技术领域

本发明涉及工业技术领域， 尤其是涉及一种可抽气式煤粉锅炉。 背景技术

目前， 我国煤粉锅炉用煤有褐煤、 长焰煤、 不粘煤、 气煤、 贫煤以及少量的无烟煤， 其中以挥发份较高的褐煤、 长焰煤、 不粘煤的用量最大。 我国无烟煤储量丰富， 占总煤 炭储量的 19%左右， 但是无烟煤挥发份低、 不易燃尽等特性， 其在利用过程中存在能源 系统效率偏低、 动力煤的产品较低、 污染排放较严重等问题。 W 火焰锅炉是燃用低挥 发分煤的主力炉型， 它基本解决了利用低挥发分发电大型锅炉运行 的稳定性和可靠性， 但是仍然存在燃烧效果较差等问题。低挥发分 煤燃烧需要充足的空气， 充分满足燃烧过 程所需要的氧量。 同时， 无烟煤、 贫煤等低挥发分煤着火温度高， 点火及实现稳定煤粉 稳定燃烧比较困难， 使其应用范围受限。

为了解决低挥发分煤的点火与燃烧稳定， 采用高温空气点燃无烟煤、 贫煤等低挥发 分煤能有效解决煤粉点燃及稳定燃烧问题， 使得能源得到合理、 充分利用。 但是， 现有 煤粉锅炉采用金属空气预热器进行烟气预热回 收， 预热煤粉所需的空气， 受到金属换热 器本身结构和材质的限制， 烟气需降低至 500°C以下再进行预热回收， 节能效果较差， 预热空气温度较低， 通常只能达到 300~400 °C。 此外， 在例如金属波纹板回转式空气预 热器的运行中还存在低温腐蚀问题， 且由于气体的流通渠道狭窄， 很容易造成积灰和堵 灰等问题。 发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问 题之一。 为此， 本发明的一个目的在 于提出一种空气预热温度高且可控的可抽气式 煤粉锅炉。

根据本发明实施例的可抽气式煤粉锅炉， 包括： 锅炉本体， 所述锅炉本体内限定有 炉膛； 蓄热式旋转换向加热器， 所述蓄热式旋转换向加热器包括： 换热器主体； 驱动装 置， 所述驱动装置用于驱动所述换热器主体绕其中 心轴线旋转； 分隔件， 所述分隔件沿 着所述中心轴线的方向设置在所述换热器主体 内，且将所述换热器主体分隔成至少一对 容纳部分， 所述每对容纳部分相对所述中心轴线成径向相 对设置； 热载体， 所述热载体 分别容纳在所述容纳部分中， 所述热载体由非金属固体材料所形成； 烟气通道， 所述烟 气通道的入口端与所述炉膛相连通， 且出口端与所述蓄热式旋转换向加热器相连通 ， 以 将炉膛内产生的烟气通入至少所述成对的所述 容纳部分中的一个内并与其中容纳的所 述热载体换热， 所述烟气通道内设置有多个过热器； 以及空气通路， 所述空气通路用于 将空气至少通入所述成对的所述容纳部分中的 另一个内，以使得其中容纳的所述热载体 与所述空气进行换热； 高温抽气通路， 所述高温抽气通路的一端与所述烟气通道的朝 向 所述炉膛的一端相连通，所述高温抽气通路的 另一端与所述烟气通道的所述出口端相连 通； 以及抽气控制单元， 所述抽气控制单元用于控制经由所述高温抽气 通路供给的第一 烟气量。

根据本发明实施例的可抽气式煤粉锅炉， 通过设置蓄热式旋转换向加热器， 该蓄热 式旋转换向加热器可将温度高达 1200°C的烟气余热进行极限回收， 从而将进入炉膛的 助燃空气进行充分预热， 进而使得无烟煤、 贫煤等低挥发分煤可在锅炉内进行稳定、 充 分地燃烧。

