异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉

431 编辑：中冶有色技术网来源：清华大学

2023-12-14 16:01:39

权利要求书： 1.一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，包括炉膛和旋风分离器(6)，所述炉膛包括由下往上设置的密相区(2)、过渡区(3)、稀相区(9)，所述密相区(2)选用变截面结构，其下部壁面为渐扩的锥形设置，而上部壁面为渐缩的倒锥形设置；所述稀相区顶部一侧设置有炉膛出口(8)，所述旋风分离器(6)与所述炉膛出口(8)之间通过烟道连接；其特征在于：所述稀相区(9)内壁面环绕着设置有锯齿状卫燃带(5)，形成环核结构；所述锯齿状卫燃带(5)设置有若干锯齿，每个锯齿的上表面与水平方向的夹角α为50～60°，且其下表面与垂直方向的夹角β为20～40°。

2.按照权利要求1所述的一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，其特征在于：所述锯齿状卫燃带(5)高度为h3，其顶端至炉膛出口(8)下沿的垂向距离为h4，炉膛底部至炉膛出口(8)下沿的垂向距离为h，有0.4<(h3+h4)/h<0.9。

3.按照权利要求2所述的一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，其特征在于：所述密相区(2)高h1为2～5m，过渡区(3)高h2为1～4m。

4.按照权利要求1所述的一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，其特征在于：所述锯齿状卫燃带(5)为耐火浇注料浇注而成。

说明书：一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉技术领域[0001] 本发明涉及一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，属于燃烧设备领域。背景技术[0002] 循环流化床燃烧是高效清洁燃烧技术，燃料以泥煤、废木料及树皮、废纸、沥青、焦炭、煤矸石、高硫煤、褐煤、RDF等为主，并可进行混烧。现有的循环流化床燃烧设备有两种物

料循环方式，外循环和内循环。外循环流化床燃烧设备是在炉膛外部设置外分离器，将灰分

离后经回料器回送到炉膛，然后进一步参与循环。内旋流流化床是一种与传统的鼓泡床和

循环流化床不同的流化床类型，通过非均匀的分段布风、在炉膛内设置隔板以及在与炉膛

结为一体的上部分离器中设置下旋流喷嘴等方法实现床料颗粒的内循环流动。单纯的外循

环流化床燃烧设备，存在炉体较高，锅炉房体积庞大等缺陷，因而造价及初投资较大。而单

纯的内循环流化床燃烧设备存在循环强度不够、循环倍率低且不易控制的问题。亟需开发

一种内循环强烈可控的内循环流化床燃烧设备。

发明内容[0003] 本发明旨在提供一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，在稀相区增加锯齿状卫燃带，进一步增加了扰动，增强了气固两相流中固体物料的惯性分离，同时强化传热。

[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：[0005] 一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，包括炉膛和旋风分离器，所述炉膛包括由下往上设置的密相区、过渡区、稀相区，所述稀相区顶部一侧设置有炉膛出口，所述旋风

分离器与所述炉膛出口之间通过烟道连接；所述稀相区的壁面选用水冷壁结构，所述密相

区选用变截面结构；所述稀相区内壁面环绕着设置有锯齿状卫燃带，所述锯齿状卫燃带设

置有若干锯齿，每个锯齿的上表面与水平方向的夹角α为50～60°，且其下表面与垂直方向

的夹角β为20～40°。

[0006] 上述技术方案中，所述锯齿状卫燃带高度为h3，其顶端至炉膛出口下沿的垂向距离为h4，炉膛底部至炉膛出口下沿的垂向距离为h，有0.4<(h3+h4)/h<0.9。

[0007] 上述技术方案中，所述密相区高h1为2～5m，过渡区高h2为1～4m。[0008] 上述技术方案中，所述锯齿状卫燃带为耐火浇注料浇注而成。[0009] 本发明具有以下优点及突出性效果：①炉膛密相区和稀相区均变截面，边壁区的气固分离充分，内循环强烈；②炉膛内的传热效果好。

