循环流化床锅炉的制作方法

1.本发明涉及循环流化床锅炉燃烧部件领域，具体而言，涉及一种循环流化床锅炉。


背景技术：

2.为了响应国家节能减排的号召，许多电厂采用了低氮燃烧技术的循环流化床锅炉；低氮燃烧技术的循环流化床锅炉炉内物料浓度相对较高，可以满足控制nox排放的要求。由于炉膛内物料浓度升高后，炉膛内的背压相对较高，影响二次风有效的吹入至炉膛中心进行补氧，导致飞灰在未彻底燃尽的情况下，就已经被带出了炉膛，造成了循环流化床锅炉的热损失。在循环流化床锅炉燃烧后的底渣和飞灰中，飞灰占比约为七成，过高的飞灰含碳量对于电厂来说，增加了燃料耗量。因此降低飞灰含碳量，降低运行成本，提高经济效益和社会效益，显得至关重要。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括，例如，提供了一种循环流化床锅炉，其能够提高锅炉的燃烧效率。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.本发明的实施例提供了一种循环流化床锅炉，包括：
6.炉体以及二次风喷嘴；
7.所述二次风喷嘴为锥形管，所述二次风喷嘴具有位置相对的大端以及小端，所述二次风喷嘴设置在所述炉体上，且所述二次风喷嘴的所述小端伸入所述炉体内；
8.所述二次风喷嘴包括设置在所述炉体的角落处的第一喷嘴；所述第一喷嘴的中心线与所述炉体的炉膛中心线呈夹角设置。
9.可选地，所述二次风喷嘴单层布置。
10.可选地，所述炉体包括前墙；
11.所述循环流化床锅炉还包括设置在所述前墙上的风箱以及多个二次风管；所述多个二次风管的一端均与所述风箱连通，所述多个二次风管的另一端分别与所述二次风喷嘴连通；
12.所述前墙上的所述风箱的横截面面积为所述前墙上的所述多个二次风管的横截面面积总和的2.1倍
‑
2.3倍。
13.可选地，所述风箱内的空气速度范围为15
‑
20m/s，所述二次风管内的空气速度为20m/s
‑
25m/s。
14.可选地，所述二次风喷嘴还包括设置在所述炉体的相邻的两个角落之间的第二喷嘴；所述第二喷嘴的小端的直径大于所述第一喷嘴的小端的直径。
15.可选地，所述二次风喷嘴的长度范围为640
‑
660mm。
16.可选地，所述循环流化床锅炉还包括布风板；所述二次风喷嘴距离所述布风板的尺寸范围为3450
‑
3950mm。
17.可选地，所述第一喷嘴的中心线与所述炉体的炉膛中心线的夹角范围为10
°‑
20
°
。
18.可选地，当燃料中挥发份vdaf＝20％
‑
30％，二次风量占一二次风的总风量的比例为50％，当燃料中挥发份vdaf＝31％
‑
40％，则二次风量占一二次风的总风量的比例为55％
‑
60％。
19.可选地，所述循环流化床锅炉还包括旋流片；所述旋流片设置在所述二次风喷嘴的内壁上，且所述旋流片绕所述二次风喷嘴的轴心线螺旋设置；所述旋流片用于使所述二次风喷嘴内的风沿所述大端到所述小端的方向逐渐汇集。
20.本发明实施例的循环流化床锅炉的有益效果包括，例如：
21.循环流化床锅炉，包括炉体以及二次风喷嘴；二次风喷嘴为锥形管，二次风喷嘴具有位置相对的大端以及小端，二次风喷嘴设置在炉体上，且二次风喷嘴的小端伸入炉体内；二次风喷嘴包括设置在炉体的角落处的第一喷嘴；第一喷嘴的中心线与炉体的炉膛中心线呈夹角设置。二次风喷嘴采用锥形结构，能够增加二次风的动能，第一喷嘴朝向炉膛中心线倾斜设置，能够防止二次风对侧墙水冷壁管的磨损，同时能够最大程度地减少二次风对贴壁下降流的影响，保证物料混合效果，使得二次风与炉内循环物料混合更加充分，提高锅炉热效率，降低炉内co值和飞灰含碳量，在低床温的情况下仍然能够有效提高锅炉的利用率，克服低床温下飞灰含碳量较高的问题，降低了使用成本，提高了经济效益和社会效益。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例提供的循环流化床锅炉的主视角度的结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的循环流化床锅炉的俯视角度的结构示意图；
25.图3为本发明实施例提供的循环流化床锅炉的前墙视角的结构示意图；
