一种用于多流程循环流化床锅炉的水煤浆给料装置及锅炉的制作方法

本发明涉及锅炉领域，尤其是涉及一种用于多流程循环流化床锅炉的水煤浆给料装置及锅炉。

背景技术：

水煤浆是20世纪80年代发展起来的，是以选洗后的精煤(约67％)为主料，以水(约32％)为辅料，再添加1％左右的化学添加剂，经过多道严密工序加工而成，是一种低污染、高效能的新型洁净煤基燃料，具有类似于油的流动性和稳定性，可以方便地运输、装卸、储存。

水煤浆的燃烧方式主要有两种：

第一种燃烧方式是雾化-悬浮燃烧，这是水煤浆锅炉主要的燃烧方式，即水煤浆通过燃烧器以射流方式喷入炉膛燃烧，同时以蒸汽或压缩空气作为雾化介质，其燃烧温度一般控制在1300℃～1500℃(燃烧中心区1500℃～1800℃左右)；

在水煤浆的雾化-悬浮燃烧过程中，首先高温环境容易出现结渣问题，尤其在小空间燃烧过程中存在的高温结渣问题，一直没有得到有效的解决，这也是水煤浆燃烧领域的世界级难题；其次，雾化燃烧难以在燃烧过程直接脱硫、脱氮，造成环境污染；第三，水煤浆的原料成本较高，而且需要价格昂贵的燃烧器、易出故障的雾化浆枪、复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，雾化系统较为复杂。

第二种燃烧方式是流化-悬浮燃烧，这是在第一种燃烧方式之后发展起来的，集流化床燃烧与悬浮室燃为一体的新型复合燃烧方式，即水煤浆通过供浆泵输送到炉膛前墙或两侧墙，通过水煤浆粒化器，将水煤浆以滴状投入到炉膛内，同时需要用冷却风进行冷却和吹扫，继而完成燃烧过程。

这种流化-悬浮燃烧方式主要用在炉膛容积小，炉膛高度较低的工业锅炉上，不利于水煤浆滴状颗粒水分的挥发，水煤浆粒化器布置在前墙或两侧墙上，导致投放到炉膛内的滴状水煤浆分布不均匀，二次风口布置在主燃室的密相区上方，被烟气带出主燃室炉膛的水煤浆颗粒难以充分燃烧。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于多流程循环流化床锅炉的水煤浆给料装置及锅炉，其不但能够解决水煤浆燃烧易出现结渣的问题，实现在燃烧过程中直接脱硫、脱氮，降低水煤浆的制浆成本，省去较为复杂的雾化系统；而且能够改善投放到炉膛内的滴状水煤浆分布不均匀以及被烟气带出主燃室炉膛的水煤浆颗粒难以充分燃烧的现状，使得水煤浆颗粒得以充分燃烧。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种用于多流程循环流化床锅炉的水煤浆给料装置，所述多流程循环流化床锅炉的主燃室、副燃室和燃尽室依次并列布置；分离器布置在燃尽室的烟气出口后面；其特征在于，所述水煤浆给料装置包括：

供浆泵、供浆管、水煤浆粒化器和二次风口；

所述供浆泵与供浆管的一端接通，供浆管的另一端通向水煤浆粒化器；水煤浆粒化器布置在主燃室的顶部；

所述二次风口布置在副燃室的两侧墙靠近顶部的位置；

所述水煤浆粒化器包括：驱动部件、动件和播洒器；动件由驱动部件驱动旋转，播洒器设在所述主燃室的炉膛内，并固定在动件下端随动件的旋转而转动；

流出供浆管的水煤浆在旋转的播洒器的离心力作用下以浆滴的形式播洒开去。

更优选地，所述水煤浆粒化器为多个。

更优选地，所述二次风口为多个。

更优选地，所述供浆管自炉膛顶部弯曲并向下延伸穿入炉膛；所述水煤浆粒化器中的动件的上端穿出供浆管，且其下端向下延伸至供浆管的尾端后与播洒器固定；所述播洒器的侧面上开有多个导流槽。

更优选地，所述供浆管位于炉顶的上面；所述水煤浆粒化器还包括：连接构件；所述水煤浆粒化器通过连接构件与位于炉膛顶部上面的供浆管连接；所述动件的内部能够流通水煤浆，其一端通过外接法兰相接于连接构件的下部，其另一端向下延伸并穿过炉顶后伸入炉膛内与播洒器固定；所述播洒器的侧面上开有多个导流槽。

