專利名稱：一種灰渣冷卻分選裝置以及使用該裝置的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于循環(huán)流化床鍋爐高溫灰渣冷卻領(lǐng)域，提供了一種循環(huán)流化床鍋爐高溫 灰渣的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
冷渣器(包括有受熱面的冷渣器)本身是一個(gè)過(guò)程特殊的換熱裝置。與表面式換 熱器不同的是，冷渣器絕大多數(shù)換熱表面都與高濃度的固體顆粒接觸換熱。因而形成的換 熱效果比非接觸性換熱要強(qiáng)烈。冷渣器的型式根據(jù)冷卻原理可分為非機(jī)械式和機(jī)械式兩種。非機(jī)械式冷渣器主要 有風(fēng)水冷流化冷渣器及氣槽式冷渣機(jī)等。機(jī)械式冷渣器的主要形式有水冷絞龍式、水冷滾 筒式以及高強(qiáng)鋼帶式等。目前，在大型循環(huán)流化床鍋爐上應(yīng)用較多的冷渣器是風(fēng)水冷流化 冷渣器和滾筒冷渣器。這兩種換熱器在工作方式和結(jié)構(gòu)上差距甚大，但從換熱的角度看工 作過(guò)程是相近的。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器實(shí)際是一個(gè)小的流化床，這種冷渣器利用流化床的氣固二相流動(dòng) 特性冷卻高溫爐渣，以風(fēng)冷為主，水冷為輔。在結(jié)構(gòu)上一般分為3個(gè)分室，第一個(gè)分室采用 氣力選擇性冷卻，在氣力冷卻灰渣的過(guò)程中還可以把較細(xì)的底渣(未燃燼的細(xì)顆粒，未反 應(yīng)的石灰石顆粒等)重新送回燃燒室，實(shí)現(xiàn)選擇性排渣；第二、第三分室內(nèi)布置埋管受熱面 與灰渣進(jìn)行熱交換，可以把渣冷卻到盡可能低的溫度，如120°C以下，然后排至輸渣系統(tǒng)。譚 斌等(譚斌，聶立，姚本榮，循環(huán)流化床鍋爐冷渣器運(yùn)行問題及改進(jìn)措施，東方電氣評(píng)論，第 19卷第4期，2005年12月)認(rèn)為只要燃料粒度得到有效控制的時(shí)候，風(fēng)水聯(lián)合量卻冷渣器 完全能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，可靠性也很高。滾筒式冷渣器可分為進(jìn)渣室、冷渣通道和出渣室三部分，冷軋通道中設(shè)有冷卻機(jī) 構(gòu)。滾筒冷渣器都是傾斜安裝，高溫爐渣進(jìn)入滾筒后，沿其內(nèi)壁螺旋槽道或者多棱管道前 進(jìn)，內(nèi)外筒夾套內(nèi)或者多棱管道之間的間隙內(nèi)通過(guò)冷卻水與熱渣進(jìn)行熱交換，同時(shí)可接入 風(fēng)冷系統(tǒng)，將900°C熱渣冷卻到150°C或者更低。滾筒轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)可調(diào)，筒體在很低的轉(zhuǎn)速下， 如2rpm，即可達(dá)到額定出力，大大減少了渣通道的磨損。滾筒冷渣器的共同優(yōu)點(diǎn)是磨損小，維護(hù)量小，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。缺 點(diǎn)是對(duì)灰渣沒有選擇性；進(jìn)渣口容易漏渣，冷卻水流量控制要求嚴(yán)格，有些型式的滾筒冷渣 器換熱量略低且外形尺寸略大。這種冷渣器目前應(yīng)用范圍很廣。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器與滾筒式冷渣器優(yōu)缺點(diǎn)的比較劉德昌等(劉德昌，楊海平，張世紅，陳漢平，胡昆，循環(huán)流化床鍋爐冷渣器的適應(yīng) 性和選擇，第一屆中國(guó)循環(huán)流化床燃燒理論與技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2007. 12，?？?，pp733) 和武建忠等(武建忠，趙勇綱，趙忠生，循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用滾筒式冷渣排渣技術(shù)的可行性 分析，內(nèi)蒙古電力技術(shù)，INNER MONGOLIAELECTRIC 20P0WER 2007年第25卷第1期)總結(jié) 了幾種冷渣器的優(yōu)缺點(diǎn)，主要觀點(diǎn)包括風(fēng)水冷流化床冷渣器優(yōu)缺點(diǎn)
