CN101101113A - 复合式冷渣装置 - Google Patents

Abstract

一种复合式冷渣装置适用于循环流化床锅炉炉渣的冷却。本冷渣装置包括冷渣室、风室、水冷绞龙冷渣机等，冷渣室内布置有2个分隔墙，将冷渣室分成3个上部相通的冷却仓；第2个分隔墙下部开有炉渣流动的通孔，入口第一个冷却仓为喷动床结构，底部布置密孔式布风板，密孔式布风板上开有主大渣排放管，沿主大渣排放管出口处布置一个小型水冷绞龙冷渣机；后面2个冷却仓内布置水冷管束，底部布置风帽式布风板；各冷却仓底部均安装有事故大渣排放管，返料排气管的一端安装在冷渣室顶部的前端。本发明装置集中了现有多种冷渣装置的技术优点，适应循环流化床锅炉给煤粒度大的要求，能够满足循环流化床锅炉实际运行与大型化发展的需要。

Description

复合式冷渣装置

技术领域

本发明涉及一种火力电站锅炉的冷渣装置，适用于循环流化床锅炉炉渣的冷却。

背景技术

目前，随着国内多台300MW级循环流化床燃煤锅炉成功商业化以及国内600MW超临界循环流化床锅炉进入研究开发阶段，循环流化床锅炉技术向高参数大型化方向进程加快，锅炉炉膛内的气固流动特性发生重要变化，要求对应的冷渣器必须适应高参数循环流化床锅炉的要求。在未来大型冷渣器的运行中，排渣中细颗粒的回收更加重要，冷渣器内换热模式从风冷向水冷方式转变，在此基础上适应中国特殊的燃煤条件，提高冷渣器对于底渣粒度的适应性，从而保证冷渣器的安全稳定运行。

然而，国内目前使用的大型冷渣器主要有引进美国FW公司的选择性流化床冷渣器、法国ALSTOM公司的溢流式流化床冷渣器、国内开发设计的气槽式冷渣器以及水冷滚筒冷渣器等。这些现有技术在设计和运行中存在以下一种或多种缺点：风冷比例太大、底渣流动性不好、大渣冷却不够、细颗粒回收效果不好等，导致实际运行中经常出现堵渣、结焦、出力不足、影响炉内燃烧等问题，不能满足循环流化床锅炉实际运行与大型化发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种复合式冷渣装置，该装置集中了现有多种冷渣装置的技术优点，在保证炉渣冷却效果的同时，控制风冷比例，对细颗粒回收效果好，适应循环流化床锅炉机组给煤粒度大的要求，实现炉渣的顺利排放，防止炉渣堵塞、结焦。

本发明技术方案如下：

本发明装置包括冷渣室、风室、密孔式布风板、风帽式布风板、进渣管、返料排气管、主排渣管、主大渣排放管、事故大渣排放管、水冷绞龙冷渣机、旋转排渣阀、水冷管束及进出口联箱，其特征在于：冷渣室内布置有2个高度不等的分隔墙，将冷渣室分成3个上部相通的冷却仓；冷渣装置的冷渣室由框架构成或由框架与膜式水冷壁联合构成，沿炉渣流动方向的第2个分隔墙下部开有炉渣流动的通孔，各水冷冷却仓底部布置风帽式布风板；炉渣入口冷却仓为喷动床结构，其底部布置密孔式布风板，密孔式布风板上布置主大渣排放管，沿主大渣排放管出口处横向布置一个小型水冷绞龙冷渣机，用以冷却大渣；进渣管安装在冷渣室一侧面的左上部，并与冷渣室内的炉渣入口冷却仓相通；主排渣管入口端安装在与冷渣室炉渣入口侧面相对的另一侧面的下部，并与冷渣室内相应的冷却仓相通，主排渣管的出口端装有旋转排渣阀；各冷却仓底部均安装有与对应冷却仓相通的事故大渣排放管，返料排气管的一端安装在冷渣室顶部的前端，另一端与锅炉炉膛相连通，2个水冷冷却仓内分别布置有水冷管束。

