具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉制造技术

本发明专利技术公开了具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，包括蒸汽锅炉、强制循环管架式热水锅炉、电站锅炉、超大型电站锅炉，所述流化床锅炉包括炉膛主燃室、副燃室、燃尽室、四回程水冷烟道、七回程水冷烟道、水冷顶棚；本发明专利技术分离器不用任何专门装置和分离元件可节省全部旋风分离器的耐火保温材料和钢架支撑；本发明专利技术一体化结构可节省两个横墙的耐火保温材料；本发明专利技术烟气四回程＞75T的CFB锅炉和烟气七回程＞600MW的CFB锅炉可分别降低炉体高度30％和40％，并分别节省整机的耐火保温材料与钢架40％与30％和50％与40％；本发明专利技术的超低初始烟尘排放和炉体全部受热面的炉墙烟道的湿式结构，可根除对流受热面磨损，大幅度节省维护维修费用延长锅炉使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉
本专利技术公开了一种具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，涉及循环流化床热水锅炉、循环流化床蒸汽锅炉、循环流化床热电联产锅炉和循环流化床电站锅炉；尤其涉及一种超大型循环流化床电站锅炉和一种超大型循环流化床集中供热锅炉；涉及对在用的各种循环流化床锅炉，煤粉锅炉，层燃链条锅炉的节能减排改造；涉及对在用的各种循环流化床锅炉的升级换代；涉及采用低阶煤低成本清洁高效替代煤粉锅炉、层燃链条锅炉和天然气锅炉。
技术介绍
循环流化床锅炉的分级送风易调节空气燃料的混合比和低温循环燃烧的特性，可燃烧所有煤种，尤其是低阶煤，不仅燃烧效率高，而且可低成本在循环流化床锅炉内实现二氧化硫的高效脱除和氮氧化物原始超低生成，使循环流化床锅炉的污染物排放可与天然气锅炉的污染物排放相媲美，当发电和供热时循环流化床锅炉的污染物排放量低于天然气锅炉的污染物排放量。循环流化床锅炉已成为当今煤炭清洁高效利用的成熟技术。但是，目前的事实是，循环流化床锅炉只有在使用劣质煤和对环保有特殊要求时才具有市场竞争的绝对优势；当市场不受煤种限制和对环保没有特殊要求时循环流化床锅炉却处于市场竞争的绝对劣势；这是因为循环流化床锅炉的炉体结构超高和核心部件“旋风分离器”的原材料能耗高、制造安装成本高、故障率高、维护维修费用高、对流受热面易磨损等痛点所致。若在此技术上有大的突破进而能够在市场上大面积推广，必将对我国乃至全球的节能降耗减排、应对气候变化具有重要的战略意义。目前中国市场流行的占有率最高、最成熟的流化床锅炉是由耐磨隔热保温材料制成的高温绝热旋风分离器流化床锅炉。目前欧美市场流行的占有率最高、最成熟的流化床锅炉是圆形汽(水)冷旋风分离器流化床锅炉，这两种炉型的共同缺点是：锅炉本体的构架炉墙和汽水系统是由炉膛、旋风分离器、竖井烟道三大独立体相互连通构成，由于独立的墙面多且炉体较高使锅炉本体的耐火隔热保温材料和钢架耗量较大，另外，锅炉的结构形式都相同，仅仅是炉型大小的区别，如此使得中、小型锅炉的成本较高尤其是小型锅炉的成本超高。先看高温绝热旋风分离器，因这种分离器使用的耐磨隔热保温材料厚度＞300mm，不仅使分离器的原材料耗量大和制造安装成本高，而且存在热惰性和热损大，分离器易高温结焦，锅炉启停慢，故障率高、维护维修费用高、对流受热面易磨损等弊端。这种结构的分离器由钢制外壳、绝热块、保温耐火砖、防磨衬里、紧固砖多层组成，对施工工艺、耐火材料选择要求很高。再看圆形汽(水)冷旋风分离器，这种分离器虽然减少了耐磨隔热材料，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引风机电耗高，烟尘的初始排放浓度高，对流受热面易磨损等弊端，尤其是分离器膜式壁与圆环集箱的结构复杂，工艺要求和制造成本极高而售价高，而且一旦旋风筒表面防磨浇注料脱落汽水管道将迅速磨损导致泄露。另外，有一种方形水(汽)冷旋风分离器流化床锅炉，分离器膜式水冷壁与燃烧室膜式水冷壁为一体，虽然锅炉结构十分紧凑；耐火防磨内衬薄，锅炉启停快；散热损失小的优势，但是，其分离效率和稳定性显著低于圆形水(汽)冷旋风分离器，由于旋风分离器的离心力分离的特性与方形的结构不太适配，该方形水(汽)冷旋风分离器流化床锅炉分离效率低是很正常的；气固分离的效率和稳定性直接关系流化床锅炉性能的优劣，显然，这种炉型不具有市场竞争优势；因此，虽然有文献报道称该方形水(汽)冷旋风分离器流化床锅炉为第三代流化床锅炉，但即使这种宣传已经多年，该方形水(汽)冷旋风分离器流化床锅炉仍谈不上市场占有率。