CN110631009A - 风水联合循环立式冷渣器 - Google Patents
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Abstract
本发明为风水联合循环立式冷渣器，解决现有冷渣器堵渣、磨损、受热面不容易更换，不能提高锅炉热效率的问题，冷渣器腔体内的高温热交换器采用的冷却介质是高温、高压锅炉给水或炉水，高温、高压介质吸收高温底渣后进入锅炉热力系统，而低温热交换器采用的冷却介质是锅炉热力系统以外的低温水，吸收热量后回到其它的热用户，空气或烟气通过高压喷嘴进入风冷室，在冷渣器腔体内向上流动，与下行的渣换热，最后空气或烟气由冷渣器腔体的顶部出口，经进风管道引入锅炉，冷渣器腔体内布置有至少一组串联的的斜面，相邻斜面的方向相反，渣在向下流动过程中沿斜面向下移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用水冷却流化床锅炉高温底渣的方法，用于循环流化床锅炉底渣的冷却或工业颗粒物料冷却，属于循环流化床锅炉流化技术领域或其它颗粒物料冷却领域。
背景技术
流化床锅炉排放的底渣是一种宽筛分（0～30mm）、高温度（～900℃）的固体颗粒，属于较难操作和控制的物料，尤其是大容量（或大渣量）CFB锅炉，国内外都没有很好的解决办法。因此，在流化床锅炉辅助系统中冷渣器属于最为棘手的技术难点之一。国内引进的流化床式冷渣器由于存在结渣、锅炉排渣控制失效和冷渣器冷却受热面磨损等因素致使该冷渣器达不到预期冷却效果等问题，给电厂造成了很大的经济损失。而一些机械式冷渣器，如水冷绞龙、水冷滚筒等，由于存在着密封不严、冷却能力差、检修维护工作量大等问题，同时由于这些形式的冷渣设备不能直接利用锅炉高压水来冷却，底渣的显热不能直接由锅炉回收，造成锅炉热效率降低。
目前市场上关于循环流化床底渣冷却的方法和设备较多，滚筒式冷渣器的冷却原理是把流化床底渣通过管道引入到旋转的滚筒内，滚筒的夹层或筒体内布置受热面有介质水来冷却，由于该装置存在机械转动，使得冷却介质水的压力不能过高，一般要求小于3.5MPa，另外由于存在转动部件，进渣口的密封也非常难以处理，商业运行表明该设备经常出现漏水、漏渣，底渣热量也不能有效的回收。
风水联合循环流化床形式的冷渣器，其设计原理是在循环流化床锅炉外附加一个类似于鼓泡床式的冷渣器，通常有几个由堰墙隔开的室组成，流化床锅炉的底渣通过管道引到该装置的空室部分，通过在循环流化床式的冷渣器底部布风板通入空气介质来流化底渣，实现底渣在各个室之间的流动和输送，根据冷却需要，冷渣器内布置蛇行管受热面。这种形式的冷渣器在运行中表现出底渣的各个室之间的流动不畅通，经常会发现堵渣等问题，早期在市场上运用问题较多，逐步被市场所淘汰。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小，节能，不堵渣、受热面耐磨损，换热效率高，底渣回收效率高，回收余热可显著提高锅炉热效率的风水联合循环立式冷渣器。
本发明是这样实现的：
风水联合循环立式冷渣器，锅炉炉膛10通过进渣管1、进风管道12与立式冷渣器腔体20的上端连通，渣器腔体20内的上部有高温热交换器5，下部有低温热交换器6，从炉膛10排出的高温底渣依次与冷渣器腔体20中的高、低温热交换器5、6接触换热，高温热交换器5中，采用的冷却介质是高温、高压锅炉给水或炉水，高温、高压介质吸收高温底渣后进入锅炉热力系统，而低温热交换器6采用的冷却介质是锅炉热力系统以外的低温水，吸收热量后回到其它的热用户，高温底渣得到分级冷却，高温热交换器5和低温热交换器6由支承于渣器腔体20内壁上的蛇行管构成，其换热面为竖向面。高温热交换器5的蛇行管上端接高温水出口、下端接高温水入口，低温热交换器6的蛇行管上端接低温水出口、下端接第1低温水入口，低温热交换器6的下端与风冷室7连接，风冷室7内有排渣管16，空气或烟气通过高压喷嘴15进入风冷室7，在冷渣器腔体20内向上流动，与下行的渣换热，最后空气或烟气由冷渣器腔体20的顶部出口11，经进风管道12引入锅炉，冷渣器腔体20内布置有至少一组串联的的斜面，相邻斜面的方向相反，渣在向下流动过程中沿斜面向下移动。
