CN102087024A - 一种循环流化床锅炉节能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉节能装置，属于循环流化床锅炉技术领域，用于循环流化床锅炉节能。本发明所要解决的技术问题是，排渣的热能没有充分的利用的问题。提出一种循环流化床锅炉节能装置。该节能装置包括：冷渣水泵(10)、冷渣器(11)、缓冲水箱(9)、空气预加热器(8)；上述部件之间的连接：缓冲水箱(9)的冷却水出口通过管路与冷渣水泵(10)的进水口连接，冷渣水泵(10)的冷却水出口通过管路与冷渣器(11)的冷却水进口连接，冷渣器(11)的冷却水出口通过管路与空气预加热器(8)的冷却水进口连接，空气预加热器(8)的冷却水出口通过管路与缓冲水箱(9)的冷却水进口连接。

Description

一种循环流化床锅炉节能装置

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉技术领域，用于循环流化床锅炉节能。 

背景技术

循环流化床燃烧技术是近二十几年迅速发展起来的新型燃烧技术。它具有燃料适应性好，可燃用生活垃圾、矸石、炉渣等劣质燃料，可采用炉内脱硫，氮氧化物排放量低等诸多优点，是目前发展最快的炉型。随着循环流化床锅炉技术的发展，循环流化床燃烧低热值、高灰份燃料的优势得到充分体现，逐渐成为低热值燃料的主流炉型。在燃烧低热值燃料的流化床锅炉中，尤其是在焚烧生活垃圾发电的循环流化床锅炉中，由于燃料的灰分含量很高，一般在30％以上，因此锅炉的排渣量很大。以某台掺煤助燃、平均入炉灰分约为35％的75t/h中温中压循环流化床生活垃圾发电锅炉为例，每天的排渣量接近100吨。由于循环流化床锅炉的排渣的温度较高，一般在800～900℃，因此，锅炉排渣的热能回收再利用成为燃烧高灰份燃料的流化床机组节能降耗的重要内容之一。 

目前流化床燃煤电厂的排渣冷却方式主要是采用风冷、水冷、风冷和水冷联合等三种方式。风冷式冷渣器是利用高压冷空气对锅炉排渣进行流化和冷却，其优点是传热效率高，加热后的空气可以作为二次风送入炉膛助燃，缺点是能耗高、空气量大、管道磨损厉害、设备故障率高等，由于其能耗很高，虽然排渣热能得到部分回用，但是从总体经济平衡上来说，节能的效益并不好，在排渣量比较大的情况下，甚至不节能，因此，应用的电厂并不是很多。 

水冷式冷渣器是目前流化床电厂应用最多的冷渣器形式，比较常用的如水冷滚筒式冷渣器、水冷多管式冷渣器等。水冷式冷渣器是利用低温水对锅炉排渣进行冷却，目前绝大多数采用水冷式冷渣器的流化床电厂，冷渣器的冷却水源为工业水水源，冷渣器的出水直接或者间接排掉，排渣的热能没有或者并没 有充分的利用。少部分电厂用除盐水作为冷渣器的水源，用来加热锅炉的给水，在实际运行过程中，由于锅炉给水和排渣量不是很匹配，冷渣器的出水温度很难控制，造成冷渣效果不是很好，同时节能的效果也不是很理想。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，排渣热能没有充分的利用的问题。提出一种循环流化床锅炉节能装置。 

本发明解决其技术问题的技术方案： 

一种循环流化床锅炉节能装置，该节能装置包括：冷渣水泵、冷渣器、缓冲水箱；上述部件之间的连接：缓冲水箱的冷却水出口通过管路与冷渣水泵的进水口连接，冷渣水泵的冷却水出口通过管路与冷渣器的冷却水进口连接，冷渣器的冷却水出口通过管路与空气预加热器的冷却水进口连接，空气预加热器的冷却水出口通过管路与缓冲水箱的冷却水进口连接。 

所述的冷渣器为表面式冷渣器。 

所述的冷却水或采用导热油。 

所述的冷渣器的出水温度低于饱和温度2～20℃。 

所述的空气预加热器为表面式空气加热器。 

所述的缓冲储箱上设补水口。 

本发明与现有技术相比具有以下优点： 

(1)可以充分的回收利用流化床锅炉的排渣热能，有效地提高循环流化床锅炉的热效率，节约燃料、降低燃料耗量。 

(2)可以提高末级空预器进口的空气温度，有效地降低空预器的低温腐蚀。 

(3)结构简单，可靠性好，工程实施容易。 

(4)充分利用原有的结构和设备，十分适用于对现有锅炉系统的技术改造。 

附图说明

图1一种循环流化床锅炉节能装置图。 

图中，1为流化床炉膛布风板，2为燃料进口，3为二次风口，4为流化床锅炉炉膛，5为尾部受热面，6为空气预热器，7为烟气出口，8为空气预加热器，9为缓冲水箱，10为冷渣水泵，11为冷渣器。 

