专利名称：一种能使沸腾炉直接燃用原煤的除灰渣、石块装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能使沸腾炉燃用原煤(从煤矿开采未经洗选的煤)除灰渣、石块的装置。
目前，未经洗煤处理的原煤中的灰分一部分为密度较小的大尺寸片状物及细小分散灰，另一部分为密度较大的大尺寸石块。如果将其直接送入沸腾炉燃烧，细灰被携带出炉膛，大尺寸片状物可由溢流渣口排出，而大尺寸石块难于流化滞留在布风板上，一定时期的累积会造成流态恶化。因此，以未洗过的原煤作燃料时，都要求有一套破碎、干燥和筛分的处理设备，这样一方面增加了初期投资和运行费用，另一方面破碎过程不可避免地要产生大量的粉煤，在燃烧时，加大了飞灰携带热量，降低了锅炉热效率，并给环境带来了污染。
沸腾炉燃用原煤关键技术在于造成大尺寸石块在布风板上的定向运动，现有的各种沸腾燃烧技术如a.采用倾斜布风板，b.采用非均匀分段送风，c.采用定向喷射的特殊风帽。(参考文献①流化床锅炉原理与设计，1989，华中理工大学，刘焕彩；②Ash Management in the Fluidized Bed Combustionof Coal，1984。第三届沸腾燃烧国际会议，M.J.Cooke)。
采用倾斜布风板的试验发现，由于倾斜的上部床层薄，阻力小，所以气流流速大、气泡大、上升快，床层密度小，表面膨胀高；而下部鼓泡较弱，密度大，因而造成的床料在布风板上循环时产生由下至上的卷流，这样，在倾斜度不太大的情况下会造成大颗粒的爬坡运动，仅当倾斜度较大或颗粒较重较大时才会向下运动至最低端的除灰口，但倾斜度较大的布风板在结构上比较复杂。
非均等送风的效果仅在浅床中比较明显，在较深的床中，由于床层阻力增大，气流扩散趋于均匀，非均等送风的效果被抵消，不足以推动大颗粒定向运动。定向喷射风帽所产生的推动力和推动范围有限。上述三种技术都不能解决沸腾炉燃用原煤。
对沉积石块的排出，现有技术采用冷灰管定期放灰的方法，这种无选择放灰使床料中的可燃物损失较大。文献②研究了炉外灰渣筛选设备，将细料送回炉内复燃，但结构复杂，操作不便。
以上几种情况均没有设喷管，且放灰管开口均为直管。
本发明的目的在于使沸腾炉燃烧技术可以直接燃用从煤矿开采出来的未经洗选的原煤。从而减少了原来沸腾炉燃原煤的水洗、破碎筛分过程。同时也减少了由于燃烧破碎过程产生的大量粉末带来的环境污染。完成上述目的技术是在沸腾炉的布风板上设置一除灰渣石块装置，以造成床料在布风板上定向卷流，使沉积在布风板上的比重大的灰渣石块向除灰口运动，并有选择地除去大尺寸灰渣石块。
为了达到上述目的，本发明采用的具体方案是在沸腾炉布风板(102)上加装一个或几个锥形开口的喷管(101)(视布风板面积而定)，喷管(101)的下端插入渣池(107)内，在喷管(101)锥形开口的下部装有截止门(106)，进风管(105)与喷管(101)的侧壁联通。
喷管(101)上端为上大下小的锥形开口，角度为40～80度，喷管内径为燃煤最大粒径的1.5～3倍。喷管内的气流速度以恰能托住床料不落入喷管为准，但不能托住大密度的灰渣石块。
本发明还可以采用喷管的开口为曲线形开口，配水平布风板(或凹形布风板，或倾斜布风板，或V形布风板)；采用锥形开口喷管，还可以配凹形布风板(或倾斜布风板，或V形布风板)。
由于喷管的作用造成床内气泡分布不均匀，在喷管区域的床层有效密度较小，而周围区域床层密度较大，因而使得床料由密度大的区域向密度小的区域流动，在床的上表面处，强烈鼓泡的喷管区域的局部表面高于周围鼓泡弱处的表面，因而造成喷管区域上部的床料向密度较小的区域流动，从而形成床料的横向循环，并同时在布风板上造成卷流。这种卷流将大煤块破碎烧尽，将石块带到喷口除掉。
床料横向循环的范围和卷流强度与喷管喷口的形状及床层的深度密切相关，随床层深度的增加，喷管卷流的影响范围随之增大，采用锥形开口(曲线形开口)的喷管比直开口喷管的卷流强度及范围要大的多。在床深为0.25至0.5米时，喷管的影响半径为0.6米至0.8米。因而可根据布风板的面积大小布置一个或几个锥形喷管。
大量试验结果表明，大尺寸灰渣石块很容易落入锥形(曲线形)喷管中，同时，利用喷床的气力筛选作用，可以连续地将运动到喷口处的密度较大的灰渣石块从床内分离下来，并收集在风室下部的密封渣池内。
对于煤中分散的细灰，密度小，可随气流带入烟气中，若烧结成块，也由于密度小而漂浮在床层上表面，从溢流渣口排出。对于小尺寸煤矸石(小于6毫米)则悬浮在床层中作为惰性床料，累积过多时与细小灰渣一起从溢流渣口排出。