3
該冷渣器利用風(fēng)與熱渣之間流化直接傳熱和熱渣與水冷受熱面之間的間接傳熱， 將灰渣從950°C左右降到150°C左右。
風(fēng)水冷流化床冷渣器的優(yōu)點(diǎn) 傳熱效果好，無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，選擇正確，事故率低； 灰渣物理顯熱回收率高； 通過(guò)選擇床，將細(xì)灰送入燃燒室上部，作為循環(huán)床料； 冷渣器與鍋爐本體聯(lián)為一體，占地面積?。?對(duì)燒優(yōu)質(zhì)煤和特大型循環(huán)流化床鍋爐(300MWe 600MWe)比較適應(yīng)。缺點(diǎn) 對(duì)灰渣的粒度及分布和渣量有一定要求，粒度大小及分布和灰渣量不能與設(shè)計(jì) 工況相差太大。否則帶來(lái)許多嚴(yán)重的運(yùn)行問題； 要求專用風(fēng)機(jī)，運(yùn)行電耗較高； 有水冷受熱面磨損問題； 對(duì)運(yùn)行操作水平要求較高。滾筒式冷渣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 對(duì)灰渣粒度及分布和渣量適應(yīng)性比較好； 對(duì)燒劣質(zhì)煤和灰渣粒度與設(shè)計(jì)工況偏差較大的循環(huán)流化床鍋爐(30(MWe以下 鍋爐)比較適應(yīng)； 滾筒冷渣機(jī)滾動(dòng)速度慢，電機(jī)功率小，省電； 對(duì)運(yùn)行操作水平要求不高，有傻瓜冷渣器之稱，運(yùn)行事故少； 與流化床冷渣器相比，磨損較輕。缺點(diǎn) 灰渣顯熱回收效果沒有風(fēng)水冷流化床冷渣器好。被加熱了的冷卻水一般送入除 氧器，汽輪機(jī)抽汽減少，電廠循環(huán)熱效率降低； 滾筒冷渣器與鍋爐本體分置布置，一般布置在鍋爐房零米平臺(tái)，占地面積較 大； 密封效果沒有風(fēng)水冷流化床冷渣器好，有漏水、漏渣問題。本發(fā)明的技術(shù)本質(zhì)在于采集了流化床風(fēng)水聯(lián)合冷渣器選擇性冷卻的優(yōu)點(diǎn)和滾筒 冷渣器冷渣能力強(qiáng)、對(duì)灰渣適應(yīng)性好等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，拋棄了流化床風(fēng)水聯(lián)合冷渣器畏懼大顆 粒的缺點(diǎn)和滾筒冷渣器部分大小一攬子冷卻的缺點(diǎn)。技術(shù)路線上可以走以滾筒冷渣器為主 和以流化床風(fēng)水聯(lián)合冷卻冷渣器兩條路線。兩者的區(qū)別在于在哪個(gè)尺寸上分割進(jìn)入冷渣器 的顆粒尺寸，如以10mm作為分割尺寸，則以流化床冷渣器為主，滾筒冷渣器冷卻大顆?；?渣。這種情況下流化床冷渣器承擔(dān)主要冷渣任務(wù)。如果以2mm作為分割尺寸，則以滾筒冷 渣器為主，流化床冷渣器作為細(xì)灰冷渣器，冷卻后的飛灰送回爐膛。還可以其他尺寸作為進(jìn) 入冷渣器的分割尺寸，此時(shí)，流化床冷渣器和滾筒冷渣器的冷渣任務(wù)按照分割尺寸確定?，F(xiàn) 以2mm作為分割尺寸說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。小于2mm顆粒進(jìn)入流化床冷渣器，大于2mm顆粒 進(jìn)入滾筒冷渣器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明集合了流化床風(fēng)水聯(lián)合冷渣器選擇性冷卻的優(yōu)點(diǎn)和滾筒冷渣器冷渣能力 強(qiáng)、對(duì)灰渣適應(yīng)性好等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，拋棄了流化床風(fēng)水聯(lián)合冷渣器畏懼大顆粒的缺點(diǎn)和滾筒 冷渣器部分大小一攬子冷卻的缺點(diǎn)。