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水平循环流化床锅炉
    【技术领域】

    本发明涉及循环流化床锅炉，特别涉及一种水平循环流化床锅炉。

    背景技术

    锅炉是把化石燃料(多指煤)中的化学能转变为热能的设备，煤中的化学能转变为热能的基本反应是燃烧，在燃烧的过程中煤中的碳与氢元素氧化(燃烧)释放出热能，但是煤中含有硫与氮化合物，硫化合物燃烧后生成二氧化硫，氮化合物燃烧后生成氧化氮(NOx)。这两个氧化物向大气中排放，形成酸雨，对大气产生污染。在锅炉的设计中，高效率地把煤化学能转变为热能(燃烧效率高)和有效去除二氧化硫和氧化氮排放，减少对大气污染，是人们所追求的。基本的燃煤锅炉中，上述二者统一起来基本完善的还没有。在燃烧效率方面，煤粉炉炉膛高，燃料在炉膛内停留时间长，所用的燃料煤细(70％能通过200目地筛子)，能充分燃烧，所以燃烧温度高(1350℃左右)(燃烧效率高)；炉排炉所用煤块大，燃烧时，对煤的停留时间虽然可以控制，但是炉膛不高，炉排上煤产生出来的烟气、煤屑在炉膛内停留时间短，不能充分燃烧，所以燃烧温度低于煤粉炉(1200℃左右)(燃烧效率也还保持较高水平)；在有效去除二氧化硫和氧化氮排放方面，煤粉炉和炉排炉的燃烧温度都高于采取对二氧化硫中硫的吸收和氧化氮的还原温度(600℃左右)，不能有效去除二氧化硫和氧化氮排放。目前普遍使用的垂直循环流化床锅炉，虽然在保持较高燃烧效率的同时，能够做到较为有效减少二氧化硫和氧化氮的排放，在燃烧效率方面，垂直循环流化床锅炉炉膛为立式炉膛，炉膛高，床料在风室流化空气作用下，在炉膛内流化燃烧，在炉膛燃烧时停留时间长，大部分燃煤都能充分燃烧，燃烧温度(900℃左右)低于炉排炉，但流化燃烧湍流度高，传质传热度也高(燃烧效率也还保，持较高水平)；在有效去除二氧化硫和氧化氮排放方面，垂直循环流化床床料中加入了石灰石，由于燃烧温度适合石灰石煅烧，煅烧后的石灰石变成石灰来吸收烟道气中的二氧化硫，生成稳定硫酸钙，由于床料湍流存在使反应连续进行，再由于炉膛中大致分为两部分，上部为移动床，底部为泡泡床，底部床料厚，燃烧不充分产生的还原气体可与氧化氮起还原反应对烟道气中的氧化氮进行还原。但是，第一，垂直循环流化床立式炉膛结构不能使床料水平移动和炉膛底部泡泡床床料厚，可视这部分为不能水平移动的沸腾炉，床料燃烧和脱硫除氮时，这部分不是按照床料先后秩序燃烧及脱硫除氮规律分段进行，导致不足是，一方面，使燃料不能充分燃烬(存在燃料未燃烬流出现象)，影响锅炉效率提高；另一方面，使先进并在先进行中的床料脱硫反应可被后进床料并抢前完成脱硫反应的生成物(硫化钙)阻止进行下去，还原区产生的还原气体(如甲烷.乙烷.氨等)可能未能参加反应即出炉膛，脱硫除氮不彻底，影响锅炉脱硫除氮效果.第二，垂直循环流化床立式炉膛结构要实现床料流化燃烧，炉膛下面风室流化空气压力就较大，导致不足是，立式炉膛内压力平衡点提高(炉膛内燃烧压力提高)，其结果是床料的填加、循环回燃和排渣受到压力影响，操作不便；第三，垂直循环流化床立式炉膛结构，存在传动分离高度限制，超过这一高度的床料速度将与流化空气速度差别不大，使床料不能保持受到风室流化空气作用，导致不足是，床料燃烧受阻，锅炉燃烧效率不能进一步提高；第四，垂直循环硫化床立式炉膛中，从氧化还原的角度看，上部移动床部分也可视为氧化区，底部泡泡床部分也可视为还原区，在这两个区交界处，立式炉膛内部受这两个区交互共同作用和高处下流的床料冲刷，导致不足是，炉膛易受腐蚀和磨损较大；第五，垂直循环硫化床立式炉膛内空间大而无当，热床料与传热表面不匹配，影响锅炉效率。

    【发明内容】

    本发明要解决的技术问题是垂直循环流化床锅炉立式炉膛结构存在的床料燃烧和脱硫除氮不能按照床料先后秩序进行，影响锅炉燃烧效率提高及脱硫除氮效果；炉膛内压力平衡点提高，床料的填加、循环回燃和排渣受到压力影响，操作不便；存在传动分离高度限制，锅炉燃烧效率不能进一步提高；以及炉膛内空间大而无当，热床料与传热表面不匹配，影响锅炉效率；炉膛易受腐蚀和磨损的不足。

