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1、(10)申请公布号 CN 102818260 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 1 8 2 6 0 A *CN102818260A* (21)申请号 201210331823.3 (22)申请日 2012.09.10 F23C 10/10(2006.01) F23C 10/18(2006.01) F23L 9/00(2006.01) (71)申请人集美大学 地址 361021 福建省厦门市集美区银江路 185号 (72)发明人何宏舟 赵龙飞 (74)专利代理机构厦门市新华专利商标代理有 限公司 35203 代理人朱凌 (54) 发明名称 20t/h级高效燃烧。
2、福建无烟煤的循环流化床 锅炉 (57) 摘要 本发明公开了一种20t/h级高效燃烧福建无 烟煤的循环流化床锅炉，主要特点：（1）在炉膛密 相区上部或/和稀相区中部敷设了卫燃带；（2）二 次风由两组或两组以上喷嘴送入，每组喷嘴有四 个，分别布置于炉膛四角，二次风采用同一水平面 切圆布置或错层切圆布置；（3）炉膛燃烧室为瘦 高型结构。按此技术方案设计出的循环流化床锅 炉能较好的适应福建无烟煤的燃烧，确保福建无 烟煤能稳定着火，有较高的燃尽率。本发明的技术 实现简单，该类中小型锅炉可广泛应用于需要蒸 汽供热的化工、造纸、印染、食品等行业。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页。
3、 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，它包括炉膛、两个旋风分离 器、返料器、烟道；所述的炉膛由膜式水冷壁和布风板围合而成，水冷壁由水冷壁管形成的 前后墙和侧墙及顶棚管组成，水冷壁下部设有一、二次风口，二次风口处设有喷嘴，炉膛上 部设置有炉膛烟气出口；所述的两个旋风分离器与炉膛烟气出口相连接；所述的返料器与 旋风分离器固体颗粒出口和炉膛下部分别相连接；旋风分离器烟气出口连接S型烟道，S型 烟道连接尾部烟道，其特征在于：在炉膛内壁敷设了卫燃带；所述的用于送。
4、入二次风的喷 嘴由两组或两组以上喷嘴组成，每组喷嘴有四个，分别布置于炉膛四角，喷嘴采用同一水平 面切圆布置或错层切圆布置。 2.根据权利要求1所述的20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，其特征在 于：所述的卫燃带敷设于炉膛密相区上部或稀相区中部，敷设高度为2-3m。 3.根据权利要求1所述的20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，其特征在 于：所述的卫燃带敷设于炉膛密相区上部和稀相区中部，敷设高度为2-3m。 4.根据权利要求1所述的20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，其特征在 于：所述的同组四角布置的四个喷嘴可设置在同一炉膛水平截面上，或错开设置在不同水 平截面。
5、上，同一组喷嘴的中心线在同一炉膛水平截面内的投影应形成一个水平的切圆，且 同组二次风喷嘴喷出的二次风在俯视图上为一切圆结构。 5.根据权利要求1所述的20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，其特征在 于：所述的炉膛燃烧室为瘦高型结构，其比同容量、燃烧热值相近的烟煤的循环流化床锅炉 高3-5m。 权 利 要 求 书CN 102818260 A 1/4页 3 20t/h 级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉 技术领域 0001 本发明属于锅炉燃烧技术领域，具体涉及一种20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循 环流化床锅炉。 背景技术 0002 福建省的主要能源资源是煤炭，已探明的煤炭储量约15亿。