26.图4为本发明实施例提供的循环流化床锅炉的后墙视角的结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的二次风管的第一视角的结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的二次风管的第二视角的结构示意图；
29.图7为本发明实施例提供的二次风管的第三视角的结构示意图。
30.图标：10
‑
循环流化床锅炉；100
‑
风箱；200
‑
二次风管；300
‑
膨胀节；400
‑
调风门；500
‑
二次风喷嘴；510
‑
旋流片；501
‑
第一喷嘴；502
‑
第二喷嘴；600
‑
密封罩壳；700
‑
炉体；710
‑
前墙；720
‑
后墙。
具体实施方式
31.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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
37.由于炉内循环物料浓度较高，二次风喷口处存在较大的背压，使得二次风无法完全穿透至炉膛中心与中部缺氧的循环物料进行混合，导致飞灰在未彻底燃尽的情况下，就已经被带出了炉膛，造成了循环流化床锅炉的热损失。
38.下面结合图1至图7对本实施例提供的循环流化床锅炉10进行详细描述。
39.请参照图1以及图2，本发明的实施例提供了一种循环流化床锅炉10，包括炉体700以及二次风喷嘴500；二次风喷嘴500为锥形管，二次风喷嘴500具有位置相对的大端以及小端，二次风喷嘴500设置在炉体700上，且二次风喷嘴500的小端伸入炉体700内；二次风喷嘴500包括设置在炉体700的角落处的第一喷嘴501；第一喷嘴501的中心线与炉体700的炉膛中心线呈夹角设置。
40.锅炉大小不一样，二次风喷嘴500的大小布置会发生变化。本发明实施例以安装75t/h
‑
280t/h锅炉为例进行说明。
41.参照图1，循环流化床锅炉10还包括设置在炉体700上的风箱100、二次风管200、膨胀节300、调风门400以及密封罩壳600。风箱100、二次风管200、膨胀节300以及二次风喷嘴500依次连接，二次风喷嘴500的小端通过密封罩壳600伸入炉体700，调风门400设置在二次风管200上。实现对炉体700内供风。其中，二次风喷嘴500的大端与风箱100连通，二次风喷嘴500的小端伸入炉体700内。需要说明的是：二次风喷嘴500的大端是指二次风喷嘴500的直径较大的一端，二次风喷嘴500的小端是指二次风喷嘴500的直径较小的一端；具体地，二次风喷嘴500的大端的直径大于二次风喷嘴500的小端的直径。
42.本实施例中，风箱100、二次风管200以及二次风喷嘴500依次连接；风箱100内的空气速度范围为15
‑
20m/s，二次风管200内的空气速度为20m/s
‑
25m/s。到二次风喷嘴500处，空气速度最高。
43.本实施例中，二次风喷嘴500采用锥形管，能够减小沿程阻力，使得二次风具备更大的动能。
44.参照图2，炉体700包括四个角落，四个角落均设置有第一喷嘴501。参照图1，炉膛中心线为标号a所指的线条。参照图2，炉膛中心线为标号b所指的点。
45.由于炉膛中部为上升流，炉膛四周为下降流。从二次风喷口(也就是二次风喷嘴500的小端)到炉膛出口烟窗具有较高的高度，二次风有足够的时间与炉内循环物料进行混
合燃烧。位于角落处的二次风由于接近下降流的位置，二次风到侧墙只有较短的距离，过大的二次风会破坏下降流的流向，易造成对侧墙水冷壁管的磨损，需要经常对水冷壁管进行防磨或更换。因此，每个第一喷嘴501朝向炉膛中心线倾斜设置，能够防止二次风对侧墙水冷壁管的磨损，同时能够最大程度地减少二次风对贴壁下降流的影响，保证物料混合效果。
46.继续参照图2，本实施例中，第一喷嘴501的中心线与炉体700的炉膛中心线共面。也就是第一喷嘴501朝向炉体700的中心倾斜。由于布置时二次风向中心偏移，二次风的喷入的位置向中部上升流中喷入，增加了二次风与炉内循环物料混合的时间，使得二次风更充分的被利用。既可以满足炉膛中部的氧量需求，又能防止边上过大的二次风量对侧墙水冷壁管的磨损。
47.本实施例中，第一喷嘴501的中心线与炉体700的炉膛中心线的夹角范围为10
°‑
20
°
。