更优选地，所述连接构件包括：筒体、导流构件、底板和螺栓；

所述筒体，封闭端上具有通入供浆管的开口，开口端两侧设有耳板，该耳板通过螺栓与底板固定在一起；底板具有开口以供动件穿入；导流构件为中空的圆台状壳体，且大头端固定在筒体的内壁上；小头端伸出上述底板并延伸至动件的内部空腔中，且小头端的外侧与动件的内壁之间保持一定的间隙。

更优选地，所述连接构件还包括：限位板；

所述限位板固定在底板上，限位板的内边与动件的外接板外边之间保持一定的间隙。

更优选地，所述动件包括：中空的立管、外接圆环和中空的圆台状壳体；

所述外接圆环固定在所述立管一端，其底面搭接在上述连接构件的底板上，且该外接圆环的外圈远离筒体的内壁；

所述动件的圆台状壳体焊接在所述立管的底部，且该圆台状壳体的另一端与所述播洒器固定；

所述圆台状壳体的下部开有多个切口，所述切口的位置与所述导流槽的位置对应。

更优选地，所述动件的旋转速度为10～60rpm。

本发明还提供根据上述的一种用于多流程循环流化床锅炉的水煤浆给料装置所应用的一种多流程循环流化床锅炉，所述多流程循环流化床锅炉包括主燃室、副燃室、燃尽室、分离器；主燃室、副燃室和燃尽室依次并列布置；分离器布置在燃尽室的烟气出口后面；所述水煤浆给料装置包括：

供浆泵、供浆管、水煤浆粒化器和二次风口；

所述供浆泵与供浆管的一端接通，供浆管的另一端通向水煤浆粒化器；水煤浆粒化器布置在主燃室的顶部；

所述二次风口布置在副燃室的两侧墙靠近顶部的位置；

所述水煤浆粒化器包括：驱动部件、动件和播洒器；动件由驱动部件驱动旋转，播洒器设在所述主燃室的炉膛内，并固定在动件下端随动件的旋转而转动；

流出供浆管的水煤浆在旋转的播洒器的离心力作用下以浆滴的形式播洒开去。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：

本发明通过将水煤浆粒化装置布置在主燃室顶部，借助较高的炉膛高度以及通过旋转播洒器的离心力作用下以浆滴的形式播洒开去，使得水煤浆浆滴更易于分解、热解，有助于水煤浆滴状颗粒水分的挥发，使投放到炉膛内的滴状水煤浆分布更为均匀，便于低温燃烧，可以大幅降低水煤浆原料对煤质的要求，节省成本；

本发明通过将二次风布置在副燃室两侧墙靠近顶部的地方，有利于被烟气带出主燃室炉膛的未燃尽水煤浆颗粒得以充分燃烧，提高了燃烧效率。

通过两级返料装置的布置，提高了未燃尽的水煤浆颗粒回收效率可使燃尽率趋近于100％，大幅提高了锅炉的燃烧效率。

附图说明

图1为本发明的多流程循环流化床锅炉的结构示意图；

图2为本发明中的第一种水煤浆粒化器的结构示意图；

图3-1为第一种水煤浆粒化器中的动件的主视图；

图3-2为第一种水煤浆粒化器中的动件的左视图；

图4-1为第一种水煤浆粒化器中的播洒器的纵向剖视图；

图4-2为第一种水煤浆粒化器中的播洒器的俯视图；

图5-1为第二种水煤浆粒化器中的结构示意图；

图5-2为图5-1中的B-B剖视图；

图5-3为第二种水煤浆粒化器中连接构件、供浆管和动件的连接状态示意图；

图5-4为图5-3中D部的局部放大图；

图6为第二种水煤浆粒化器中的连接构件的结构示意图；

图7-1为第二种水煤浆粒化器中的动件的结构示意图；

图7-2为图7-1中的E-E剖视图；

图8为第二种水煤浆粒化器中播散器的结构示意图播洒器。

附图中：

供浆泵1、供浆管2、水煤浆粒化器3、主燃室4、二次风口5、副燃室6、燃尽室7、分离器8、一级返料管9、二级返料管10；

驱动部件31、动件32、播洒器33、紧固件34、连接构件35；锥体331；切口322；连接件332、连接孔333、导流槽334；筒体351、导流构件352、限位板353、底板354、螺栓355。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