6、吨，其中无烟煤占 98.3%。福建无烟煤有着独特的燃烧性质，主要体现在：（1）挥发分极低（Var4%）；（2）着火 点温度高，一般在600左右；（3）碳化程度高，燃烧时间长，不易燃尽；（4）灰熔点较低，易 结焦；（5）煤种细粉含量大，粒径小于1.0mm粒子重量百分比为47%以上；另外，由于福建无 烟煤煤质脆易爆裂，煤粒在挥发份析出阶段热爆和燃烧过程磨损也会产生大量细粉。福建 无烟煤的这些特点使得它很难在煤粉炉中燃烧，以前基本是采用链条炉和沸腾炉燃烧，但 它在链条炉和沸腾炉中的燃烧效率也普遍不高。循环流化床锅炉以其物料流态化循环燃烧 的特点,使燃料颗粒在炉内高温区的滞留时间可以大大增加直至燃尽,。
7、因此燃烧效率显著 提高,目前已成为燃烧福建无烟煤的首选炉型。 0003 燃烧科学理论告诉我们，影响燃料燃烧有3个主要因素，即所谓的“3T”原则：温度 （Temperature）、时间(Time)、扰动(Turbulent)；大型循环流化床锅炉因其较高的炉膛高 度，强烈的扰动、合适的流化速度和炉膛燃烧温度等特点在燃烧福建无烟煤时效果较好，飞 灰含碳量较低，燃烧效率较高。但中小型循环流化床锅炉特别是35t/h及以下的锅炉（容量 10-35t/h，即本案所谓的20t/h级CFB锅炉）在燃烧福建无烟煤时的效果却不尽如人意，反 映在其飞灰含碳量普遍偏高，燃烧效率和热效率偏低，目前福建省在用容量为15-3。
8、5t/h的 循环流化床锅炉大多热效率70%，飞灰含碳量30%，其主要原因是炉膛燃烧温度及煤颗 粒停留时间设计不合理，具体反映在炉膛高度不够、蒸发受热面布置不合理等。 0004 针对福建无烟煤特殊的燃烧特性，设计开发一款高效燃烧福建无烟煤的循环流化 床锅炉，对于提高福建省能源资源的利用效率，加大福建无烟煤的开发利用，降低本地企业 对省外烟煤的依赖，减缓煤炭交通运输压力，提高锅炉效率，降低企业的燃料成本等具有重 要意义。另外，由于福建无烟煤的典型性，本发明的循环流化床锅炉技术对于燃烧南方八省 其它地区的无烟煤也具有重要的借鉴价值！ 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种20t/h级高效燃烧福。
9、建无烟煤的循环流化床锅炉，该 锅炉可解决小型循环流化床锅炉燃烧福建无烟煤燃烧效率偏低的问题，实现福建无烟煤的 高效利用，降低企业的动力成本及污染物控制成本，节能减排。该锅炉发明可广泛应用于造 纸、印染、化工、食品等使用中小型工业锅炉作为热源的行业。 0006 为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案是： 本发明是一种20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，它包括炉膛、两个旋 风分离器、返料器、烟道；所述的炉膛由膜式水冷壁和布风板围合而成，水冷壁由水冷壁管 说 明 书CN 102818260 A 2/4页 4 形成的前后墙和侧墙及顶棚管组成，水冷壁下部设有一、二次风口，二次风风口处设有喷。
10、 嘴，炉膛上部设置有炉膛烟气出口；所述的两个旋风分离器与炉膛烟气出口相连接；所述 的返料器与旋风分离器固体颗粒出口和炉膛下部分别相连接；旋风分离器烟气出口连接S 型烟道，S型烟道连接尾部烟道，其特征在于：在炉膛内壁敷设了卫燃带；所述的用于送入 二次风的喷嘴由两组或两组以上喷嘴组成，每组喷嘴有四个，分别布置于炉膛四角，喷嘴采 用同一水平面切圆布置或错层切圆布置；炉膛燃烧室为瘦高型结构。 0007 所述的卫燃带敷设于炉膛密相区上部或稀相区中部，敷设高度为2-3m。 0008 所述的卫燃带敷设于炉膛密相区上部和稀相区中部，敷设高度为2-3m。 0009 所述的同组四角布置的四个喷嘴可设置在同一炉膛水。