本发明的工作原理如下：

循环流化床锅炉的高温炉渣首先由冷渣装置进渣管进入炉渣入口冷却仓，进入炉渣入口冷却仓的炉渣受到来自风室流化风的作用，一方面与温度相对较低的冷风进行热交换而降温；另一方面，通过溢流与抛射作用，质量小与流动性好的细炉渣会翻越分隔墙进入第一水冷冷却仓，而较大粒径的炉渣则通过主大渣排放管进入水冷绞龙冷渣机冷却排出。在炉渣入口冷却仓内，通过喷动床结构，一方面使细颗粒分离，另一方面使大颗粒振动流动进入主大渣排放管，防止了大颗粒静止不动而堵塞炉渣入口冷却仓。进入第一水冷冷却仓的细炉渣在流化风和水冷管束的共同作用下继续冷却。由于控制了第一水冷冷却仓的风量而使该仓内的炉渣只达到微鼓泡床状态，所以炉渣在第一水冷冷却仓冷却以后只能穿过第一水冷冷却仓和第二水冷冷却仓之间分隔墙底部的方形通孔进入第二水冷冷却仓；进入第二水冷冷却仓中的炉渣在风冷和水冷的共同作用下降到100～150℃，最后溢流进入主排渣管，并由旋转排渣阀控制排出。一些未燃尽的细煤粉及未完全利用的石灰石粉和热烟气一起通过返料排气管返回炉膛。整个冷渣装置的风冷比例控制在20％～30％之间。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

1)本发明装置集中了现有多种冷渣装置——选择性流化床冷渣器、溢流式流化床冷渣器、气槽式冷渣器和机械式冷渣器的技术优点，实现不同结构的良好配合，从而满足了实际运行的需要，取得了炉渣冷却与排放的良好效果。

2)采用多仓式流化床结构，对于炉渣内的粗渣、细渣及飞灰分别控制，极大地提高了流化床冷渣器对底渣粒度的适应性，适应目前中国国内的给煤粒度要求；炉渣入口冷却仓和第一水冷冷却仓之间采用喷动溢流流动，保证了粗渣、细渣的合理分离处理，使得大粒径灰渣不会翻越分隔墙进入下一冷却仓，而经过炉渣入口冷却仓内主大渣排放管进入水冷绞龙冷渣机冷却后排出，防止后续仓室大颗粒堵塞，使小粒径的灰渣在后面的冷却仓内有尽量多的停留时间，增强冷却效果。

3)应用微鼓泡流态化技术，可维持很低的冷却风量，部分细灰仍可返回炉膛；通过各仓内风量配比与床料高度的不同，通过各仓之间的“底流”或“溢流”结构，有效控制底渣的定向流动与传热。

4)在冷渣装置运行中，严格控制用风量，换热模式主要采用水冷换热，水冷换热量占总体换热量的70％～80％，冷却水可采用锅炉给水、凝结水或工业除盐水。

5)分隔墙高度的变化以及风量的控制使用充分考虑了细颗粒或细灰的扬析夹带作用，保证了一定细颗粒的回收与冷渣装置的总体出力效果。

6)本发明装置结构简单，可以在现有风水联合冷却冷渣器上进行小规模改造，即可适应较宽的锅炉给煤粒度范围，保证冷渣器的正常出力运行。

附图说明

图1为发明装置实施例1的总体结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1中的B-B剖视图；

图4为图1中的C-C剖视图；

图5为发明装置实施例2的总体结构示意图；

图6为图5中的D-D剖视图；

图7为图5中的E-E剖视图；

图8为发明装置实施例3的总体结构示意图。

图1至图8中，1进渣管，2炉渣入口冷却仓，3返料排气管，4第一分隔墙，5第一水冷冷却仓，6第二分隔墙，7第二水冷冷却仓，8冷渣室，8-1框架，8-2保温层，8-3耐火层，8-4膜式水冷壁，9主排渣管，10旋转排渣阀，11事故大渣排放管，12水冷管束，13底部通孔，14风帽式布风板，15风帽，16水冷绞龙冷渣机，17风室，18主大渣排放管，19密孔式布风板，20钢梁，21冷却水进口联箱，22冷却水出口联箱。

