本發(fā)明屬于換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置。

背景技術(shù)：

最近幾年，工業(yè)領(lǐng)域一些高、中溫顆粒物余熱回收利用系統(tǒng)普遍采用雙層流化床冷卻方法，但現(xiàn)有雙層流化床冷卻方法在實際應(yīng)用中存在余熱回收效果不令人滿意、回收指標(biāo)遠低于國際水平的問題?，F(xiàn)有雙層流化床冷卻方法存在以下主要問題：雙層流化床床溫只能設(shè)定為兩個恒定溫度，余熱鍋爐各受熱面?zhèn)鳠徇^程冷、熱源進出口溫差的設(shè)置偏大，導(dǎo)致傳熱過程的不可逆損失加大，余熱利用效率大幅度降低；雙層流化床的低溫床床溫受到工質(zhì)出口溫度限制不可能太低，即雙層流化床冷卻裝置無法將固體顆粒溫度降到很低，余熱回收不徹底，導(dǎo)致余熱回收率較低；雙層流化床冷卻裝置中，兩個流化床串聯(lián)，低溫床流化介質(zhì)帶著大量顆粒進入高溫床的風(fēng)帽，容易導(dǎo)致高溫床風(fēng)帽堵塞及磨損。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種余熱回收率高、高溫床風(fēng)帽安全性好的階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置。

為此，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置，包括：位置從高至低依次排列的第一至第四鍋爐以及物料料斗、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和預(yù)熱器，所述第一至第四鍋爐均包括：密封的筒體以及固裝在該筒體下端的鼓泡床風(fēng)倉，在所述鼓泡床風(fēng)倉的下端形成有進風(fēng)口，在所述筒體的上端形成有出風(fēng)口；在所述鼓泡床風(fēng)倉與所述筒體之間間隔安裝有多個風(fēng)帽，以使從所述進風(fēng)口進入鼓泡床風(fēng)倉的氣體在經(jīng)過所述風(fēng)帽后加速并使氣體風(fēng)向轉(zhuǎn)變成由下至上，一過濾網(wǎng)的周邊與所述筒體的內(nèi)壁密封連接，用于過濾向出風(fēng)口流動的氣體中的固體顆粒；

所述過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和預(yù)熱器分別依次安裝在所述第一鍋爐、第二鍋爐、第三鍋爐和第四鍋爐內(nèi)，所述預(yù)熱器的排出口與所述省煤器的進入口通過第一管路相通，且在所述第一管路上安裝有一除氧器和給水泵，以使經(jīng)過所述預(yù)熱器的水經(jīng)過所述省煤器形成飽和水；所述省煤器的排出口與一汽包的進水管連通，所述汽包的下降管與所述蒸發(fā)器的進入口連通，所述蒸發(fā)器的排出口與所述汽包的上升管連通，所述汽包的蒸汽出口與所述過熱器的進入口連通，以使從所述蒸汽出口排出的飽和蒸汽進入所述過熱器形成過熱水蒸氣；所述過熱器的排出口與汽輪機的進汽口連通，所述汽輪機的出汽口與凝汽器的蒸汽入口連通，所述凝汽器的凝結(jié)水出口與所述預(yù)熱器的進入口通過管路連通，且在所述凝結(jié)水出口與所述預(yù)熱器的進入口之間的管路上安裝有凝結(jié)水泵；

所述第二鍋爐的進風(fēng)口下安裝有一第一鼓泡床流化風(fēng)機，所述第二鍋爐的出風(fēng)口通過第二管路與所述第一鍋爐的進風(fēng)口連通，且在所述第二管路上安裝有一第一除塵器，所述第一鍋爐的出風(fēng)口通過第三管路與第二余熱鍋爐連通，且在所述第三管路上安裝有第二除塵器；所述第四鍋爐的進風(fēng)口下安裝有一第二鼓泡床流化風(fēng)機，所述第四鍋爐的出風(fēng)口通過第四管路與第三鍋爐的進風(fēng)口連通，且在所述第四管路上安裝有第三除塵器；所述第三鍋爐的出風(fēng)口通過第五管路與第一余熱鍋爐連通，且在所述第五管路上安裝有第四除塵器；

所述物料料斗與所述第一鍋爐連通；所述第四鍋爐的筒體下形成有冷渣口，所述冷渣口通過冷渣管路通向所述第四鍋爐外；

相鄰所述第一鍋爐、第二鍋爐、第三鍋爐和第四鍋爐的筒體之間連通有溢流管，溢流管的一端與相鄰鍋爐中位置較高鍋爐的筒體上部連通，另一端與相鄰鍋爐中位置較低鍋爐的筒體下部連通，且所述溢流管的兩端均位于相應(yīng)鍋爐內(nèi)的過濾網(wǎng)的下方。