冷渣器腔体20的壁采用管子25与钢鳍片26组成的膜式管壁结构，管子25为水冷管与锅炉的水冷壁的水管相通。
冷渣器腔体20的顶端有布水管与第2低温水入口连通，第2低温水随渣从排渣管16流出。
所述第1斜面角α1为30—70度，第2斜面角α2为30—70度，第2斜面角为冷渣器腔体20下部的一侧内壁。
冷渣器腔体20一侧的平面内壁与高温热交换器5、低温热交换器6、第1斜面之间有300—500mm的检修通道，该通道同时也是大渣通道，防止大渣堵渣。
高温热交换器5和低温热交换器6分别位于串联的的斜面组两侧。
所述串联的的斜面驵为并联的多组，组之间有高温热交换器5和低温热交换器6。
本发明的优点如下：
1.底渣高温段底渣蓄热由锅炉水系统回收，低温段底渣蓄热由低温水回收，空气或烟气的接入，进一步冷却底渣，再进入锅炉，空气与烟气再流动过程中强化底渣与受热面之间的传热强度，底渣高温段热量由锅炉直接回收，实现高温渣的热量分级利用，提高能源的利用率和锅炉效率；
2.受热面腔体根据渣的冷却要求，有多个来回的倾斜面，使渣在冷渣器内沿高度方向缓慢向下移动，增加颗粒换热时间，降低渣与受热面之间的移动速度和对受热面的磨损，根据我们的经验，只要倾斜面角度设计合理，可以控制向下移动的速度，这样底渣对受热面的磨损非常轻微，底渣进入该装置后立即与受热面进行热交换，渣温得到立即冷却降温，可以大大降低热渣结焦的风险，同时，该装置设计由300—500mm的检修通道，同时也是大渣通道，防止大渣堵渣的措施；
3.下部风冷与上部水冷冷渣系统一体化布置，节省空间；
4.细颗粒和未完全反应的脱硫剂返回炉膛，提高锅炉燃烧效率和减少循环流化床脱硫剂的用量；
5.利用立式布置，利用底渣自上而下的重力，通过沿倾斜面的流动来控制渣的流动速度，延长热交换时间，强化传热，又借助渣的重力使渣流动，不需要外力的推动。
附图说明
图1为本发明结构图。
图2为冷渣器示意图。
具体实施方式
在循环流化床锅炉10的炉膛的下部，热的底渣通过一排渣管道1、进渣口2进入由管子膜式组成的冷渣器的腔体20，腔体20采用管子25与鳍片26组成的膜式管壁结构。膜式管壁是管子与钢板焊接的一种结构，鳍片是钢板，在锅炉结构上习惯上就鳍片。
至于管子与鳍片的材料要根据冷区物料的温度，根据温度与强度计算确定为：碳钢材料、低合金钢材料或为耐热温度更高的不锈钢材料等；
腔体20内布置蛇行管构成的高温热交换器5、低温热交换器6，其换热面为竖向面。高温热交换器5、低温热交换器6都搁置在膜式壁腔体20壁上。
燃料和组成循环流化床的床料在锅炉10的炉膛内完成燃烧，燃料底渣通过排渣管1进入冷渣器的腔体20，热渣沿腔体20组成的倾斜面8移动，然后转弯沿腔体20的倾斜面向下移动，渣在沿倾斜面向下流动的过程中与腔体20以及高温热交换器5、低温热交换器6进行热交换。
沿热渣从上向下移动的过程中分别与高温热交换器5、低温热交换器6进行热量交换，布置在热渣高温段的高温热交换器5中，采用的冷却介质水，是锅炉给水或炉水等高温（高压）介质，吸收高温底渣后进入锅炉热力系统，而低温热交换器6采用的冷却介质是锅炉热力系统以外的低温水，吸收热量后回到其它的热用户。
