流化床焚烧炉分级降温模块

930 编辑：中冶有色技术网来源：南通万达锅炉有限公司

2023-12-15 10:11:07

权利要求书： 1.一种流化床焚烧炉分级降温模块，其特征在于：包含锅筒、上升管、下降管、尾部烟道、一级降温模块、二级降温模块、模块连接管、省煤器、炉膛和过热器，炉膛的上端与尾部烟道的一端连接，一级降温模块、过热器、二级降温模块和省煤器依次设置在尾部烟道内，一级降温模块下端通过模块连接管与二级降温模块上端连接，上升管和下降管的一端分别与锅筒连接，上升管的另一端连接一级降温模块的上端，下降管的另一端连接二级降温模块的下端；锅筒水位与一级对流管束进口集箱的高度H1大于4m；

所述尾部烟道为U型烟道，一级降温模块、过热器和二级降温模块沿竖直方向依次设置在尾部烟道的一侧烟道内，省煤器设置在尾部烟道的另一侧烟道内；

所述一级降温模块包含一级对流管束、一级对流管束出口集箱和一级对流管束进口集箱，一级对流管束的上端与一级对流管束出口集箱连接，一级对流管束的下端与一级对流管束进口集箱连接；

所述二级降温模块包含二级对流管束、二级对流管束出口集箱和二级对流管束进口集箱，二级对流管束的上端与二级对流管束出口集箱连接，二级对流管束的下端与二级对流管束进口集箱连接；

所述模块连接管采用左右交叉设置，模块连接管的流通截面与二级对流管束流通截面的比值为0.4?0.7；

所述模块连接管包含多根连接管道，每根连接管道包含上端直管、中间斜管和下端直管，上端直管的上端与一级对流管束进口集箱连接，中间斜管倾斜于竖直方向设置并且中间斜管的一端与上端直管下端连接，中间斜管的另一端与下端直管的上端连接，下端直管的下端与二级对流管束出口集箱连接，上端直管、中间斜管和下端直管的连接部位采用圆弧过渡，多根连接管道分为两组，每组连接管道之间沿同一方向等间距排列，两组连接管道之间沿相反的方向排列并且两组连接管道相互左右交叉设置。

2.按照权利要求1所述的一种流化床焚烧炉分级降温模块，其特征在于：所述炉膛的一侧下端设置有给料口。

3.按照权利要求1所述的一种流化床焚烧炉分级降温模块，其特征在于：所述炉膛的上端与旋风分离器的上端连接，旋风分离器竖直设置在炉膛的另一侧，旋风分离器的下端出料口通过返料装置与炉膛的另一侧下端连接。

4.按照权利要求1所述的一种流化床焚烧炉分级降温模块，其特征在于：所述一级对流管束的引出管角度a大于等于20°，一级对流管束的流通截面与二级对流管束的流通截面比值为0.6?0.7。

说明书：流化床焚烧炉分级降温模块技术领域[0001] 本发明涉及一种分级降温模块，特别是一种流化床焚烧炉分级降温模块，属于焚烧炉领域。

背景技术[0002] 生物质和垃圾流化床焚烧发电，因其燃料适应性广，燃烧效率高等优点得到了快速发展，但随着经济的发展，入炉燃料的变化，国家环保政策和标准的调整，流化床焚烧锅

炉在运行中易出现过热器高温腐蚀严重，使用寿命短，省煤器变形积灰严重，排烟温度高，

烟气阻力大，一般老锅炉改造受场地和空间等因素限制，主要受压部件锅筒和炉膛现场调

整困难，只能对尾部受热面作相应优化调整。锅炉常规设计中也有在热器前布置对流管束，

但受锅炉结构和高度限制，水循环高度不足，布置在烟气高温区域，受热强度高，导致传热

恶化易爆管。也有用户在过热器上方布置高温省煤器，控制过热器进口烟温，但高温省煤器

入口烟气温度高，高温省煤器管内介质沸腾率大，导致管子变形严重，使用寿命短。

发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种流化床焚烧炉分级降温模块，降低对焚烧炉内过热器腐蚀和省煤器的变形、积灰，延长焚烧炉的使用寿命。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：[0005] 一种流化床焚烧炉分级降温模块，其特征在于：包含锅筒、上升管、下降管、尾部烟道、一级降温模块、二级降温模块、模块连接管、省煤器、炉膛和过热器，炉膛的上端与尾部

烟道的一端连接，一级降温模块、过热器、二级降温模块和省煤器依次设置在尾部烟道内，

一级降温模块下端通过模块连接管与二级降温模块上端连接，上升管和下降管的一端分别

与锅筒连接，上升管的另一端连接一级降温模块的上端，下降管的另一端连接二级降温模

块的下端。

[0006] 进一步地，所述炉膛的一侧下端设置有给料口。[0007] 进一步地，所述炉膛的上端与旋风分离器的上端连接，旋风分离器竖直设置在炉膛的另一侧，旋风分离器的下端出料口通过返料装置与炉膛的另一侧下端连接。