另外， 根据本发明的可抽气式煤粉锅炉还可具有如下 附加技术特征：

根据本发明的一个实施例， 所述可抽气式煤粉锅炉进一步包括： 至少一个低温抽气 通路，所述低温抽气通路的一端与所述多个过 热器之间的所述烟气通道部分中的至少一 个相连通， 其另一端与所述烟气通道的所述出口端相连通 ， 其中所述抽气控制单元用于 控制经由所述至少一个低温抽气通路供给的第 二烟气量。由此，通过设置低温抽气通路， 可从煤粉锅炉的不同部位进行抽气， 从而可根据实际需求， 控制烟气的抽气量和温度以 满足煤粉锅炉对空气预热温度的不同要求。

可选地， 所述热载体具有小球状、 片状或者多孔状的结构。

可选地， 所述煤粉由无烟煤、 贫煤中的至少一种所形成。

可选地， 所述抽气控制单元包括电动或者气动高温烟气 调节阀， 所述高温烟气调节 阀设置在所述高温抽气通路上。 由此， 通过设置高温烟气调节阀， 可调节高温抽气通路 中的高温烟气的烟气量。

根据本发明的一个实施例， 所述抽气控制单元进一步包括： 电动或者气动低温烟气 调节阀， 所述低温烟气调节阀设置在所述至少一个低温 抽气通路上。 由此， 通过设置低 温烟气调节阀， 可调节低温抽气通路中的低温烟气的烟气量。

可选地， 所述抽气控制单元控制所述高压烟气调节阀和 所述低温烟气调节阀中的至 少一个， 以使所述空气通路的出口处的所述空气的温度 为 400 - 1000 °C。

根据本发明的一个实施例， 从所述烟气通道的所述入口端朝向所述烟气通 道的所述 出口端依次设置有屏式过热器、 包墙过热器。

根据本发明的一个实施例， 在靠近所述烟气通道的所述出口端的所述烟气 通道内设 置有省煤器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部 分给出， 部分将从下面的描述中变得 明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明

本发明的上述和 /或附加的方面和优点从结合下面附图对实施� �的描述中将变得明 显和容易理解， 其中- 图 1是根据本发明一个实施例的可抽气式煤粉锅� �的示意图；

图 2是根据本发明一个实施例的可抽气式煤粉锅� �中蓄热式旋转换向加热器的俯视 图。 具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终相 同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有 相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语"中心"、 "上"、 "下"、 "前"、 "后"、 "左" 、 "右" 、 "竖直" 、 "水平" 、 "顶" 、 "底" 、 "内" 、 "外"等指示的方 位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系， 仅是为了便于描述本发明和简化描 述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、 以特定的方位构造和操 作， 因此不能理解为对本发明的限制。 此外， 术语 "第一" 、 "第二 "仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含 指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限 定有 "第一" 、 "第二" 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多 个该特征。 在本 发明的描述中， 除非另有说明， "多个" 的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 "安装" 、

"相连" 、 "连接 "应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或 一体地连接； 可以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒 介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体 情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图 1描述根据本发明实施例的可抽气式煤粉锅炉 100。

如图 1所示， 根据本发明实施例的可抽气式煤粉锅炉 100包括： 锅炉本体 1、 蓄热 式旋转换向加热器 2、 烟气通道 3、 空气通路 4、 高温抽气通路 5以及抽气控制单元 51。

蓄热式旋转换向加热器 2用于将高温烟气和待预热空气进行热交换， 从而使待预热 空气的温度升高到某一定值。 蓄热式旋转换向加热器 2包括： 换热器主体 21、 驱动装 置、 分隔件 22和热载体 23， 如图 1、 2中所示。 其中， 驱动装置用于驱动换热器主体 21绕其中心轴线 24旋转。分隔件 22沿着中心轴线 24的方向设置在换热器主体 21内， 且将换热器主体 21分隔成至少一对容纳部分 25， 每对容纳部分 25相对中心轴线成径 向相对设置。 热载体 23分别容纳在容纳部分 25中， 热载体 23由非金属固体材料所形 成。

