專利名稱：循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)用鍋爐領(lǐng)域，具體涉及一種用以提供高溫干燥熱風(fēng)的工業(yè)鍋爐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品、食品、醫(yī)藥藥品、化工原料、輕重工業(yè)產(chǎn)品的加熱除濕，還可用于各種設(shè)施的加熱以及庫(kù)房除濕等。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，熱風(fēng)爐的需求量將越來(lái)越大，對(duì)環(huán)保節(jié)能的要求也不斷提高，因此節(jié)能環(huán)保熱風(fēng)爐具有巨大的市場(chǎng)前景。但是目前國(guó)內(nèi)熱風(fēng)爐技術(shù)還沒有形成完整的理論體系，尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，產(chǎn)品形式多種多樣，總體結(jié)構(gòu)上大致分為下列兩種形式一種結(jié)構(gòu)形式是采用管式或板材式的熱風(fēng)爐，熱風(fēng)與加熱的火源之間利用管壁或一層鋼板隔離進(jìn)行傳熱，這種形式很難解決高溫下長(zhǎng)期連續(xù)使用，其壽命也僅為一至三年。另一種結(jié)構(gòu)形式采用熱管換熱技術(shù)。但熱管熱風(fēng)爐存在的嚴(yán)重不足之處在于熱管本身工作溫度在300℃以上研制和使用還不成熟，在高溫工作狀態(tài)下容易出現(xiàn)爆管、堵灰、露點(diǎn)腐蝕等問題，使得熱管熱風(fēng)爐在高溫狀況下燒壞的危險(xiǎn)性增大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱管換熱的效果，產(chǎn)品的應(yīng)用受到了限制。
特別是現(xiàn)有燃煤熱風(fēng)爐大都采用水平往復(fù)爐和鏈條爐，存在諸如熱效率低、使用壽命短、體積龐大等缺點(diǎn)產(chǎn)生的熱風(fēng)溫度一般在300℃左右，燃燒效率不到50％；燃用煤種單一，主要以優(yōu)質(zhì)煤為熱源，煤種適應(yīng)性差；使用壽命短，一般不到3年；維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用昂貴；污染嚴(yán)重，脫硫效率低，氮氧化物排放高達(dá)600～1000mg/Nm3；運(yùn)行不穩(wěn)定，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍小，負(fù)荷不能太低等。這些缺點(diǎn)使得現(xiàn)有熱風(fēng)爐已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)，能使熱風(fēng)爐達(dá)到熱風(fēng)潔凈高溫、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)可靠的要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括循環(huán)流化床爐膛、立管、旋風(fēng)分離器、高溫?fù)Q熱器、高溫空氣預(yù)熱器、低溫空氣預(yù)熱器、低溫?fù)Q熱器，循環(huán)流化床爐膛出口處設(shè)有旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器下方連接立管，上方與水平煙道相連，水平煙道中布置有高溫?fù)Q熱器，水平煙道末端與垂直的尾部煙道相連，尾部煙道中由上至下依次布置了低溫?fù)Q熱器、高溫空氣預(yù)熱器、低溫空氣預(yù)熱器。
循環(huán)流化床爐膛內(nèi)采用直流鍋爐形式，循環(huán)流化床爐膛內(nèi)盤繞一次上升管，采用多管并聯(lián)的形式。
在高溫、低溫空氣預(yù)熱器內(nèi)部加入扭片作為擾流子。
本發(fā)明爐膛內(nèi)采用了直流鍋爐的形式，爐膛內(nèi)盤繞一次上升管，采用三管并聯(lián)形式，以保證合理的空氣流速。這樣，在爐膛內(nèi)增加了受熱面，可以使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；防止高溫?zé)煔庵苯記_刷爐墻，降低了爐墻溫度，從而可以延長(zhǎng)爐墻壽命并且減少高溫耐熱鋼的使用；在二次風(fēng)附近引入從尾部抽出的煙氣，進(jìn)行煙氣再循環(huán)，實(shí)現(xiàn)低溫燃燒，并達(dá)到調(diào)整爐膛出口煙溫、強(qiáng)化煙氣側(cè)傳熱和實(shí)現(xiàn)快速負(fù)荷調(diào)節(jié)等要求，降低鍋爐運(yùn)行費(fèi)用；在空氣預(yù)熱器部分采用加入擾流子(扭片)的辦法，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。