[0008] 进一步地，所述尾部烟道为U型烟道，一级降温模块、过热器和二级降温模块沿竖直方向依次设置在尾部烟道的一侧烟道内，省煤器设置在尾部烟道的另一侧烟道内。

[0009] 进一步地，所述一级降温模块包含一级对流管束、一级对流管束出口集箱和一级对流管束进口集箱，一级对流管束的上端与一级对流管束出口集箱连接，一级对流管束的

下端与一级对流管束进口集箱连接。

[0010] 进一步地，所述二级降温模块包含二级对流管束、二级对流管束出口集箱和二级对流管束进口集箱，二级对流管束的上端与二级对流管束出口集箱连接，二级对流管束的

下端与二级对流管束进口集箱连接。

[0011] 进一步地，所述一级对流管束的引出管角度a大于等于20°，一级对流管束的流通截面与二级对流管束的流通截面比值为0.6?0.7。

[0012] 进一步地，所述模块连接管采用左右交叉设置，模块连接管的流通截面与二级对流管束流通截面的比值为0.4?0.7。

[0013] 进一步地，所述模块连接管包含多根连接管道，每根连接管道包含上端直管、中间斜管和下端直管，上端直管的上端与一级对流管束进口集箱连接，中间斜管倾斜于竖直方

向设置并且中间斜管的一端与上端直管下端连接，中间斜管的另一端与下端直管的上端连

接，下端直管的下端与二级对流管束出口集箱连接，上端直管、中间斜管和下端直管的连接

部位采用圆弧过渡，多根连接管道分为两组，每组连接管道之间沿同一方向等间距排列，两

组连接管道之间沿相反的方向排列并且两组连接管道相互左右交叉设置。

[0014] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的流化床焚烧炉分级降温模块可以降低对焚烧炉内过热器腐蚀和省煤器的变形、积灰，延长焚烧炉的使用寿命。解决

了常规垃圾、生物质发电流化床锅炉在尾部烟道过热器前独立布置对流管束，其水循环计

算高度锅筒水位与一级对流管束进口集箱的高度H1大于4m以上的高度限制要求。锅筒水位

与二级对流管束进口集箱的高度H2高度远大于H1，回路高度越大，工质密度差越大，形成的

水循环推动力越大，水循环可靠。尾部烟道过热器前布置对流管束模块不受空间和水循环

高度限制，有效控制过热器入口烟温低于700℃以下，降低过热器壁温，减轻过热器管的高

温腐蚀。对流管束多模块串联布置解决对流管束空间限制，有效降低烟气温度，控制省煤器

入口烟气温度低于550℃以下，保护省煤器因沸腾变形而损坏，降低锅炉排烟温度，延长锅

炉的运行周期。通过模块连接管把多级对流管束串联起来，可以解决一级对流管束不受空

间和高度的限制，保证其水循环可靠。在老锅炉改造中可以实现锅筒不增加开孔的前提下，

利用原水循环回路实现尾部增加多级对流管束模块。对流管束模块采用大节距管排间距，

管排间距可以布置大于200mm以上，保证对流管束不积灰，可有效解决因尾部烟道阻力过大

而影响锅炉CO的排放问题。

附图说明[0015] 图1是本发明的流化床焚烧炉分级降温模块的示意图。[0016] 图2是本发明的流化床焚烧炉分级降温模块的局部示意图。[0017] 图3是本发明的模块连接管的示意图。具体实施方式[0018] 为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的

实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前

提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例

来详细说明本发明。

[0019] 如图1和图2所示，本发明的一种流化床焚烧炉分级降温模块，包含锅筒1、上升管2、下降管3、尾部烟道4、一级降温模块、二级降温模块、模块连接管6、省煤器8、炉膛10和过

热器13，炉膛10的上端与尾部烟道4的一端连接，一级降温模块、过热器13、二级降温模块和

省煤器8依次设置在尾部烟道4内，一级降温模块下端通过模块连接管6与二级降温模块上

端连接，上升管2和下降管3的一端分别与锅筒1连接，上升管2的另一端连接一级降温模块

的上端，下降管3的另一端连接二级降温模块的下端。

[0020] 炉膛10的一侧下端设置有给料口9。炉膛10的上端与旋风分离器12的上端连接，旋风分离器12竖直设置在炉膛10的另一侧，旋风分离器12的下端出料口通过返料装置11与炉