附图说明[0010] 图1为本发明所涉及的一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉示意图。[0011] 图2为本发明所涉及的锯齿状卫燃带结构示意图。[0012] 图中：1－一次风室；2－密相区；3－过渡区；4－卸灰阀；5－锯齿状卫燃带；6－旋风分离器；7－尾部烟道；8－炉膛出口；9－稀相区；10－水冷壁；11－Y型抓钉。

具体实施方式[0013] 下面将结合附图和实施例对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。[0014] 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。

[0015] 如图1所示，一种异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉，包括炉膛和旋风分离器6，炉膛包括由下往上设置的密相区2、过渡区3、稀相区9。稀相区顶部一侧设置有炉膛出口8，旋

风分离器6与炉膛出口8之间通过烟道连接。

[0016] 密相区2选用变截面结构，即其下部壁面为渐扩的锥形设置，而上部壁面为渐缩的倒锥形设置。密相区2的底部设置有包括一次风室1的布风装置，能够通入一次风并按照使

密相区2内形成湍动流化态设置。给料装置也往往设置在密相区2，根据燃料特性具体设置

在渐扩的锥形壁面上或渐缩的倒锥形壁面上。密相区底部设置有排渣口。本领域一般技术

人员均可以理解和想象，在此不再详述。

[0017] 稀相区9的壁面选用水冷壁10，稀相区9内壁面环绕着设置有锯齿状卫燃带5。锯齿状卫燃带5为耐火浇注料浇注而成，通过Y型抓钉11固定在水冷壁10上。

[0018] 密相区底部至其渐缩的顶部视为密相区2高h1，优选为2～5m。而密相区顶部至锯齿状卫燃带底部视为过渡区，过渡区3高h2优选为1～4m，能够进一步布置二次风、三次风布

风装置等，进一步优化燃烧组织。

[0019] 如图2所示，锯齿状卫燃带5设置有若干锯齿，每个锯齿的上表面与水平方向的夹角α为50～60°，且其下表面与垂直方向的夹角β为20～40°。锯齿的顶端倒角半径r＝1～

5cm。

[0020] 锯齿状卫燃带维持一定高度形成有限的直段，具有整流的作用。锯齿状卫燃带5高度为h3，其顶端至炉膛出口8下沿的垂向距离为h4，炉膛底部至炉膛出口8下沿的垂向距离

为h，优选有0.4<(h3+h4)/h<0.9。从而实现了最佳的炉膛几何结构，整个炉膛的高度h最高

不超过90m，最低不低于5m，在5～90m范围内可进行设置优化，实现良好的物料内循环。

[0021] 异型炉膛结构的湍动流化床焚烧炉在运行时，泥煤、废木料及树皮、废纸、沥青、焦炭、煤矸石、高硫煤、褐煤、RDF等燃料通过设置在密相区的给料装置送入到炉膛，燃料与一

次风室1送入的一次风首先混合进行燃烧，然后与通常的布置在过渡区的二次风混合进一

步燃尽。燃料和一次风、二次风混合燃烧后形成的夹带大量固体物料的气固两相流烟气流

入稀相区9，在稀相区内进一步燃烧后通过炉膛出口进入旋风分离器，气固分离后的烟气流

入尾部烟道7，分离后的固体物料积累在分离器的下部，待积累到一定量后经卸灰阀4放出。

[0022] 在湍动流化床稀相区的水冷壁上环绕覆盖锯齿状卫燃带，形成垄形的异形炉膛壁面结构，增强了炉膛壁面宏观上的粗糙度。在稀相区内呈“环核结构”分布气固两相流连续

经过扩张、收缩、再扩张、再收缩的变径流道形式，可以增强扰动、气固两相流中固体颗粒在

连续的变径流动中实现了惯性分离，促进了物料内循环、强化了传热。可通过改变锯齿状卫

燃带上锯齿的数量以及夹角α和夹角β，调整内循环的强度。强烈的内循环可弥补外循环的

不足或者缺失。

[0023] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修

改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。