CN101629717B - 均流气动换热床 - Google Patents
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Abstract
一种用于循环流化床锅炉的均流气动换热床，包括进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5，每个仓与其下部的风室16、布风板15、风帽14和风管18、风速控制装置19构成独立的可操作整体，通过调节各仓风速控制循环灰的分流比例，使一部分循环灰直接返回炉膛20，另一部分则经过受热面6冷却后返回炉膛20；该发明采用气动方法实现循环灰的分流与控制，调节范围广、换热均匀、无磨损爆管和机械故障，适用于大型循环流化床锅炉。
Description
技术领域
本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别涉及一种用于循环流化床锅炉的均流气动换热床。
背景技术
循环流化床锅炉是目前应用广泛的一种洁净煤利用技术，随着循环流化床锅炉容量的增大，普遍存在炉内空间有限、受热面布置不足和炉内屏式受热面磨损严重等技术问题，最好的解决办法是在分离器和炉膛之间的热循环回路布置外置床，将循环灰载有的一部分热量传递给外置床，通过调整回料阀和外置床之间循环物料量的比例，控制炉膛内的燃烧温度，并对蒸汽参数进行调节。国内外现有运行良好的大型循环流化床锅炉均布置有外置床，例如法国ALSTOM公司技术采用带有锥形阀控制的外置床，这种控制方式的原理是使高温旋风分离器分离下来的灰一部分通过回料阀送回炉膛，一部分通过外置床与其内受热面完成热量交换后再送回炉膛，送入外置床的灰量利用锥形阀控制，采用这种机械方式控制时，需要对锥形阀的阀杆和阀体采用水冷却，结构复杂、造价昂贵，由于锥形阀长期工作在高温、高灰浓度环境中，非常容易磨损，检修工作量大，加之受到空间限制外置床内受热面一般布置比较紧密、检修空间小，运行中容易出现振动、局部磨损、爆管等问题，此外这种布置方式使得外置换热床需要占用一定的高度，受到分离器、回料阀结构形式的限制，往往使得分离器下部立管高度较低，不易形成足够的料封，影响了分离效率和外循环回路的稳定运行。
现有专利中已有不采用机械方式控制的外置床，例如紧凑式分流回灰换热器，具体可从实用新型专利说明书00238546.5中得到了解，已知的是这种紧凑式分流回灰换热器，高温换热床和低温换热床需要布置两组不同的受热面，受到空间限制，造成换热器长度较大，无法提供充足的检修空间；风室隔板采用绝热结构，长期工作在高温环境中强度会受到影响；进入换热床的高温灰容易自流；特别是需要依次调节低温回料室、低温换热床和高温换热床的风量才能实现灰的分流控制，响应时间较长，灰的分流、调节特性欠佳。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供了一种用于循环流化床锅炉的均流气动换热床，该换热床与回料器形成一体化结构，采用气动方式控制循环物料量的分流比例与流动方向，具有调节范围广、换热均匀、无管束磨损爆管和机械故障的特点。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种均流气动换热床，包括有进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5，进料仓1与立管17相连通，高温料仓2与炉膛20通过高温返料口9连通，低温料仓5与炉膛20通过低温返料口10连通，进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5之间均设有水冷隔墙13，其中进料仓1和高温回料仓2之间的水冷隔墙13下部设有颗粒通流口7，进料仓1和均流仓3之间的水冷隔墙13下部设有颗粒通流口8，颗粒通流口8也可设在进料仓1和高温料仓2之间的水冷隔墙13下部；换热仓4内配置有受热面6。
