[发明专利]循环流化床燃烧装置

说明书

本发明涉及一种采用了双层叶栅式高温气固分离器、叶栅——旋风式中低温气固分离器以及采用高位返料的流化床热交换器的循环流化床燃烧装置。

一般的循环流化床燃烧装置主要由炉膛、高温气固分离器及尾部对流烟道组成。其基本原理是：燃料在炉膛内燃烧，燃烧所需的一部分空气由炉膛底部供入炉膛，称这部分空气为一次风；燃烧所需的另一部分空气则由炉膛中下部的四周壁面供入炉膛，称这部分空气为二次风。燃料呈颗粒状(一般是煤)，由炉膛下部的侧壁供入炉膛。燃料在空气作用下，一面燃烧，一面被夹带着上升。炉膛的中上部分的壁面由水冷管组成，管内流通被加热介质(一般为水或蒸汽)，吸收燃料燃烧所放出的一部分热量。加入的燃料、燃烧着的燃料及其它颗粒统称为固体颗粒。固体颗粒被气流夹带上升过程中，一部分会下落，另一部分则随气流(即烟气)在炉膛的上部出口离开炉膛，进入高温气固分离器。被高温气固分离器分离出的固体颗粒，由分离器的底部离开分离器，再通过管道及密封阀，由炉膛下部的后墙返回炉膛；烟气则由高温气固分离器的另一个出口离开分离器，进入尾部对流烟道。尾部对流烟道中布置了多组受热面，进一步吸收烟气中的热量。当烟气温度降至一定水平(一般是140℃)后离开尾部对流烟道，适当处理后经烟囱排放。US4796546所公开的专利就属于这种循环流化床装置。

循环流化床燃烧装置的关键之一是固体颗粒与烟气的分离。一般的方法是在炉膛出口与尾部对流烟道之间设置一个或数个旋风筒式高温气固分离器。这种分离器的结构非常复杂，体积相当庞大，成本高昂。另一种方法是用结构简单的惯性式高温气固分离器取代旋风式高温气固分离器，如US4992085、US4951611、US4796546等专利所示，但这些惯性式高温气固分离器的结构虽然简单，体积却仍很大。最紧凑的惯性式气固分离器是百叶窗式气固分离器，如专利US4640201及UK2130118A所示。但在这两个专利中，百叶窗的布置方式不好，使得整个分离器的体积仍很大，结构并未简化；另外，其叶片的设计不好，采用了全金属结构，防磨措施难以实施，维修困难。采用惯性式高温气固分离器的循环流化床燃烧装置，一般应该在尾部对流烟道中再设一级气固分离器，以回收烟气中所夹带的细颗粒。对于这级气固分离器，一般采用多管式旋风筒，但由于烟气的入口及出口都在多管式旋风筒的上方，所以为了烟道的布置，往往应将这级分离器设置在专门的钢架上，如EP438169A2所示，这样增加了循环流化床燃烧装置的占地面积及成本。

循环流化床燃烧装置的另一个关键是控制床温。普通的方法是调节一次风量与二次风量的相对百分比；第二种方法是控制返回炉膛的固体颗粒的温度，即让高温分离的固体颗粒全部或部分地通过热交换器，降低温度，然后再返回炉膛。热交换器有不同的布置方式。常见的是将热交换器设置成一个分立单元，分别用管道将热交换器与料腿及炉膛底部连接起来，缺点是固体颗粒连接管中的输送比较困难。另一种是将热交换器设置在料腿中，这样可利用固体颗粒自上而下的自然流动，不需要专门的管道，也不额外占据空间，US4454838所公开的专利就采用了这种热交换器，它的缺点是所有的高温固体颗粒都经过热交换器才返回炉膛，调节手段不够。

本发明的目的是提供一种循环流化床燃烧装置，采用了设置在炉膛出口的双层叶栅式高温气固分离器，以及设置在尾部对流烟道中的叶栅——旋风式中低温气固分离器，同时在高温气固分离器下设置了带有两组高位返料口的流化床热交换器，能够有效地避免上述缺陷。

本发明的任务是以如下方式完成的：