膛10的另一侧下端连接。尾部烟道4为U型烟道，一级降温模块、过热器13和二级降温模块沿

竖直方向依次设置在尾部烟道4的一侧烟道内，省煤器8设置在尾部烟道4的另一侧烟道内。

烟气流程为烟气经炉膛10出口进入旋风分离器12,一部分未燃尽颗粒进入返料装置11返

回炉膛10，其余烟气经旋风分离器12分离后进入尾部烟道4，依次经过一级降温模块、过热

器13和二级降温模块、省煤器8等部件。

[0021] 一级降温模块包含一级对流管束5、一级对流管束出口集箱51和一级对流管束进口集箱52，一级对流管束5的上端与一级对流管束出口集箱51连接，一级对流管束5的下端

与一级对流管束进口集箱52连接。二级降温模块包含二级对流管束7、二级对流管束出口集

箱71和二级对流管束进口集箱72，二级对流管束7的上端与二级对流管束出口集箱71连接，

二级对流管束7的下端与二级对流管束进口集箱72连接。一级对流管束5二级对流管束7通

过模块连接管6串联起来，与上升管2、下降管3构成一个独立的水循环回路，解决了对流管

束因受空间和高度的限制，保证其水循环可靠。解决了常规垃圾、生物质发电流化床锅炉在

尾部烟道过热器前独立布置对流管束，其水循环计算高度锅筒水位与一级对流管束进口集

箱的高度H1大于4m以上的高度限制要求。锅筒水位与二级对流管束进口集箱的高度H2高度

远大于H1，回路高度越大，工质密度差越大，形成的水循环推动力越大，水循环可靠。

[0022] 一级对流管束5的引出管角度a大于等于20°，一级对流管束5的流通截面与二级对流管束7的流通截面比值为0.6?0.7。一级对流管束5布置在尾部烟道4的高温区，管内介质

易产生汽水分层，导致传热恶化，本发明一级对流管束5引出管角度a不小于20℃，其流通截

面与二级对流管束7截面比值为0.6 0.7，提高介质流速，避免管内介质汽水分离，传热恶

~

化。

[0023] 模块连接管6采用左右交叉设置，模块连接管6的流通截面与二级对流管束7流通截面的比值为0.4?0.7。由于模块之间分插受热面，模块连接管长度较长，在保证膨胀前提

下，连接管尽量减少弯头，模块连接管采用左右交叉布置，保证一级对流管束管内介质温度

均匀，连接管与二级对流管束介质流通截面积的比值为0.4 0.7，减少流动阻力。

~

[0024] 如图3所示，模块连接管6包含多根连接管道，每根连接管道包含上端直管、中间斜管和下端直管，上端直管的上端与一级对流管束进口集箱连接，中间斜管倾斜于竖直方向

设置并且中间斜管的一端与上端直管下端连接，中间斜管的另一端与下端直管的上端连

接，下端直管的下端与二级对流管束出口集箱连接，上端直管、中间斜管和下端直管的连接

部位采用圆弧过渡，多根连接管道分为两组，每组连接管道之间沿同一方向等间距排列，两

组连接管道之间沿相反的方向排列并且两组连接管道相互左右交叉设置。

[0025] 在老锅炉改造中可以实现锅筒不增加开孔的前提下，利用原水循环回路实现尾部增加多级对流管束模块。多模块分级布置，可以分别单独控制过热器13、省煤器8进口烟气

温度，满足设计要求。图2实施例为2个对流管束模块串联，根据保护受热面需要可采用N个

对流管束模块串联，2≤N≤4。

[0026] 本发明的流化床焚烧炉分级降温模块可以降低对焚烧炉内过热器腐蚀和省煤器的变形、积灰，延长焚烧炉的使用寿命。解决了常规垃圾、生物质发电流化床锅炉在尾部烟

道过热器前独立布置对流管束，其水循环计算高度锅筒水位与一级对流管束进口集箱的高

度H1大于4m以上的高度限制要求。锅筒水位与二级对流管束进口集箱的高度H2高度远大于

H1，回路高度越大，工质密度差越大，形成的水循环推动力越大，水循环可靠。尾部烟道过热

器前布置对流管束模块不受空间和水循环高度限制，有效控制过热器入口烟温低于700℃

以下，降低过热器壁温，减轻过热器管的高温腐蚀。对流管束多模块串联布置解决对流管束

空间限制，有效降低烟气温度，控制省煤器入口烟气温度低于550℃以下，保护省煤器因沸

腾变形而损坏，降低锅炉排烟温度，延长锅炉的运行周期。通过模块连接管把多级对流管束

串联起来，可以解决一级对流管束不受空间和高度的限制，保证其水循环可靠。在老锅炉改

造中可以实现锅筒不增加开孔的前提下，利用原水循环回路实现尾部增加多级对流管束模

块。对流管束模块采用大节距管排间距，管排间距可以布置大于200mm以上，保证对流管束

不积灰，可有效解决因尾部烟道阻力过大而影响锅炉CO的排放问题。

[0027] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人

员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰

为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在

本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍

属于本发明技术方案的保护范围之内。