在流化床锅炉中用于床料的导向漏斗、流化床锅炉及在流化床锅炉中使用的方法

摘要

本发明涉及一种流化床锅炉(1)，包括由壁(2)、炉篦(3)和顶部(4)限定的炉(5)。导向漏斗(7)设置成在炉篦(3)下方且与炉(5)连接，来自所述炉(5)的床料在所述导向漏斗中被向下导引。在所述导向漏斗(7)内、在所述导向漏斗的上边缘和下边缘之间设置有导板(14，15，19)，所述导板从所述导向漏斗(7)的表面上基本分散地布置，用于将床料引导流动到所述导向漏斗(7)内。导板(14，15，19)的目的在于，例如通过防止在导向漏斗的入口连接部(24)和出口连接部(25)之间形成中心流动并同时使床料在导向漏斗(7)的整个横截面区域上流动，平衡物料在导向漏斗(7)内的流动。

说明书

技术领域

本发明涉及依据下面给出的独立权利要求的前序部分的一种流化床锅炉中用于床料的导向漏斗、一种流化床锅炉、以及一种在流化床锅炉使用的方法。本发明尤其涉及一种用于引导从流化床锅炉排出的物料的流动的新方法。

背景技术

普通流化床锅炉主要包括由竖直壁、底部和顶部限定的炉。由像沙子一样的固体物质颗粒形成的流化床保持在炉中。典型的流化床锅炉包括用于将燃料、流化床料和空气提供给炉的供给装置。烟气被导引离开炉至用于烟气的排气管。在炉的所述底部存在有炉篦，在炉篦中通常设置有空气供给元件，例如空气喷嘴。用于燃料燃烧和使床料的流化所需的空气从空气喷嘴供入到炉的所述底部。流化空气通常用作燃烧过程的大体空气。在炉篦上还设置有用于将固体物质(即床料、灰和它们中的杂质)排出到炉篦下侧的元件，例如开口或间隙。在炉篦的所述开口或缝隙之下通常设置有一个或多个的通道或袋状件(在本文中称为漏斗)，来自炉的物料沿所述漏斗从炉以受控方式被导引至所述锅炉的下侧。在漏斗的底端上通常存在有闸门，通过闸门来控制从炉中排出的物料的体积。从所述漏斗中排出的物料通常被导引至传送机并前进以便进一步处理。在正常操作情况下，按照需要(通常是周期性地，例如一小时几次)将物料从所述漏斗中排出。

在炉篦的下侧可存在有风箱，所述漏斗至少部分设置在所述风箱内。流化空气被导引至所述风箱(即围绕漏斗)，且流化空气从风箱被导引至在炉篦之上的所述空气供给元件。通常，利用在所述漏斗中向下流动的床料的热来加热风箱中的空气。同时，不断冷却漏斗中的床料。

在流化床锅炉中的一个问题是，一些燃料中含有的高比例的不可燃颗粒(例如建筑废料或伐木废料：例如金属、石头、混凝土等残余物)积聚在炉的底部并干扰沙的流化。上述问题已通过将炉底部设计成更好地排出床料而得以解决，例如通过将物料导引穿过炉篦的排出开口加大。在这种方式下，炉底部处的杂质也连同床料一起从炉中排出。

由于炉篦之下的一个或多个向下渐缩形式的漏斗，漏斗内的流动不能始终稳定。所谓的核心流动通常在所述漏斗底部的排出开口处或在所述漏斗的中心处形成。这意味着物料通常在所述漏斗中心处的向下流动比在所述漏斗的边缘处更快。因为在流化床锅炉中，炉底部的横截面区域(即床)通常要比在该漏斗或多个漏斗的底部的排放开口的区域远大得多，所以物料从炉中不规律地被排出。有时，物料在流化床锅炉中仅从炉底部的所述核心流动区域中被排出。

由于物料的不规律排出，未燃烧的物料积聚，以层叠在所述床的底部，从而阻碍流化，且可引起床料的部分或全部熔化。

因为物料的不规律流动，部分物料甚至可能永久静止不动或在漏斗边缘上移动非常缓慢。这对风箱中流动的空气和床料之间的热交换造成干扰。在这种情况下，从漏斗中排出的以核心流流动的物料没有足够的时间在漏斗中如期望地冷却下来。另一方面，吹送至炉的空气未以所需方式在风箱中被预热。