11、平截面上，或错开设置在不 同水平截面上，同一组喷嘴的中心线在同一炉膛水平截面内的投影应形成一个水平的切 圆，且同组二次风喷嘴喷出的二次风在俯视图上为一切圆结构。 0010 所述的炉膛燃烧室为瘦高型结构，其比同容量、燃烧热值相近的烟煤的循环流化 床锅炉高35m。 0011 采用上述方案后，本发明具有以下几大特点： 一、在炉膛密相区上部或稀相区中部敷设卫燃带具有以下优点：（1）在炉膛密相区上 部敷设卫燃带可使燃料入口附近保持较高的温度，有利于煤颗粒迅速稳定着火，更重要的 是，温度升高会使密相区燃烧份额增加，产生足够多的热量，由烟气、循环灰带入稀相区，提 高稀相区的燃烧温度；（2）在稀相区中部敷设卫。
12、燃带，一方面有利于提高稀相区燃烧温度， 进而提高无烟煤颗粒的燃烬率；另一方面，稀相区吸热面因受屏蔽而减少，其减少的蒸发受 热面必然要通过提升炉膛的高度来补偿，而炉膛高度的提升则有利于延长细煤焦颗粒在燃 烧室的停留时间，有利于细煤焦颗粒的燃尽；（3）两区域均敷设卫燃带，可提高炉膛整体的 温度，并使炉膛温度沿炉高分布更加均匀，提高煤颗粒的燃烧速率，进而提高煤颗粒的燃尽 率。 0012 二、二次风喷嘴采用切圆布置，能够增强二次风的扰动能力，可有效地延长飞灰颗 粒在炉膛内的停留时间，也有利于增加炉膛上部稀相区中心区域的氧浓度及颗粒浓度，从 而使煤颗粒尽可能的燃尽，提高燃烧效率。 0013 三、锅炉设计。
13、中选用的瘦高型燃烧室，比同容量、燃烧热值相近的烟煤的循环流化 床锅炉高35m，锅炉炉膛燃烧室高度的提升，延长了细煤焦颗粒的一次停留时间，有效地 提高了细粉含量较高的福建无烟煤的燃尽率。 0014 四、炉膛燃烧温度控制在9501000之间，可提高煤颗粒的燃烧速率，降低其燃 尽所需时间，有利于提高煤粉颗粒燃尽率，同时，在此温度范围内，炉膛不易结渣。 0015 综上所述，本发明的优点是：针对福建无烟煤的燃烧特性，采用炉膛内壁敷设卫燃 带，二次风喷嘴切圆布置的技术方案，提高了炉膛温度，延长了煤颗粒在炉膛内高温区的停 留时间，实现了小型循环流化床锅炉燃烧燃烧福建无烟煤稳定着火和高效燃尽的目标，且 技术简。
14、单可靠，便于锅炉的批量生产与广泛应用。 0016 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。 附图说明 0017 图1是本发明20t/h高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉示意图； 说 明 书CN 102818260 A 3/4页 5 图2是本发明同组二次风喷口的布置第一个实施例的正视示意图； 图3是图2沿A-A线的剖视图； 图4是图2沿B-B线的剖视图； 图5是本发明同组二次风喷口的布置第二个实施例的正视示意图； 图6是图5沿A-A线的剖视图； 图7是本发明同组二次风喷口的布置第三个实施例的正视示意图； 图8是图7沿A-A线的剖视图； 图9是本发明的切圆燃烧俯视示意图。 具体实施方式 0。
15、018 如图1所示，本发明是一种20t/h级高效燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉，它包 括膜式水冷壁炉膛1、绝热旋风分离器15、返料系统12、上锅筒17、下锅筒20、S型烟道18 和竖井烟道19。 0019 所述膜式水冷壁炉膛1密相区上部敷设高约2m的卫燃带31，稀相区中部敷设高 约2m的卫燃带32使炉膛维持较高的温度，本发明也可只在在炉膛1密相区上部敷设卫燃 带31或只在稀相区中部敷设卫燃带32。炉膛出口2与所述绝热旋风分离器15侧口相接， 其上部中心出口筒16与S型烟道18相通，S型烟道18出口连接竖井烟道19；所述绝热旋 风分离器分离器15下部立管14通过U型回料器13与返料系统12相接；。