在上述技術(shù)方案中，所述汽輪機與所述發(fā)電機連接。

在上述技術(shù)方案中，所述凝汽器與一冷卻塔連接，以使通過該冷卻塔將冷凝熱排入大氣。

在上述技術(shù)方案中，所述第一余熱鍋爐的壓力p1為3.8mpa≤p1＜5.3mpa。

在上述技術(shù)方案中，所述第二余熱鍋爐的壓力p2為9.8mpa≤p2＜13.7mpa。

在上述技術(shù)方案中，所述第一除塵器的灰塵出口與所述第二鍋爐和第三鍋爐之間的溢流管連通。

在上述技術(shù)方案中，所述第二除塵器的灰塵出口與所述第二鍋爐和第一鍋爐之間的溢流管連通。

在上述技術(shù)方案中，所述第三除塵器和第四除塵器的灰塵出口均與所述第三鍋爐與第四鍋爐之間的溢流管連通。

在上述技術(shù)方案中，所述過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和預(yù)熱器的排出口均位于相應(yīng)的過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和預(yù)熱器的進入口的上方。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明：

1)使余熱傳遞過程的梯級程度在不增加動力消耗的前提下有了大幅度改善，傳熱過程冷熱源不可逆損失大幅度降低，余熱利用率可提高20％-30％。

2)高溫床風(fēng)帽堵塞及磨損的概率大幅度降低，風(fēng)帽事故率降低80％-90％。

3)顆粒離開冷卻裝置的溫度降低至100℃左右，裝置余熱回收率提高10％-20％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1：鼓泡床風(fēng)倉，2：風(fēng)帽，3：物料料斗，4：過熱器，5：溢流管，6：第二除塵器，7：第一除塵器，8：汽包，9：凝汽器，10：汽輪機，11：發(fā)電機，12：冷卻塔，13：第四除塵器，14：第三除塵器，15：凝結(jié)水泵，16：除氧器，17：預(yù)熱器，18：冷渣管路，19：第二鼓泡床流化風(fēng)機，20：給水泵，21：省煤器，22：第一鼓泡床流化風(fēng)機，23：蒸發(fā)器，24：第一管路，25：第二管路，26：第三管路，27：第四管路，28：第五管路，29：第一余熱鍋爐，30：第二余熱鍋爐。

具體實施方式

在本發(fā)明的具體實施方式中，回收的為900℃左右的高溫顆粒，階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置設(shè)置四個高度及床溫(溫度)依次降低的鍋爐，按高度及床溫依次降低的順序，四個鍋爐內(nèi)分別埋有過熱器、蒸發(fā)器、省煤器和預(yù)熱器，四個鼓泡床流化介質(zhì)為空氣，其中，兩個較高溫的第一鍋爐和第二鍋爐(蒸發(fā)器鼓泡床、過熱器鼓泡床)流化介質(zhì)串聯(lián)，兩個較低溫的第三鍋爐和第四鍋爐(省煤器鼓泡床、凝結(jié)水預(yù)熱器鼓泡床)流化介質(zhì)串聯(lián)，但高溫床流化介質(zhì)與低溫床流化介質(zhì)相互獨立。

在本發(fā)明中排出口可以用于排汽、排水或汽水混合物。進入口可以用于進水、進汽或進汽水混合物。

下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，包括：位置從高至低依次排列的4個鍋爐(鼓泡床鍋爐)：第一鍋爐、第二鍋爐、第三鍋爐和第四鍋爐以及物料料斗3、過熱器4、蒸發(fā)器23、省煤器21、預(yù)熱器17，第一至第四鍋爐均包括：密封的筒體以及固裝在該筒體下端的鼓泡床風(fēng)倉1(即風(fēng)倉)，在鼓泡床風(fēng)倉1的下端形成有進風(fēng)口，在筒體的上端形成有出風(fēng)口；在鼓泡床風(fēng)倉1與筒體之間間隔安裝有多個風(fēng)帽2，以使從進風(fēng)口進入鼓泡床風(fēng)倉1的氣體在經(jīng)過風(fēng)帽2后加速并使氣體風(fēng)向轉(zhuǎn)變成由下至上，一過濾網(wǎng)的周邊與筒體的內(nèi)壁密封連接，用于過濾向出風(fēng)口流動的氣體中大部分的固體顆粒。