在本发明的其中一个示例中， 换热器主体 21可形成为中空的圆柱体， 分隔件 22可 大致呈板形， 该分隔间沿着换热器主体 21 中心线轴线的方向延伸， 从而将换热器主体 21分隔成一对容纳部分 25， 热载体分别设在两个容纳部分 25中， 热载体 23可由非金 属固体材料制成， 烟气和待预热空气分别通入两个容纳部分 25中， 然后通过驱动装置 驱动换热器主体 21旋转、烟气和与其所在的容纳部分 25中的热载体进行热交换、待预 热空气和与其所在的容纳部分中的热载体进行 热交换， 从而使得待预热空气温度升高。

当然， 本发明不限于此， 在本发明的另一些示例中， 分隔件 22还可将换热器主体 21分隔成两对、 三对甚至多对容纳部分。

在现有的气体换热系统中， 烟气在通过该气体换热器之后的出口温度是不 能降低到 130°C以下， 因为这会导致硫酸析出， 从而导致对该气体换热器内由金属制造的部件 的 严重腐蚀。但是， 在本发明的上述蓄热式旋转换向加热器 2中 （针对例如含硫的高温烟 气），由于热载体由例如 SiC、陶瓷等的非金属固体材料所形成，从而不 用顾虑硫在 130 °C 存在露点所导致的腐蚀性问题，而可以把高温 烟气的出口温度降低到硫的露点之下的温 度， 从而最大程度地进行换热， 根据本发明的一个实施例， 所述高温烟气离开所述气体 换热器的出口温度小于 130°C， 进一步地， 所述高温烟气离开所述气体换热器的出口温 度小于 70度。 该温度在传统的气体换热系统中是几乎不可能 实现的。 此外， 在将出口 温度降低到露点的温度之下， 水蒸汽冷凝析出为液体水， 释放了大量的潜热（液体水从 100°C变为 100°C的水蒸汽吸收的热量相当于水从 0 °C升高至 100°C时所吸收热量的 3 倍） 。 由于热载体由非金属固体材料所形成， 所以在硫沉积一定程度之后， 对该容纳部 分中所容纳的热载体清洗即可以继续使用，从 而降低了传统的气体换热系统中所存在的 零部件替换所导致的成本增加的问题。此外， 根据发明人使用该领域内的公认计算方法 计算， 在例如燃烧锅炉的尾气换热过程中， 出口温度每降低 10°C， 整个锅炉的效率可 以提高 0.5%， 而所释放的潜热相当于提高了整个锅炉效率的 1.5%， 从而在烟气温度降 低到例如 70°C时， 则整个锅炉的效率提高了 4.5%或者更多 （0.5%X6+1.5 ) ， 从而节省 了在锅炉中的大量煤炭燃烧， 同时扩大了煤炭的适用范围， 即可以降低所使用的煤的品 位， 进一步地降低了生产成本。

其中， 锅炉本体 1 内限定有炉膛 1 1。 烟气通道 3的入口端与炉膛 1 1相连通， 且烟 气通道 3的出口端与蓄热式旋转换向加热器 2相连通， 以将炉膛 1 1 内产生的烟气通入 至少成对的蓄热式旋转换向加热器 2的容纳部分中的一个内，并与容纳部分中容� �的热 载体换热， 烟气通道 3内设置有多个过热器。空气通路 4用于将空气通入至少成对的蓄 热式旋转换向加热器 2的容纳部分中的另一个内，以使得容纳部分� �容纳的热载体与空 气进行换热。 高温抽气通路 5的一端与烟气通道 3的朝向炉膛 1 1的一端相连通， 高温 抽气通路 5的另一端与烟气通道 3的出口端相连通。 抽气控制单元 51用于控制经由高 温抽气通路 5供给的第一烟气量。

