一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉的制作方法

1.本发明属于循环流化床锅炉，尤其涉及一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉。


背景技术：

2.新疆准东煤田位于准格尔盆地以东，储量巨大，为中国最大的整装煤田，探明储量高达3900亿吨，按目前年均煤炭消耗量测算可供中国使用100年，具有很大的战略价值和应用前景。准东煤用途主要分为两种，一种是燃烧发电供热，另一种是化工。准东煤碱金属含量高，在燃烧使用过程中，表现出很强的沾污结渣特性，导致锅炉使用周期被迫缩短，或者需要掺烧其它煤种才能保证长时间连续运行，而掺烧其它煤种会使运行燃料成本上升。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述技术问题，提供一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉。
4.本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
5.一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，它包括炉膛、分离返料装置、水冷屏、转向灰斗、低温蛇形管受热面、空预器、水平烟道、上段竖直烟道和下段竖直烟道；所述炉膛的上端与分离返料装置的入口烟道相连接，分离返料装置的返料管与炉膛的风室相连；所述分离返料装置的排烟口与水平烟道的入口端连接，水平烟道的出口端与上段竖直烟道的入口端连接，上段竖直烟道的出口端与转向灰斗的入口端连接，转向灰斗的烟气出口端与下段竖直烟道的入口端连接；
6.所述的水平烟道与上段竖直烟道采用全水冷包墙布置；所述的水冷屏布置在上段竖直烟道内，并延伸至转向灰斗的入口端；所述的上段竖直烟道、转向灰斗与下段竖直烟道形成一个具有拐点的烟道；所述的低温蛇形管受热面和空预器沿着烟气的流动方向布置在下段竖直烟道内。
7.优选的，所述的上段竖直烟道和下段竖直烟道同轴设置，转向灰斗布置在上段竖直烟道和下段竖直烟道的同一侧，使得尾部烟道在转向灰斗处形成一个水平设置的“n”形的拐点。
8.优选的，所述的上段竖直烟道的中轴线与下段竖直烟道的中轴线错位布置，且尾部烟道在转向灰斗处形成一个水平设置的“s”形的拐点，所述下段竖直烟道处于转向灰斗远离分离返料装置的一侧。
9.优选的，所述的水平烟道和上段竖直烟道全悬吊于钢架顶板梁上；水平烟道向下倾斜设置，倾角的取值范围为5～10
°
。
10.优选的，水平烟道和上段竖直烟道的水冷包墙内部冷却介质相连通，且介质的流向为由下向上。
11.优选的，水平烟道与上段竖直烟道的水冷包墙和水冷屏采用汽冷形式或汽水冷却
形式。
12.优选的，所述的水冷屏为若干片且水平并排布置，相邻两个水冷屏之间的距离不小于500mm；所述水冷屏的排布方向与水平烟道烟气的流动方向相垂直。
13.优选的，所述的分离返料装置与水平烟道之间通过非金属膨胀节进行连接，上段竖直烟道与转向灰斗之间通过非金属膨胀节进行连接。
14.优选的，所述的低温蛇形管受热面采用顺列或错列大节距布置，并采用通风梁进行支撑；所述的空预器采用卧式布置。
15.优选的，相邻两个水冷屏之间的顶部安装有吹灰器，下段竖直烟道内朝向低温蛇形管受热面侧和朝向空预器侧均布置有吹灰器；
16.所述的吹灰器采用空气激波吹灰、乙炔激波吹灰或蒸汽吹灰。
17.本发明与现有技术相比产生的有益效果是：
18.1、本发明在高温的水平烟道与高温的上段竖直烟道采用全水冷包墙夹水冷屏的结构形式，来实现尾部烟气中碱金属化合物的最大化冷凝；然后通过改变尾部竖直烟道的结构形式，即由一根竖直的连通直管道变为两根由转向灰斗连接的弯形管道，在尾部烟气沿着尾部烟道流动的过程中，尾部烟气中凝结的碱金属化合物通过转向灰斗直接排出，避免碱金属化合物结渣沾污尾部烟道内的蛇形管受热面和空预器，从而可以实现在纯燃准东煤的情况下也不会影响锅炉使用周期的目的。
19.2、本发明适用于热水锅炉、饱和蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉。