尽管在专利号为ZL201480002881.9的专利技术专利中所公开的循环流化床锅炉的惯性重力分离器与以上两种旋风分离器相比有许多突出优点，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，原始烟尘排放低等，但是，在高温和重力分离的关键技术方面还存在着明显缺陷，如该专利的第一个关键技术，权利要求书中描述的“一级‘高温’惯性重力水冷分离器”能否实现“高温”难保证；该专利的第二个关键技术，按说明书附图第6方案中导向气固两相直冲料仓水冷墙的垂直结构形式，使下行烟道的低流阻不是最佳的；该专利的第三个关键技术，按说明书附图第7方案中导向气固两相直冲料仓水冷墙的结构形式，严重影响着烟尘重力沉降效率和原始烟尘超低排放；许多设计方案使制造和安装工艺复杂成本高。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出一种具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，不仅解决了传统“旋风分离器”的市场竞争短板和锅炉本体超高的短板，解决了ZL201480002881.9的专利技术专利缺陷，而且在锅炉本体新结构、新工艺、新高温水冷气固分离器的全面创新，使本专利技术的优势更加突出完美无可替代。一是本专利技术炉膛上部渐缩截面卫燃带可确保实现高温和提高烟速条件下的受热面防磨损；二回程高温加速下行渐缩烟道，可使高温烟气加速进入具有大扩容空间及转弯通道的副燃室充分燃烧。二是本专利技术炉膛上部渐缩截面卫燃带和向前移的二回程高温加速下行渐缩烟道后墙，可实现含尘烟气的不同流向、不同流程、不同流速的最佳设计，使气固高温惯性重力分离的性能优势更加稳定可靠。三是本专利技术锅炉本体的全部辐射对流受热面的炉墙和烟道全部实现水汽冷湿式结构，可大幅度降低故障率和维护维修费用，延长锅炉使用寿命。四是自然扩大的燃尽室(三回程上行烟道)全程3—﹤5米低流速，不仅可提高可燃物的燃尽度，尤其是实现初始烟尘的超低排放，可根除对流受热面磨损，真正解决了旋风分离器无法解决的难题。五是本专利技术四回程水冷烟道＞75T的CFB锅炉，与传统旋风分离器CFB锅炉相比、可降低炉体高度30％，仅此一项可节省锅炉本体原材料30％。六是本专利技术七回程水冷烟道＞600MW的超大型CFB锅炉，与传统旋风分离器CFB锅炉相比、可降低炉体高度40％，仅此一项可节省锅炉本体原材料40％。本专利技术是这样实现的，本专利技术提出的具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉包括：炉膛，炉膛主燃室，炉膛上部渐缩截面卫燃带，二回程高温加速下行渐缩烟道，副燃室(大扩容空间及转弯通道)，燃尽室(三回程上行烟道)，四回程水冷烟道，七回程水冷烟道，七回程全水汽冷受热面，水冷顶棚，过热器顶棚，过热器，省煤器。四回程水冷烟道包括，①一回程炉膛布风板至炉膛烟气出口，②二回程高温加速下行渐缩烟道，③三回程上行烟道，所述三回程上行烟道为燃尽室，④锅炉尾部对流烟道，所述锅炉尾部对流烟道为竖井烟道。七回程水冷烟道包括，①一回程炉膛布风板至炉膛烟气出口，②炉膛前二回程高温加速下行渐缩烟道，③炉膛后二回程高温加速下行渐缩烟道，④炉膛前三回程上行烟道(上部燃尽室)、⑤炉膛后三回程上行烟道(上部燃尽室)，⑥炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道，⑦锅炉尾部对流烟道，所述锅炉尾部对流烟道为竖井烟道。七回程全水汽冷受热面包括，横向上、下六个回程烟道的七个横墙膜式水冷壁和两个侧对称膜式水冷壁全部是水冷受热面；炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，包括蒸汽锅炉、强制循环管架式热水锅炉、电站锅炉、超大型电站锅炉中的任意一种，所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉包括炉膛，炉膛主燃室，炉膛上部渐缩截面卫燃带，二回程高温加速下行渐缩烟道，副燃室，燃尽室，一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚和过热器顶棚，一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚、三回程水冷顶棚和四回程水冷顶棚，四合一水冷顶棚和过热器顶棚，炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道，四回程水冷烟道，七回程水冷烟道，导汽管及排气管；其特征在于，所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉还包括水冷气固分离器，所述水冷气固分离器包括二回程高温加速下行渐缩烟道，副燃室，燃尽室及料仓。/n