与现有各种沸腾炉除灰技术相比，本方案由于采用了锥形开口(曲线形开口)的喷管装置，可产生床料的整体横向循环，因而能在布风板上造成比其它技术更强烈的卷流，可使得更大尺寸大密度的沉积物向除灰口迅速移动，并有选择地除去不可燃的灰渣石块。与现有技术中普遍采用的放灰管定期放灰相比，可大大减少放灰中的可燃物的损失。所以，可有效地解决沸腾炉燃用未经破碎的原煤的问题。另外，喷管造成的喷动作用会产生大区域的剪切运动，提供了一种固体颗粒与气体混合的良好环境，特别是对于大尺寸颗粒，气固滑移速度也大于其他流化床，传热与传质都大大增强。
由于锥形(曲线形)开口喷管造成的横向掺混强烈，可大大增强给煤在床中的扩散，因而可以减少给煤口的数目。
本实用新型实施例参数如下1.锅炉蒸发量10T／h，工作压力1.3MPa，蒸汽温度195.04℃，给水温度20℃，冷风温度20℃。
2.设计燃料I类烟煤，不破碎，最大粒径50毫米。
3.床层静止高度为400毫米(注流化后高度有不同程度的增加)，基本床料可用石英砂或灰渣。
4.布风板有效面积为1.5×2.6＝3.9平方米，布置两个锥形喷管。
实施例1
图1为本实施例的主视图，由锥形喷管(101)、布风板(102)、风帽(103)、风箱(104)、进风管(105)、截止门(106)、渣池(107)、溢流渣口(108)、给煤口(109)等组成，起动沸腾炉时，先给风箱进风，使全炉床流化起来，再启动喷管以石英砂作床料时，喷管内的风速为1.3～1.5米／秒，喷管的锥形开口处采用锥形堵头的开启截止门以解决喷管启动时压降过高及喷管关闭时床料落入管内的问题，且不会发生卡死现象。停止运行时，先封闭锥形截止门，然后停风。喷管(101)穿过风箱(104)插入渣池(107)内，并以水封渣池的方式收集灰渣石块。
图2为本实施例的俯视图，由喷管(201)、布风板(202)、风帽(203)等组成。
图3为喷管、风帽及布风板的局部放大图，由放大的喷管(301)、放大的风帽(302)、放大的布风板(包括耐火层303、绝热层304、密封层305、花板306)、风帽小孔(307)等组成，喷管锥形开口角度为60°，大口直径为小口直径的1.8～2.2倍，喷管依靠花板及上面的密封层、绝热层、耐火层固定，各层厚度与常规设计一样，锥形开口喷管与水平布风板平齐，风帽设计与常规设计也相同，只是风帽小孔(307)的中心距布风板≤10mm(常规≤15mm)，花板用钢板(厚度＝10～20mm)或铸铁板(30～40mm)制成(常规)，锥形喷管采用耐热铸铁制成，厚度10～15mm。喷管的内径为燃煤最大粒径的2.2倍。
图4为两种形式的截止门，A型采用平板推拉式，B型采用锥形堵头式。工作中均不被卡死。
锅炉工作中所用各种密度及尺寸的大颗粒下落速度为20～60m／s。均大于喷管中的气流速度(13～15m／s)，但由于密度大于2600kg／M3的石英砂床料的在喷口处的强烈卷流和携带作用，只有密度大于2200Kg／M3，直径尺寸为20～50毫米的物块能顺利从直径为110毫米的喷管排出，而密度为1430Kg／M3的各种尺寸的煤块无一落入喷管。
实施例2如图5(C、D、E、F)所示，喷管上端开口为曲线形开口，可设置于水平布风板上(图5C)、倾斜布风板上(图5D)、凹形布风板上(图5E)、V形布风板上(图5F)，其它与实施例1均相同。
实施例3如图6(G、H、I)所示，喷管上端开口与实施例1相同，可设置于倾斜布风板上(图6G)、凹形布风板上(图6H)、V形布风板上(图6I)，其它与实施例1均相同。
权利要求1.一种能使沸腾炉直接燃用原煤的除灰渣、石块装置，由布风板(102)、风帽(103)、风箱(104)、进风管(105)、截止门(106)、渣池(107)、溢流渣口(108)、给煤口(109)组成，其特征在于喷管(101)的上端为锥形开口(或曲线形开口)设置于布风板(102)上(布风板可水平布置、可倾斜布置、可凹形布置、可V形布置)，另一端插入渣池内，在喷管(101)锥形开口(或曲线形开口)的下部装有截止门(106)，进风管(105)与喷管(101)的侧壁联通。
2.根据权利要求1所述的燃原煤的沸腾炉除灰渣、石块装置，其特征在于喷管(101)上端的锥形开口(或曲线形开口)的角度为40～80度。
专利摘要本实用新型公开了一种能使沸腾炉直接燃用原煤的除灰渣石块装置，它在沸腾炉的布风板上设置一个或几个喷管，喷管的上端呈锥形或曲线形开口，管内风速以恰能托住床料不落入而定。该装置可造成床料整体横向循环，因而在布风板上造成强烈的定向卷流，使大尺寸大密度灰渣石块向喷管快速运动并落入喷管，利用喷管出口部分的气力筛选作用，可连续地从床内除去大尺寸灰渣石块。
文档编号F23J1/00GK2073983SQ9022102
公开日1991年3月27日 申请日期1990年9月27日 优先权日1990年9月27日
发明者阎维平, 刘志敏, 鲍志勇 申请人:华北电力学院