20.3、本发明尾部烟道在转向灰斗处采用“n”形拐点或者“s”形拐点，进而使得尾部烟道内的烟气在流经转向灰斗时形成一个大角度的变向，以保证烟气内凝结的碱金属化合物可以顺利进入到转向灰斗内并排出。
21.4、本发明中水平烟道采用向下倾斜的布置方式，可以减轻水平烟道底部的积灰程度。
22.5、本发明中的水冷屏为双面受热，保证高温烟气与水冷屏的接触面达到最大，以实现尾部烟气内的碱金属化合物最大化的凝结。
23.6、本发明分别在水冷屏处、低温蛇形管受热面处以及空预器处布置吹灰器，可以避免尾部烟气在此三个位置处结渣，影响锅炉的使用寿命。
附图说明
24.附图作为本技术的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解。
25.图1为本发明实施例1的整体结构示意图。
26.图2为本发明实施例2的整体结构示意图。
27.附图标记说明：1-炉膛；2-分离返料装置；3-非金属膨胀节；5-水冷屏；6-转向灰斗；8-低温蛇形管受热面；9-空预器；10-吹灰器；11-水平烟道；12-上段竖直烟道；13-下段竖直烟道。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但
不用来限制本发明的范围。
29.由于准东煤碱金属含量高，在燃烧使用过程中，表现出很强的沾污结渣特性，导致锅炉使用周期被迫缩短，或者需要掺烧其它煤种才能保证长时间连续运行；本技术为了减小成本的输入，采用两种方式改变循环流化床锅炉的结构，来实现准东煤在纯燃的情况下也可以保证锅炉的使用周期。故本技术采用两个实施例来分别进行说明。
30.实施例1：
31.如图1所示，本技术实施例提供一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其包括炉膛1、分离返料装置2、水冷屏5、转向灰斗6、低温蛇形管受热面8、空预器9、水平烟道11、上段竖直烟道12和下段竖直烟道13；所述炉膛1的上端与分离返料装置2的入口烟道相连接，分离返料装置2的返料管与炉膛1的风室相连；所述分离返料装置2的排烟口与水平烟道11的入口端连接，水平烟道11的出口端与上段竖直烟道12的入口端连接，上段竖直烟道12的出口端与转向灰斗6的入口端连接，转向灰斗6的烟气出口端与下段竖直烟道13的入口端连接；所述的水平烟道11与上段竖直烟道12采用全水冷包墙布置；所述的水冷屏5布置在上段竖直烟道12内，并延伸至转向灰斗6的入口端，以保证尾部烟气内的碱金属化合物最大化的凝结并进入到转向灰斗6内；所述的上段竖直烟道12和下段竖直烟道13同轴设置，转向灰斗6布置在上段竖直烟道12和下段竖直烟道13的同一侧，使得尾部烟道在转向灰斗6处形成一个水平设置的“n”形的拐点；所述的低温蛇形管受热面8和空预器9沿着烟气的流动方向布置在下段竖直烟道13内。
32.需要说明的是，本实施例中，要想避免碱金属化合物在蛇形管受热面和空预器上结渣，就需要在尾部烟气中的碱金属化合物到达蛇形管受热面和空预器之前就凝结排出；本实施例采用两种手段实现纯燃准东煤尾部烟气中的碱金属化合物的及时排出，一是，高温的水平烟道11与高温的上段竖直烟道12采用全水冷包墙夹水冷屏5的结构形式，来实现尾部烟气中碱金属化合物的最大化冷凝；二是，通过改变尾部竖直烟道的结构形式，即由一根竖直的连通直管道变为两根由转向灰斗6连接的弯形管道，在尾部烟气沿着尾部烟道流动的过程中，尾部烟气中凝结的碱金属化合物通过转向灰斗6直接排出，避免碱金属化合物结渣沾污尾部烟道内的蛇形管受热面和空预器，从而可以实现在纯燃准东煤的情况下也不会影响锅炉使用周期的目的。本实施中的上述两种手段同时适用于热水锅炉、饱和蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉。
33.本实施例中，尾部烟道在转向灰斗6处形成一个水平设置的“n”字形拐点，进而使得尾部烟道内的烟气在流经转向灰斗6时形成一个大角度的变向，以保证烟气内凝结的碱金属化合物可以顺利进入到转向灰斗6内并排出。
