本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的布風(fēng)方式和布風(fēng)裝置，特別涉及的是垃圾焚燒爐，主要結(jié)構(gòu)包括傾斜布風(fēng)板和“γ”形定向風(fēng)帽，屬于循環(huán)流化床鍋爐的送風(fēng)技術(shù)及輔助設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著人口的增加和人民生活水平的提高，每天產(chǎn)生垃圾的數(shù)量也日益增加。如果不能及時(shí)處理這些垃圾，將會(huì)對人類和環(huán)境產(chǎn)生極大危害。目前，比較成熟的處理方法有三種：填埋法、焚燒法和生物處理。焚燒法由于無害化程度高、減容量大、可以回收熱量、處理及時(shí)等一系列優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。無論是在國外還是國內(nèi)垃圾焚燒技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，主要以爐排爐、流化床和旋轉(zhuǎn)筒式焚燒爐為代表。其中，應(yīng)用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)處理生活垃圾具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)垃圾種類適應(yīng)性強(qiáng)；(2)焚燒效率高；(3)污染物排放低。

布風(fēng)裝置作為循環(huán)流化床的主要部件，其工作性能直接影響循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)、顆粒混合、流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)過程，以及鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此合理的布風(fēng)方式應(yīng)該保證床內(nèi)物料濃度分布均勻、顆粒排放及時(shí)等。水平布置的布風(fēng)板具有結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐中。當(dāng)循環(huán)流化床技術(shù)應(yīng)用于垃圾處理時(shí)，水平布置的布風(fēng)板便暴露了其不足：由于城市垃圾成分復(fù)雜，床料粒度、密度相差較大，一些大顆粒、重顆粒沉積在布風(fēng)板上，難以排放，大大降低了床內(nèi)流動(dòng)均勻性與穩(wěn)定性，甚至造成底部的非流化狀態(tài)。使用傾斜布風(fēng)板和“γ”形定向風(fēng)帽可以促使重質(zhì)大顆粒向排渣口移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對床內(nèi)顆粒的合理排放。

在鍋爐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用“γ”形定向風(fēng)帽時(shí)，磨損現(xiàn)象十分嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成局部穿孔、結(jié)焦而被迫停爐，縮短了鍋爐運(yùn)行周期，這樣不僅增加了鍋爐運(yùn)行成本，而且嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的安全性。通過每次鍋爐停爐對風(fēng)帽的檢查及損壞風(fēng)帽的觀察，發(fā)現(xiàn)風(fēng)帽的頂部后面磨損嚴(yán)重，這是由于“γ”形定向風(fēng)帽在安裝設(shè)計(jì)上，后排風(fēng)帽口出來的高速風(fēng)夾帶床料直接吹掃前排風(fēng)帽頂部，形成沖擊磨損，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，攜帶大量顆粒的高速風(fēng)將前排風(fēng)帽的帽頂及帽身“削”掉形成射流，又進(jìn)一步加劇了流場紊亂，既影響了流化質(zhì)量，又加快了風(fēng)帽磨損，影響鍋爐運(yùn)行安全和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)流化床鍋爐的片狀階梯型布風(fēng)裝置，使其在保證排渣效率的基礎(chǔ)上，減少后排風(fēng)帽對前排風(fēng)帽的沖擊磨損，增加風(fēng)帽的使用時(shí)間，進(jìn)而延長鍋爐的運(yùn)行周期，從而有利于提高循環(huán)流化床鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種循環(huán)流化床鍋爐的片狀階梯型布風(fēng)裝置，該裝置包括風(fēng)室、傾斜布風(fēng)板和布置在傾斜布風(fēng)板上的“γ”形定向風(fēng)帽，“γ”形定向風(fēng)帽由風(fēng)帽主風(fēng)管和噴口管組成，其特征在于：所述“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管豎直安裝在所述傾斜布風(fēng)板上；所述“γ”形定向風(fēng)帽在傾斜布風(fēng)板上呈二維陣列分布，且沿傾斜布風(fēng)板下降方向相臨兩排定向風(fēng)帽之間的水平距離δx應(yīng)符合以下公式：

