包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉制造技术

一种流化床锅炉，包括，炉膛(8)、一级高温水冷惯性重力分离器、二级低温惯性重力分离器、膜式壁竖井烟道或锅壳式竖井烟道或对流管束烟道、导向气固两相直冲料仓水冷墙(17)、导向烟气直冲料仓隔板(37)、大扩容空间(15)和料仓(9)，流化床锅炉可以为热水锅炉、蒸汽锅炉、电站锅炉或相变换热热水锅炉，一级高温水冷惯性重力分离器设置在炉膛(8)后壁至竖井前壁的间距空间，二级低温惯性重力分离器设置在竖井内多级过热器(27)或省煤器(30)的下端并且与一级高温惯性重力分离器后壁垂直段下端弯折点的同高交界处向下延伸，一级或两级惯性重力分离器的后面是竖井或两侧对流烟道；炉膛(8)、分离器、竖井、对流管束烟道的两侧壁和前后壁均为与锅炉本体于一体的受热水冷壁和隔热保温墙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉
本专利技术涉及包括多功能惯性重力分离器的循环流化床：热水锅炉、蒸汽锅炉、相变换热热水锅炉、热电联产锅炉和电站锅炉；尤其涉及一种向超大型化发展的循环流化床电站锅炉和大型集中供热的相变换热热水锅炉；涉及对在用各种循环流化床锅炉、煤粉锅炉和层燃链条锅炉的节能减排改造。
技术介绍
循环流化床锅炉燃烧技术以其燃料适应性广，燃烧效率高、氮氧化物排放低、高效脱硫、负荷调节性能好等优点被世界公认为一种最具发展前景的洁净燃烧节能环保技术。节能环保产业被列入国家七大战略性新兴产业的第一位。国家"十二五"节能环保产业发展规划中流化床锅炉列在首位。从中国制造业角度本产品属传统产业，从节能环保角度本产品属战略性新型产业。锅炉是国民经济中重要的热能动力设备，广泛用于电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品、工业和民用采暖等行业，被称为与人类永恒共存的产业。循环流化床锅炉不仅具有燃烧效率高，脱硫、脱氮效率高成本低，煤种适应性广易烧低热值煤和劣质煤等独特优势，而且对生物质发电和城市垃圾发电同样具有独特优势，显然循流化床锅炉不仅具有传统燃煤优势，而且具有新能源产业优势。若能在此技术上有大的突破适应市场大面积推广，必将为我国乃至全球的节能降耗减排产生重要影响。循环流化床气固分离器是循环流化床锅炉的核心部件，被称作锅炉的心脏，其主要作用是将大量高温固体颗粒从气流中分离出来送回炉膛，以维持燃烧室的快速流化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，达到理想的燃烧效率和脱硫脱氮效率。因此，对循环流化床锅炉而言，气固分离器的性能直接影响到锅炉运行的优劣。通常把分离器的形式、运行效果与寿命长短作为循环流化床锅炉的标志。从某种意义上讲，循环流化床锅炉的性能取决于分离器的性能，循环流化床技术的发展也取决于气固分离技术的发展。目前国内市场上最盛行占有率最高的循环流化床分离器是用耐火材料制成的高温旋风分离器，其主要缺点是分离器资源消耗高、性能弊端多，分离器切向进口风速高、阻力大，引风机电耗高，气固两相从炉膛出口朝料仓反向高速流动气流夹带飞灰量大，烟尘的初始排放浓度极高，不仅使对流受热面烟气进口防磨工艺复杂，而且对流受热面易磨损积灰，使之减少锅炉使用寿命增大热阻降低传热系数、增大清灰强度等弊端严重；有的为解决这些弊端而采用中、低温分离方式，这两种分离方式虽能改善磨损但最大的弊端是：被气流从炉膛出口带出的微细颗粒和飞灰无法继续燃烧使之飞灰含炭量较高；有的为解决这一弊端而降低流速提高燃料细度，靠能耗的增量成本提高主要效率参数，采用高温旋风分离方式，此种分离方式虽有降低飞灰含炭量优势，但是仍然解决不了烟尘的原始排放浓度高，对流受热面进口端需采取防磨措施不仅工艺复杂而且仍有隐患。