在下面的描述中， 以换热器主体 21 逆时针转动， 且烟气沿着中心轴线的右侧通入 换热器主体 21内， 待预热空气沿着中心轴线的左侧通入换热器主 体 21为例进行说明。

如图 1所示， 锅炉本体 1 内限定出炉膛 1 1 以用于容纳煤粉， 烟气通道 3的一端与 炉膛 1 1相通， 其另一端与蓄热式旋转换向加热器 2相通， 以将炉膛 1 1 内产生的烟气通 入蓄热式旋转换向加热器 2的第一容纳部分 21 1中（例如为图 1中所示的蓄热式旋转换 向加热器 2的右侧） ， 蓄热式旋转换向加热器 2的第二容纳部分 212 中 （例如为图 1 中所示的蓄热式旋转换向加热器 2的左侧） 用于通入待预热空气， 在换热器主体 21处 于未旋转状态时， 烟气和第一容纳部分 21 1中的热载体换热以使热载体的温度升高， 热 载体吸收热量后， 换热器主体 21逆时针旋转， 第一容纳部分 21 1旋转到中心轴线的左 侧， 第二容纳部分 212旋转到中心轴线的右侧， 旋转到左侧的第一容纳部分 21 1 内的热 载体与待加热空气进行换热以使带加热空气温 度升， 同时， 烟气对旋转到右侧的第二容 纳部分 212内的热载体进行加热。

换热器主体 21继续逆时针转动， 此时第一容纳部分 21 1被旋转回到中心轴线的右 侧， 第二容纳部分 212 被旋转回到中心轴线的左侧， 旋转回左侧的第二容纳部分 212 内的热载体与待加热空气进行热交换，烟气对 旋转回右侧的第一容纳部分 21 1内的热载 体进行加热， 如此循环重复， 以完成对待加热空气的加热。

由于炉膛 1 1上部的烟气温度较高， 因此高温抽气通路 5的一端可与炉膛 1 1上部相 通， 其另一端与烟气通道 3的出口端相连通以将高温烟气通入蓄热式旋� �换向加热器 2 内， 抽气控制单元 51设在高温抽气通路 5上以控制经由高温抽气通路 5供给的第一烟 根据本发明实施例的可抽气式煤粉锅炉 100， 通过设置蓄热式旋转换向加热器 2， 该蓄热式旋转换向加热器 2可将温度高达 1200°C的烟气余热进行极限回收， 从而将进 入炉膛 1 1 的助燃空气进行充分预热， 进而使得无烟煤、 贫煤等低挥发分煤可在锅炉内 进行稳定、 充分地燃烧。

根据本发明的一个实施例， 可抽气式煤粉锅炉 100进一步包括： 至少一个低温抽气 通路 6， 低温抽气通路 6的一端与多个过热器之间的烟气通道 3部分中的至少一个相连 通， 其另一端与烟气通道 3的出口端相连通， 其中抽气控制单元 51用于控制经由至少 一个低温抽气通路 6供给的第二烟气量。 由此， 通过设置低温抽气通路 6， 可从煤粉锅 炉的不同部位进行抽气， 从而可根据实际需求， 控制烟气的抽气量和温度以满足煤粉锅 炉对空气预热温度的不同要求。可以理解的是 ， 低温抽气通路 6的数量可以根据实际要 求设置， 以更好地满足实际要求。

例如在图 1的示例中， 低温抽气通路 6为两个， 一个低温抽气通路 6的一端设在包 墙过热器 8和尾部烟道过热器 9之间， 其另一端与烟气通道 3的出口端相通， 另一个低 温抽气通路 6的一端设在尾部烟道过热器 9和省煤器 10之间， 其另一端与烟气通道 3 的出口端相通， 抽气控制单元 51为两个， 且两个抽气控制单元 51分别设在两个低温抽 气通路 6上。