进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5的下部均配置有布风板14，并安装有风帽15，布风板14下部配置有风室16，风室16与风管18相连通，风管18上配置有风速控制装置19。
换热仓4内的受热面6为悬吊管屏结构，其中受热面6管屏的入口联箱11和出口联箱12可以均布置在换热床上部，管屏可自由向下膨胀，采用全悬吊立式管屏结构；也可以将管屏的出口联箱12布置在换热床上部，管屏的入口联箱11布置在换热仓4的风室内，管子穿过布风板14和入口联箱11相连，采用半悬吊卧式管屏结构。换热仓4内的受热面6可以用过热蒸汽冷却，也可以用再热蒸汽冷却。
本发明采用气动方式控制循环物料量的分流比例与流动方向，使得由立管17进入的灰颗粒一部分通过高温料仓2的高温返料口9直接返回炉膛20，另一部分则流经均流仓3、换热仓4并被受热面6冷却后由低温料仓5的低温返料口10返回炉膛20，风速能够通过各仓的风速控制装置19独立控制，各仓的流化风速控制在0.1～2m/s，运行过程中高温返料口9流出的循环灰量由高温料仓2的风速U2调节，低温返料口10流出的循环灰量由均流仓3的风速U3调节，通过改变循环物料量的分流比例与流动方向可以控制汽温并调节床温。
本发明采用气动低速流动方法实现高温循环灰的分流与控制，调节范围广、换热均匀、无管束磨损爆管和机械故障，适用于大型循环流化床锅炉。
本发明的优点是：
一、利用气动低速流动方法，通过调节风速实现高温循环灰的分流与控制，控制灵活可靠，不会发生机械故障，制造和维护运行成本小，
二、布置有均流仓，循环灰分流调节范围广、操作响应时间短，使得锅炉汽温参数、床温参数和负荷参数具有良好的调节特性；
三、换热床与回料器形成一体化结构，便于布置；
四、水冷隔墙的水冷结构可显著延长其工作寿命；
五、灰颗粒在各片管屏之间的通道内流动，不会引起管屏的振动和冲刷磨损，管束使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的全悬吊立式管屏结构的主剖视图。
图2为图1的A-A向视图。
图3为本发明的半悬吊卧式管屏结构的主剖视图。
图4为本发明的布置方式示意图。
图5为本发明的风速分配示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、2、3、4、5所示，本发明所述的换热床由进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5构成，各仓之间设有水冷隔墙13。水冷隔墙13由平行布置的管排构成，管内通冷却水，外壁敷设由销钉固定在管子外表面的耐磨耐火材料。其中进料仓1和高温回料仓2之间的水冷隔墙13下部设有颗粒通流口7，进料仓1和均流仓3之间的水冷隔墙13下部设有颗粒通流口8，颗粒通流口8也可设在进料仓1和高温料仓2之间的水冷隔墙13下部，颗粒通流口7、8的目的是使得灰颗粒可以从进料仓1向高温料仓2、均流仓3流动。
进料仓1、高温料仓2、均流仓3、换热仓4、低温料仓5的风速分别用U1、U2、U3、U4、U5表示，风速能够独立控制，一般各仓的流化风速控制在0.1～2m/s，运行过程中高温返料口9流出的循环灰量由高温料仓2的风速U2调节，低温返料口10流出的循环灰量由均流仓3的风速U3调节，通过改变循环物料量的分流比例与流动方向可以控制汽温并调节床温。各仓下部布置有布风板14，并安装有风帽15，用于保证换热床内流化均匀稳定。
如图1所示，换热仓4内的受热面6为全悬吊立式管屏结构，管屏的入口联箱11和出口联箱12均在换热床上部，管屏可自由向下膨胀，灰颗粒在各片管屏之间的通道内流动，灰颗粒的水平移动方向平行于管屏内的蒸汽水平流动方向。进料仓1、高温料仓2由单独的返料风机供给风源，均流仓3、换热仓4、低温料仓5由单独的换热床风机供给风源。
如图3所示，换热仓4内的受热面6为半悬吊卧式管屏结构，管屏的出口联箱12在换热床上部，管屏的入口联箱11在换热仓4的风室16内，管子穿过布风板14和入口联箱11相连，换热仓4内的灰颗粒的水平移动方向平行于管屏内的蒸汽水平流动方向。进料仓1、高温料仓2由单独的返料风机供给风源，均流仓3、换热仓4、低温料仓5由单独的换热床风机供给风源。