干式旋风分离器使用耐磨隔热保温材料用量大，不仅使分离器的原材料成本和制造安装成本增大，而且热惰性和热损大，分离器易高温结焦，锅炉启停慢。国内曾流行的多种惯性分离器均是通过改变烟气流向与物体碰撞的方式，在烟气通道设置各种密集结构形式的分离元件，如S型平面流分离器、百叶窗型分离器、槽型分离器均是惯性分离的特性，此气固分离方式不仅人为的增大了流阻和电耗而且分离效率低气流夹带飞灰量大、分离元件易变形损坏。因此，国内曾流行的多种惯性分离器的循环流化床锅炉，已逐渐被市场淘汰。目前欧美流行的圆形和方形汽、水冷旋风分离器，虽然减少了耐磨材料，解决了热惰性和热损大的弊端，使锅炉不结焦、启停快，但是同样都存在风速高、阻力大、飞灰扬析夹带严重致使弓I风机电耗高烟尘的初始排放浓度极高等弊端，圆形汽冷旋风分离器钢耗大、制造工艺极其复杂、致使售价高，客户不易接受国内市场占有率很低；方形汽冷旋风分离器虽然钢耗低、制造工艺优越，但是分离效率和稳定性低于圆形旋风分离器。本专利技术将烟尘流向大角度急剧变化和与管束碰撞惯性分离的理论，烟尘经突然扩容减速重力沉降的理论，烟气流速在3m至5m吋烟尘可自然沉降的理论，烟气在≤10m的流速吋既能实现较好的传热系数又能实现较好的经济流速的理论全部运用在惯性重力分离器内，使水冷惯性重力分离器的多功能性能得到充分发挥，尤其是将惯性分离与重力分离的有机结合有效强化了重力沉降效果，可使比重高于空气的微细颗粒和大量飞灰高效分离。尽管在专利号为ZL201110036996.8和申请号为201110383051.3的专利技术专利中所公幵的循环流化床锅炉中的气固分离器与高温旋风分离器相比有许多优点，如流阻低节省引风机电耗，水冷分离器结构节省耐磨高温材料等，因初次构思和理论方法的误区，使其结构存有严重弊端，如防磨连通管和转弯通道进出口的均流分离管束，不仅占用下上行烟道截面易增大体积，而且工艺复杂影响分离器运行的稳定，因炉膛后壁和竖井前壁完全可做为分离器前后壁的公用壁，使分离器前后墙垂直段管束变成多余浪费和负作用，分离器上行烟道全程烟速≤3M必然大幅度增大体积不宜向大型化发展，二级低温下排气旋风分离器其弊端一是流阻高、二是分离效率低、三是风筒后面极易积灰无法自动排出等。本专利技术分离器的前后壁与炉膛后壁和竖井前壁完全是公用壁根除了全部弊端，一级分离器下行烟道烟速可取5M至10M，下行烟道出口端烟速可取10M至15M或20M，不仅利于强化传热避免增大锅炉体积，而且可有效增大突然扩容减速倍数和降低上行烟道进口端烟速，上行烟道进口端烟速≤3M或5M，离上行烟道进口端一段距离布置单级或多级高温过热器、烟速取≤10M不仅可强化传热而且是经济流速可降低流阻和引风机电耗，高温过热器下端至料仓上端既是大扩容空间固体沉降室也是燃尽室可使可燃物充分燃烧燃尽，因此可使一级高温水冷惯性重力分离器自然实现气固高效分离与充分燃烧燃尽及高效辐射对流传热多功能；使之下行烟道出口的突然大扩容减速利于气固高效分离和辐射传热，上行烟道进口端的低流速利于微细颗粒和飞灰重力沉降于料仓降低气流夹带，上行烟道垂直段部置的高温过热器利于高效对流传热，上行烟道部置的高温过热器既是对流受热面又是气固分离元件、利于微细颗粒和飞灰与其冲刷碰撞高效对流传热惯性分离；尤其是返料阀与炉膛直接连通，去掉了返料腿占用的高度，不仅腾出了有效空间利于降低炉体高度或利于分离器的多功能发挥，而且使物料返回炉膛更加捷径顺畅；二级低温惯性重力分离器与一级分离同样原理由导向烟气直冲料仓隔板强制飞灰直落仓底，不仅确保气固分离效率超高、烟尘初始排放浓度超低、而且确保锅炉体积小。本专利技术27种方案不仅适应不同大小锅炉型号、不同煤种、不同水质、不同客户承受能力和不同工装设备条件的企业，而且可相互优化组合、集成再创新。