[实用新型]分级循环流化床燃烧装置

说明书

本实用新型涉及煤炭燃烧锅炉设备，特别是流化床锅炉燃烧装置。

目前广为应用的循环流化床燃烧设备，（an  overview  of  commercial  circulating  Fluidized  Bed  Boilers.J.Yerushalmi，Pergamon  Press,1986，97－104）通常是由一个流态化燃烧室及炉膛后面的高温旋风分离器和下部的返料器所组成。离开燃烧室的高温烟气所带的大量物料，经分离器收集后，被返料器送回燃烧室，循环再燃烧。由于系统内物料的热容量大，掺混强烈，燃烧稳定，因而其煤种适应性好。它可在900℃附近的较低温值工作，从而可以通过添加石灰石，进行炉内脱硫处理，氧化氮的排放量也较低。由于物料的反应停留时间长，湍流交换好，燃烧效率高。

一般的循环流化床锅炉采用的高温旋风分离器是一种简单而有效的分离装置，但是其体积大，重量重，投资费用高，散热损失也较大。点火调试等时，在温度急变的情况下容易损坏。旋风分离器出来的烟气气流在进入过热器时流场很不匀顺，造成过热器热负荷严重不均。随着锅炉容量的增大，其旋风分离器也愈来愈大，分离性能也随着降低。

这种系统还存在着物料对旋风分离器耐火材料内衬磨损严重的问题，因为磨损量大，易损坏，锅炉的维修工作量大，因此需要选用优质材料作旋风分离器的内衬，另外物料本身经受的粉化大，造成飞灰可燃物含量高，锅炉烟气的排尘量大，加重了后部除尘器的负担。

有的系统采用了将旋风分离器放到燃烧室后部过热器后450℃附近的低温区，但过热器受热面易被磨损，且失去了细物料继续高温燃烧的好处，造成可燃物损失高。有的采用了垂直式的L形阻挡分离器件或挡板或阴阳瓦重力一惯力分离件或S形分离件，但由于高处分离掉下的粒子会被下部气流夹带，故其分离效率较差，影响到循环量和锅炉性能。

有的系统采用了燃烧室后垂立式阻挡分离件，所收集物料掉入设有传热埋管的侧付流化床，烟气经过热器后再经旋风分离器收集细料并送入侧付流化床，再返料入炉膛。这种系统比较庞大和复杂，付流化床的流化气体使得阻挡件的分离效率变差。

一般的循环流化床锅炉经旋风分离器收集的物料，都是通过较长的下料管，经返料器，在主燃烧室内布风板上密相区返入，这样的结构材料使用较多，也易损及布风板。

鉴于上述已有技术中存在的问题，提出了本专利的分级循环流态化床燃烧装置，以减轻循环物料分离器内衬的磨损和物料自身的粉化，提高燃烧装置的工作性能，延长其使用寿命，另外达到结构更为紧凑，更好适应炉温的急变并使造价和安装费用降低也是本发明的目的。

快速运动的固体物料颗粒与壁面相碰撞，使壁面材料受到磨损，物料自身经受粉化，试验指出：磨损率W除了与相撞材料的物性，相碰时的相对方向有关外，相撞时颗料的速度V和物料的粒径dp是两个最重要因素，近似有以下关系：

W∝dp²·v³

随着流速的增高和粒径的加大，磨损和粉化的速率增长是很快的，在一般的循环流化床锅炉的旋风分离器内，气固两相流的流速很高，达18－25m／s，物料的粒径也比较大，dp可达3mm，而且物料一再相撞相擦，磨损和粉化相当严重。为了减轻磨损和粉化，对循环流化床物料按其粒径粗细，分级地分离收集，并送回燃烧室循环再燃是适宜的。循环流化床锅炉中的循环物料粒度一般都在0－3mm之间，而其中约80％以上是80－2000μm的较粗颗粒，对于这种较粗的颗粒，是可以通过借助惯性分离器比较容易实现分离的。因而本实用新型提出了分级循环流化床燃烧系统。循环物料先经过一个速度较低的惯性分离室，将比较粗的颗粒收集并返回主燃烧室循环再燃，没有分离的较细的颗粒再经分离效率比较高的第二级分离器，如旋风分离器分离收集，并再返料循环。

在这种分级分离循环流化床燃烧系统内，第一级高温惯性分离器所分离的粒子比较粗，但其物料颗粒的运动速度比较低，而后面第二级旋风分离器中颗粒的运动速度虽也还高，但其颗粒粒径已比较小，大部份大颗粒已被惯性分离，因而总的可显著减轻旋风分离器内衬的磨损和物料的粉化。分级循环流化床燃烧系统的收集效率。

η_总＝ηi＋（1－ηi）ηc

ηi－第一级分离器的收集效率

ηc－第二级分离器的收集效率

当ηc→0时η_总＝ηi，由于采用了两级分离，提高了分离收集效率，改善了循环，提高了煤的燃尽程度。现结合附图说明本实用新型提出的分级循环流化床燃烧装置。