CN101943403B - 双分选式流化床冷渣器 - Google Patents

Abstract

一种双分选式流化床冷渣器，包括冷渣器主体(7)、风室(19)、灰渣循环通道(22)等，冷渣器主体(7)内布置有第一分隔墙(3)和第二分隔墙(5)，并将冷渣器主体(7)的内部空间分为3个上部相通的冷却仓，分别为分选仓(2)、循环仓(4)与水冷仓(8)，第一分隔墙(3)在分选仓(2)和循环仓(4)之间，第一分隔墙(3)底部开有灰渣循环通道(22)，灰渣循环通道(22)为阶梯板结构，本装置通过对底渣实行两级分选并在分选仓(2)与循环仓(4)之间设置灰渣的循环冷却回路，降低了冷渣器的运行风量，提高了其对锅炉排渣粒径分布的适应性及其水冷比例，提高了冷渣器的运行安全性和可靠性。

Description

双分选式流化床冷渣器

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉辅机设备，特别涉及一种循环流化床锅炉的冷渣装置，适用于循环流化床锅炉炉渣的冷却。

背景技术

大型循环流化床是当今世界上商业化程度最高的洁净煤燃烧技术，并且正朝着高参数大型化方向快速发展。作为CFB锅炉的关键辅机，冷渣器的运行情况直接关系到CFB锅炉的连续安全经济运行。近年来，由于煤炭供应日益紧张，我国CFB电站锅炉的入炉煤复杂多变、煤质差以及煤制备系统不过关等问题直接导致目前国内使用的传统流化床冷渣器运行情况不理想，存在着风冷比例过大、埋管磨损严重、底渣流动性不佳、冷却能力不足、结焦、堵渣等问题，进而严重影响了CFB锅炉的连续安全经济运行。而现有流化床冷渣器显然已不能完全满足机组连续安全经济运行的需要。针对上述问题，重庆大学锅炉燃烧环保研究室研发出了混流式流化床冷渣装置的实用专利技术(专利号为ZL200620111263.0)和复合式流化床冷渣器发明专利技术(发明专利号ZL200710092413.7)。通过实际的工程应用证明，它可以较好的解决传统流化床冷渣器在实际运行中遇到的一系列问题。

但由于CFB电站锅炉入炉煤煤质越来越差，底渣中粗渣份额变大，导致原有专利技术在实际应用中运行风量过大，水冷比例偏低，因此有必要开发性能更好的流化床冷渣器，降低冷渣器运行风量，提高其对锅炉排渣粒径分布的适应性及其水冷比例，提高冷渣器的运行安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述冷渣装置存在的不足，降低冷渣器运行风量，提高其对锅炉排渣粒径分布的适应性及其水冷比例，提高冷渣器的运行安全性和可靠性。

本发明的技术方案是，所述双分选式流化床冷渣器包括冷渣器主体、风室、密孔板式布风板、风帽式布风板、灰渣循环通道、进渣管、大渣排放管、主排渣管、事故排渣管、旋转排渣阀、回风管、吹扫风管、水冷管束及冷却水进、出口连箱等。冷渣器主体由2个高度不等的分隔墙分成3个上部相通的冷却仓，分别为分选仓、循环仓和水冷仓；进渣管安装在分选仓端面，并与分选仓相通；分选仓为矩形截面的喷动床结构，其底部中心位置布置密孔板式布风板，在该布风板上与进渣管相对的一端布置大渣排放管，密孔板式布风板上部依次敷设有用于加速底渣颗粒的直口加速段与左右两侧倾斜端面；循环仓底部布置风帽式布风板，该风帽式布风板上设置有事故排渣管；第一分隔墙底部开有灰渣循环通道，灰渣循环通道为阶梯板结构，其在分选仓一侧的出口下沿位于倾斜端面以内，灰渣循环通道内布置有吹扫风管，吹扫风管的气体出口指向分选仓；水冷仓底部布置风帽式布风板，该风帽式布风板上设置有主排渣管；循环仓与水冷仓内均布置有水冷管束，循环仓内水冷管束采用防磨措施；在大渣排放管及主排渣管上依次设置事故排渣管和旋转排渣阀；回风管设置在冷渣器顶部的后端；各冷却仓下方均设置独立的风室。