本专利技术的目的在于根除目前循环流化床锅炉的全部弊端，提供一种具有革命性优势的多功能惯性重力分离器与多种新型炉本体结构于一体的循环流化床锅炉。所谓革命性优势：就是说本专利技术在大幅度地降低资源消耗和锅炉烟尘的初始排放浓度，根除对流受热面磨损、全面地提高锅炉性能方面，就目前国际国内的循环流化床锅炉旋风分离器的结构型式和分离方式不仅与本专利技术差距巨大而且无法实现。技术问题本专利技术多功能惯性重力分离器的18细节汇聚的革命性优势：1、超低阻节省引风机电耗:从分离器烟气流速悬数低于旋风分离器流速足可说明。2、超低能耗节省原材料：从节省干式高温旋风分离器耐磨材料9本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 CN 20141005544071.一种包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉，流化床锅炉为蒸汽锅炉或热水锅炉，所述的流化床锅炉包括，炉膛、横置单/双锅筒、纵置单/双锅筒、纵/横集箱、纵/横膜式壁、一级高温惯性重力水冷分离器、二级低温惯性重力分离器、均流分离蓄热装置；一级和二级惯性重力分离器包括：导向气固两相直冲料仓水冷墙、导向烟气直冲料仓隔板、下行烟道、上行烟道、转弯通道、大扩容空间、料仓和返料装置；其特征在于：一级高温惯性重力水冷分离器设置在炉膛后壁至竖井前壁的间距空间，二级低温惯性重力分离器设置在竖井内多级过热器或省煤器的下端与一级高温分离器后壁垂直段下端弯折点向下延伸，两级分离器的前上部均设有烟气入口，后上部均设有烟气出口，前后两侧壁均为与锅炉本体于一体的受热水冷壁和隔热保温墙；一级高温惯性重力水冷分离器的前壁完全是炉膛后壁，其后壁完全与竖井的前壁同壁；其两侧壁是侧对称膜式壁或水冷壁与锅炉于一体的密封隔热保温墙，其上端是水冷密封隔热保温顶棚，其后壁垂直段下端向前弯折延伸与料仓上端密封连通，料仓下端与料腿上端密封连通，料腿下端与返料阀上端密封连通，返料阀前端与炉膛密封连通；一级高温惯性重力水冷分离器在炉膛后壁至竖井前壁的间距空间，导向气固两相直冲料仓水冷墙的前面是下行烟道后面是上行烟道，当上行烟道安装过热器时导向气固两相直冲料仓水冷墙设置在大偏前，当上行烟道没有过热器时导向气固两相直冲料仓水冷墙设置在中间或偏前；一级高温惯性重力水冷分离器下行烟道的前壁完全是炉膛后壁，下行烟道后壁是导向气固两相直冲料仓水冷墙，下行烟道两侧壁是侧对称膜式壁，下行烟道上端是水冷隔热保温顶棚，下行烟道下端是烟气出口和转弯通道；一级高温惯性重力水冷分离器上行烟道的前壁完全是导向气固两相直冲料仓水冷墙，上行烟道后壁与竖井前墙同壁，若是分离器后壁可省去竖井前墙部分，若是竖井前墙可省去分离器后墙部分，上行烟道两侧壁与下行烟道同壁，上行烟道上端是水冷顶棚，上行烟道下端是烟气进口和大扩容空间，上行烟道的烟气出口是连通管的间距间隙；所述上行烟道上端与上横集箱连通上行烟道下端与横集箱连通，所述烟气出口为叉排拉稀管束的间距间隙；一级高温惯性重力水冷分离器的导向气固两相直冲料仓水冷墙，其垂直段上端向前上弯折倾斜延伸与上横集箱连通构成下行烟道上端的密封水冷顶棚，竖井后墙膜式壁垂直段上端向前上弯折倾斜延伸与上横集箱连通构成分离器上行烟道和竖井上端的密封水冷顶棚，导向气固两相直冲料仓水冷墙垂直段的下端向前下弯折倾斜延伸与下横集箱连通；一级高温惯性重力水冷分离器的料仓前壁是炉膛后壁、料仓前端与炉膛后壁紧靠密封，料仓两外侧上端与分离器下纵集箱紧靠密封，料仓后壁上端与分离器下横集箱紧靠密封，料仓两外侧内的梯形上端与转弯通道和大扩容空间的下端平齐连通，料仓下端与料腿上端密封连通；一级高温惯性重力水冷分离器的料仓前上端与炉膛后壁紧靠