能充分發(fā)揮出風(fēng)水聯(lián)合冷卻流化床冷渣器和滾筒冷渣 器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明為一種灰渣冷卻裝置以及使用該裝置的循環(huán)流化床鍋爐?；以鋮s裝置由 熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)、滾筒冷渣器(6)、流化床換熱器(5)三部分構(gòu)成。其特征在于利用熱灰 分選機(jī)構(gòu)(2)中的分選篩條(10)系列實(shí)現(xiàn)顆粒按粒度分級(jí)，并按尺寸分割分別冷卻。熱灰分選機(jī)構(gòu)⑵中的分選篩條(9)系列由不同間距的梳齒形分選篩條(10)縱 向排列構(gòu)成，分選篩條(10)與豎直軸線的夾角，即安裝角大于顆粒安息角。分選篩條(10) 材質(zhì)由耐磨、耐高溫金屬組成，并由分選篩條支撐構(gòu)建(13)固定在熱灰分選機(jī)構(gòu)內(nèi)壁上。來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐排渣管(1)的熱灰(9)經(jīng)過(guò)熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)將熱灰分成大 顆粒和小顆粒兩大類，經(jīng)過(guò)分離的大顆粒(14)經(jīng)滾筒冷渣器進(jìn)口管(3)進(jìn)入滾筒冷渣器 (6)；經(jīng)過(guò)分離的小顆粒(12)經(jīng)流化床換熱器進(jìn)口管(4)進(jìn)入流化床換熱器(5)放出熱量 后隨流化空氣一起經(jīng)出口管(7)送回循環(huán)流化床鍋爐爐膛。大于分離粒度的顆粒由事故排 渣口 (8)排出。本熱灰分選機(jī)構(gòu)用于循環(huán)流化床鍋爐的熱灰處理，按照循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)灰的 技術(shù)特征設(shè)置熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)的安裝參數(shù)，循環(huán)灰的不同物理化學(xué)特征決定了縱向排列 分選篩條(10)數(shù)量和分選篩條(10)安裝角。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于1.對(duì)熱灰進(jìn)行高溫分離?，F(xiàn)有的流化床風(fēng)水冷渣器只能冷卻10_以下顆粒，對(duì)顆 粒度十分敏感。而小于2mm顆粒是循環(huán)流化床顆粒循環(huán)的主要顆粒尺寸范圍，尤其是0. 1 0. 2mm之間的顆粒是調(diào)整爐內(nèi)循環(huán)和爐內(nèi)傳熱的關(guān)鍵尺寸范圍。只要能實(shí)現(xiàn)按顆粒尺寸的 高溫分離，就能充分發(fā)揮出風(fēng)水聯(lián)合冷卻流化床冷渣器和滾筒冷渣器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。2.按照循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)灰的技術(shù)特征設(shè)置的新風(fēng)水聯(lián)合冷卻流化床冷渣器 上，設(shè)置了不參加鍋爐循環(huán)獨(dú)立的排渣系統(tǒng)、冷卻后的循環(huán)灰回送系統(tǒng)和按照細(xì)顆?；以?傳熱特點(diǎn)布置的鼓泡床受熱面冷卻灰渣。3.按照一定比例分割后的大顆粒(如大于2mm)進(jìn)入滾筒冷渣器，按照寬篩分循環(huán) 流化床灰渣顆粒的原始質(zhì)量分布，可以大幅度提高滾筒冷渣器的冷渣適應(yīng)量。4.由于熱灰實(shí)現(xiàn)按尺寸分割分別冷卻，細(xì)灰經(jīng)流化床冷渣器送回爐膛、粗渣冷卻 后另作它用的技術(shù)路線，有效地制約了滾筒冷渣器的粉塵污染。5.由于氣固流化床冷卻能力高于顆粒流的對(duì)流傳熱，顆粒分級(jí)冷卻可以有效降低 冷渣器體積，方便鍋爐島設(shè)計(jì)和鍋爐運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明的灰渣冷卻裝置。其中，循環(huán)流化床鍋爐排渣管1、熱灰分選機(jī)構(gòu)2、 滾筒冷渣器進(jìn)口管3、流化床換熱器進(jìn)口管4、流化床換熱器5、滾筒冷渣器6、出口管7、事故 排渣口 8。