本发明所涉及的双分选式流化床冷渣器克服了现有冷渣装置的不足，降低了冷渣器的运行风量，提高了其对锅炉排渣粒径分布的适应性及其水冷比例，提高了冷渣器的运行安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的双分选式流化床冷渣器的总体结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C-C剖视图；

图5为实施例2，即组合式双分选式流化床冷渣器的结构示意图；

图6为图5的D-D剖视图；

图7为图5的E-E剖视图。

附图中，1进渣管，2分选仓，3第一分隔墙，4循环仓，5第二分隔墙，6回风管，7冷渣器主体，8水冷仓，9水冷管束，10冷却水出口联箱，11冷却水进口联箱，12-1框架，12-2保温层，12-3耐火层，13主排渣管，14风帽，15风帽式布风板，16事故排渣管，17旋转排渣阀，18大渣排放管，19风室，20密孔板式布风板，21吹扫风管，22灰渣循环通道，23直口加速段，24倾斜端面，25组间分隔墙，26底部通孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的工作原理如下：

锅炉排出的高温底渣首先由进渣管1进入分选仓2，冷风则由布置在分选仓2底部的密孔板式布风板20进入分选仓2。进入分选仓2的底渣在所述冷风的作用下，一方面直接与温度较低的冷风进行热交换而降温，另一方面则实现了对底渣的第一级分选。在保证粗渣留在分选仓2内的同时，使得部分细渣及中等粒度底渣通过抛射作用翻越第一分隔墙3进入循环仓4，而其余细渣则通过抛射作用翻越第二分隔墙5进入水冷仓8。分选仓2运行在喷动床状态，分选仓2内的粗渣依靠分选仓2特有的流动机制，加上倾斜布置的密孔板式布风板20的协同作用，在保证粗渣冷却效果的同时避免了粗渣静止不动而堵塞分选仓2，冷却后的粗渣进入大渣排放管18并由旋转排渣阀17控制排出。循环仓4运行在鼓泡床状态，冷风由布置在其底部的风帽式布风板15进入循环仓4，进入循环仓4的底渣在所述冷风与水冷管束9的共同作用下进一步冷却。循环仓4内换热后温度较低的中等粒度灰渣作为一种传热介质通过灰渣循环通道22返回分选仓2进一步冷却分选仓2内的粗渣，形成底渣在分选仓2与循环仓4之间的循环冷却回路，而细渣则以“溢流”形式进入水冷仓8，并完成循环仓4内中等粒度底渣与细渣的第二级分选。水冷仓8运行在鼓泡床状态，冷风由布置在其底部的风帽式布风板15进入水冷仓8，进入水冷仓8的细渣在所述冷风与水冷管束9的共同作用下冷却至100～150℃，再经布置在其风帽式布风板15上的主排渣管13由旋转排渣阀17控制排出。一些未完全利用的石灰石粉末和细渣随热烟气一起通过回风管6返回炉膛。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：1)在冷渣器主体7内采用三仓室结构，分别为分选仓2、循环仓4和水冷仓8，通过对底渣实行两级分选，实现了对底渣中不同粒度灰渣更加合理的分选及分别冷却。在分选仓2内实现对底渣的第一级分选，在循环仓4内实现对底渣的第二级分选。对底渣实行的两级分选，一方面使得粗渣只是在分选仓2冷却后直接由大渣排放管18排出，避免了粗渣进入后续仓室导致后续仓室粗渣堵塞；另一方面，分选仓2依靠其特有的流动机制及其采用的倾斜布置的密孔板式布风板20也避免了粗渣静止不动而堵塞分选仓2。进而从根本上避免了冷渣器结焦的可能，极大地提高了冷渣器对底渣粒度的适应能力，确保了冷渣器的安全可靠运行。与此同时，两级分选大大减小了进入水冷仓8的细渣粒度，因此在水冷仓8应用微鼓泡流态化技术，降低了水冷仓8运行风量。2)在分选仓2与循环仓4之间，即在喷动床与鼓泡床之间建立灰渣的循环冷却回路。在循环仓4内冷却后的中等粒度灰渣通过灰渣循环通道22返回分选仓2，作为一种传热介质，进一步冷却分选仓2内的粗渣，增强对粗渣的冷却强度，降低了分选仓2冷却粗渣所需的风量。即使底渣中粗渣份额变大，也能将分选仓2排渣温度维持在允许范围以内，进而显著提高了冷渣器对底渣粒度的适应能力。此外，通过部分灰渣的循环流动，将分选仓2内粗渣的风冷冷却份额部分转变为循环仓4的风水冷却份额，进而在降低分选仓2运行风量的同时，进一步提高了冷渣器整体的水冷比例。3)本发明装置结构简单，仅循环仓4内的水冷管束9需采用防磨工艺，可适应较宽的锅炉给煤粒度范围。易于实现大型化设计，能满足各种流化床锅炉的底渣冷却要求。