48.其中，第一喷嘴501的中心线与炉体700的炉膛中心线的夹角与第一喷嘴501伸入炉体700内的长度有关的，长度短，则该夹角大；长度长，则该夹角小。
49.本实施例中，二次风喷嘴500单层布置。有助于降低二次空预器至二次风喷口之间的沿程阻力，提高二次风风机的有效利用率，降低风机电耗。将二次风从原双层布置的方式改为单层布置，取消原下层二次风，只布置一层上层二次风。上层二次风的吹入点高度根据炉型大小进行选取，选取高度为200t/h以下为3000～4000mm，200～400t/h时为4000～5000mm。选取位置根据炉膛内的背压大小进行选则，在背压合理的位置进行布置，确保二次风进入炉膛后有足够的吹入深度和速度。
50.另外，循环流化床锅炉炉膛四周不缺氧，而中部缺氧；本实施例中，根据循环流化床锅炉炉膛内氧量分布规律，对不同区域的补氧需要对炉内进行不同的二次风布置。炉膛中部二次风喷嘴采用大直径，以提供大风量；而角落处的二次风喷嘴采用小直径，仅提供较小的风量。
51.具体地，二次风喷嘴500还包括设置在炉体700的相邻的两个角落之间的第二喷嘴502；第二喷嘴502的小端的直径大于第一喷嘴501的小端的直径。
52.也就是将二次风喷嘴500的小端采用不等径布置，根据炉内的需要对不同区域的需要对炉内进行分配式布风。
53.例如，第二喷嘴502的小端的直径为220mm。第一喷嘴501的小端的直径为200mm。第二喷嘴502的大端的直径以及第一喷嘴501的大端的直径均为377mm。
54.参照图5，本实施例中，第一喷嘴501的大端到第一喷嘴501的小端的倾斜角度范围为6
°‑7°
；第二喷嘴502的大端到第二喷嘴502的小端的倾斜角度范围为6
°‑7°
。第一喷嘴501的大端到第一喷嘴501的小端的倾斜角度是指第一喷嘴501的圆锥面的母线与中心线之间的呈锐角的夹角，也就是图5中标号w所指的角度。同理，第二喷嘴502的大端到第二喷嘴502的小端的倾斜角度也是指第二喷嘴502的圆锥面的母线与中心线之间的呈锐角的夹角。例如，第一喷嘴501的大端到第一喷嘴501的小端的倾斜角度为7
°
。第二喷嘴502的大端到第二喷嘴502的小端的倾斜角度为6
°
。第一喷嘴501的大端到第一喷嘴501的小端的倾斜角度大于第二喷嘴502的大端到第二喷嘴502的小端的倾斜角度。
55.二次风喷嘴500采用锥形管，有助于减小沿程阻力，使得二次风具备更大的动能。第一喷嘴501以及第二喷嘴502的倾斜角度6
°‑7°
，通过控制角度差来降低二次风喷嘴500的
阻力，只将阻力控制于炉膛向火侧的末端位置，使其具备更强的动能，确保调整后的大端以及小端在热风状态下具有≥90m/s的流速。二次风喷嘴500的喷口的口径较大，二次风风量也较大，混合更为均匀。
56.本实施例中，二次风喷嘴500的长度范围为640
‑
660mm。具体地，二次风喷嘴500的长度为650mm。长度设计较长，目的是保证二次风在锥体内具有较高的加速度，然后再根据炉膛深度方向尺寸的大小来设置喷嘴处的速度。例如，根据炉膛深度方向尺寸设计喷嘴处的速度达到75～100m/s的速度，具有很高的动能。
57.再次参照图2，结合图3以及图4，本实施例中，炉体700包括前墙710；循环流化床锅炉还包括设置在前墙710上的风箱100以及多个二次风管200；多个二次风管200的一端均与风箱100连通，多个二次风管200的另一端分别与二次风喷嘴500连通；前墙710上的风箱100的横截面面积为前墙710上的多个二次风管200的横截面面积总和的2.1倍
‑
2.3倍。
58.参照图3以及图4，炉体700包括前墙710以及后墙720，前墙710与后墙720上分别设置多个二次风管200以及多个二次风喷嘴500。设置在前墙710上的风箱100的横截面面积等于设置在前墙710上的多个二次风管200的横截面面积总和的2.1倍
‑
2.3倍。同理，设置在后墙720上的风箱100的横截面面积等于设置在后墙720上的二次风管200的横截面总和的2.1倍
‑
2.3倍。
59.具体地，前墙710上的风箱100的横截面面积等于前墙710上的多个二次风管200的横截面面积总和的2.2倍。