发明内容

本发明的目的在于减少或甚至消除现有技术中出现的上述问题。

本发明特别具有这样的目的，即提供实现从流化床锅炉的整个底区域上尽可能有规律地排出物料的解决方案。

本发明的目的在于减少趋于在流化床锅炉中用于床料的导向漏斗的中心处出现的所谓核心流动。

本发明的目的在于强化流化床锅炉的功能。

本发明的目的在于强化风箱中的空气和待从流化床锅炉排出的物料之间的热交换。

其中，为了实现上述目的，依据本发明的一种流化床锅炉中用于床料的导向漏斗、一种流化床锅炉、以及一种在流化床锅炉采用的方法以及其它目的的特征在所附独立权利要求的特征部分中给出。

尽管未经常具体提及，但是在本文中提及的实施例和优点只要适用也涉及导向漏斗、流化床锅炉、方法、内漏斗以及依据本发明的应用。

本发明的实施例适于供采用不同流化技术的锅炉使用。在本文中，术语流化床锅炉用于所有采用流化床技术的锅炉。流化床锅炉例如为循环流化床锅炉(即循环床锅炉(CFB锅炉))或鼓泡流化床锅炉(即鼓泡床锅炉(BFB锅炉))。

依据本发明的典型流化床锅炉包括由壁、炉篦和顶部限定的炉。依据本发明的导向漏斗设置在炉篦之下并与炉连接，在导向漏斗中从炉排出的物料被向下导引。在这方面，尽管显而易见的是杂质同时从炉中被排出，但是为了简洁起见，仅指的是床料。

依据本发明的典型导向漏斗在其水平横截面上大体向下渐缩。这意味着所述漏斗的上边缘在其表区域上大于所述漏斗的下边缘。在所述导向漏斗中，可存在着竖向或甚至部分向下扩展的部分。所述导向漏斗的上边缘包括入口连接部，床料通过所述入口连接部被导引到所述导向漏斗中。所述下边缘包括出口连接部，床料通过所述出口连接部而从所述导向漏斗中被排出。所述出口连接部通常包括闸门(像门阀)，通过所述闸门可引导从所述导向漏斗中被排出的物料的流动。在本发明的典型导向漏斗中，床料和随其流动的元素(elements)由此沿它们的所述入口连接部和所述出口连接部之间的通道而被导引。依据本发明，导板设置在所述导向漏斗内、在所述导向漏斗的上边缘和下边缘之间，所述导板从所述导向漏斗的表面上基本分散地布置(divergent)，用于引导床料在所述导向漏斗内的流动。所述导板的目的在于使物料在所述导向漏斗内的流动平均(level)，例如通过防止在所述入口连接部和所述出口连接部之间形成中心流动。

在本发明的实施例中，所述导板设置成床料的流动被保持在所述导向漏斗的大体整个横截面区域上。由此，目的不在于完全防止或停止床料竖直流动，而是引导所述流动。在所述导向漏斗尽可能大的区域上发生的所述流动，意味着至少无大的空气穴(即没有任何床料的部位(point))形成于所述导向漏斗，也至少不形成床料不流动的大的部位。在依据本发明技术方案的一些实施例中，当在本发明的正常操作情况下排出床料时，这种空气穴或不流动部位可覆盖所述导向漏斗水平横截面区域的例如少于30％、少于20％、少于10％、少于5％、少于3％、少于2％或少于1％。

在本发明的实施例中，所述导板使所述导向漏斗的所述出口连接部上方的物料的向下指向的流动减速。由此，所述导板例如扼制床料在所述导向漏斗的中心处的流动，并利于物料在所述导向漏斗的所述边缘处的流动。

在本发明的实施例中，在所述导向漏斗中，自由竖直通道从所述上边缘的入口连接部至所述下边缘的出口连接部导引穿过所述导向漏斗。换句话说，如果床料已完全从这种类型的导向漏斗中被排出，则从所述导向漏斗的所述上边缘的入口连接部至所述下边缘的出口连接部沿竖直线存在可视接通(visual contact)。床料可由此至少在理论上还沿穿过所述导向漏斗的直线通道在所述导板之间流动。