本发明装置，针对不同的设计出力，以一个上述双分选式流化床冷渣器为独立模块，既可以单独由一个模块构成，也可以由多个模块串联构成。当设计出力较大时，可采用多个模块串联的方法来实现炉渣的冷却。

实施例1

本实施例的一种双分选式流化床冷渣器如图1、图2、图3和图4所示，其中冷渣器主体7的框架12-1由钢板、角钢、槽钢焊接成一方形体，框架12-1内侧依次用保温材料和耐火材料敷设保温层12-2和耐火层12-3，冷渣器主体7内部布置有第一分隔墙3和第二分隔墙5，第一分隔墙3与第二分隔墙5将冷渣器主体7的内部空间分为3个上部相通的冷却仓，左端的冷却仓为分选仓2，中间的冷却仓为循环仓4，右端的冷却仓为水冷仓8；各冷却仓下方均设置独立的风室19。其中，分选仓2底部中心位置布置有密孔板式布风板20，密孔板式布风板20上部依次敷设有用于加速底渣颗粒的直口加速段23与左右两侧倾斜端面24，密孔板式布风板20上密孔呈梅花型错排布置，孔径大小为3～6mm，密孔板式布风板20为倾斜布置的，靠近进渣管1一侧比靠近大渣排放管18一侧高，其倾斜度为0～10°。循环仓4和水冷仓8底部均布置风帽式布风板15，其中循环仓4底部的风帽式布风板15比密孔板式布风板20的最高处高200～400mm，水冷仓8底部的风帽式布风板15比密孔板式布风板20最高处低400～800mm。第一分隔墙3的高度为1.6～2.2m，第二分隔墙5的高度比第一分隔墙3的高度低50～200mm；第一分隔墙3底部开有灰渣循环通道22，灰渣循环通道22为阶梯板结构，其宽度为第一分隔墙(3)宽度的1/4至1之间，灰渣循环通道22在循环仓4一侧的入口下沿与循环仓4的风帽式布风板15的高度齐平，灰渣循环通道22在分选仓2一侧的出口下沿位于倾斜端面24以内，灰渣循环通道22内布置有吹扫风管21，吹扫风管21的气体出口指向分选仓2。回风管6的一端安装在冷渣器顶部的后端，另一端与锅炉炉膛连通；进渣管1安装在分选仓2的端面，并与分选仓2相通；在密孔板式布风板20上与进渣管1相对的一端布置大渣排放管18；主排渣管13安装在水冷仓8底部的风帽式布风板15上；在主排渣管13和大渣排放管18上都依次设置事故排渣管16及旋转排渣阀17；循环仓4内仅在风帽式布风板15上布置事故排渣管16。在循环仓4及水冷仓8内布置有水冷管束9，循环仓4内的水冷管束9采用防磨工艺，冷却水进口联箱11和冷却水出口联箱10分别被水冷管束9悬吊和支撑于冷渣器外部，并且与水冷管束9相联接，冷却水可以采用省煤器给水、冷凝水或工业除盐水。