過熱器4、蒸發(fā)器23、省煤器21和預(yù)熱器17分別依次安裝在第一鍋爐、第二鍋爐、第三鍋爐和第四鍋爐內(nèi)，預(yù)熱器17用于排水的排出口與省煤器21用于進水的進入口通過第一管路24相通，且在第一管路24上安裝有一除氧器16和給水泵20，以使經(jīng)過預(yù)熱器17的水經(jīng)過省煤器21形成飽和水；省煤器21用于排水的排出口與一汽包8的進水管連通，汽包8的下降管與蒸發(fā)器23的進入口連通，蒸發(fā)器23用于排汽的排出口與汽包8的上升管連通，汽包8的蒸汽出口與過熱器4用于進汽的進入口連通，以使從蒸汽出口排出的飽和蒸汽進入過熱器4形成過熱水蒸氣；過熱器4的排出口與汽輪機10的進汽口連通，汽輪機10與發(fā)電機11連接。汽輪機10的出汽口與凝汽器9的蒸汽入口連通，凝汽器9的凝結(jié)水出口與預(yù)熱器17的進入口通過管路連通，且在凝結(jié)水出口與預(yù)熱器17的進入口之間的管路上安裝有凝結(jié)水泵15；凝汽器9與一冷卻塔12連接，以使通過該冷卻塔12將冷凝熱排入大氣。過熱器4、蒸發(fā)器23、省煤器21和預(yù)熱器17的排出口均位于相應(yīng)的過熱器4、蒸發(fā)器23、省煤器21和預(yù)熱器17的進入口的上方。

第二鍋爐的進風(fēng)口下安裝有一第一鼓泡床流化風(fēng)機22，第二鍋爐的出風(fēng)口通過第二管路25與第一鍋爐的進風(fēng)口連通，且在第二管路25上安裝有一第一除塵器7，第一除塵器7的灰塵出口與第二鍋爐和第三鍋爐之間的溢流管5連通。

第一鍋爐的出風(fēng)口通過第三管路26與第二余熱鍋爐30連通，第二余熱鍋爐30的壓力p2為9.8mpa≤p2＜13.7mpa。。在第三管路26上安裝有第二除塵器6；第二除塵器6的灰塵出口與第二鍋爐和第一鍋爐之間的溢流管5連通。

第四鍋爐的進風(fēng)口下安裝有一第二鼓泡床流化風(fēng)機19，第四鍋爐的出風(fēng)口通過第四管路27與第三鍋爐的進風(fēng)口連通，且在第四管路27上安裝有第三除塵器14；第三鍋爐的出風(fēng)口通過第五管路28與第一余熱鍋爐29連通，第一余熱鍋爐29的壓力p1為3.8mpa≤p1＜5.3mpa。且在第五管路28上安裝有第四除塵器13；第三除塵器14和第四除塵器13的灰塵出口均與第三鍋爐與第四鍋爐之間的溢流管5連通。

物料料斗3與第一鍋爐連通；第四鍋爐的筒體下形成有冷渣口，冷渣口通過冷渣管路18通向第四鍋爐外；

相鄰第一鍋爐、第二鍋爐、第三鍋爐和第四鍋爐的筒體之間連通有溢流管5，其中，溢流管5的一端與相鄰鍋爐中位置較高鍋爐的筒體上部連通，溢流管5的另一端與相鄰鍋爐中位置較低鍋爐的筒體下部連通，且溢流管5兩端的連通處均位于相應(yīng)鍋爐內(nèi)的過濾網(wǎng)的下方。

1)本發(fā)明實施例做功工質(zhì)流程

凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵15加壓后進入預(yù)熱器17與最低溫物料進行換熱升溫，然后進入除氧器16除氧形成除氧水，除氧水經(jīng)給水泵20加壓進入省煤器21中與次低溫物料進行換熱升溫，形成飽和水，飽和水進入汽包8，在汽包中，飽和水經(jīng)汽包的下降管進入蒸發(fā)器23與次高溫物料進行換熱汽化，形成汽水混合物，汽水混合物再回到汽包8形成飽和蒸汽，飽和蒸汽由汽包8引出進入過熱器4與高溫物料進行換熱，升溫為過熱蒸汽，過熱蒸汽離開過熱器4進入汽輪機10膨脹做功，并經(jīng)發(fā)電機11發(fā)電，汽輪機乏汽進入凝汽器9冷凝，冷凝熱由冷卻塔12排入大氣，冷凝水進入凝結(jié)水泵15加壓進入下一次做功循環(huán)。

2)本發(fā)明實施例流化介質(zhì)流程

低溫鼓泡床流化介質(zhì)流程1：冷空氣經(jīng)第二鼓泡床流化風(fēng)機19加壓進入第四鍋爐的鼓泡床風(fēng)倉1，再經(jīng)風(fēng)帽2進入該第四鍋爐的筒體內(nèi)，并對第四鍋爐的筒體內(nèi)的低溫物料進行流化，流化介質(zhì)(空氣)離開第四鍋爐后經(jīng)第三除塵器14除塵后進入省煤器21所在的第三鍋爐內(nèi)，并經(jīng)風(fēng)帽進入第三鍋爐的筒體內(nèi)，對第三鍋爐的筒體內(nèi)的次低溫物料進行流化；離開第三鍋爐后，流化介質(zhì)經(jīng)第四除塵器13除塵，形成干凈的中溫空氣，中溫空氣最終送去中溫氣體余熱鍋爐產(chǎn)生中壓蒸汽，即第一余熱鍋爐29。

