專利名稱：流化床鍋爐的爐柵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流化床鍋爐的爐柵裝置，特別是用于層式流化床或循環(huán)流化床鍋爐的爐柵裝置。這種爐柵裝置至少部分地包含一些并排排列在一個基本上是水平平面上的平行噴布管或類似的構(gòu)件。噴布管上具有從噴布管或類似的構(gòu)件內(nèi)向位于爐柵上方的燃燒室提供流態(tài)化空氣的裝置。粗大物料通過位于噴布管或類似構(gòu)件之間的一個開孔系統(tǒng)排放到安裝在爐柵裝置下面的一個接受元件中。至少有一些噴布管具有冷卻介質(zhì)循環(huán)，其中至少有一部分冷卻介質(zhì)循環(huán)是布置在噴布管上部邊緣，并沿噴布管的長度方向延伸，為在噴布管上部的開孔系統(tǒng)的邊緣限定一個界限。提供流態(tài)化空氣的裝置包含從噴布管或類似構(gòu)件的上表面向上伸出的供氣管，供氣管在其上部具有噴氣孔。
上述型式的流化床鍋爐的爐柵裝置是芬蘭專利申請F(tuán)1-935455中介紹的。此專利申請所說明的爐柵裝置在實(shí)踐中證明是很起作用的，尤其是有關(guān)爐柵的冷卻。在實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于噴布管的冷卻，較有利的做法是，至少有一部分冷卻介質(zhì)循環(huán)是處在噴布管的上部邊緣，其方式是使冷卻介質(zhì)循環(huán)的冷卻介質(zhì)通路，特別是冷卻管子，布置在開孔系統(tǒng)上邊緣的兩根相鄰的噴布管子上。這種型式的冷卻介質(zhì)循環(huán)的實(shí)施示于圖3的芬蘭專利申請F(tuán)I-935455中。這樣一來，噴布管耐久性關(guān)鍵的邊緣區(qū)域被冷卻了，不再出現(xiàn)高的熱應(yīng)力。這對轉(zhuǎn)角區(qū)域尤其適用，也即由噴布管的橫截面的基本上是水平的上表面轉(zhuǎn)折到噴布管的基本上是垂直的側(cè)壁上，也就是到開孔系統(tǒng)的基本上是垂直的側(cè)邊緣上的區(qū)域。另一方面，對噴布管冷卻有利的這種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)存在的問題是，流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置尤其不得不放在空氣供應(yīng)的地點(diǎn)，也即流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置同噴布管上表面之間的連接處，遠(yuǎn)離了開孔系統(tǒng)，而位于垂直于開孔系統(tǒng)長度方向的噴布管的上表面。特別是由于這樣的事實(shí)，即冷卻介質(zhì)循環(huán)至少是部分地放在噴布管的上邊角時更是問題。然而，應(yīng)當(dāng)注意，從流態(tài)化過程的運(yùn)行考慮，流態(tài)化空氣應(yīng)均勻地分布在爐柵上面的流化床中。換句話說，整個流化床必須保持在流化相中。所說的粗大物料尤其聚集在流化床中空氣流動不足的這些地方。在至少由部分噴布管構(gòu)成的爐柵裝置的開孔系統(tǒng)中遇到這樣的運(yùn)行條件時，很明顯，將會因?yàn)樵陂_孔系統(tǒng)中沒有空氣流動或空氣流動不足而引起開孔系統(tǒng)被堵塞的危險(xiǎn)。因此，由粗大物料構(gòu)成的燒結(jié)塊會出現(xiàn)在開孔系統(tǒng)中，極有可能這些燒結(jié)塊將隨時，那怕至少是部分地堵住了開孔系統(tǒng)。很明顯，為了維持流化床中的流化相，通過增加空氣流量而使空氣的供應(yīng)平穩(wěn)和充足，而這又是通過噴咀或是通過增大噴咀的孔徑而實(shí)現(xiàn)的，不過在這種情況下，又極有可能引進(jìn)了過多的空氣流動，這就有可能造成對過程本身的擾亂。而且，過量的空氣流動會增加過程的能量消耗。