上式中，θ為傾斜布風(fēng)板與水平方向的夾角θ；α為“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管與噴口管中心線的夾角；d為“γ”形定向風(fēng)帽的管徑；δ為“γ”形定向風(fēng)帽壁面厚度；x為“γ”形定向風(fēng)帽噴口管長度。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：所述噴口管出口方向與傾斜布風(fēng)板下降方向之間的夾角β應(yīng)符合以下公式：

式中，δy為水平方向上垂直于傾斜布風(fēng)板下降方向的相鄰兩排“γ”形定向風(fēng)帽之間的水平距離；δx為沿傾斜布風(fēng)板下降方向相臨兩排定向風(fēng)帽之間的水平距離；d為“γ”形定向風(fēng)帽的管徑；δ為“γ”形定向風(fēng)帽壁面厚度。

本發(fā)明的另一技術(shù)特征是：所述“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管與噴口管中心線夾角α在(90°-θ)～90°之間。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：(a)實(shí)驗(yàn)研究表明，選擇本發(fā)明的技術(shù)方案，可使后排風(fēng)帽噴出的高速風(fēng)從前排風(fēng)帽頂部吹過，大大改善了風(fēng)帽后面的沖擊磨損，有利于提高爐內(nèi)流化均勻性和鍋爐的運(yùn)行周期。(b)“γ”形定向風(fēng)帽風(fēng)帽之間存在高度差后，后排風(fēng)帽噴出的流化風(fēng)直接進(jìn)入爐膛，能加強(qiáng)床層底部的擾動(dòng)，有利于顆粒混合。(c)“γ”形定向風(fēng)帽呈現(xiàn)出階梯型，定向吹動(dòng)能力更強(qiáng)，有利于重質(zhì)大顆粒的排出。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種循環(huán)流化床鍋爐的片狀階梯型布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為布置有“γ”形定向風(fēng)帽的傾斜布風(fēng)板的俯視圖。

圖3為圖1中a部分放大圖。

圖4為圖2中b部分放大圖。

圖5為階梯型布風(fēng)裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-爐膛；2-傾斜布風(fēng)板；3-“γ”形定向風(fēng)帽；4-風(fēng)室；5-“γ”形定向風(fēng)帽噴口管；6-片狀結(jié)構(gòu)；7-“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式。

圖1為本發(fā)明的一種循環(huán)流化床鍋爐的片狀階梯型布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是布置有“γ”形定向風(fēng)帽的傾斜布風(fēng)板的俯視圖，表明“γ”形定向風(fēng)帽3沿高度方向呈階梯狀，而在水平方向呈片狀結(jié)構(gòu)。該布風(fēng)裝置包括風(fēng)室4、傾斜布風(fēng)板2和布置在傾斜布風(fēng)板2上的“γ”形定向風(fēng)帽3，所述“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管7豎直安裝在所述傾斜布風(fēng)板2上；同排“γ”形定向風(fēng)帽3在一條直線上，表現(xiàn)出片狀結(jié)構(gòu)，“γ”形定向風(fēng)帽在傾斜布風(fēng)板上呈二維陣列分布(如圖2所示)；“γ”形定向風(fēng)帽由風(fēng)帽主風(fēng)管7和噴口管5組成。