具体实施方式

下面结合说明书附图中图1至图8对本发明装置予以详细说明。

实施例1

本实施例的一种复合式冷渣装置如图1、图2、图3和图4所示，其冷渣室8的框架8-1由钢板、角钢、槽钢焊接成一方形体，内掺保温层8-2和耐火层8-3，冷渣室8内布置有与炉渣流动方向相垂直的第一分隔墙4和第二分隔墙6，第一分隔墙4和第二分隔墙6将冷渣室8的内部空间分为上部相通的三个冷却仓：左端的冷却仓为炉渣入口冷却仓2，中间的冷却仓为第一水冷冷却仓5，右端的冷却仓为第二水冷冷却仓7；各冷却仓下部均布置有独立的风室17。其中，炉渣入口冷却仓底部左侧布置有密孔式布风板19，比水冷冷却仓底部的风帽式布风板14水平高出0.3～1m，密孔式布风板19上部布置直口加速段与右侧倾斜面，密孔式布风板19上密孔呈梅花型错排布置，孔径大小为3～6mm，密孔式布风板19的面积与炉渣入口冷却仓2上部直段横截面的面积比为0.2～0.7，密孔式布风板19的倾斜度为0～10°，密孔式布风板19上布置有主大渣排放管18，其出口方向布置一变节距的水冷绞龙冷渣机16，沿冷渣装置宽度方向横向布置。第一分隔墙4和第二分隔墙6的高度为1.6～2.2m，充分考虑气流的夹带扬析作用，分隔墙高度沿炉渣流动方向逐渐降低，上部自由空域高度逐渐增大，分隔墙高度变化控制在50～200mm之间；第二分隔墙6下部开有方形通孔13，其高度为300～600mm，宽度为冷渣室室内宽度的1/4至冷渣室室内宽度，底部通孔13底线距风帽式布风板高度为100～500mm。进渣管1装在冷渣室8一侧面的左上部，并与炉渣入口冷却仓2相通；主排渣管9安装在与冷渣室炉渣入口侧面相对的另一侧面的下部，并与第二水冷冷却仓7相通；主排渣管9的出口端装有旋转排渣阀10；返料排气管3的一端安装在冷渣室8顶部的前端，另一端与锅炉炉膛连通；各冷却仓底部分别装有与对应冷却仓相通的事故大渣排放管11。在第一水冷冷却仓5和第二水冷冷却仓7内设有水冷管束12，冷却水进口联箱21和出口联箱22被钢梁20悬吊于冷渣室外部且与水冷管束12相联接，钢梁20用螺栓固定在冷渣室8的框架8-1上，水冷管束12内冷却水沿灰渣流动方向逆流流动，增大传热温差，提高了换热效果，冷却水可采用锅炉给水、凝结水或工业除盐水。

实施例2

本实施例的一种复合式冷渣装置如图5、图6和图7所示，结构上与实施例1的区别是：冷渣装置中冷渣室8有四个组成部分，由框架8-1、保温层8-2、耐火层8-3、膜式水冷壁8-4组成。炉渣入口冷却仓2的四周壁面以及炉渣进出口墙面均为框架8-1结构，框架8-1由钢板、角钢、槽钢焊接而成，内衬保温层8-2和耐火层8-3；而第一水冷冷却仓5和第二水冷冷却仓7的前后墙与上壁面均由膜式水冷壁8-4构成，膜式水冷壁8-4与框架8-1焊接连接配合。膜式水冷壁8-4的布置增加了整个冷渣装置的受热面，提高了炉渣的冷却效果。其他结构布置和配合与实施例1相同。

实施例3

本实施例的一种复合式冷渣装置如图8所示，结构上与实施例1的区别是：炉渣入口冷却仓2的结构布置中，密孔式布风板19位于炉渣入口冷却仓2底部中心位置，密孔式布风板19的面积与炉渣入口冷却仓2上部直段横截面的面积比为0.2～0.7，密孔式布风板19上部布置直口加速段与左右两侧倾斜端面，主大渣排渣管18布置在密孔式布风板19上，出口处布置对应的变节距水冷绞龙冷渣机16。其他结构布置和配合与实施例1相同。

本发明装置冷渣室中各冷却仓单独送风，炉渣入口冷却仓2的进风压力为40～70KPa，其他水冷冷却仓的进风压力均为30～60KPa。在排渣量为30t/h时，流化总风量控制在10000Nm³/h以内。

本发明装置工作时，锅炉炉膛排出的高温炉渣首先由冷渣装置的进渣管1进入炉渣入口冷却仓2，由炉渣入口冷却仓2下部风室17经密孔式布风板19形成的一股中心射流冷却风将炉渣喷动流化起来并冷却的同时，炉渣进行粗细分离，细颗粒炉渣翻越第一分隔墙4溢流或喷射至第一水冷冷却仓5，大颗粒炉渣振动流动通过主大渣排放管18进入水冷绞龙冷渣机16，经过冷却后排出；进入第一水冷冷却仓5的炉渣在流化风和水冷管束12的共同作用下被继续冷却，由于控制了第一水冷冷却仓5的风量而使该仓内的炉渣只达到微鼓泡床状态，绝大部分炉渣在第一水冷冷却仓5内冷却以后只能穿过第一水冷冷却仓5和第二水冷冷却仓7之间第二分隔墙6下部的方形通孔13进入第二水冷冷却仓7。进入第二水冷冷却仓7中的炉渣在风冷和水冷的共同作用下降到100～150℃，然后溢流进入主排渣管9，并由旋转排渣阀10控制排出。一些未燃尽的细煤粉及未完全利用的石灰石粉和热烟气一起通过返料排气管3返回炉膛，少量的大粒径炉渣从各仓的事故大渣排放管11排出。