在本发明的实施例中，流化床锅炉的所述炉篦之下设置有风箱，因此用于燃烧和使床料的流化所需的前进的空气通过所述风箱被导引穿过炉篦到达炉。由此，依据本发明的导向漏斗通常设置成大体位于流化床锅炉的所述风箱内。从所述炉中排出的床料在所述导向漏斗的整个横截面上稳定流动，这在所述导向漏斗中产生与依据现有技术以核心流流动的物料相比更有规律地对物料的保持。所述保持时间的稳定化导致更有效且更有规律地冷却物料，这使得物料在传送机和料仓中的后续处理更容易。

现在已惊讶地发现，通过使流动转向并设置在所述导向漏斗内的简单的导板，可使物料从流化床锅炉底部的排出变得有效且均匀。此外，通过本发明，可简单增加所述风箱中流动的空气和在所述导向漏斗中行进的物料之间的热交换。

在本发明的实施例中，所述导板包括若干分离的板，且床料能在所述板之间的空间内流动。导板可在所述导向漏斗内处于各种高度，或大体地彼此具有相同高度。所述导板可具有不同尺寸或者它们彼此在尺寸上相等。

在本发明的实施例中，所述导板形成为内漏斗，入口开口通向到所述内漏斗中而从所述内漏斗通向出口开口。在入口开口和出口开口之间，存在着所述内漏斗的壁。在本发明的实施例中，所述壁至少大体地靠拢，从而床料能仅从所述入口开口到达所述漏斗内并仅从所述出口开口离开所述漏斗。在本发明的实施例中，在所述壁上形成床料能流入到所述漏斗内或从所述漏斗中流出的所述开口。

在本发明的实施例中，导板在所述导向漏斗内形成为基本向下渐缩的内漏斗。所述内漏斗有效地扼制物料导引穿过所述漏斗的流动并防止由所述内漏斗形成核心流动。

所述内漏斗通常具有锥形形状，例如截锥长方形金字塔形。所述内漏斗的尺寸调整为适于各导向漏斗。所述内漏斗的最小内径(即当物料行进穿过所述内漏斗时来自于它的物料必须能流动的最小开口)可以例如小于2000mm、200-2000mm、250-500mm、或300-500mm。一个导向漏斗可具有一个或多个(例如1个、2个、3个、4个或5个)内漏斗。

在本发明的实施例中，床料的一部分沿内通道(即通过内漏斗)被导引。床料的另外部分沿外通道(即所述内漏斗和所述导向漏斗之间)被导引。当所述内漏斗使得所述内漏斗内的流动减速时，外通道上的物料能更好地流动。

在本发明的实施例中，导板例如内漏斗设置于导向漏斗的中心部分处。这通常是最有效的，因为床料的核心流动通常恰好出现在所述导向漏斗的中心处。例如，所述内漏斗可笔直地设置在所述导向漏斗的出口连接部之上。在实施例中，就考虑到所述导向漏斗的水平横截面时，所述内漏斗设置成相对所述导向漏斗对称。

在本发明的实施例中，内漏斗与所述导向漏斗的所有内壁相隔开。在这种方式下，来自于围绕所述内漏斗的床料能被引导在基本内漏斗的所有的侧面上。

在本发明的实施例中，所述导向漏斗和所述内漏斗在它们的水平横截面上具有基本相同或一致的形状。例如，二者可具有正方形、圆形或长方形(边长度比相等)的横截面。

在本发明的实施例中，导向漏斗和内漏斗在它们的水平横截面上具有基本不同的形状。例如，一个可具有圆形水平横截面，而另一个可为有角的。

在本发明的实施例中，所述导板设置在导向漏斗和内漏斗之间。在这种方式下，床料的流在所述导向漏斗的壁附近也可被更有效地导引。

在本发明的实施例中，所述导向漏斗具有长方形水平横截面。随后，在一实施例中，所述目的在于增强物料在所述长方形的角附近的流动。例如，这可通过放置另外的导板来实现，所述另外的导板使所述流动在所述内漏斗和所述导向漏斗之间转向到所述长方形的所述角之间的区域中。在本发明的实施例中，所述内漏斗和所述另外的导板为一体件。随后，它们可例如改型为已有导向漏斗中的一体片件。