16、膜式水冷壁炉膛 1内下部为倒梯形燃烧室7；所述返料系统12与流化床燃烧室7相通；位于流化床燃烧室7 底部的水冷式布风板9，其上设有钟罩式风帽，其下连有一次风室10和排渣口11；二次风口 采用双层布置，在布风板上方炉体截面的四角上布置下二次风喷口5，上二次风喷口4；所 述S型烟道18内布置有对流管束，所述竖井烟道19内依次布置省煤器、空气预热器。 0020 本发明的炉膛1燃烧室采用瘦高型结构，从而提高循环流化床锅炉对福建无烟煤 的适应性。 0021 本发明的上二次风与下二次风均由一组喷嘴30送入，每组喷嘴30有四个，分别布 置于炉膛1四角。同组四角布置的四个喷嘴30可设置在同一炉膛1水平截面，也。
17、可设置在 不同水平截面上，但同一组喷嘴30的中心线在同一炉膛1水平截面内的投影应形成一个水 平的切圆，且同组二次风喷嘴30喷出的二次风在俯视图上为一切圆结构。满足上述二次风 喷嘴30布置要求的方案有多种，下面三例为常用的布置方式。 0022 如图2、图3、图4、图9所示，同组的4个喷嘴30分别设置在炉膛1四角，对角布置 的喷嘴b与喷嘴d位于同一水平截面上，喷嘴c位于该平面下，喷嘴a位于该平面上，同组 喷嘴的中心线在同一炉膛1水平截面内的投影形成一个水平的切圆Y。 0023 如图5、图6、图9所示, 同组的四个喷嘴30分别设置在炉膛1水平截面的四角， 四个喷嘴a1、b1、c1、d1位于同一水平截。
18、面上，同组喷嘴的中心线在炉膛1水平截面内形成 一个水平的切圆Y。 0024 如图7、图8、图9所示,同组的4个喷嘴30分别设置在炉膛四角，对角布置的喷 嘴a2与喷嘴c2位于同一水平截面上，对角布置的喷嘴b2与d2位于同一水平截面上，两水 平面存在一高度差，同组喷嘴的中心线在同一炉膛1水平截面内的投影形成一个水平的切 圆Y。 说 明 书CN 102818260 A 4/4页 6 0025 本发明的工作原理： 烟气的走向：流化床燃烧室1所需的一次风从左右两侧风道引入一次风室10，一次风 通过水冷式布风板9上布置的钟罩式风帽均匀进入膜式水冷壁炉膛1流化床料；二次风通 过分布在炉膛前后墙上的二次风进口。
19、4和5，送入膜式水冷壁炉膛1的中下部空间, 无烟 煤由滑差变速电机带动螺旋给煤机正压沿着进煤口8送至炉膛下部，在距布风板9一定高 度被点燃，燃烧后的烟气经炉膛上部出口2 进入绝热旋风分离器15，旋风分离器将烟气夹 带的一部分物料分离下来，通过返料系统12返回炉膛循环再燃；分离后的烟气经中心出口 筒16、S型烟道18和竖井烟道19排出锅炉；无烟煤燃烧后的底渣从炉膛底部排渣管10排 出，飞灰流经S型烟道18从竖井烟道19 排出；S型烟道18布置有对流管束，竖井烟道19 依次布置有省煤器、空气预热器。 0026 汽水的走向：锅炉的给水经过水平布置的光管式省煤器加热后由吊挂管进入上锅 筒17。上锅筒1。
20、7 内的锅水由集中下降管、对流管束下降管分别进入水冷壁下集箱、下锅筒 20，接着下锅筒20中一部分锅水由集中下降管进入下集箱，其余部分锅水进入对流管束上 升管，下集箱中的水进入水冷壁管，然后由水冷壁上集箱汽水引出管及对流管束汽水引出 管进入上锅筒17，上锅筒17内设有汽水分离装置。 说 明 书CN 102818260 A 1/4页 7 图 1 说 明 书 附 图CN 102818260 A 2/4页 8 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图CN 102818260 A 3/4页 9 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图CN 102818260 A 4/4页 10 图 9 说 明 书 附 图CN 102818260 A 10 。