一种带防磨结构的流体床锅炉燃烧室.pdf

一种带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，涉及一种流化床锅炉燃烧室的结构设计。本发明的技术方案是在炉膛底部耐火材料和水冷壁受热面交界处的水冷壁管壁上沿纵向错列布置切涡片；通过在燃烧室关键部位布置特定的切涡片防磨结构，可有效地破坏和抑止在耐火材料和受热面交界处产生的气体涡流，因而从根本上解决了负荷变化对防磨效果的影响，当下降流数量和流化风速变化时，防磨效果都很好。同时本发明与现有技术相比，还具有制造简单，维修方便，使用寿命长等优点。

1.  一种带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，它包括变截面炉膛底部，所述的炉膛底部由水冷壁受热面及其上敷设的耐火材料组成，其特征在于：在耐火材料(2)和水冷壁受热面交界处的水冷壁管壁上设有切涡片(5)，该切涡片沿炉膛纵向错列布置，一排布置三个，其中一个布置在管中心线上，两个布置在管鳍片(6)上；相邻一排布置两个，分别与管壁法平面成22～34°角对称布置；所述的切涡片为缺一角的矩形片。

2.  按照权利要求1所述的带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，其特征在于：所述的切涡片沿炉膛纵向错列布置3～7排；每个切涡片厚度为3～5毫米。

3.  按照权利要求1或2所述的带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，其特征在于：所述的切涡片尺寸为：a＝20～30mm，b＝70～100mm，l＝250～350mm，α＝34～55°。

一种带防磨结构的流化床锅炉燃烧室
技术领域
本发明涉及一种燃烧设备，特别涉及一种流化床锅炉燃烧室的结构设计。
背景技术
流化床锅炉燃烧室通常下部是变截面的，以满足分级送风和等速配风的需要。流化床锅炉的下部是密相区，为防止大面积磨损，在下部一定高度上需要敷设耐火材料以保护炉膛受热面。气流从布风板流出向上流动过程中携带一定的固体颗粒，这些颗粒中的大部分上升到一定高度后会回落，尤其是近壁区回落的颗粒浓度较高，会在耐火材料和受热面交界处产生磨损。
目前，现有技术中通常的作法是在耐火材料1和受热面锅炉管3交界处以上的受热面部分喷涂耐磨合金涂料2，如图1所示。这是一种被动的防磨方法和措施。喷涂上的金属涂料一般比锅炉用钢的耐磨强度高，以便延长锅炉管的寿命。但一段时间后，金属喷涂层局部会被磨损掉，接着发生暴露出来的锅炉管的磨损。补焊带有金属喷涂层的破口比较困难。另外，由于金属喷涂层2有一定的厚度，锅炉管喷涂金属喷涂层后，喷涂部分要高于无喷涂部分，在此非常小的不平滑交界处会产生新的磨损。
另一种典型的防磨结构如图2所示，受热面锅炉管在耐火材料和受热面交界处以上向外弯dx和dy，形成防磨弯管4，以便为颗粒流的漩涡留下自由空间。这种结构在颗粒流为稳态时，根据涡流的具体尺寸设计合理的空间，可以有效地防止磨损。但运行中工况偏离设计参数时，涡流的结构和旋转空间会发生变化，有时会超过设计的预留涡流旋转空间，因此在实践中经常出现磨损爆管。
在流化床锅炉中，向上流动的气流携带的固体物料，达到一定高度后，由于气固两相流动内在的受力情况，颗粒向边壁区移动，在边壁区形成较高的物料浓度，从而发生颗粒的团聚现象。团聚的颗粒团在自身重量的作用下，向下流动，形成贴壁下降流，在耐火材料和受热面交界处，形成含有大量颗粒的气流涡流，这是产生磨损的根本原因。这些涡流的结构尺寸与下降流的数量、流化风速等直接相关。如果破坏涡流，就可有效地抑止磨损。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，通过在燃烧室关键部位布置特定的切涡片，从根本上抑止磨损。
本发明的技术方案如下：
一种带防磨结构的流化床锅炉燃烧室，它包括变截面炉膛底部，所述的炉膛底部由水冷壁受热面及其上敷设的耐火材料组成，其特征在于：在耐火材料和水冷壁受热面交界处的水冷壁管壁上设有切涡片，该切涡片沿炉膛纵向错列布置，一排布置三个，其中一个布置在管中心线上，两个布置在管鳍片上；相邻一排布置两个，分别与管壁法平面成22～34°角对称布置；所述的切涡片为缺一角的矩形片。
本发明所述的切涡片沿炉膛纵向错列布置3～7排；每个切涡片厚度为3～5毫米。
本发明通过在燃烧室关键部位布置特定的切涡片防磨结构，可有效地破坏和抑止在耐火材料和受热面交界处产生的气体涡流，因而从根本上解决了负荷变化对防磨效果的影响，当下降流数量和流化风速变化时，防磨效果都很好。同时本发明与现有技术相比，还具有制造简单，维修方便，使用寿命长等优点。
附图说明
图1为现有循环流化床燃烧室的一种防磨结构(喷涂耐磨合金涂料)示意图。
图2为现有循环流化床燃烧室的另一种防磨结构(弯管)示意图。
图3为本发明所采用的切涡片防磨结构。
图4为切涡片结构示意图。
图5为切涡片的布置结构图(图3的A-A剖视图)。
图6为图5的B向视图。
图中：1-金属喷涂层，2-耐火材料层，3-水冷壁管，4-防磨弯管，5-切涡片6-管鳍片。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的工作过程及最好的实施方式及实施例：
在流化床锅炉中，气流的向上流动携带的固体物料，达到一定高度后，颗粒向边壁区移动而团聚。颗粒团沉降到截面开始发生变化处，形成涡流，导致磨损。在发生涡流的区域，焊制规则排列的切涡片，涡流被完全破坏，可有效地防止磨损。根据这一原理，本发明通过布置切涡片破坏涡流。图3为本发明所采用的切涡片防磨结构实施例。在炉膛变截面底部耐火材料2和水冷壁受热面交界处的水冷壁管3的壁上焊接一些切涡片5。这些切涡片的形状和布置是有一定要求的，如果形状和位置不当，将可能加大磨损。本发明采用缺一角的矩形片为切涡片，沿炉膛纵向3～7排错列布置，一排布置三个，其中一个在管的中心线上，两个在管鳍片6上；另一排布置两个，与管壁法平面成22～34°角对称布置，切涡片5的厚度一般为3～5毫米(如图5、6所示)。图4为切涡片具体结构示意图，尺寸为：上边宽度a＝20～30mm，下边宽度b＝70～100mm，高度l＝250～350mm，缺角倾斜度α＝34～55°。当向下的颗粒下降流和向上的流化气流在该处交汇产生涡流时，根据流动特点，按一定规律排列的这些切涡片将其打碎，成为相对均匀的稳定有序的两相流，少量的磨损仅发生在切涡片的刃部，锅炉管得到很好地保护。