    为解决上述技术问题本发明所采取的技术方案为，它由水平炉膛、风室、烟尘旋风分离器、给煤器和排渣器组成，相互之间连接配合与已有技术相同，所述水平炉膛内纵向有垂直隔板，隔炉膛为进床料和出床料两相反床料流道，所述水平炉膛床料进、出口在所述水平炉膛同一端侧面和下面分别对应所述两相反床料流道处，所述垂直隔板底边两侧有床料通口。

    本发明同已有技术相比，由于炉膛设计为水平炉膛，炉膛高度相对较低，且炉膛内有进床料和出床料两相反床料流道，并所述隔板两侧床料通口使所述两相反床料流道首尾相通，其有益效果是，1、风室流化空气压力不需要较大，底部泡泡床相对薄，水平炉膛上部移动床，底部泡泡床(成为可移动泡泡床)在风室流化空气作用下，在水平炉膛所述床料流道内按照先后秩序″后浪推前浪″分段规律进行燃烧及脱硫除氮，燃料燃烧、脱硫除氮彻底，提高锅炉燃烧效率和脱硫除氮效果；2、风室流化空气压力下需要较大，水平炉膛内压力平衡点较低(炉膛内燃烧压力较立式炉膛内燃烧压力低)，方便床料的填加、循环回燃和排渣操作；3、水平炉膛结构不存在传动分离高度限制，水平炉膛空间低，床料水平流化燃烧与水平炉膛布风板距离一定，一直能保持床料受到风室流化空气的作用，床料燃烧不受阻，扩大水平炉膛周长尺寸即可延长床料在炉膛内停留时间，进一步提高锅炉燃烧效率；4、水平炉膛中底部泡泡床(成为可移动泡泡床)薄，相应还原区也很窄，大部分为氧化区，炉膛因还原区和氧化区交互共同作用和高处下流的床料冲刷因素受到腐蚀和磨损较小；5、水平炉膛内空间紧凑，热床料与传热表面匹配适度，没有设翼墙必要，锅炉效率高；另外，因水平炉膛高度相对较低，不需要电梯、支架等操作维护人员运送设备，节省了安装在高处的多次给风设备；燃料在水平炉膛内燃烧较为彻底，不会导致烟尘旋风分离器内高温燃烧，烟尘旋风分离器出气导管不必采用耐高温材料(Ni-Cr合金)，以及上述不需设翼强，因此降低了成本；水平炉膛高度相对较低，流化空气压力要求降低，床料(煤及石灰石等)在低位流化燃烧不要求磨的太细，节约能源。还可以将水平炉膛模块化，用以改造煤粉炉为水平循环流化床锅炉。

    【附图说明】

    图1为水平循环流化床锅炉主视局部剖视结构草图；

    图2为水平循环流化床锅炉俯视局部剖视结构草图；

    图3为水平循环流化床锅炉左视结构草图。

    【具体实施方式】

    下面结合附图给出本发明优选实施例：它由长方体水平炉膛、与所述水平炉膛配合的长方形风室1、两烟尘旋风分离器2、3、给煤器4和排渣器5组成，除烟尘旋风分离器3外，其余相互之间连接配合与已有技术相同，所述水平炉膛内水平轴线处纵向有垂直隔板6，隔炉膛为进床料和出床料两相反床料流道7、8，所述水平炉膛床料进、出口在所述水平炉膛同一端侧面和下面分别对应所述床料流道7、8处，垂直隔板6底边两侧有床料通口9、10，烟尘旋风分离器2、3，给煤器4结构与已有循环流化床中的相同，排渣器5为倒“T”型管，下端为控制放渣量横管13。烟尘旋风分离器3与所述床料流道7尾部上方连接固定，所述炉膛顶板内面固定(用螺栓、抓钉等)有耐火水泥板，所述水平炉膛底部布风板上空气通孔配合有直角定向风帽11(以定向供给流化空气，起单向阀作用，同时保持布风板上一定煤层厚度，保护布风板)，垂直隔板6表面中上部有还原气体通孔12。工作时，煤和石灰石从给煤器4进入所述床料流道7，由于所述定向风帽11中流化空气推动，沿所述流道7向前移动并被流化，至所述床料通口9进入所述床料流道8，同样由于所述定向风帽11中流化空气推动，并沿所述流道8反方向继续向前移动并被流化，至所述床料流道8尾部时，一部分床料由排渣器5排出，另一部分床料由所述床料通口10反回至所述床料流道7首端与从给煤器4送来的煤和石灰石混合点火助燃，所述床料流道7、8中产生的烟道气分别经烟尘旋风分离器3、2进行处理。新加入炉膛内的煤初加热时会产生还原气体，会由所述床料流道7经所述还原气体通孔12至所述床料流道8，进行氧化氮的还原，在控制放渣量横管13一端通入空气或插入铁钎来控制放渣量，解除堵塞，以便维持炉床高度。