如圖3、圖4和圖5所示，該布風(fēng)裝置主要包含兩個(gè)部件：傾斜布風(fēng)板2和“γ”形定向風(fēng)帽3。計(jì)算中涉及到的參數(shù)有：傾斜布風(fēng)板2與水平方向的夾角θ、“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管7與噴口管5中心線的夾角α、“γ”形定向風(fēng)帽3的管徑d、“γ”形定向風(fēng)帽3壁面厚度δ、“γ”形定向風(fēng)帽噴口管5長度x、傾斜布風(fēng)板2下降方向相鄰兩排定向風(fēng)帽之間的水平距離δx、傾斜布風(fēng)板2下降方向前后兩排定向風(fēng)帽之間的高度差δz、水平方向上垂直于傾斜布風(fēng)板2下降方向的左右兩排“γ”形定向風(fēng)帽3之間的水平距離為δy。

由傾斜布風(fēng)板2傾斜角度θ所引起的沿傾斜布風(fēng)板2下降方向相鄰兩排“γ”形定向風(fēng)帽3的高度差δh1為：

δh1＝δx×tan(θ)(1)

當(dāng)沿傾斜布風(fēng)板2下降方向相鄰兩排風(fēng)帽中后排“γ”形定向風(fēng)帽3噴出的高速風(fēng)到達(dá)前排風(fēng)帽噴口管出口處時(shí)，由“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管7與噴口管5中心線的夾角α所引起流化風(fēng)在z方向上的位移δh2：

δh2＝(x+δx)×tan(90°-α)(2)

本發(fā)明的所要解決的問題是后排“γ”形定向風(fēng)帽噴管口5所噴出來的高速風(fēng)不能對前排風(fēng)帽的后面和頂部產(chǎn)生磨損，即：

δh1≥δh2+δz，δz＝d+δ(3)

如圖5所示，沿傾斜布風(fēng)板2下降方向相鄰兩排定向風(fēng)帽之間的水平距離δx應(yīng)滿足由式(1)、式(2)和式(3)得到的關(guān)系式：

由式4可以得到，相鄰兩排“γ”形定向風(fēng)帽3之間的水平距離δx、傾斜布風(fēng)板2與水平方向的夾角θ、“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管7與噴口管5中心線的夾角α、“γ”形定向風(fēng)帽3的管徑d、“γ”形定向風(fēng)帽3壁面厚度δ、“γ”形定向風(fēng)帽噴口管5長度x是相互制約的關(guān)系，其中某一個(gè)參數(shù)都可以根據(jù)其他參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。譬如，“γ”形定向風(fēng)帽3結(jié)構(gòu)和布風(fēng)板布置方式已經(jīng)確定，即傾斜布風(fēng)板2與水平方向的夾角θ、“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管7與噴口管5中心線的夾角α、“γ”形定向風(fēng)帽3的管徑d、“γ”形定向風(fēng)帽3壁面厚度δ、“γ”形定向風(fēng)帽噴口管5長度x已經(jīng)確定，可優(yōu)選相鄰兩排“γ”形定向風(fēng)帽3之間的水平距離δx。

考慮到風(fēng)室漏渣問題，“γ”形定向風(fēng)帽的噴口管5與主風(fēng)管7之間的夾角α不大于90°，即α≤90°；考慮到“γ”形定向風(fēng)帽的噴口管5出來的高速風(fēng)不能對布風(fēng)板產(chǎn)生沖擊磨損，噴口管5與主風(fēng)管7之間的夾角α大于90°～θ,即α≥90°～θ，即所述“γ”形定向風(fēng)帽主風(fēng)管與噴口管中心線夾角α應(yīng)在(90°-θ)～90°之間；考慮到排渣的難易，在不對周圍風(fēng)帽產(chǎn)生沖擊磨損的條件下，允許“γ”形定向風(fēng)帽的噴口管5與x方向存在夾角，如圖4所示，所述噴口管5出口方向與傾斜布風(fēng)板2下降方向之間的夾角β應(yīng)符合以下公式：

以上結(jié)合附圖和計(jì)算詳細(xì)說明了本發(fā)明布風(fēng)裝置的優(yōu)選實(shí)施方案，在上述具體實(shí)施方式中的各個(gè)具體技術(shù)參數(shù)在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行相關(guān)參數(shù)確定。