34.本实施例中，分离返料装置2可以根据客户的需要采用绝热式或者冷却式两种形式，尽量提高准东煤飞灰的燃尽率，减少进入尾部烟道受热面的飞灰量。
35.本实施例中，炉膛1上部为稀相区，下部为密相区，炉膛采用中温燃烧，保留了流化床燃烧效率高、nox排放低、负荷调节范围广等优点。同时采用合理的燃烧温度和一二次风配比，保证准东煤燃烧充分。
36.如图1所示，所述的水平烟道11和上段竖直烟道12全悬吊于钢架顶板梁上；为了减轻水平烟道11与上段竖直烟道12尾端底部的积灰程度，水平烟道11与上段竖直烟道12的尾端向下倾斜设置，倾角的取值范围为5～10
°
。
37.进一步的，为了更好的保证冷凝效果，水平烟道11和上段竖直烟道12的水冷包墙内部冷却介质相连通，且介质的流向为由下向上。
38.更进一步的，水平烟道11与上段竖直烟道12的水冷包墙和水冷屏5可采用汽冷形式(过热蒸汽)或汽水冷却形式。
39.如图1所示，所述的水冷屏5为若干片且水平并排布置，水冷屏5的排布方向与水平烟道11烟气的流动方向垂直设置，即从水平烟道11流出的高温烟气流经各个相邻的两个水冷屏5之间的缝隙，然后进入到转向灰斗6内。
40.本实施例中，所述的水冷屏5为双面受热，保证高温烟气与水冷屏5的接触面达到最大，以实现尾部烟气内的碱金属化合物最大化的凝结。
41.进一步的，所述的水冷屏5悬吊于钢架顶板梁上；为了方便检修，相邻两个水冷屏5之间的距离不小于500mm。
42.更进一步的，相邻两个水冷屏5之间的顶部安装有吹灰器10，以防止水冷屏5的表面结渣，通过吹灰器10吹掉的灰渣从上段竖直烟道12底部的转向灰斗6排出。
43.如图1所示，所述的分离返料装置2与水平烟道11之间通过非金属膨胀节3进行连接，上段竖直烟道12与转向灰斗6之间通过非金属膨胀节3进行连接。
44.本实施例中，处于分离返料装置2与水平烟道11之间的非金属膨胀节3主要用于吸收分离器和水平烟道11水冷包墙之间的膨胀差；处于上段竖直烟道12与转向灰斗6之间的非金属膨胀节3用于吸收上段竖直烟道12水冷包墙与其下部烟道的膨胀差。
45.如图1所示，所述的低温蛇形管受热面8采用顺列或错列大节距布置，并采用通风梁进行支撑。
46.进一步的，所述下段竖直烟道13内朝向低温蛇形管受热面8侧布置有吹灰器10。
47.如图1所示，所述的空预器9采用卧式布置，低温段为耐腐蚀材质q355gnh或搪瓷管。
48.进一步的，所述下段竖直烟道13内朝向空预器9侧布置有吹灰器10。
49.本实施例中，所述的吹灰器10采用空气激波吹灰、乙炔激波吹灰或蒸汽吹灰。
50.实施例2：
51.本实施例与实施例1不同的是，本实施例中上段竖直烟道12的中轴线与下段竖直烟道13的中轴线错位布置，且尾部烟道在转向灰斗6处形成一个水平设置的“s”形的拐点，所述下段竖直烟道13处于转向灰斗6远离分离返料装置2的一侧。
52.本实施例与实施例1相比，由于尾部的烟气在经过转向灰斗6并进入到下段竖直烟道13内时，需要经过一个向上弯折的流道，由于尾部烟气内凝结的碱金属化合物形成渣状，在受到自身重力的情况下，必然落入到转向灰斗6内，最大程度的避免了碱金属化合物结渣沾污尾部烟道内的蛇形管受热面和空预器的情况。
53.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

技术特征：
1.一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：它包括炉膛(1)、分离返料装置(2)、水冷屏(5)、转向灰斗(6)、低温蛇形管受热面(8)、空预器(9)、水平烟道(11)、上段竖直烟道(12)和下段竖直烟道(13)；所述炉膛(1)的上端与分离返料装置(2)的入口烟道相连接，分离返料装置(2)的返料管与炉膛(1)的风室相连；所述分离返料装置(2)的排烟口与水平烟道(11)的入口端连接，水平烟道(11)的出口端与上段竖直烟道(12)的入口端连接，上段竖直烟道(12)的出口端与转向灰斗(6)的入口端连接，转向灰斗(6)的烟气出口端与下段竖直烟道(13)的入口端连接；所述的水平烟道(11)与上段竖直烟道(12)采用全水冷包墙布置；所述的水冷屏(5)布置在上段竖直烟道(12)内，并延伸至转向灰斗(6)的入口端；所述的上段竖直烟道(12)、转向灰斗(6)与下段竖直烟道(13)形成一个具有拐点的烟道；所述的低温蛇形管受热面(8)和空预器(9)沿着烟气的流动方向布置在下段竖直烟道(13)内。