密封，料仓两外侧上端与分离器下纵集箱紧靠密封，料仓后壁上端与分离器下横集箱紧靠密封，料仓两外侧内的梯形隔板上端与转弯通道和大扩容空间的下端平齐连通，料仓下端与料腿上端口径连通密封；一级高温惯性重力水冷分离器的料仓前壁是炉膛后壁，料仓后壁是分离器膜式壁向前下延伸段，料仓前端与炉膛后壁紧靠密封，料仓后端与分离器膜式壁向前下延伸段紧靠密封；一级高温惯性重力水冷分离器的大扩容空间的前端是转弯通道，大扩容空间倾斜过渡段由水冷墙构成构成，大扩容空间两侧壁是侧对称膜式壁或水冷壁和与锅炉于一体的外密封隔热保温墙，大扩容空间上端与下行烟道和上行烟道的下端连通，大扩容空间下端四壁与料仓上端四壁密封连接于一体。2.根据权利要求1所述的包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉，其特征在于，二级低温惯性重力分离器的前墙完全是一级分离器的后墙和大扩容空间倾斜过渡段及料仓后墙，其后墙是导向烟气上下折转隔板和竖井后墙，其两侧壁是侧对称膜式壁或水冷壁和与锅炉于一体的密封隔热保温墙，其上端是竖井内过热器和省煤器，其下端是转弯通道、扩容空间和料仓，转弯通道和扩容空间及料仓的上端；二级低温惯性重力分离器下行烟道的前墙完全是一级分离器的后墙和大扩容空间倾斜过渡段及料仓后墙，其后墙是导向烟气直冲料仓隔板，其下端是烟气出口；上行烟道的前壁完全是导向烟气直冲料仓隔板，其后壁是导向烟气上下隔板；下、上烟道的两侧壁是侧对称膜式壁或水冷壁与锅炉于一体的外密封隔热保温墙；上行烟道的上端是烟气出口，其下端是烟气进口，导向烟气上下隔板的下端离料仓上端一段距离与竖井前墙紧靠密封，导向烟气上下隔板从下至上大倾斜度延伸至竖井中心或偏前或偏后；二级低温惯性重力分离器的料仓前上端与一级料仓后壁或后壁下端紧靠密封，其后上端离扩容空间下端一段距离与竖井前墙紧靠密封，其两侧上端至一级分离器后膜式壁垂直段下端用钢板内衬隔热保温材料密封。3.根据权利要求1所述的包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉，其特征在于，一级高温惯性重力水冷分离器的返料阀的前端与炉膛后壁密封连通，上端与料腿下端密封连通。4.根据权利要求1所述的包括多功能惯性重力分离器的流化床锅炉，其特征在于，横置双锅筒强制循环热水锅炉的导向气固两相直冲料仓水冷墙管束的垂直段上端向前上倾斜弯曲延伸至与上横集箱靠近后再向后弯曲水平延伸与上横集箱前侧横向中心连通，其水平延伸段顶部构筑耐火保温材料构成水冷顶棚；分离器后墙管束的垂直段上端向后弯曲水平延伸至复盖烟气走廊时再向上弯曲与上横集箱下部横向中心连通，与上下锅筒连通的前端首排对流管束向前弯曲延伸构成分离器后墙管束包墙管；横置双锅筒强制循环热水锅炉的导向气固两相直冲料仓水冷墙管束和下降管的上端各半与上横集箱下部横向中心连通，将连通成的单排每隔一根向前每隔一根向后分别弯折水平延伸，前排延伸至靠近上横集箱再向后弯折倾斜一定角度延伸至下行烟道所需烟速截面的距离再往下弯折垂直延伸一定距离，再往前弯折一定角度延伸与水冷隔墙下横集箱连通；后排延伸至靠近上锅筒再向前弯折倾斜一定角度延伸至烟气走廊所需烟速截面的距离再往下弯折垂直延伸一定距离，再往前弯折一定角度延伸与分离器后墙管束下横集箱连通；前后排上端水平段为分离器的水冷顶棚；横置双锅筒强制循环热水锅炉的水路，进水通过进水管和连通管进入上横集箱分配给多排对流管束，下降进入下横集箱通过连通管进入前组下横集箱分配给多排对流管束，上升进入上横集箱通过导水管导入上横集箱后叉排分成前后横...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，
申请(专利权)人：王森，
类型：发明
国别省市：河北;13