性重力分离，副燃室30和燃尽室24的一定高度的大截面容积为可燃物的充分燃烧燃尽和传热创造了非常好的条件。

本实施例烟路：烟气通过炉膛出口12，180度急转直下进入二回程高温加速下行烟腔通道10，经下行烟腔通道烟气出口23，进入副燃室30、通过转弯通道进入三回程燃尽室24，经燃尽室烟气出口18进入竖井烟道19，通过与过热器20、省煤器27对流冲刷传热经排烟口进入除尘器经烟气静化后由引风机排至烟筒进入大气。

本实施例水汽路：进水从进水口29进入省煤器27通过连通管38进入锅筒26低温水通过下降总管分别通过下降支管进入下纵、横集箱，再进入纵、横膜式水冷壁，通过辐射对流传热，热水上升，分别进入纵、横上横集箱，再分别通过上纵、横集箱的导气管进入导气总管再进入锅筒，低温水继续下降循环，饱和蒸汽通过管道进入二合一过热蒸汽顶棚，再进入过热器20通过蒸汽出口25送往用户。

实施例2：请参阅图2，本实施例与实施例1的不同之处是燃尽室烟气出口18；竖井烟道前墙膜式壁管的下端与下横集箱连通、其上端向后上弯折延伸与竖井后墙膜式壁管的上横集箱连通。蒸汽出口34与过热蒸汽顶棚15连通。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处是炉膛、下行减缩烟道和燃尽室全是过热蒸汽顶棚；烟气四回程。

实施例4：请阅图4，本实施例与实施例1的不同之处是强制循环热水锅炉；炉膛顶棚、下行减缩烟道的顶棚、燃尽室顶棚全是热水顶棚；烟气六回程。

本实施例强制循环水路：进水从进水口42进入省煤器40通过连通管进入热水顶棚36再进入炉膛前墙膜式壁4下行进入炉膛下纵、横集箱再通过连通管分别进入纵向侧对称膜式壁11和炉膛后墙膜式壁5上行通过连通管36汇总到纵向侧对称上集箱13后行进入下行减缩烟道二合一侧对称膜式壁26再通过连通管36进入上横集箱通过上横集箱分配到导向烟气直冲副燃室膜式壁9，形成三路管束下行进入侧对称下集箱再后行分配给燃尽室纵向侧对称膜式壁26上行进入纵向侧对称上集箱16通过连通管进入上锅筒通过出水口38送往供热系统。

实施例5：请阅图5，本实施例与实施例1的不同之处是双锅筒蒸汽锅炉，1、2、3回程烟道顶棚是过热器顶棚，烟气6回程。

实施例6：请阅图6，本实施例与实施例5的不同之处是双锅筒强制循环热水锅锅炉，1、2、3回程顶棚是热水顶棚，烟气6回程。

本实施例强制循环水路：进水从进水口42进入省煤器40通过连通管进入三合一侧对称纵上集箱22、再从隔板71后部的侧对称膜式壁管束26下行进入二合一侧对称下纵集箱53前行进入连通管76，通过连通管76进入横集箱9，再分配给膜式壁11上行进入上横集箱66，通过连通管72进入二合一侧对称上纵集箱22前行至炉膛侧对称上纵集箱17，再分配给侧对称膜式壁13、36下行至炉膛侧对称下纵集箱，通过连通管进入前、后下横集箱，再分配给炉膛前后墙膜式壁4、5上行进入侧对称膜式壁26上行进入纵向侧对称上集箱16通过连通管进入上锅筒通过出水口38送往供热系统。

本1至6实施例的分离器的耐磨处理均在炉膛上部烟速＞5M四壁处至下行烟道9的四壁壁面要防磨处理。上行烟道(燃尽室)24全部是裸露受热面(若水冷度大可加卫燃带)。

本1至6实施例的导向烟气直冲副燃室水冷墙9可为全膜式壁结构、半膜式壁结构、全光管浇注耐火材料结构和干耐火墙结构中的任意一种，分离器内、外形结构可为矩形、方形、园形；炉膛6的四壁可为全膜式壁结构、半膜式壁结构、全光管浇注耐火材料结构中的任意一种，内、外形结构可为矩形、方形、园形；竖井19的四壁可为全膜式壁结构、半膜式壁结构、全光管浇注耐火材料结构和干耐火墙结构中的任意一种，内、外形结构可为矩形、方形。

本1至6实施例的燃料入口、脱硫剂入口、排渣口、物料进口、布风板、一次风和二次风进口、炉膛烟气出口、炉门、防爆门、观察孔、测量孔、检修孔等均按现有技术标准设计。

本1至6实施例的炉膛水冷壁管水循环、分离器水冷壁管水循环、竖井水冷壁管水循环、钢架和隔热保温，过热器、再热器、省煤器、空气预热器、等均按现有通用技术标准设计。

蒸汽锅炉和电站锅炉的锅筒14、33上部连通导气管、锅筒下部连通下降管，凡是纵、横下集箱均与其匹配的下降管连通，凡是纵、横上集箱均与其匹配的导气管连通。热水锅炉按现有通用技术设计。

本1至6实施例中所有不同结构和不同部件不同点均可相互优化组合成新炉型。

尽管以上结合附图对本发明的基本原理和优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。