本發(fā)明所用材料為普通20g碳鋼及12Cr1MoV合金鋼，以煤粉為熱源，空氣為工質(zhì)，設(shè)計(jì)熱風(fēng)溫度高達(dá)500℃。由于采用間接加熱管式結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)潔凈的熱空氣，也可選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼以滿足高品質(zhì)熱風(fēng)的需求。此外，對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳盡的計(jì)算，針對(duì)不同裝置溫度的不同來(lái)選擇鋼材，盡可能減少昂貴的耐熱鋼的使用，可以在保證裝置強(qiáng)度的基礎(chǔ)上最大限度的減少成本。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)分離器采用高溫旋風(fēng)分離器，可從氣流中分離高溫固體物料，并返回燃燒室，以維持燃燒室的快速流態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)。
(2)換熱器包括高溫?fù)Q熱器和低溫?fù)Q熱器。爐膛后的水平煙道內(nèi)布置高溫?fù)Q熱器，后豎直煙道內(nèi)布置低溫?fù)Q熱器。高溫?fù)Q熱器采用三管圈式串聯(lián)混流形式，以保證合理的空氣流速和管壁壁溫，并充分利用高溫?zé)煔獾臒崃?。低溫?fù)Q熱器采用雙管圈形式、逆流布置，以減少工質(zhì)在高溫段的吸熱量，從而節(jié)省昂貴的合金鋼材，保證空氣流速。
(3)空氣預(yù)熱器采用加入擾流子(扭片)的辦法，增大了管內(nèi)流體的湍流程度及破壞了溫度邊界層從而達(dá)到了強(qiáng)化換熱，減少了受熱面從而降低了成本，同時(shí)可以提高空預(yù)器尾部的壁溫，減少了低溫腐蝕的危險(xiǎn)性。
由于采用間壁式加熱裝置，本發(fā)明的循環(huán)流化床熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)清潔，熱風(fēng)溫度可以從一般熱風(fēng)爐的300℃左右提高到現(xiàn)在550℃。本發(fā)明的燃料適應(yīng)性廣，可以燃用各種劣質(zhì)煤粉，從而能夠緩解我國(guó)現(xiàn)在能源供應(yīng)緊張的狀況；燃燒效率達(dá)到95％以上，熱效率可以達(dá)到85％以上，高于一般熱風(fēng)爐十幾個(gè)百分點(diǎn)；具備循環(huán)流換床系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)不需要裝配脫硫裝置，減少了設(shè)備投資，同時(shí)氮氧化物和其他污染物排放低，符合環(huán)保要求；著火條件優(yōu)越、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、負(fù)荷調(diào)節(jié)速度快，能夠在低于50％的負(fù)荷下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；不易損壞，維護(hù)簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用低；燃燒強(qiáng)度高，另外由于空氣預(yù)熱器采用加入擾流子(扭片)的辦法，增強(qiáng)了傳熱，同時(shí)采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)，使得金屬耗量大大降低，運(yùn)行費(fèi)用適中。


附圖是本發(fā)明的系統(tǒng)圖；下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
參照附圖所示，本發(fā)明的循環(huán)流化床爐膛1出口處設(shè)有旋風(fēng)分離器3，旋風(fēng)分離器3下方連接立管2，上方與水平煙道9相連，水平煙道9中布置有高溫?fù)Q熱器4，水平煙道9末端與垂直的尾部煙道8相連，尾部煙道8中由上至下依次布置了低溫?fù)Q熱器7、高溫空氣預(yù)熱器5、低溫空氣預(yù)熱器6。布風(fēng)裝置采用風(fēng)帽式布風(fēng)板，用以支撐靜止燃料層、維持流化床層穩(wěn)定、增加氣流阻力?；亓掀鞑捎昧鲃?dòng)密封閥，該回料器可以保證物料流動(dòng)穩(wěn)定、無(wú)氣體反竄和物料流量可控，能適應(yīng)鍋爐運(yùn)行工況的變化。
本發(fā)明采用循環(huán)流化床技術(shù)對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并結(jié)合工質(zhì)(空氣)傳熱效率低的因素，對(duì)受熱面布置進(jìn)行了充分的考慮，同時(shí)采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)。設(shè)計(jì)過(guò)程包括主要參數(shù)的選擇、鍋爐的整體布置和計(jì)算過(guò)程。
