[发明专利]旋流式内嵌柱形风帽

说明书

发明领域

本发明涉及流化床技术领域，特别是一种用于流化床布风板的旋流式内嵌柱形风帽。

技术背景

布风装置是循环流化床锅炉的关键部件之一，其性能直接影响到流化床的流化质量以及流化床内的流动、反应及传热传质，进而影响到整个炉内过程。风帽是流化床布风装置的核心部件，其主要作用是将燃烧所需要的风进行二次分流，并在风帽上部产生强烈扰动，使流化风与床中的固体颗粒有良好的混合，使燃烧更充分。通常情况下，对风帽的设计要求满足：(1)能均匀密集地分配气流，避免在布风板上面形成停滞区；(2)能使布风板上的床料与空气产生强烈的扰动和混合，要求风帽小孔出口气流具有较大的动能；(3)空气通过风帽的阻力损失要适中，风帽阻力越大，抑制床层波动的能力越强，但风机的电耗也越高。风帽阻力过小，气流分布不均，使床层局部区域出现沟流或死区，从而使流化恶化。因此，风帽形式的选择、关键尺寸的设计及布置对布风板流化质量的好坏影响至关重要。

目前的风帽形式多样，主要有柱状形风帽、蘑菇形风帽、Γ形定向风帽、箭形风帽、S形猪尾巴风帽和钟罩式风帽等几种。柱状风帽结构简单，阻力较小，但流化性能不佳，容易发生排渣不畅与漏渣现象。蘑菇形风帽较柱状形风帽阻力大，气流的分布均匀性与流化性能较好，但在运行过程中存在较为严重的漏渣和磨损问题。Γ形定向风帽很好的解决了排渣不畅的问题，使床内的物料横向混合强度大大增强，为了保证流化质量，Γ形定向风帽采用较大喷口面积，阻力较小，随之带来漏渣问题，此外，风帽密布导致因临近风帽的高速气流吹扫产生风帽的严重磨损问题。箭形风帽解决了Γ形风帽射流前后相吹造成的风帽磨损问题，风帽喷口斜向布风板，漏渣倾向较Γ形风帽有所减弱，但排渣能力相对定向风帽较弱。S形猪尾巴风帽磨损量较小，且没有漏渣问题，但在水平段和垂直向上出风管中，不可避免地出现部分被床料堵死的问题，清理非常困难。钟罩式风帽具有较好的防漏渣性能，但小孔射流夹带的物料对相邻风帽造成的磨损问题不容忽视，长期运行后的钟罩式风帽根部外套管容易发生磨损，细小灰渣由磨损处漏至水冷风室，影响锅炉的正常运行。由以上分析可知，存在严重磨损问题的传统风帽外套管小孔开孔方向均采用径向设计，由于小孔射流具有明显的水平方向射流速度，射流卷吸的固体颗粒具有较大的水平动量，使相邻风帽之间、以及风帽与炉膛边壁之间相互冲刷，从而使相邻风帽及流化床边壁区域产生严重的局部磨损问题，严重影响到锅炉的长期稳定运行。对于小孔采用非径向设计的箭形风帽与S形猪尾巴风帽，则很好地解决了风帽的磨损问题，但由于结构设计问题而导致的漏渣及维护问题也很难适应市场的需求。

随着循环流化床锅炉的大型化发展，锅炉床面积越来越大，循环的物料量也越来越多，物料颗料流化的均匀性要求也越来越高，风帽若仍采用外套管小孔径向布置的传统结构设计，同时不对内嵌管的结构进行改进与优化，则大尺度布风板上局部颗粒在流化时容易出现“死区”，气固混合不均匀，导致燃烧不充分，甚至出现局部高温结焦现象，同时，床内大量高温物料将加剧风帽之间的相互冲刷磨损，低阻力的风帽结构将使漏渣问题进一步恶化，漏渣严重时，风室被漏渣填满而迫使流化床停止运行，严重影响到锅炉运行的高效性与经济性。中国发明专利200810023830.0公开了一种旋转气流防脱落风帽，在风帽头上设有漩涡形孔，以减少风帽之间的相互冲刷，同时通过风帽头上的缺口与挡块来防止风帽脱落，但漩涡形孔不容易加工，大颗粒容易在漩涡孔转弯处堵塞，且低阻力的结构设计不能满足大型循环流化床锅炉技术的发展需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术中布风板风帽流化均匀性不佳，在床层底部容易出现流化“死区”，同时在风帽之间存在相互冲刷磨损严重，风帽阻力偏低且制造工艺复杂的通用缺点，通过风帽结构的特殊设计，从而提供一种结构非常简单、流化性能好，可改善流化床内的气固混合强度，提高燃烧效率，同时可减少风帽之间相互冲刷，延长风帽使用寿命的防漏渣旋流式内嵌柱形风帽。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种旋流式内嵌柱形风帽，其包括一内嵌管1与一外套管3，内嵌管1同轴的嵌套于外套管3内，二管之间限定一环缝13；内嵌管1穿过并固定于布风板中；内嵌管1为二端开口的直管段，其侧壁上部设有至少一层沿周向均布的多个通孔11、12，侧壁中部外侧设有一同轴的限位环10；外套管3为下端开口、上端封闭的盲管，其侧壁下部设有沿周向均布的多个通孔31；内嵌管1外径与外套管3下端开口的内径相适配，外套管3下端与限位环10固接；