上述的缺點(diǎn)，使本發(fā)明想進(jìn)一步改良和提高使用在流化床鍋爐的由噴布管構(gòu)成的冷卻爐柵裝置的工藝技術(shù)水平。本發(fā)明的一個特殊目標(biāo)是保證有一個平穩(wěn)的流態(tài)化空氣供應(yīng)來維持流化床的操作，尤其是在開孔系統(tǒng)區(qū)域，以使能量消耗合理，以及開孔系統(tǒng)不堵塞。為了達(dá)到這些目的，符合本發(fā)明的爐柵裝置，其主要特征由權(quán)利要求1的特征部分來加以說明。
本發(fā)明爐柵裝置的一些優(yōu)越實(shí)施方案將由所附的從屬權(quán)利要求進(jìn)一步提出。
以下將參照附圖，更詳細(xì)地闡明本發(fā)明。


圖1簡明地示出了做為本發(fā)明理論基礎(chǔ)的一個垂直于噴布管軸向的豎直斷面。
圖2示出了本發(fā)明爐柵裝置的一個實(shí)施方案的俯視平面圖。
圖3-7示出本發(fā)明爐柵裝置的一些實(shí)施例和流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置，這些圖均為垂直于噴布管軸向的豎直斷面圖。
參考圖1，本發(fā)明的方案特別重要的是由于爐柵裝置的兩根噴布管1之間的開孔系統(tǒng)2是通過采用合理的空氣量而保持敞開這一事實(shí)。配合噴布管1的指向開孔系統(tǒng)2的上邊緣，屬于爐柵裝置的冷卻介質(zhì)循環(huán)9的冷卻介質(zhì)管9a就布置在開孔系統(tǒng)2的邊緣上，管子9a沿開孔系統(tǒng)的長度方向平行延展，冷卻介質(zhì)管9a內(nèi)流動著冷卻介質(zhì)，例如水。從噴布管1(圖中沒有示出)的內(nèi)部，冷卻空氣流經(jīng)裝置3進(jìn)入流化床LK的燃燒室T中。裝置3是由一根管狀的供氣管3a和一塊在其上部的基本上是水平的保護(hù)板3b所構(gòu)成，保護(hù)板3c可以是比如矩形或正方形的平板，其直徑比供氣管3a的橫截面為大，放在供氣管3a的上端。在保護(hù)板3b的下面，在供氣管3a的壁上有一些噴氣管3e，通過這些噴氣孔處在爐柵裝置的這一位置上，就使流態(tài)化空氣供至開孔系統(tǒng)2中。圖1示出的是一種最佳的狀況，其中從燃燒室T的流化床中去除流化床的物料是通過開孔系統(tǒng)2來實(shí)現(xiàn)的，其方式是不能讓變粗的物料KM的顆粒尺寸增大到超過開孔系統(tǒng)的橫截面，無論如何，對于它的全尺寸，變粗的物料都要能離開燃燒室T。圖1示出的點(diǎn)劃線，指出所謂的鄰近開孔系統(tǒng)2的臨界區(qū)KA。在這一臨界區(qū)保證冷卻空氣有足夠的速度特別重要。因?yàn)樘貏e需要防止燒結(jié)而形成粗大的物料。本發(fā)明的一個特征所實(shí)現(xiàn)的是不需采用會增加過量的能量消耗的大流動空氣量，換句話說，考慮了流化過程的連續(xù)和能量消耗，噴氣孔3c所處的位置是經(jīng)過優(yōu)化的。很明顯，對于特定的空氣流動和噴氣孔大小以及所采用的供應(yīng)壓力，可以得出一個特定的穿透長度。穿透長度是運(yùn)動能量消耗之前，經(jīng)過流態(tài)化空氣噴孔的供應(yīng)空氣在流化床中行進(jìn)的長度。正如圖1所示，處在噴布管的開孔系統(tǒng)2邊緣的冷卻介質(zhì)循環(huán)的一部分9a，阻止了直接向上伸展的供氣管路3a處在使流態(tài)化空氣能直接從噴布管1上表面1a和從其邊緣直接噴進(jìn)開孔2的位置。管件9a最好由焊接方法焊在噴布管1的基本上是矩形斷面的邊緣上，使9a部分的約3/4外周邊是界定噴布管1的外表面的一部分，也即是，上表面1a的平板和側(cè)壁彼此是以垂直的位置連接在部分9a上。這樣，9a部分至少部分地位于噴布管上表面1a的面積上。因此，根據(jù)本發(fā)明，裝置3就要設(shè)計(jì)成使管狀供氣管路3a同噴布管的上表面1a之間的連接位置，離在其邊緣的開孔系統(tǒng)2較為遠(yuǎn)一些，這是受冷卻介質(zhì)循環(huán)9的一部分9a所制約。