2.根据权利要求1所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的上段竖直烟道(12)和下段竖直烟道(13)同轴设置，转向灰斗(6)布置在上段竖直烟道(12)和下段竖直烟道(13)的同一侧，使得尾部烟道在转向灰斗(6)处形成一个水平设置的“n”形的拐点。3.根据权利要求1所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的上段竖直烟道(12)的中轴线与下段竖直烟道(13)的中轴线错位布置，且尾部烟道在转向灰斗(6)处形成一个水平设置的“s”形的拐点，所述下段竖直烟道(13)处于转向灰斗(6)远离分离返料装置(2)的一侧。4.根据权利要求2或3所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的水平烟道(11)和上段竖直烟道(12)全悬吊于钢架顶板梁上；水平烟道(11)向下倾斜设置，倾角的取值范围为5～10
°
。5.根据权利要求4所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：水平烟道(11)和上段竖直烟道(12)的水冷包墙内部冷却介质相连通，且介质的流向为由下向上。6.根据权利要求5所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：水平烟道(11)与上段竖直烟道(12)的水冷包墙和水冷屏(5)采用汽冷形式或汽水冷却形式。7.根据权利要求6所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的水冷屏(5)为若干片且水平并排布置，相邻两个水冷屏(5)之间的距离不小于500mm；所述水冷屏(5)的排布方向与水平烟道(11)烟气的流动方向相垂直。8.根据权利要求7所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的分离返料装置(2)与水平烟道(11)之间通过非金属膨胀节(3)进行连接，上段竖直烟道(12)与转向灰斗(6)之间通过非金属膨胀节(3)进行连接。9.根据权利要求8所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：所述的低温蛇形管受热面(8)采用顺列或错列大节距布置，并采用通风梁进行支撑；所述的空预器(9)采用卧式布置。10.根据权利要求9所述的一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，其特征在于：相邻两个水冷屏(5)之间的顶部安装有吹灰器(10)，下段竖直烟道(13)内朝向低温蛇
形管受热面(8)侧和朝向空预器(9)侧均布置有吹灰器(10)；所述的吹灰器(10)采用空气激波吹灰、乙炔激波吹灰或蒸汽吹灰。

技术总结
一种水冷包墙夹水冷屏纯燃准东煤循环流化床锅炉，属于循环流化床锅炉。为了解决准东煤在燃烧过程中，容易导致锅炉使用周期短的问题。本发明中炉膛的上端与分离返料装置的进烟口相连接，分离返料装置的排烟口与水平烟道的入口端连接，水平烟道的出口端与上段竖直烟道的入口端连接，上段竖直烟道的出口端与转向灰斗的入口端连接，转向灰斗的烟气出口端与下段竖直烟道的入口端连接；水平烟道与上段竖直烟道采用全水冷包墙布置；水冷屏布置在上段竖直烟道内，并延伸至转向灰斗的入口端；上段竖直烟道、转向灰斗与下段竖直烟道形成具有拐点的烟道；低温蛇形管受热面和空预器沿着烟气的流动方向布置在下段竖直烟道内。本发明主要用于发电供热。发电供热。发电供热。


技术研发人员：降东方 李志远 吕雪艳 李云龙 贾维新
受保护的技术使用者：哈尔滨红光锅炉总厂有限责任公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/9/20