实施例一：

本发明实施例一提供一种多流程循环流化床锅炉，其对供给的水煤浆燃料采用第二种流化-悬浮高效洁净燃烧方式。本发明实施例一的结构如图1所示，包括：

供浆泵1、供浆管2、水煤浆粒化器3、主燃室4、二次风口5、副燃室6、燃尽室7、分离器8、一级返料管9、二级返料管10。

主燃室4、副燃室6和燃尽室7依次并列布置；分离器8布置在燃尽室7的烟气出口后面；一级返料管9布置在副燃室6和燃尽室7的底部，以将副燃室6和燃尽室7中的回料输送至主燃室4的密相区中；二级返料管10布置在分离器8的底部，以将分离器8中分离中的回料输送至主燃室4的密相区中。

供浆泵1与供浆管2的一端接通，水煤浆在供浆泵1的作用下通过供浆管2输送到炉膛顶部，供浆管2的另一端通向水煤浆粒化器3。水煤浆粒化器3布置在主燃室4的顶部，水煤浆粒化器3可以为多个，如可以成2～3个，分别在不同的位置点布置主燃室4的顶部。可以成一排布置，也可以成错列布置。当水煤浆粒化器3为多个时，供浆管2可以同时为这多个水煤浆粒化器3供给水煤浆，也可以分别设置单独的供浆管2为单个的水煤浆粒化器3供给水煤浆。二次风口5布置在副燃室6的两侧墙靠近顶部的位置。具体位置可以布置在距离两侧墙顶部800～1200mm的位置。为了使进风更为均匀，该二次风口5设置为多个。

水煤浆粒化器3布置在主燃室4的顶部，通过低速旋转实现水煤浆的播撒，低速旋转可以防止水煤浆粒化器3磨损；该水煤浆粒化器3布置在主燃室4的顶部是利用重力和高差实现物料(浆滴)的有效热解和粒化。

该水煤浆粒化器3的具体结构如附图2、图3-1、图3-2、图4-1和图4-2所示，包括驱动部件31、动件32和播洒器33。驱动部件31提供动力并利用该动力驱动上述动件32旋转，转速可以为10～60rpm；该动件32可以为实心轴，也可以为空心管，该动件32穿出供浆管2，固定在驱动部件31的电机下端，动件32的下端连接播洒器33，播洒器33设在主燃室4的炉膛内，播洒器33可以为实心的锥体331，也可以为中空的锥体331。播洒器33上部固定有连接件332。为了方便维修与更换上述播洒器33，该连接件332上开有连接孔333，并通过该连接孔333穿过紧固件34等部件来将连接件332与播洒器33固定在一起。播洒器33的侧面上开有多个导流槽334。该导流槽334可以是三角形沟槽、梯形沟槽，或者如图4-2所示的弯曲槽，或者是其它形状的沟槽。

该水煤浆粒化器3工作时，水煤浆在供浆泵1的作用下输送到炉膛顶部，并顺着供浆管2流到播洒器33上面，播洒器33随着动件32，在电动机的带动下以10～60rpm的速度旋转，水煤浆沿着播洒器33上面的导流槽334均匀落下，形成浆滴，落入炉膛底部的床料中。

上述水煤浆粒化器3也可以采用如图5-1、图5-2、图5-3和图5-4所示的第二种结构，包括：连接构件35、驱动部件31、动件32和播洒器33。该水煤浆粒化器3通过连接构件35与位于炉膛顶部上面的供浆管2连接。动件32的内部能够流通水煤浆，其一端通过外接板相接于连接构件35的下部，其另一端向下延伸并穿过炉顶后伸入炉膛内与播洒器33固定；动件32由传动结构31提供的动力能够旋转，旋转速度为10～60rpm。

连接构件35的结构如图6所示，其包括筒体351、导流构件352、限位板353、底板354、螺栓355。

筒体351的上端为封闭端且该封闭端上具有通入供浆管2的开口，开口端两侧设有耳板，该耳板通过螺栓355与底板354固定在一起。底板354具有开口，以供动件32从该开口穿入。导流构件352为中空的圆台状壳体，大头端固定在筒体351的内壁上；小头端伸出上述底板354并延伸至动件32的内部空腔中，且小头端的外侧与动件32的内壁之间保持一定间隙。