Claims (5)

1.一种复合式冷渣装置包括冷渣室(8)、风室(17)、密孔式布风板(19)、风帽式布风板(14)、进渣管(1)、返料排气管(3)、主排渣管(9)、主大渣排放管(18)、事故大渣排放管(11)、水冷绞龙冷渣机(16)、旋转排渣阀(10)、水冷管束(12)、冷却水进口联箱(21)和冷却水出口联箱(22)，其特征在于：冷渣室(8)内布置有2个高度不等的分隔墙，将冷渣室(8)分成3个上部相通的冷却仓；冷渣装置的冷渣室(8)由框架(8-1)构成或由框架(8-1)与膜式水冷壁(8-4)联合构成，沿炉渣流动方向的第2个分隔墙(6)下部开有炉渣流动的通孔(13)，各水冷冷却仓底部布置风帽式布风板(14)；炉渣入口冷却仓(2)为喷动床结构，其底部布置密孔式布风板(19)，密孔式布风板(19)上开有主大渣排放管(18)，沿主大渣排放管(18)出口处布置一个小型水冷绞龙冷渣机(16)，用以冷却大渣；进渣管(1)安装在冷渣室(8)一侧面的左上部，并与冷渣室(8)内的炉渣入口冷却仓(2)相通；主排渣管(9)入口端安装在与冷渣室炉渣入口侧面相对的另一侧面下部，并与冷渣室(8)内相应的冷却仓相通，主排渣管(9)的出口端装有旋转排渣阀(10)；各冷却仓底部均安装有与对应冷却仓相通的事故大渣排放管(11)，返料排气管(3)的一端安装在冷渣室(8)顶部的前端，另一端与锅炉炉膛相连通，2个水冷冷却仓内分别装有水冷管束(12)。

2.根据权利要求1所述的复合式冷渣装置，其特征在于冷渣室(8)内布置有与炉渣流动方向相垂直的2个分隔墙，将冷渣室(8)分成了3个上部相通的冷却仓，左端第一个冷却仓为炉渣入口冷却仓(2)，从左到右依次为第一水冷冷却仓(5)和第二水冷冷却仓(7)；第一分隔墙(4)与第二分隔墙(6)高度为1.6～2.2m，分隔墙高度沿炉渣流动方向逐渐降低，分隔墙高度变化控制在50～200mm之间，第二分隔墙(6)下部的通孔(13)为方形孔，其高度为300～600mm，宽度为冷渣室(8)室内宽度的1/4至冷渣室(8)室内宽度，通孔(13)底线距风帽式布风板(14)高度为100～500mm。

3.根据权利要求1所述的复合式冷渣装置，其特征在于炉渣入口冷却仓(2)为喷动床结构，其底部布置密孔式布风板(19)，密孔式布风板(19)的面积与炉渣入口冷却仓(2)上部直段横截面的面积比为0.2～0.7，密孔采用梅花形错排布置，孔径为3～6mm，密孔式布风板(19)比水冷冷却仓内的风帽式布风板(14)水平高出0.3～1m，密孔式布风板(19)的倾斜度为0～10°，密孔式布风板(19)上布置有主大渣排放管(18)，其出口方向布置一变节距的水冷绞龙冷渣机(16)，沿冷渣装置宽度方向横向布置，用以冷却大渣；底部密孔式布风板(19)布置在炉渣入口冷却仓(2)底部的左侧或中心位置。

4.根据权利要求1所述的复合式冷渣装置，其特征在于返料排气管(3)的一端安装在冷渣室(8)顶部的前端，各冷却仓底部均安装有与对应冷却仓相通的事故大渣排放管(11)。

5.根据权利要求1所述的复合式冷渣装置，其特征在于冷渣装置的冷渣室(8)由框架(8-1)构成或由框架(8-1)与膜式水冷壁(8-4)联合构成；在联合构成中，炉渣入口冷却仓(2)的四周壁面以及炉渣进出口墙面均为框架(8-1)结构，内衬保温层(8-2)和耐火层(8-3)；第一水冷冷却仓(5)和第二水冷冷却仓(7)的前后墙与上壁面均由膜式水冷壁(8-4)构成，膜式水冷壁(8-4)与框架(8-1)焊接连接配合。

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