高溫鼓泡床流化介質(zhì)流程2：冷空氣經(jīng)第一鼓泡床流化風(fēng)機22加壓進入第二鍋爐的鼓泡床風(fēng)倉1，再經(jīng)風(fēng)帽2進入蒸發(fā)器23所在第二鍋爐的筒體內(nèi)對次高溫物料進行流化，流化介質(zhì)離第二鍋爐后經(jīng)第一除塵器7除塵后進入第一鍋爐的筒體內(nèi)，對最高溫物料進行流化，離開第一鍋爐后，流化介質(zhì)經(jīng)第二除塵器6除塵，形成干凈的高溫空氣，高溫空氣最終送去高溫氣體余熱鍋爐產(chǎn)生高壓蒸汽，即第二余熱鍋爐30。

3)本發(fā)明實施例高溫顆粒流程

高溫顆粒由物料料斗3進入溫度最高的過熱器所在的第一鍋爐，高溫顆粒在第一鍋爐內(nèi)與過熱器4中的過熱蒸汽及流化介質(zhì)(空氣)進行換熱，然后高溫顆粒經(jīng)溢流管5進入溫度次高的蒸發(fā)器所在的第二鍋爐，在第二鍋爐中，高溫顆粒與蒸發(fā)器內(nèi)的飽和水及流化介質(zhì)進行換熱。高溫顆粒再經(jīng)溢流管5進入溫度次低的省煤器21所在第三鍋爐，在第三鍋爐中與省煤器21中的未飽和水及流化介質(zhì)進行換熱，接著經(jīng)溢流管5進入溫度最低的預(yù)熱器17所在的第四鍋爐，在第四鍋爐中與預(yù)熱器17中的凝結(jié)水及流化介質(zhì)進行換熱，最后由冷渣管路18排出整個階梯式多梯級床溫鼓泡床換熱裝置。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷采用的技術(shù)方案是：

1、在原有雙流化床裝置中，兩個流化床固體顆粒和流化介質(zhì)均為串聯(lián)：固體顆粒離開高溫床后經(jīng)落灰管直接進入低溫床，低溫床流化介質(zhì)離開低溫床后經(jīng)高溫床風(fēng)帽直接進入高溫床。這種雙串聯(lián)結(jié)構(gòu)決定了串聯(lián)級數(shù)越多，流化風(fēng)阻力越大，耗電越多，風(fēng)帽磨損越嚴重，因此，只設(shè)置雙層流化床。本發(fā)明改變相鄰流化床之間的聯(lián)結(jié)方式，采用4個階梯狀的鍋爐實現(xiàn)固體顆粒的多梯級床溫，相鄰兩級鍋爐固體顆粒串聯(lián)：位于上方的鍋爐通過中間溢流管進入相鄰的位于下方的鍋爐。但所有相鄰鍋爐的流化氣體并不全部采用串聯(lián)方式，各個鍋爐的流化介質(zhì)分別在各個鍋爐中獨立進出，最多兩級相鄰鍋爐采用串聯(lián)形式，且與其他鍋爐流化氣體的流動相互獨立，兩級相鄰鍋爐采用串聯(lián)時，由低溫鍋爐出來的流化氣體先進入除塵器利用旋風(fēng)分離氣固，再進入相鄰的較高溫的鍋爐，以降低高溫鍋爐風(fēng)帽堵塞及磨損的概率。

2、將鼓泡床(鍋爐)流化介質(zhì)串聯(lián)改為并聯(lián)后，可以采用4個床溫逐漸降低的鼓泡床換熱器來更好地實現(xiàn)顆粒與做功工質(zhì)的梯級換熱。采用4個鍋爐(鼓泡床)依次實現(xiàn)對工質(zhì)的過熱器換熱、蒸發(fā)器換熱、省煤器換熱以及凝結(jié)水預(yù)熱器換熱，這種結(jié)構(gòu)使余熱傳遞過程的梯級程度在不增加動力消耗的前提下有了大幅度改善，傳熱過程冷熱源不可逆損失大幅度降低，余熱利用率可提高20％-30％。

3、在本發(fā)明的階梯式多梯級床溫換熱裝置中，位于最下方的鍋爐可以利用顆粒低溫余熱單獨加熱進入除氧器前的凝結(jié)水，使顆粒溫度降至接近100℃左右的低溫，余熱回收率大幅度提高。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。