本发明还涉及一种内漏斗，同样所述漏斗位于流化床锅炉的导向漏斗内，本发明还涉及使用向下渐缩漏斗，和使用位于导向漏斗内的用于防止床料在导向漏斗内核心流动的导板。

附图说明

下面将参照所附的示意性的附图来更详细地说明本发明，在附图中：

图1示出了依据本发明的流化床锅炉；

图2示出了在依据本发明的导向漏斗中内漏斗的侧视图；以及

图3是图2的从上方观察的内漏斗和导向漏斗。

具体实施方式

为了清楚起见，相同的附图标记用于不同实施例中的相应部件。

图1示出了依据本发明的鼓泡流化床锅炉(即鼓泡床锅炉1)。所述锅炉包括有壁2、炉篦3和顶部4限定的炉5。炉内的物料通过炉篦导引开口6被引导到炉篦下方并进入到导向漏斗7中。从炉中排出的床料以及床料内的杂质在导向漏斗7内被进一步向下导引。所述导向漏斗的下端处存在有挡板8，物料经由挡板8被引导到传送机9并向前至进一步处理。

在炉篦之下设置有风箱10。导向漏斗7大体位于风箱内。从连接器11将燃烧和使床料流化所需的空气导引至风箱10。空气行进通过风箱10、并向上经由炉篦13上形成的喷嘴表面12中的气嘴13到达炉5的下部。

导向漏斗7内设置有形成内漏斗15的导板14。从炉5中排出的物料中的一部分导引通过内漏斗15。物料中的一部分在内漏斗15和导向漏斗17之间流动。

图1还示出了流化床锅炉的其它构件，像不同的热交换器20、支撑所述锅炉的横梁21、汽包22、烟气的出口连接部23、以及用于燃料和床料的入口组件26，这些不是本发明的目标且在此不更详细予以解释。

图2和图3用虚线示出依据本发明的导向漏斗7，在导向漏斗7内存在有内漏斗15。导向漏斗7的上边缘上存在有用于物料的入口开口24(该开口抵靠炉篦3)，而下边缘上存在有用于物料的出口开口25(在该开口中连接有挡板8)。

长方形内漏斗15具有斜侧壁16，且由此所述漏斗在其水平横截面上向下渐缩。内漏斗15的上边缘包括用于物料的入口开口17而下边缘包括比所述入口开口小的出口开口18。所述内漏斗的入口开口17设置成与所述导向漏斗的入口开口24大约同高。所述内漏斗的出口开口18大致开口到向导向漏斗7的中间高度、稍微高于中点。出口开口18具有稍比出口开口25小的直径。漏斗15扼制所述导向漏斗的中心处(即在出口开口25处)的物料流动，由此形成使物料更容易在内漏斗15和外漏斗(即导向漏斗7)之间流动的条件。漏斗15的外边缘连接有另外的导板19。所述另外的导板扼制内漏斗15外的物料从壁16的棱角朝所述壁的中心的流动。从图3可看到，在导向漏斗7和内漏斗15的拐角之间保持有用于物料的非常自由的向下通道。

在不具有依据本发明的内漏斗15的情况下，将会存在着在导向漏斗7的中心处形成床料的核心流的危险。尤其是，将会存在着在所述炉篦之下在所述导向漏斗的所述拐角处(即也在所述炉的拐角处)几乎没有任何床料会流动的危险。

尽管设置在导向漏斗7内的所述导板在图中以漏斗形式示出，显然依据本发明也可设置其它形状的导板来引导所述流动。

所述图仅示出了依据本发明的一些优选实施例。针对本发明大体思想的辅助的重要事实、本领域技术人员公知如此的或显而易见的事实、本发明可能要求的电源或支持结构均未单独示出在图中。同样，流化床技术也是公知的，且在此不进一步详细解释锅炉的操作。对于本领域技术人员，显而易见的是，本发明不绝对限制于上述实例，但是本发明可在下面给出的权利要求的范围内变化。从属权利要求给出了本发明的一些可能的实施例，而且它们不视为将本发明的保护范围限制于此。