【技术特征摘要】
1.具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，包括蒸汽锅炉、强制循环管架式热水锅炉、电站锅炉、超大型电站锅炉中的任意一种，所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉包括炉膛，炉膛主燃室，炉膛上部渐缩截面卫燃带，二回程高温加速下行渐缩烟道，副燃室，燃尽室，一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚和过热器顶棚，一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚、三回程水冷顶棚和四回程水冷顶棚，四合一水冷顶棚和过热器顶棚，炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道，四回程水冷烟道，七回程水冷烟道，导汽管及排气管；其特征在于，所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉还包括水冷气固分离器，所述水冷气固分离器包括二回程高温加速下行渐缩烟道，副燃室，燃尽室及料仓。


2.根据权利要求1所述的具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，其特征在于，炉膛底部设置有布风板，从炉膛底部的布风板至炉膛中上部的炉膛后墙膜式水冷壁向前弯折点的下端形成所述炉膛主燃室；所述炉膛主燃室的上部后端设有炉膛烟气出口，所述炉膛主燃室的前墙是炉膛前墙膜式水冷壁，所述炉膛主燃室的后墙是炉膛后墙膜式水冷壁，所述炉膛主燃室的两侧墙是炉膛侧对称膜式水冷壁；
从炉膛上部的炉膛后墙膜式水冷壁向前上弯折延伸至炉膛烟气出口的下端与炉膛后壁上横集箱连通，炉膛烟气出口上端的连通管与炉膛烟气出口上横集箱连通，炉膛烟气出口下端的连通管与炉膛后壁上横集箱连通；所述炉膛上部渐缩截面卫燃带的上端是水冷顶棚或过热器顶棚，所述炉膛上部渐缩截面卫燃带的前墙是炉膛前墙膜式水冷壁，所述炉膛上部渐缩截面卫燃带的后墙上部设有炉膛烟气出口，所述炉膛上部渐缩截面卫燃带的后墙中下部是炉膛后墙膜式水冷壁向前上弯折倾斜段，所述炉膛上部渐缩截面卫燃带的两侧墙是炉膛侧对称膜式水冷壁；
所述副燃室的上端设有二回程高温加速下行渐缩烟道出口和燃尽室烟气进口，二回程高温加速下行渐缩烟道出口与燃尽室烟气进口连通；所述副燃室的下端是所述料仓的上端，所述副燃室的前墙是炉膛后墙膜式水冷壁，所述副燃室的后墙是竖井烟道前墙，所述副燃室的两侧墙是三合一侧对称膜式水冷壁；
所述燃尽室的上端是水冷顶棚或过热器顶棚，所述燃尽室的下端设有燃尽室烟气进口，所述燃尽室的前墙是导向含尘烟气直冲料仓水冷墙，所述燃尽室的后墙是竖井烟道前墙，所述燃尽室的两侧墙是三合一侧对称膜式水冷壁；
所述炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道的上壁是锅炉顶部烟道水冷顶棚，所述炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道的下壁高温过热器紧靠炉膛前三回程上行烟道出口、炉膛后三回程上行烟道出口及竖井烟道进口的是光管高温过热器，所述高温过热器紧靠炉膛顶端、炉膛前二回程高温加速下行渐缩烟道上端及炉膛后二回程高温加速下行渐缩烟道上端的是膜式壁高温过热器或光管高温过热器浇筑耐火材料密封，所述炉膛上部纵向湿式水汽冷烟道的两侧墙是侧对称膜式水冷壁。


