專利名稱：煤氣化-燃燒復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐用爐內(nèi)薄料層流化換熱面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種煤氣化-燃燒復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐用爐內(nèi)換熱面，特別是一種薄料層流化換熱面。
背景技術(shù)：
目前使用的中小型鍋爐就燃燒方式而言，主要有鏈條爐、煤粉爐和循環(huán)流化床爐。鏈條爐運(yùn)行簡(jiǎn)單、電耗低，但熱效率低、煤種適應(yīng)性差、壓火時(shí)有苯并芘之類的污染物排出；中小型煤粉爐一度因塵和氮氧化物排放量大、燃盡度差和電耗高等缺陷而被淘汰，近來(lái)煤炭科學(xué)研究院從煤粉制備、進(jìn)煤方式、燃燒和除塵方面作了改進(jìn)使之重新進(jìn)入市場(chǎng)，但仍然存在電耗高、可用煤種單一等嚴(yán)重缺陷；現(xiàn)有的循環(huán)流化床爐可以良好燃用低熱值、高水分、高灰分、低揮發(fā)分煤，燃燒效率也較高，但仍存在鼓風(fēng)電耗高、爐內(nèi)受熱面磨損、燃用熱值較高的煤需補(bǔ)充循環(huán)物料等缺陷。張誠(chéng)等曾申請(qǐng)循環(huán)流化床氣化-燃燒復(fù)合燃煤導(dǎo)熱油爐專利，該爐型保留了循環(huán)流化床燃燒爐可燃用粗顆粒及低質(zhì)煤、可在燃燒中脫硫、低氮氧化物排放和高燃燒效率的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)顯著降低鼓風(fēng)電耗、減輕爐內(nèi)受熱面磨損、燃用熱值較高的煤也不需補(bǔ)充循環(huán)物料，但需要加入少量水，通過(guò)水煤氣反應(yīng)吸熱，實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡，熱效率將因此降低2%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在保持上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，希望不再依靠水和水煤氣反應(yīng)，而是通過(guò)設(shè)置薄料層流化換熱面向密相區(qū)提供低溫度顆粒實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡。現(xiàn)有循環(huán)流化床爐也是通過(guò)被冷卻的固體顆粒返回密相區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡，這些顆粒可以是來(lái)自爐膛四周的水冷壁，由于只有高氣速和高顆粒濃度才能達(dá)到較好的傳熱效果，從而造成水冷壁的嚴(yán)重磨損；這些顆粒也可以來(lái)自處于回灰回路中的低速冷卻床，因系統(tǒng)復(fù)雜，這一技術(shù)只用于部分大型爐，低速冷卻床同樣需要高鼓風(fēng)風(fēng)壓。所謂薄料層流化換熱面也是布置在略高于密相區(qū)的爐膛內(nèi)，是一組近于水平的低傾角水冷壁，管下方布有許多風(fēng)帽，風(fēng)帽小孔供入的空氣使從高溫旋風(fēng)分離器返回和爐內(nèi)沉降的顆粒沿?fù)Q熱面流動(dòng)形成薄料層流化床，顆粒對(duì)換熱面的傳熱系數(shù)是直立水冷壁的一倍以上，顆粒向下流動(dòng)，最終返回密相區(qū)。換熱面上的顆粒流量很大，但速度不高，因而不會(huì)造成顯著磨損。由于氣化-燃燒復(fù)合爐的密相區(qū)內(nèi)以生成CO為主反應(yīng)，與現(xiàn)有流化床爐內(nèi)生成CO2的燃燒反應(yīng)為主相比較，為實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡，前者需要支出的熱量?jī)H為后者的1/5以下，也就是說(shuō)只需要較少的薄料層流化換熱面即可完成。從密相區(qū)垂直上升的氣流在超過(guò)突然擴(kuò)張的薄料層流化換熱面時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流，上升速度迅速降低，所攜帶的較大顆粒紛紛沉落在薄料層流化換熱面上，經(jīng)流化返回密相區(qū)吸熱后再次被揚(yáng)析、夾帶，形成相當(dāng)大的爐內(nèi)循環(huán)量。顆粒循環(huán)也有利于它們的燃盡。薄料層流化換熱面上的顆粒層厚度僅為10 15厘米，所需風(fēng)壓不高。如果水冷壁內(nèi)介質(zhì)為熱水，與水平夾角為3 10度；如果是汽水混合物,與水平夾角為15度,這時(shí)可增加矮擋板以形成
一定厚度的料層。


圖1為該發(fā)明的系統(tǒng)圖，圖2為系統(tǒng)關(guān)鍵部件示意圖；其中編號(hào)分別代表:(I)薄料層流化換熱面、(2)煤、(3)密相區(qū)、(4) 一次風(fēng)、(5)稀相區(qū)、(6) 二次風(fēng)、(7)煙氣、⑶高溫旋風(fēng)分離器、(9)粉塵中粒徑較大者、(10)薄料層流化換熱面低位端、(11)風(fēng)帽、(12)橫向小孔、(13)直徑為8 12mm的孔、(14)布風(fēng)板、
(15)流化風(fēng)室、(16)薄料層流化換熱面高位端、(17)梳形擋板