如图4所示，是一种典型的300MW循环流化床锅炉均流气动换热床布置方式，该布置方式将四台换热床分别布置于锅炉左右两侧，换热床内布置有高温再热器和低温过热器，低温过热器和高温再热器又分为冷段和热段。左右两侧平行布置的两台换热床的换热仓4内的受热面6相串联，每台换热床的高温料仓2通过高温返料口9与炉膛20相连通，每台换热床的低温料仓5通过低温返料口10与炉膛20相连通。
换热床的工作原理是：进料仓1利用相互垂布置的通流口7、8和合适的风速将来自旋风分离器的由立管17进入的灰颗粒分流为两部分，一部分从高温返料口9作为高温灰(800～900℃)返回炉膛20，另一部分通过进料仓1下部的颗粒流通孔8，依次进入均流仓3和换热仓4，在其换热仓4内部和受热面6进行换热，被冷却到650℃以下后到达低温料仓5，最后由低温返料口10返回炉膛20。
各仓风速的要求不同，其中进料仓1对应的风速U1低于临界流化风速，仅起松动作用；高温料仓2和低温料仓5对应的风速U2、U5应大于临界流化风速，以保证物料流化良好顺利返回炉膛20；均流仓3对应的风速U3主要用于控制进入换热仓4的灰量，运行中降低均流风U3，流向换热仓4的灰量会减小，低温回料量减小，则锅炉的床温升高；运行中增加均流风U3，流向换热仓4的灰量会增加，低温回料量增加，则锅炉的床温降低。进入换热仓4的风速U4维持物料低速流化，以防止对受热面造成磨损。
图中：1-进料仓；2-高温料仓；3-均流仓；4-换热仓；5-低温料仓；6-受热面；7、8-颗粒通流口；9-高温返料口；10-低温返料口；11-管屏入口联箱；12-管屏出口联箱；13-水冷隔墙；14-布风板；15-风帽；16-风室；17-立管；18-风管；19-风速控制装置；20-炉膛；U1-进料仓风速；U2-高温料仓风速；U3-均流仓风速；U4-换热仓风速；U5-低温料仓风速。
Claims (5)
1.一种均流气动换热床，包括有进料仓(1)、高温料仓(2)、均流仓(3)、换热仓(4)、低温料仓(5)，其特征在于，进料仓(1)与立管(17)相连通，高温料仓(2)与炉膛(20)通过高温返料口(9)连通，低温料仓(5)与炉膛(20)通过低温返料口(10)连通，进料仓(1)、高温料仓(2)、均流仓(3)、换热仓(4)、低温料仓(5)之间均设有水冷隔墙(13)，其中进料仓(1)和高温料仓(2)之间的水冷隔墙(13)下部设有颗粒通流口(7)，进料仓(1)和均流仓(3)之间的水冷隔墙(13)下部设有颗粒通流口(8)，换热仓(4)内配置有受热面(6)。
2.根据权利要求1所述的一种均流气动换热床，其特征在于，进料仓(1)、高温料仓(2)、均流仓(3)、换热仓(4)、低温料仓(5)下部均配置有布风板(14)，布风板(14)上安装有风帽(15)。
3.根据权利要求1所述的一种均流气动换热床，其特征在于，进料仓(1)、高温料仓(2)、均流仓(3)、换热仓(4)、低温料仓(5)的风速通过各仓的风速控制装置(19)独立控制，将各仓的流化风速控制在0.1～2m/s，高温返料口(9)流出的循环灰量由高温料仓(2)的风速调节，低温返料口(10)流出的循环灰量由均流仓(3)的风速调节。
4.根据权利要求1所述的一种均流气动换热床，其特征在于，换热仓(4)内的受热面(6)为全悬吊立式管屏结构，管屏的入口联箱(11)和出口联箱(12)均在换热床上部，管屏可自由向下膨胀，灰颗粒在各片管屏之间的通道内流动，灰颗粒的水平移动方向平行于管屏内的蒸汽水平流动方向。
5.根据权利要求1所述的一种均流气动换热床，其特征在于，换热仓(4)内的受热面(6)也可以为半悬吊卧式管屏结构，管屏的出口联箱(12)在换热床上部，管屏的入口联箱(11)在换热仓(4)的风室(16)内，管子穿过布风板(14)和入口联箱(11)相连，灰颗粒的水平移动方向平行于管屏内的蒸汽水平流动方向。
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