[实用新型]高内循环倍率的循环流化床锅炉

说明书

本实用新型公开了一种高内循环倍率的循环流化床锅炉，包括炉膛，其特征在于，所述炉膛底部设有第二锥段水冷壁，第二锥段水冷壁的底部设有第一锥段水冷壁，即锅炉的密相区为双锥段结构；第一锥段水冷壁底部设有水平布置的布风板。本实用新型提供了一种具有双锥段密相区的高内循环倍率循环流化床锅炉，其提高了锅炉的内循环倍率，使锅炉炉内的温度场更加均匀，外循环流量减少，降低分离器阻力，同时降低风机电耗和启动点火耗油量。

技术领域

本实用新型涉及一种循环流化床锅炉，具体涉及一种具有双锥段密相区设计的高内循环倍率的循环流化床锅炉。

背景技术

循环流化床锅炉在我国得到高速发展，660MW超超临界CFB锅炉也已经列入“十三五”国家级示范工程，随着对循环流化床锅炉技术认知水平的不断深入与提高，进一步完善与发展CFB锅炉技术，开发出新一代低能耗，低污染物排放和高效CFB机组，是CFB锅炉设计工作者努力的方向和发展目标。

从循环流化床的整体发展来看，传统的低气速的沸腾流态化中上部稀相区和下部浓相区的界面已经变得弥散甚至消失，颗粒浓度沿床层高度方向呈现出上稀下浓的单调函数或S型的连续分布。颗粒浓度沿床径向为中心稀，边壁浓。在床中心区域，颗粒除少数以絮状物形式存在以外，主要是以单颗粒形式出现，从而形成颗粒浓度较低的中心区；靠近壁面附近的颗粒则主要以絮状物的形式存在，从而形成颗粒浓度较高的边壁区。颗粒速度在床中心区主要向上、边壁区向下，呈明显的内循环，导致物料返混，这种返混对CFB锅炉燃烧、物料循环、磨损以及传热传质极其重要，颗粒的径向流动特性，由于炉膛的结构、物料循环流速以及一、二次风的影响而变得非常复杂，为了更好地把握这些颗粒在CFB锅炉炉膛内的流动规律，我们将CFB炉膛沿高度方向分为密相区、过渡区、稀相区与炉顶区域来加以描述。

(1)密相区

在密相区，一次流化风通过布风板，临界风量部分以Umf气流速度形成乳化相，多余的风量形成气泡相，这就组成了密相段。从密相段上升的气泡，到达密相床层表面后，由于内部压力大于外部气体压力而发生破裂，并将其携带的颗粒溅射到稀相段，这些被溅射上去的颗粒或颗粒团在向上运动气流的作用下继续向上运动。当上升到一定高度时，部分颗粒的沉降速度将大于气流速度，这部分颗粒将改变运行方向，向下运动，并有可能回到密相段内；而沉降速度小于气流速度的颗粒或颗粒团则被带出密相区。在垂直向上运动的过程中颗粒相互碰撞而使其颗粒粒径、运动方向及速度发生变化。

(2)稀相区

由于稀相区颗粒循环流速低，粒径细，在颗粒团聚的作用下，在任何床层高度上，颗粒均呈现出在床层中心向上流动，而在边壁向下流动的特点。这是因为中心上升气流夹带的颗粒，在炉膛近壁面处流速降低的影响下，曳力减小而横向流向壁面，并沿壁面向下运动，这种流动称为边壁下流的环-核流动。很多学者不但在圆形实验管，同样在方形管中也揭示出了环-核流颗粒浓度和速度分布的规律，不过在方形管中由于四个角部效应的存在，边壁区的颗粒向四角的回流更加明显，颗粒浓度更高一些，沿壁面下降流动的颗粒与颗粒团速度逐渐增大，同时曳力也增加，最终以稳定的速度向下流动。在向上气流的作用下，该速度小于颗粒的沉降速度，实践证明边壁区域返混的下降颗粒速度有限，只要壁面光滑，稀相区水冷壁的磨损非常轻微。

(3)过渡区

由于密相区颗粒整体向上(特别是细颗粒)流动，稀相区是一个有规律的中心上升，四周向下的环核流，因此在稀相区沿炉膛壁面向下流动的颗粒或颗粒团，在进入密相与稀相的过渡区以后，受到沿边壁上升气流的影响，曳力越来越大，颗粒或颗粒团的下降速度越来越低，最终降低到零以后转向向上流动，或进入炉膛中心，在速度转向区产生涡流，这就是CFB锅炉过渡区域经常会发生磨损的主要原因。

(4)出口区

炉膛上部区域由于炉膛顶部和上部炉膛出口烟囱的存在，会造成烟气流动受阻或因烟气转向对物料流动造成影响。

将参与循环流化床循环的颗粒进行定义，得到如下分类：