因此，通過設(shè)計(jì)管狀供氣管路3a就可達(dá)到使空氣噴氣孔3c靠近開孔系統(tǒng)2，至少是部分地處在冷卻介質(zhì)循環(huán)部分的頂上方，即垂直方向位于冷卻介質(zhì)管9a的頂上方。經(jīng)過空氣噴氣孔3c，供向開孔系統(tǒng)2的流態(tài)化空氣可根據(jù)過程和能量經(jīng)濟(jì)，采用最佳化流率，和采用最佳化噴氣孔尺寸，以及根據(jù)所需的空氣量以最佳化的空氣流動供至流化過程。換句話說，對于流化床的運(yùn)轉(zhuǎn)，針對空氣噴氣孔3c的位置同流化床的臨界區(qū)K A之間的距離較長這一事實(shí)，不需要操作過程所需之外的過量空氣，因而不需要有額外的能量。
圖2示出的是一個矩形燃燒室T的爐柵裝置。所述的實(shí)施方案采用這樣的一種水循環(huán)，即水循環(huán)的下部包括水平的收集管路5，其長度等于壁結(jié)構(gòu)各部分的長度。收集管路5聯(lián)至構(gòu)成壁結(jié)構(gòu)的平行、垂直的上升管上，爐柵裝置即是連接在這一冷卻循環(huán)上。由于水冷式鍋爐裝置的基本結(jié)構(gòu)在這一行業(yè)中是已知的，并且同本發(fā)明的范圍不直接相關(guān)，所以在本文中就不詳細(xì)說明。對于本發(fā)明，圖2主要說明的是連接在開孔系統(tǒng)2邊緣上的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置3，位于兩個相鄰的噴布管處，它們以交錯的方式布置，使在第一根噴布管1′上的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置3′，位于第二根噴布管1″上的兩個相鄰的裝置3″之間，它們處在開孔系統(tǒng)2的對側(cè)，在噴布管1″和1′的長度方向上。
因此，在開孔系統(tǒng)2的區(qū)域里可以布置大功率的空氣噴咀而得到最佳化的空氣供應(yīng)，這些空氣噴咀彼此不相互干擾，但在臨界區(qū)KA(圖1)中卻維持有充分的空氣流動?？諝鈬姎饪?c在這一解決方案中甚至部分地布置在開孔系統(tǒng)2的頂上方，因?yàn)樵谶@一位置上，當(dāng)開孔系統(tǒng)2的對邊遠(yuǎn)離相應(yīng)的流態(tài)化空氣的供應(yīng)裝置3時，在從圖2，也即鍋爐裝置的水平橫截面的方向觀察，開孔系統(tǒng)2就有充足的橫截面積。從上方觀察，開孔系統(tǒng)2因此形成一種連續(xù)的折線形狀，這一形狀，在開孔系統(tǒng)2的上方，在流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置3處有一個水平區(qū)域，這一水平區(qū)域界定兩條“假想”邊線，這一邊線在開孔的軸向的不同段位迂回扭曲。
參看圖3和圖4，噴布管的冷卻介質(zhì)循環(huán)9包含六根冷卻介質(zhì)管子9a，9b，9c，布置的方式是最高的管子9a布置在噴布管的矩形上邊角上，相應(yīng)地，最下面的管子9b布置在矩形管子的下邊角上，而中間的管子9c是以水平的方向布置，同噴布管的側(cè)壁1c相連結(jié)。噴布管1可包含一種內(nèi)部的支承肋系7，它們可以是半對角式的。圖2上也示明，在噴布管1上表面1a上還布置一供應(yīng)流態(tài)化空氣的第二裝置10，放置的方式是，所述裝置10橫向布置在噴布管1上表面1a的中央。所述裝置10在長度方向上的布置方式是，在兩個彼此橫向開聯(lián)的流態(tài)化空氣裝置3的后面，在噴布管1的軸向方向上總是中央的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置10，以后跟的又是一對并聯(lián)的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置3。位于噴布管上表面1a中央的裝置10稱之為直立裝置，它具有一根從噴布管上表面1a直接指向上方的管狀供氣管路10a。另外，裝置10也具有一塊水平的保護(hù)平板10b，同前面所述的裝置3相似，在保護(hù)板10b下面也開有空氣噴氣孔10c。