3.根据权利要求1所述的具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，其特征在于，所述一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚和过热器顶棚中，
所述一回程水冷顶棚的后上端与炉膛水冷顶棚上横集箱径向连通，所述一回程水冷顶棚的前端垂直向下弯曲延伸与炉膛前壁下横集箱连通；
所述二回程水冷顶棚的前端与炉膛水冷顶棚上横集箱径向连通，所述二回程水冷顶棚的后端垂直向下弯曲延伸与导向含尘烟气直冲料仓下横集箱连通；
所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉还包括竖井烟道，所述竖井烟道内设置有过热器或再热器，在燃尽室顶端和竖井烟道顶端设过热器顶棚；过热器顶棚的一端与蒸汽出口连通，过热器顶棚的另一端与所述竖井烟道内的过热器或再热器连通。


4.根据权利要求1所述的具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，其特征在于，所述一回程水冷顶棚、二回程水冷顶棚、三回程水冷顶棚和四回程水冷顶棚中，
所述一回程水冷顶棚的后上端与炉膛水冷顶棚上横集箱径向连通，所述一回程水冷顶棚的前端垂直向下弯曲延伸与炉膛水冷顶棚下横集箱连通；
所述二回程水冷顶棚的前端与炉膛水冷顶棚上横集箱径向连通，所述二回程水冷顶棚的后端垂直向下弯曲延伸与二回程高温加速下行渐缩烟道水冷顶棚下横集箱连通；
所述三回程水冷顶棚的后上端与二合一水冷顶棚上横集箱径向连通，所述三回程水冷顶棚的前下端与燃尽室水冷顶棚下横集箱连通；
所述四回程水冷顶棚的前上端与竖井水冷顶棚上横集箱或二合一水冷顶棚上横集箱连通，所述四回程水冷顶棚的后下端与竖井后墙下横集箱或竖井水冷顶棚下横集箱连通。


5.根据权利要求1所述的具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉，其特征在于，所述具有水冷气固分离器与四、七回程水冷烟道的流化床锅炉还包括出水口、自动排气阀、蒸汽出口、再热器及导气总管，
所述四合一水冷顶棚和过热器顶棚中，
所述四合一水冷顶棚纵向设置在炉膛前壁上横集箱、炉膛后壁上横集箱、导向烟气直冲料仓水冷墙上横集箱、竖井前墙上横集箱和竖井后墙上横集箱的上端，所述四合一水冷顶棚的前端与四合一水冷顶棚前横集箱连通，所述四合一水冷顶棚的后端与四合一水冷顶棚后横集箱连通，出水口与四合一水冷顶棚后横集箱的上部中心连通，排气管均穿过四合一水冷顶棚与自动排气阀连通；
所述过热器顶棚纵向设置在炉膛前壁上横集箱、炉膛后壁上横集箱、导向烟气直冲料仓水冷墙上横集箱、...

【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