60.当二次风从空预器出来后，需要较大的风箱100将二次风送至二次风喷嘴500处，横截面面积较大的风箱100能够降低二次空预器至二次风喷嘴500之间的沿程阻力，提高二次风风机的有效利用率，降低风机电耗。其中，空预器就是空气预热器。空气预热器(air pre
‑
heater)就是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热管件传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。是一种用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗的设备。
61.本实施例中，循环流化床锅炉还包括布风板；二次风喷嘴500距离布风板的尺寸范围为3450
‑
3950mm。早期循环流化床锅炉二次风喷口高度距布风板的距离在2500
‑
2800mm范围；本发明提出将喷口中心距离布风板的尺寸范围设计为：3450
‑
3950mm。
62.本实施例中，二次风风量占据总风量的比例为50％
‑
60％。本实施例中，对一、二次风比例进行优化，降低一次风比例，保证底部区域的还原气氛。早期的循环流化床锅炉的一二次风配比不管是什么燃料，一、二次风比例一般都为60％:40％。本实施例中，提出应该根据燃料中挥发份的大小来设置一、二次风比例；当燃料中挥发份vdaf＝20％
‑
30％，二次风量占一二次风的总风量的比例为50％，当燃料中挥发份vdaf＝31％
‑
40％，则二次风量占一二次风的总风量的比例为55％
‑
60％。采用上述设计，可有效降低nox的生成和一次风机电耗。
63.参照图6以及图7，本实施例中，二次风喷嘴500的内部设置有旋流片510，二次风喷嘴500内的热风在进入炉膛后处于旋转状态，在旋转的过程中可将四周的缺氧物料卷吸至二次风形成的漩涡内，使得对炉内循环物料的扰动及混合更加均匀；由于二次风旋转过程中形成的形状类似于钻头，吹入深度较深，且混合更为均匀，使风力具有更大的动能，使得二次风与炉内循环物料混合更加充分，提高对炉内循环物料的扰动。因此，设置旋流片510
的锥形管，能够使二次风更加聚集，能够将二次风有效地吹入至炉膛中心进行补氧，进一步提高对炉内循环物料的扰动，提高燃烧效率，从而降低飞灰含碳量。
64.参照图6以及图7，本实施例中，旋流片510的数量为多个；多个旋流片510沿二次风喷嘴500的周向间隔设置，每个旋流片510绕二次风喷嘴500的轴心线螺旋设置。
65.具体地，本实施例中，旋流片510的数量为三个，三个旋流片510沿二次风喷嘴500的周向均匀分布。有助于提高旋流片510的汇集效果。
66.本实施例中，旋流片510的螺旋角的范围为16
°‑
20
°
。具体地，旋流片510的螺旋角为18
°
。能够保证旋流片510对风具有更好的汇集效果。旋流片510的宽度为30mm。
67.需要说明的是：“螺旋角”是指圆柱面上，圆柱螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐角，称为螺旋角。本实施例中是指旋流片510的切线与通过切点的圆锥面直母线之间所夹的锐角。
68.需要说明的是：第一喷嘴501与第二喷嘴502除了文中提到的区别外，其他都相同。例如，第一喷嘴501与第二喷嘴502均采用锥形管，内部均设置有旋流片510。
69.本实施例提供的一种循环流化床锅炉10至少具有以下优点：
70.二次风喷嘴500采用锥形管，能够减小沿程阻力，使得二次风具备更大的动能。提高锅炉的燃烧效率。
71.第一喷嘴501朝向炉膛中心线倾斜设置，能够防止二次风对侧墙水冷壁管的磨损，同时能够最大程度地减少二次风对贴壁下降流的影响。
72.将二次风喷嘴500的小端采用不等径布置，根据炉膛内氧量分布规律，对不同区域的补氧需要，对炉内进行不同的二次风布置。将第二喷嘴502的小端的直径设置为大于第一喷嘴501的小端的直径。进一步防止二次风喷口对侧墙水冷壁的磨损，使得二次风能够最大程度的减少对贴壁下降流的影响。
73.二次风喷嘴500的内部设置有旋流片510，二次风喷嘴500内的热风在进入炉膛后处于旋转状态，旋转过程中形成的形状类似于钻头，吹入深度较深，具有更大的动能，混合更为均匀。
74.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。