根據(jù)圖5至圖7的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置3，其實(shí)質(zhì)，是其管狀供氣管路3a的長度方向軸線包含有一個或幾個方向變化，隨著這些方向變化，要布置噴氣孔3c的位置就可以從供氣管路3a的安裝位置上取得，供氣管路3a的管子形狀可以通過彎曲管材(見圖5和圖6的15a，16a)，或者在管材中借助于至少一個焊接接頭(見圖6和圖7的15b，16b)來加以實(shí)現(xiàn)。因此，供氣管路3a的下部11，也即要連接在噴布管1上表面1a的那一段，是從噴布管的橫截面垂直中心線向上斜出指向開孔系統(tǒng)2。在對應(yīng)的形式中，管狀供氣管路3a的上部12是做成基本上處在起立位置的形式。
圖4是裝置3的另一種結(jié)構(gòu)，其中管狀供氣管路3a是做成直立的管子，直接從噴布管的上表面1a向上伸出，在其上部含有一個水平的伸展部13延展在橫向上，并有一塊保護(hù)塊14，伸展部13是徑向水平伸出的，最好是矩形箱體狀，在它的豎壁13a上有噴氣孔13b。豎壁13a是處在冷卻介質(zhì)管子9a的垂直方向上，并且可能是在開孔系統(tǒng)2的區(qū)域上，在9a部分的上方，其高度基本上是由供氣管路3a的長度限定。
對于圖6和圖7的實(shí)施方案，裝置3包括雙重彎曲的管狀供氣管路，其中在噴布管1上表面1a上的接頭是圓形的橫截面形狀。因此，在供氣管路3a的下部11又形成一個輔助的彎曲，這一彎曲把下部11分為兩部分11a、11b，下部的11a是直立的，而上部11b是向上傾斜指向開孔系統(tǒng)2。當(dāng)在噴布管1上表面進(jìn)行機(jī)械加工裝置3的供氣管路3a的連接孔時，這是一個顯著的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)圖6和圖7的實(shí)施方案，機(jī)械加工可按圓形形狀加以實(shí)現(xiàn)，它比圖5供氣管路3a所指向的接頭需要橢圓形狀的加工要方便得多。
例子本發(fā)明的流化床鍋爐的爐柵裝置可按以下方式實(shí)現(xiàn)。
燃燒室T的底部是由水冷的箱狀一次空氣波紋管制成。每一個箱狀一次空氣管的寬度約230毫米，高度約460毫米。每個箱狀管子包括六根冷卻管子9a，9b，9c(見圖3)，其外徑是60.3毫米，矩形截面的噴布管的每一個轉(zhuǎn)角處，以及垂直側(cè)壁的中間部分各有一根冷卻管子和板狀構(gòu)件，平板結(jié)構(gòu)的厚度為6毫米。噴布管的間距約460毫米。在兩根噴布管之間的開孔寬度約為170毫米，經(jīng)此開孔，從燃燒室排出的燒結(jié)增粗物料，通過料斗及溜槽(出現(xiàn)在芬蘭申請專利FI-935455中)排走。供應(yīng)一次空氣，也即流態(tài)化空氣，進(jìn)入燃燒室的裝置，每一個都焊在矩形噴布管的上表面，使它們在燃燒室的整個面積上呈交錯排列的方式。
為了保證有充足的一次空氣，即流態(tài)化空氣，總共有680個流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置，以有規(guī)律的方式，安裝在燃燒室底部的整個面積上。在噴布管長度方向上的兩個裝置之間的距離約180毫米。為了保護(hù)燃燒室不被磨損，位于流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置下面的空氣噴咀中含有一層不起作用的流化介質(zhì)層，即砂子。這樣，在燃燒室底部不需要有保護(hù)性的預(yù)埋層。燃料燃燒所產(chǎn)生的灰燼是很細(xì)小的，是以煙灰的形狀從流化床中排走的，煙灰被同鍋爐裝置一起提供的燃?xì)獬龎m器收集。這種燃燒氣除塵器可以是旋風(fēng)除塵器或電力過濾器。存在于流化床中的粗大物料(底灰燼)，是通過四個移動式的料斗，從燃燒室中移走。底部料斗延展在底部的整個面積上，如在芬蘭公開專利FI一935455中所介紹的。