上述限位板353的设置是为了防止动件32旋转时尽量对中，该限位板353固定在底板354上，限位板353的内边与动件32的外接法兰外边之间保持一定间隙。

动件32的结构如图7-1和图7-2所示，其包括中空的立管、外接圆环和中空的圆台状壳体。该外接圆环的底面搭接在上述连接构件35的底板354上，且该外接圆环的外圈远离筒体351的内壁，以保证该外接圆环的外圈不能碰触筒体351的内壁。动件32的圆台状壳体焊接在所述立管的底部，且该圆台状壳体的另一端与所述播洒器33固定。为方便水煤浆流到播洒器33上，在该动件32的圆台状壳体的下部开有多个切口322，切口322的位置与导流槽334的位置对应。安装动件32时，首先将动件32通过外接圆环搭接在底板354的上面，然后再通过紧固件将底板354固定在筒体351的下方。

播洒器33为圆锥结构，其俯视图如图8所示，圆锥的侧面上开有多个导流槽334。该导流槽334的位置与上述切口322的位置对应。该导流槽334可以是三角形沟槽、梯形沟槽，或者如图8所示的弯曲槽，或者是其它形状的沟槽。

上述第二种结构的水煤浆粒化器3的工作原理：水煤浆在供浆泵1的作用下通过供浆管2输送到炉膛顶部，经由连接构件35，流入伸入炉膛的动件32中，然后顺着动件32下部的切口322流到设置在主燃室4的炉膛内的播洒器33的导流槽334上，在驱动部件31的带动下，播洒器33随着动件32旋转，将水煤浆以浆滴的形式播洒出去，浆滴均匀落入炉膛底部的床料中。

可以看出，上述实施例中，水煤浆通过供浆管2将水煤浆输送到主燃室4顶部的水煤浆粒化器3，通过多个水煤浆粒化器3将水煤浆化成化成细小的水煤浆浆滴，从炉膛顶部均匀洒落，投入主燃室4的燃烧室下部。水煤浆浆滴在下落过程中完成干燥和热解，落入由石英砂和石灰石构成床料的炽热床料中，其温度在850—950℃左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出剩余水分，挥发分析出并着火燃烧及焦炭燃烧过程，并在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入稀相区继续燃烧。低温燃烧过程(850—950℃)有效的控制了热力型NO_X的形成，且由于媒体物料由石英砂和石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO₂反应进一步生成CaSO₄,抑制了SO₂的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效地减少SO₂的排放。稀相区未燃尽的水煤浆颗粒团被高温烟气带入到副燃室6，副燃室6通过二次风口5通入空气，以提供水煤浆燃烧所需要的氧气，供水煤浆团继续燃烧，便于燃尽。未燃尽的水煤浆颗粒可由下部的一级返料管9，送回主燃室4的密相区，继续参与燃烧。被高温烟气带到燃尽室7中的尚未燃尽的水煤浆颗粒，经由炉膛出口进入分离器8，在分离器8的作用下，粗颗粒被二级返料管10送回到主燃室4的密相区继续参与燃烧。

由于本发明中的水煤浆粒化器3在转动的同时将水煤浆带到播洒器33的导流槽334，从而使水煤浆在离心力的作用下得到更为均匀地粒化，所以本发明对粉煤的粒度要求远远低于现有的水煤浆粒化器的要求。

实施例二：

本发明实施例二提供一种用于多流程循环流化床的水煤浆给料装置，其应用于多流程循环流化床锅炉，该多流程循环流化床锅炉包括：主燃室4、副燃室6、燃尽室7、分离器8。主燃室4、副燃室6和燃尽室7依次并列布置；分离器8布置在燃尽室7的烟气出口后面；该一种用于多流程循环流化床的水煤浆给料装置包括：

供浆泵1、供浆管2、水煤浆粒化器3和二次风口5。二次风口5布置在副燃室6的两侧墙靠近顶部的位置；水煤浆粒化器3包括：驱动部件31、动件32和播洒器33；动件32由驱动部件31驱动旋转，播洒器33固定在动件下端随动件32的旋转而转动；所述播洒器33的侧面上开有多个导流槽334；流出供浆管2的水煤浆经由导流槽334并在旋转的播洒器33的离心力作用下以浆滴的形式播洒开去。实施例二中的各个部件的布置位置和结构与实施例一中的相关描述相同，这里不再详细描述。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。