圖2是熱灰分選機(jī)構(gòu)。其中，來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐的熱灰9。分離不同粒徑顆粒的 分選篩條組10，上蓋板11，進(jìn)入流化床冷渣器的小顆粒12，分選篩條支撐構(gòu)建13，進(jìn)入滾筒 冷渣器的大顆粒14。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 只采用流化床冷渣器。入爐燃料中大顆粒較少時(shí)(10mm以上顆粒質(zhì)量百分比不超過(guò)總灰量的5% )，只采 用流化床冷渣器。此時(shí)與使用流化床冷渣器的循環(huán)流化床鍋爐一樣，冷渣器及其與鍋爐連 接和鍋爐島布置沒有任何變化，分選出來(lái)的大顆粒可以經(jīng)自然冷卻后進(jìn)入冷渣外運(yùn)渠道。實(shí)施例2 某循環(huán)流化床鍋爐冷渣排放量100t/h，入爐燃料中超過(guò)10mm顆粒占總顆粒質(zhì)量 的23%。以8mm為灰渣尺寸分割點(diǎn)，此時(shí)大顆粒約占總質(zhì)量的30%。熱灰分選機(jī)構(gòu)采用采用直徑15mm耐高溫耐磨金屬條，與水平夾角50度布置3層。 第一層節(jié)距35mm，將大于20mm顆粒分選出去；第二層節(jié)距27mm，將大于12mm的顆粒分選出 去；第三層節(jié)距23mm，將大于8mm顆粒分選出去。配用灰渣進(jìn)出口中心距4m，直徑1. 4m的4分倉(cāng)水冷滾筒冷渣器，在轉(zhuǎn)速為9rpm時(shí) 可以將25000kg/h灰量從850°C冷卻到160°C。流化床冷渣器按3分倉(cāng)設(shè)計(jì)，從循環(huán)流化床鍋爐出來(lái)的灰渣首先進(jìn)入空倉(cāng)，在流 化風(fēng)的作用下進(jìn)入冷卻倉(cāng)1和冷卻倉(cāng)2，與該處的換熱表面換熱。進(jìn)入冷渣器的灰渣分為粗 渣和細(xì)渣，粗渣換熱后經(jīng)正常排渣口排出，細(xì)渣被流化風(fēng)攜帶經(jīng)回風(fēng)管送回爐膛。實(shí)施例3 某循環(huán)流化床鍋爐冷渣排放量200t/h，入爐燃料中超過(guò)10mm顆粒占總顆粒質(zhì)量 的23%。以4mm為灰渣尺寸分割點(diǎn)，此時(shí)大顆粒約占總質(zhì)量的50%。熱灰分選機(jī)構(gòu)采用采用直徑15mm耐高溫耐磨金屬條，與水平夾角50度布置5層。 第一層節(jié)距35mm，將大于20mm顆粒分選出去；第二層節(jié)距27mm，將大于12mm的顆粒分選出 去；第三層節(jié)距23mm，將大于8mm顆粒分選出去；第四層節(jié)距21mm，將大于6mm顆粒分選出 去；第五層節(jié)距19mm，將大于4mm顆粒分選出去。配用灰渣進(jìn)出口中心距4m，直徑1. 4m的4分倉(cāng)水冷滾筒冷渣器4個(gè)，在轉(zhuǎn)速為 9rpm時(shí)可以將25000kg/h灰量從850°C冷卻到160°C。流化床冷渣器按3分倉(cāng)設(shè)計(jì)，從循環(huán)流化床鍋爐出來(lái)的灰渣首先進(jìn)入空倉(cāng)，在流 化風(fēng)的作用下進(jìn)入冷卻倉(cāng)1和冷卻倉(cāng)2，與該處的換熱表面換熱。進(jìn)入冷渣器的灰渣分為粗 渣和細(xì)渣，粗渣換熱后經(jīng)正常排渣口排出，細(xì)渣被流化風(fēng)攜帶經(jīng)回風(fēng)管送回爐膛。
權(quán)利要求