可选地， 热载体具有小球状、 片状或者多孔状的结构。 由此， 可通过增大接触面积 来加强烟气和待预热空气与热载体之间的换热 效率。

可选地， 煤粉由无烟煤、 贫煤中的至少一种所形成。 可以理解的是， 煤粉还可以是 褐煤、 长焰煤、 不粘煤、 气煤等。

在本发明的一个实施例中， 抽气控制单元 51 包括电动或者气动高温烟气调节阀， 高温烟气调节阀设置在高温抽气通路 5上。 也就是说， 抽气控制单元 51可以是电动高 温烟气调节阀， 或气动高温烟气调节阀。 由此， 通过设置高温烟气调节阀， 可调节高温 抽气通路 5中的高温烟气的烟气量。

在本发明的一个实施例中， 抽气控制单元 51 进一步包括： 电动或者气动低温烟气 调节阀， 低温烟气调节阀设置在至少一个低温抽气通路 6上。 也就是说， 抽气控制单元 51 可以是电动低温烟气调节阀， 或气动低温烟气调节阀， 当可抽气式煤粉锅炉 100包 括多个低温抽气通路 6时，低温烟气调节阀可为一个且一个低温烟� �调节阀设在多个低 温抽气通路 6的其中一个上， 或低温烟气调节阀的个数少于低温抽气通路 6的个数， 低 温烟气调节阀设在多个低温抽气通路 6的其中一些上，或低温烟气调节阀的个数等� �低 温抽气通路 6的个数， 多个低温烟气调节阀分别设在多个低温抽气通 路 6上。 由此， 通 过设置低温烟气调节阀， 可调节低温抽气通路 6中的低温烟气的烟气量。

可选地， 抽气控制单元 51 控制高压烟气调节阀和低温烟气调节阀中的至 少一个， 以使空气通路 4的出口处的空气的温度为 400-1000°C。 也就是说， 抽气控制单元 51还 可具有控制装置 （图未示出） ， 抽气控制单元 51通过控制装置可只控制高压烟气调节 阀， 或只控制低温烟气调节阀， 只要保证将待预热空气通入炉膛 1 1 内的温度为 400-1000°C即可。

在本发明的一个实施例中， 从烟气通道 3的入口端朝向烟气通道 3的出口端依次设 置有屏式过热器 7、 包墙过热器 8。 在图 1的示例中， 在炉膛 1 1和烟气通道 3的连通处 依次设有屏式过热器 7、 包墙过热器 8。

在本发明的一个实施例中， 在靠近烟气通道 3的出口端的烟气通道 3内设置有省煤 器 10。

采用蓄热式旋转换向加热器 2， 交替切换烟气、 空气， 使之流经热载体,能够最大限 度地回收高温烟气的物理热， 从而可大幅度节约能源， 提高热工设备的热效率。 由于进 入炉膛 1 1 的待预热空气温度较高， 通过组织燃烧， 扩展了火焰燃烧区域， 火焰边界几 乎扩展到炉膛 1 1边界， 使得炉内温度分布均匀； 蓄热式旋转换向加热器 2的使用， 使 得低热值的燃料、 低挥发份燃料能借助高温预热的空气可获得稳 定、 连续燃烧， 提高燃 料的燃尽率， 扩展了低挥发分燃料的应用范围。 从根本上解决了无烟煤、 贫煤等低挥发 分煤应用过程中的能源系统效率偏低、 动力煤的产品较低、 污染排放较严重等问题； 同 时解决了利用低挥发分发电大型锅炉运行的稳 定性和可靠性问题。

在本说明书的描述中， 参考术语 "一个实施例"、 "一些实施例"、 "示意性实施例"、 "示 例"、 "具体示例"、 或 "一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例� ��述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例 或示例中。 在本说明书中， 对上述术语 的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示 例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例 中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解： 在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实 施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本发明的范围由权利要求及其等同物限定。