实施例2

本实施例的一种组合式双分选式流化床冷渣器如图5、图6和图7所示，是针对设计出力较大时，以一个上述实施例1的双分选式流化床冷渣器为独立模块，由3个(或多个，图5、图6及图7为3个)模块串联构成。从进渣管1所在侧开始，依次为第一级模块、第二级模块和第三级模块。此时，各级模块相应冷却仓之间加装组间分隔墙25。对于分选仓2，组间分隔墙25将相邻模块分选仓2的上部完全隔开，而保持下部连通，这样既能保证粗渣可以顺利排出冷渣器，也能延长气体在冷渣器内的停留时间，并且只在第三级模块的分选仓2内设置一个大渣排放管18。对于循环仓4，组间分隔墙23将相邻模块循环仓4下部完全隔开，而保持上部连通，从而实现对各级模块循环仓4的单独调控，各循环仓4都设置有事故排渣管16。对于水冷仓8，第一级水冷仓8和第二级水冷仓8之间布置有底部开有变截面底部通孔26的组间分隔墙25，且保持上部连通，灰渣以“底流”形式从第一级水冷仓8进入第二级水冷仓8。第二级水冷仓8与第三级水冷仓8之间则布置有不带底部开孔的组间分隔墙25，也保持上部连通，且该组间分隔墙25比前一个组间分隔墙25低50～200mm，灰渣以“溢流”形式从第二级水冷仓8进入第三级水冷仓8。在第三级水冷仓8内设置一个主排渣管13，只在第一、二级水冷仓8内设置事故排渣管16。各级水冷仓8之间的组间分隔墙25比各级模块内部循环仓4与水冷仓8之间的第二分隔墙5低50～400mm。对于第一、二级循环仓4和第一、二级水冷仓8用省煤器给水作冷却介质，而第三级循环仓4和第三级水冷仓8则用冷凝水作冷却介质。

Claims (1)

1.一种双分选式流化床冷渣器，包括冷渣器主体(7)、风室(19)、密孔板式布风板(20)、风帽式布风板(15)、灰渣循环通道(22)、进渣管(1)、大渣排放管(18)、主排渣管(13)、事故排渣管(16)、旋转排渣阀(17)、回风管(6)、吹扫风管(21)、水冷管束(9)、冷却水进口联箱(11)和冷却水出口联箱(10)，冷渣器主体(7)内布置有第一分隔墙(3)和第二分隔墙(5)，并将冷渣器主体(7)的内部空间分为3个上部相通的冷却仓，分别为分选仓(2)、循环仓(4)与水冷仓(8)，第一分隔墙(3)在分选仓(2)和循环仓(4)之间，其中分选仓(2)底部布置密孔板式布风板(20)，循环仓(4)与水冷仓(8)底部均布置风帽式布风板(15)，密孔板式布风板(20)上部依次敷设有用于加速底渣颗粒的直口加速段(23)与左右两侧倾斜端面(24)，其特征在于：冷渣器主体(7)内部为分选仓(2)、循环仓(4)与水冷仓(8)组成的三仓室结构，第一分隔墙(3)底部开有灰渣循环通道(22)，灰渣循环通道(22)为阶梯板结构，其宽度为第一分隔墙(3)宽度的1/4至1之间，灰渣循环通道(22)在循环仓(4)一侧的入口下沿与循环仓(4)的风帽式布风板(15)的高度齐平，灰渣循环通道(22)在分选仓(2)一侧的出口下沿位于倾斜端面(24)以内，循环仓(4)底部的风帽式布风板(15)比密孔板式布风板(20)的最高处高200～400mm，水冷仓(8)底部的风帽式布风板(15)比密孔板式布风板(20)的最高处低400～800mm。

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