權(quán)利要求
1 一種流化床鍋爐的爐柵裝置，至少部分地包括并排排列在一個基本上是水平平面上的一些平行的噴布管(1)或類似的構(gòu)件，并且具有從噴布管(1)或類似構(gòu)件內(nèi)向位于爐柵上方的燃燒室(T)提供流態(tài)化空氣的裝置(3)，粗大物料是通過位于噴布管(1)或類似構(gòu)件之間的一個開孔系統(tǒng)(2)排放到安裝在爐柵下面的一個接受元件中，其中至少有一些噴布管(1)或類似構(gòu)件具有冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)，其中冷卻介質(zhì)循環(huán)的至少一部分(9a)是布置在噴布管(1)的上部邊緣(1b)，并沿噴布管(1)或類似構(gòu)件的長度方向，延展成為在噴布管(1)或類似構(gòu)件的上部的開孔系統(tǒng)(2)的邊緣限定一個界限，其中提供流態(tài)化空氣的裝置(3，10)包括從噴布管(1)或類似構(gòu)件的上表面(1a)向上伸出的供氣管路(3a)，其中供氣管路(3a)特別在其上部具有噴氣孔(3c)，其特征在于，至少有些流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3)的供氣管路(3a)豎向擺放，以在冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)的頂部延伸，其豎向安裝的方式應(yīng)使所述的供氣管路(3a)在冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)的一部分(9a)的頂部延伸。
2 根據(jù)權(quán)利要求1的爐柵裝置，其特征在于，在供氣管路(3a)的長度方向上至少有一個方向變化(15a，16a，15b，16b)，使具有噴氣孔(3c)的供氣管路的上部(12)，布置在冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)的一部分(9a)的頂部。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2的爐柵裝置，其特征在于管狀供氣管路(3a)至少有一個方向變化(15a，15b)，這一方向變化位于傾斜向上的供氣管路的第一下部(11)和其上具有噴氣孔(3c)的基本上是直立的第二上部(12)之間。
4 根據(jù)權(quán)利要求1或2的爐柵裝置，其特征在于管狀供氣管路(3a)包含兩個方向變化(15a，15b，16a，16b)，其中在供氣管路(3a)的上部(12)形成的第一方向變化(15a，15b)位于傾斜向上的第一部分(11)同具有噴氣孔(3c)的基本上是直立的第二部分(12)之間，而第二方向變化(16a，16b)是在供氣管路(3a)的下部(11)形成的，其中下部(11)的第一部分(11a)是直立的，并同噴布管(1)的上表面相連接，而第二部分(11b)傾斜向上朝向開孔系統(tǒng)(2)。
5 根據(jù)權(quán)利要求4的爐柵裝置，其特征在于供氣管路(3a)的第二方向變化(16a，16b)，使供氣管路(3a)同噴布管(1)的上表面(1a)之間的接頭，做成其形狀與供氣管路(3a)橫截面的外表面形狀相對應(yīng)，所述的外表面形狀垂直于供氣管路(3a)的長度方向。
6 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一要求的爐柵裝置，其特征在于管狀供氣管路(3a)的方向變化(15a，15b，16a，16b)是由彎管和/或焊接管的形式制成。