一種灰渣冷卻裝置，灰渣分選裝置由熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)、滾筒冷渣器(6)、流化床換熱器(5)三部分構(gòu)成；其特征在于利用熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)中的分選篩條(10)系列實(shí)現(xiàn)顆粒按粒度分級(jí)，并按尺寸分割分別冷卻。
2.—種權(quán)利要求1所述的熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)中的分選 篩條(10)系列由不同間距的梳齒形分選篩條(10)縱向排列構(gòu)成，分選篩條(10)與豎直軸 線的夾角，即安裝角大于顆粒安息角；分選篩條(10)由耐磨耐高溫材料或耐磨水冷構(gòu)件組 成，并由分選篩條支撐構(gòu)件(13)固定在熱灰分選機(jī)構(gòu)內(nèi)壁上。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐的熱灰分選工藝，其特征在于來(lái)自循 環(huán)流化床鍋爐排渣管(1)的熱灰(9)經(jīng)過(guò)熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)將熱灰分成大顆粒和小顆粒兩 大類，經(jīng)過(guò)分離的大顆粒(14)經(jīng)滾筒冷渣器進(jìn)口管(3)進(jìn)入滾筒冷渣器(6)；經(jīng)過(guò)分離的 小顆粒(12)經(jīng)流化床換熱器進(jìn)口管(4)進(jìn)入流化床換熱器(5)放出熱量后隨流化空氣一 起經(jīng)出口管(7)送回循環(huán)流化床鍋爐爐膛；大于分離粒度的顆粒由事故排渣口(8)排出。
4.一種使用權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐，其特征在于按照循環(huán)流化床鍋爐排 渣的技術(shù)特征設(shè)置灰渣冷卻裝置，根據(jù)熱灰分選機(jī)構(gòu)(2)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定滾筒冷渣和流 化床冷渣的質(zhì)量比和冷卻能力要求；鍋爐排渣的物理特征決定了縱向排列分選篩條(10) 的分割尺寸、層數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冷卻循環(huán)流化床鍋爐高溫灰渣的裝置，屬于循環(huán)流化床鍋爐高溫灰渣冷卻領(lǐng)域。該裝置由熱灰分選機(jī)構(gòu)、滾筒冷渣器、流化床換熱器三部分構(gòu)成。來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐排渣管的熱灰經(jīng)過(guò)熱灰分選機(jī)構(gòu)將熱灰分成大顆粒和小顆粒兩大類，大顆粒經(jīng)滾筒冷渣器進(jìn)口管進(jìn)入滾筒冷渣器；小顆粒經(jīng)流化床換熱器進(jìn)口管進(jìn)入流化床換熱器放出熱量后隨流化空氣一起經(jīng)出口管送回循環(huán)流化床鍋爐爐膛。其優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)熱灰進(jìn)行高溫分離，能充分發(fā)揮出風(fēng)水聯(lián)合冷卻流化床冷渣器和滾筒冷渣器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。由于熱灰實(shí)現(xiàn)按尺寸分割分別冷卻，細(xì)灰經(jīng)流化床冷渣器送回爐膛、粗渣冷卻后另作它用的技術(shù)路線，有效地制約了滾筒冷渣器的粉塵污染。顆粒分級(jí)冷卻可以有效降低冷渣器體積，方便鍋爐設(shè)計(jì)和鍋爐運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23J1/06GK101900344SQ20091014378
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者劉柏謙, 王立剛 申請(qǐng)人:劉柏謙;王立剛