主要參數(shù)的選擇包括排煙溫度的選擇、熱空氣溫度的選擇、過(guò)量空氣系數(shù)的選擇、爐膛出口溫度的選擇等。本設(shè)計(jì)排煙溫度為150℃，熱空氣溫度為100℃，過(guò)量空氣系數(shù)為1.2，爐膛出口溫度為800℃，煙氣再循環(huán)倍數(shù)為0.25，流化速度為3m/s。
其工作流程如下熱風(fēng)所需空氣經(jīng)由引風(fēng)泵進(jìn)入低溫?fù)Q熱器7進(jìn)行初步加熱；然后通過(guò)循環(huán)流化床爐膛1受熱面進(jìn)口集箱進(jìn)入爐膛1受熱面繼續(xù)加熱；接著通過(guò)循環(huán)流化床爐膛1受熱面出口集箱進(jìn)入中間集箱；最后經(jīng)過(guò)高溫?fù)Q熱器4進(jìn)行最終加熱達(dá)到所需溫度，通向出口集箱。
燃燒所需空氣經(jīng)由引風(fēng)泵依次進(jìn)入低溫空氣預(yù)熱器6、高溫空氣預(yù)熱器5進(jìn)行預(yù)熱；然后通過(guò)風(fēng)帽式布風(fēng)板的風(fēng)帽口進(jìn)入燃燒爐循環(huán)流化床爐膛1，接下來(lái)以煙氣的形式流經(jīng)水平煙道9和尾部煙道8，最后進(jìn)入煙囪，排向大氣。
煤粉從給煤系統(tǒng)出來(lái)，由進(jìn)料口進(jìn)入燃燒爐循環(huán)流化床爐膛1，和空氣混和燃燒，未燃盡煤粉顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器3分離，進(jìn)入回料斗，由立管返回燃燒爐循環(huán)流化床爐膛1，直至燃盡為止。
權(quán)利要求
1.循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)，包括，循環(huán)流化床爐膛(1)，其特征在于，循環(huán)流化床爐膛(1)出口處設(shè)有旋風(fēng)分離器(3)，旋風(fēng)分離器(3)下方連接立管(2)，上方與水平煙道(9)相連，水平煙道(9)中布置有高溫?fù)Q熱器(4)，水平煙道(9)末端與垂直的尾部煙道(8)相連，尾部煙道(8)中由上至下依次布置了低溫?fù)Q熱器(7)、高溫空氣預(yù)熱器(5)、低溫空氣預(yù)熱器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)，其特征在于，循環(huán)流化床爐膛(1)內(nèi)盤繞一次上升管，該上升管采用多管并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)，其特征在于，在高溫、低溫空氣預(yù)熱器(5、6)內(nèi)部加入有作為擾流子的扭片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)流化床型高溫?zé)犸L(fēng)爐系統(tǒng)。主體包括爐膛、分離器、布風(fēng)裝置、回料器、高低溫?fù)Q熱器、空氣預(yù)熱器等。本發(fā)明采用循環(huán)流化床形式，具有循環(huán)流化床系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)。其獨(dú)特之處在于爐膛采用直流鍋爐的形式，上升管采用三管并聯(lián)形式，增加了受熱面，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，防止高溫?zé)煔庵苯記_刷爐墻，延長(zhǎng)爐墻壽命；在二次風(fēng)處引入從尾部煙氣，進(jìn)行煙氣再循環(huán)，達(dá)到調(diào)整煙溫、強(qiáng)化煙氣側(cè)傳熱和實(shí)現(xiàn)快速負(fù)荷調(diào)節(jié)等要求，降低運(yùn)行費(fèi)用；空氣預(yù)熱器部分加入扭片作為擾流子，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的；采用間壁式加熱裝置，保證熱風(fēng)的清潔度；對(duì)各部分進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)溫度的不同來(lái)選擇鋼材，在保證裝置強(qiáng)度的基礎(chǔ)減少耐熱鋼的使用，降低成本。
文檔編號(hào)F24H3/00GK1877195SQ20061004304
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者王樹眾, 李寧, 趙威, 王亮, 張欽明 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)