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:如圖1，為實(shí)現(xiàn)煤氣化-燃燒復(fù)合循環(huán)流化床爐密相區(qū)熱平衡，在略高于密相區(qū)的爐膛內(nèi)設(shè)置薄料層流化換熱面(I)。煤(2)在入爐后，較大顆粒首先在密相區(qū)(3)完成干餾產(chǎn)生干餾煤氣，在富碳和超過(guò)950°C條件下與從密相區(qū)底部供入的一次風(fēng)(4)反應(yīng)產(chǎn)生空氣煤氣，煤氣和小顆粒煤在稀相區(qū)(5)與二次風(fēng)(6)反應(yīng)。煙氣(7)離開(kāi)爐膛進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器(8)，所攜帶粉塵中粒徑較大者(9)被分離并送回爐膛再行燃盡，在分離器內(nèi)煙氣強(qiáng)烈擾動(dòng)，保證過(guò)量空氣僅為5 10%時(shí)，也不會(huì)有明顯的氣體不完全燃燒損失，從而保證了低氮氧化物排放。薄料層流化換熱面是一組與水平有一定夾角的水冷壁，水冷壁管間間隙為25 35mm，其低位端(10)略高于密相區(qū)，其標(biāo)高較密相區(qū)布風(fēng)板高I 2米，當(dāng)水冷壁內(nèi)介質(zhì)為水時(shí)，與水平夾角為3 10度；如果是汽水混合物，與水平夾角為15度。每IO7KJ燃燒熱量布置1. 3.m2薄料層流化換熱面。其細(xì)部如圖2，在該水冷壁間隙下方布置風(fēng)帽(11)，風(fēng)帽直徑為15 35_，側(cè)面有橫向小孔(12)4 6個(gè)，各向均布，小孔直徑為1.5 3mm,孔長(zhǎng)度為3 5mm。風(fēng)帽小孔中心線距管底20 50mm,風(fēng)帽間橫向距離與管間距相等，縱向距離為80 200mm，錯(cuò)列布置，風(fēng)帽中心自下而上有直徑為8 12mm的孔(13),頂部不穿透,橫向小孔與中心孔連通。小孔氣速為20 50m/s。風(fēng)帽置于布風(fēng)板(14)上，下為流化風(fēng)室(15)，風(fēng)室風(fēng)壓為1000 2000Pa。從高溫旋風(fēng)分離器返回的顆粒落在薄料層流化換熱面高位端(16)之上。當(dāng)薄料層流化換熱面與水平夾角超過(guò)5度時(shí)，應(yīng)設(shè)置垂直于管中心線的梳形擋板(17)，擋板底部與布風(fēng)板連接，頂部與管上表面等高，梳形擋板由耐熱材質(zhì)制成。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種煤氣化-燃燒復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐用爐內(nèi)換熱面，其特征是一種薄料層流化換熱面；
2.依據(jù)權(quán)利要求1，在略高于密相區(qū)的爐膛內(nèi)設(shè)置薄料層流化換熱面，薄料層流化換熱面是一組與水平有一定夾角的水冷壁，其低位端略高于密相區(qū)，其標(biāo)高較密相區(qū)布風(fēng)板高I 2米，當(dāng)水冷壁內(nèi)介質(zhì)為水時(shí)，與水平夾角為3 10度；如果是汽水混合物，與水平夾角為15度。每IO7KJ燃燒熱量布置I 3m2薄料層流化換熱面。
3.依據(jù)權(quán)利要求1在該水冷壁間隙下方布置風(fēng)帽，風(fēng)帽直徑為15 35_，側(cè)面有橫向小孔4 6個(gè)，各向均布，小孔直徑為1.5 3mm，孔長(zhǎng)度為3 5mm。風(fēng)帽小孔中心線距管底20 50mm，風(fēng)帽間橫向距離與管間距相等，縱向距離為80 200mm，錯(cuò)列布置，風(fēng)帽中心自下而上有直徑為8 12mm的孔，頂部不穿透，橫向小孔與中心孔連通。小孔氣速為20 50m/s。風(fēng)帽置于布風(fēng)板上，下為流化風(fēng)室，風(fēng)室風(fēng)壓為1000 2000Pa。
4.依據(jù)權(quán)利要求1，從高溫旋風(fēng)分離器返回的顆粒落在薄料層流化換熱面高位端在略高于密相區(qū)的爐膛內(nèi)設(shè)置薄料層流化換熱面之上。
5.依據(jù)權(quán)利要求1，當(dāng)薄料層流化換熱面與水平夾角超過(guò)5度時(shí)，應(yīng)設(shè)置垂直于管中心線的梳形擋板，擋板底部與布風(fēng)板連接，頂部與管上表面等高，梳形擋板由耐熱材質(zhì)制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種煤氣化-燃燒復(fù)合循環(huán)流化床鍋爐用爐內(nèi)換熱面，特別是一種薄料層流化換熱面。本發(fā)明在中小型鍋爐中通過(guò)設(shè)置薄料層流化換熱面向密相區(qū)提供低溫度顆粒實(shí)現(xiàn)密相區(qū)熱平衡。所謂薄料層流化換熱面也是布置在略高于密相區(qū)的爐膛內(nèi)，是一組近于水平的低傾角水冷壁，管下方布有許多風(fēng)帽，風(fēng)帽小孔供入的空氣使從高溫旋風(fēng)分離器返回和爐內(nèi)沉降的顆粒沿?fù)Q熱面流動(dòng)形成薄料層流化床，顆粒向下流動(dòng)，最終返回密相區(qū)。從密相區(qū)垂直上升的氣流在超過(guò)突然擴(kuò)張的薄料層流化換熱面時(shí)所攜帶的較大顆粒紛紛沉落在薄料層流化換熱面上，經(jīng)流化返回密相區(qū)吸熱后再次被揚(yáng)析、夾帶，形成相當(dāng)大的爐內(nèi)循環(huán)量。薄料層流化換熱面上的顆粒層厚度僅為10～15厘米。
文檔編號(hào)F23C10/26GK103175196SQ20111043362
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者張 誠(chéng) 申請(qǐng)人:張 誠(chéng)