本发明的优点是节能，主要是利用高温、高压的介质（在发电厂的热力系统中，如锅炉高压给水）来冷却高温渣，吸收热量回到高压热力系统，根据热力学第二定律，高温、高压水具有的能量品质高，而底渣的低温段主要采用低温、低压水（如发电厂的热力系统中的冷凝水），吸收的热量回到冷凝系统去，实现能源的分级利用。
与高温热交换器5、低温热交换器6进行热交换后的渣进入底部冷却室7，空气或烟气通过喷嘴15进入冷却室7，空气在冷却室7中与渣进行热交换，同时空气与渣在该装置内流动，强化渣与受热面之间的换热，最后空气或烟气由该装置顶部出口11，由管道12引入锅炉。
渣由底部排渣管16排出系统。
Claims (7)
1.风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，锅炉炉膛（10）通过进渣管（1）、进风管道（12）与立式冷渣器腔体（20）的上端连通，冷渣器腔体（20）内的上部有高温热交换器（5），下部有低温热交换器（6），从锅炉炉膛（10）排出的高温底渣依次与冷渣器腔体中的高、低温热交换器接触换热，高温热交换器（5）采用的冷却介质是高温、高压锅炉给水或炉水，高温、高压介质吸收高温底渣后进入锅炉热力系统，低温热交换器6采用的冷却介质是锅炉热力系统以外的低温水，吸收热量后回到其它的热用户，高温底渣得到分级冷却，高温热交换器（5）和低温热交换器（6）由支承于冷渣器腔体内壁上的蛇行管构成，其换热面为竖向面，高温热交换器（5）的蛇行管上端接高温水出口、下端接高温水入口，低温热交换器（6）的蛇行管上端接低温水出口、下端接第1低温水入口，低温（6）的下端与风冷室（7）连接，风冷室（7）内有排渣管（16），空气或烟气通过高压喷嘴（15）进入风冷室，在冷渣器腔体内向上流动，与下行的高温底渣换热，最后空气或烟气由冷渣器腔体的顶部出口（11），经进风管道（12）引入锅炉炉膛，冷渣器腔体内布置有至少一组串联的的斜面，相邻斜面的方向相反，高温底渣在向下流动过程中沿斜面向下移动。
2.根据权利要求1所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，冷渣器腔体（20）的壁为采用管子（25）与钢鳍片（26）组成的膜式管壁结构，管子为水冷管与锅炉的水冷壁的水管相通。
3.根据权利要求1或2所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，冷渣器腔体（20）的顶端有布水管与第2低温水入口连通，第2低温水随渣从排渣管（16）流出。
4.根据权利要求1所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，所述第1斜面角α1为30－70度，第2斜面角α2为30—70度，第2斜面角为渣器腔体下部的一侧内壁。
5.根据权利要求1所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，渣器腔体（20）一侧的平面内壁与高温热交换器、低温热交换器、斜面之间有300—500mm的检修通道，该通道同时也是大渣通道，防止大渣堵渣。
6.根据权利要求1所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，高温热交换器和低温热交换器分别位于串联的的斜面两侧。
7.根据权利要求6所述的风水联合循环立式冷渣器，其特征在于，所述串联的的斜面为并联的多组，组之间有高温热交换器和低温热交换器。
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