7 根據(jù)權(quán)利要求1或2的爐柵裝置。其特征在于方向的變化是通過位于直立供氣管路(3a)的上部、并在噴布管(1)上表面(1a)上的供氣管路(3a)上部橫向延展的一種箱體狀延伸部件(13)來實(shí)現(xiàn)的。
8 根據(jù)權(quán)利要求1的爐柵裝置，其特征在于，屬于流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3)的具有方向變化(15a，15b，16a，16b)的供氣管路(3a)，是以垂直于噴布管(1)的長度方向，成對地并排放置在噴布管(1)的上表面(1a)上，并指向位于噴布管(1)相對側(cè)邊的開孔系統(tǒng)(2)，其中，若干所述的成對供氣管路，一對接一對地前后排放在噴布管(1)的長度方向上。
9 根據(jù)權(quán)利要求1或8的爐柵裝置，其特征在于，在那些成對并排放置在流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3)中的供氣管路(3a)之間，沿噴布管(1)的長度方向上，布置一種供應(yīng)流態(tài)化空氣的中央裝置(10)，所述的裝置(10)布置在噴布管(1)的上表面(1a)的正中，并直接指向上方。
10 根據(jù)權(quán)利要求1的爐柵裝置，其特征在于，處在兩相鄰的噴布管(1)之間，并同特定的開孔系統(tǒng)(2)相連的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3)，是沿開孔系統(tǒng)(2)的長度方向交錯布置的，其中布置在第一噴布管(1′)處的流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3′)是處在位于開孔系統(tǒng)(2)的對側(cè)、第二根噴布管(1″)長度方向上的兩個相鄰的供氣裝置(3″)之間。
11 根據(jù)權(quán)利要求1的爐柵裝置，其特征在于，噴布管(1)基本上是矩形截面形狀，而同開孔系統(tǒng)(2)的邊緣相關(guān)的屬于冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)的一部分(9a)布置在位于開孔系統(tǒng)(2)相對側(cè)邊的噴布管(1)的上邊角處，使冷卻介質(zhì)循環(huán)的一部分(9a)，從水平方向觀察，至少是部分地布置在噴布管(1)上表面(1a)的區(qū)域上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流化床鍋爐用的爐柵裝置。它至少包含一些基本上在一水平方向上延伸的平行噴布管(1)，并具有從噴布管(1)內(nèi)向位于爐柵上方的燃燒室(T)供應(yīng)流態(tài)化空氣的裝置(3)。粗大物料是通過位于噴布管(1)之間的一個開孔系統(tǒng)(2)排放到安裝在爐柵裝置下面的一個接受元件中。至少有一些噴布管(1)具有冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)，其中至少有冷卻介質(zhì)循環(huán)的一部分(9a)是布置在噴布管的上部邊緣上，并沿噴布管或類似部件的軸向方向，使之延展成為在噴布管(1)上部的開孔系統(tǒng)(2)的邊緣限定一個界限。用于供應(yīng)流態(tài)化空氣的裝置(3，10)包含一種從噴布管(1)或類似構(gòu)件的上表面向上伸出的供氣管路(3a)。供氣管路(3a)在其上部具有噴氣孔(3c)。至少有一些流態(tài)化空氣供應(yīng)裝置(3)的供氣管路(3a)，是以直立的方向安裝并以直立方向在冷卻介質(zhì)循環(huán)(9)的一部分(9a)的頂上方延伸。
文檔編號F23C10/00GK1167899SQ9711127
公開日1997年12月17日 申請日期1997年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月15日
發(fā)明者M·波赫亞, K·哈佛連尼恩, J·金尼 申請人:克瓦納爾紙漿制造有限公司