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。 

一种循环流化床锅炉节能装置，见图1，该节能装置包括：冷渣水泵10、冷渣器11、缓冲水箱9、空气预加热器8；上述部件之间的连接：缓冲水箱9的冷却水出口通过管路与冷渣水泵10的进水口连接，冷渣水泵10的冷却水出口通过管路与冷渣器11的冷却水进口连接，冷渣器11的冷却水出口通过管路与空气预加热器8的冷却水进口连接，空气预加热器8的冷却水出口通过管路与缓冲水箱9的冷却水进口连接。 

所述的冷渣器11为表面式冷渣器。 

当冷却工质为水时，冷渣器11的出水温度低于饱和温度2～20℃。在通常以水作为冷却工质的表面式冷渣器的设计和运行中，为了冷渣器的运行安全考虑，冷渣器的出水是不允许沸腾的。当冷渣器的出水温度达到或超过饱和温度而沸腾时，会出现冷渣器阻力过大、流量不稳定、传热面热冲击等现象，对设备和系统的安全运行构成了极大地威胁，严重时还可能发生设备爆炸等事故。因此，当冷却工质为水时，为了冷渣器和系统的运行安全考虑，冷渣器的出水温度要低于饱和温度2～20℃. 

所述的空气预加热器8为表面式空气加热器。 

所述的缓冲储箱9上设补水口。 

一种循环流化床锅炉节能装置工作流程： 

由图1可见，循环流化床锅炉炉膛4内燃烧所需要的燃料由燃料进口2送入，燃烧所需要的一次风从流化床炉膛布风板1的下部送入，二次风通过布置在流化床锅炉炉膛4中部的二次风口3送入，燃烧所产生的高温烟气经过尾部 受热面5和空气预热器6的吸热降温后，从烟道下部的烟气出口7排出。 

缓冲水箱9中的水通过冷渣水泵10进入到冷渣器11中，通过冷却来自流化床炉膛布风板1下面排出的高温热渣进行加热升温，升温后的冷渣器11的出水送入到空气预加热器8的进水管道中。在本发明中，冷却工质为水，也可以为导热油。采用除盐水作为冷却工质，冷渣器11的出口水温控制在低于饱和温度5℃左右。经过冷渣器吸热升温后的水流经空气预加热器8，用来提高空气预热器6进口的空气温度。空气预加热器8内放热降温后的水送入到缓冲水箱9中，完成整个系统的流程和热循环。 

当系统中由于设备和管路中有泄漏时，或者冷却水受到一定污染需要补充水时，通过缓冲水箱9的补水口进行补充。 

以某台75t/h中温中压掺煤助燃循环流化床生活垃圾发电锅炉为例，每天的垃圾焚烧量约为890吨，入炉燃料的平均低位热值约为1490kCal/kg，灰分含量为28.5％，灰渣比为6∶4，进入冷渣器的排渣温度为900℃，冷渣器的出渣温度为80℃。经测算，利用本发明提供的流化床锅炉节能装置，在排烟温度和其他条件保持不变的前提下，空气预热器6的进口空气温度提高了22℃，锅炉的热效率提高了1.2％，每天可节约助燃煤约2.9吨，一年按运行300天计算，年节约助燃煤约870吨。如果考虑排烟温度可以再降低10℃的话，锅炉效率将提高2.45％，年节约助燃煤量将达1770多吨。 

在实际应用中，应根据各个电厂机组的具体实际情况，进行技术经济性比较后，优化确定如冷渣器出口水温等一些技术、工艺参数，最终使本发明提出的循环流化床锅炉节能的方法达到最佳的效果。 

循环流化床锅炉排渣含有的热量通过冷渣器传递给冷却工质，吸热后的冷却工质通过空气预加热器对锅炉燃烧所需的冷空气进行预加热，提高进入锅炉末级空气预热器的冷空气的温度，从而把锅炉的排渣热能转换成燃烧所需空气的热能。 

冷却工质在冷渣器和空气预加热器之间采用闭式循环。采用闭式循环的好处是工质可以重复利用，这样可以大大地节约运行过程中工质的消耗费用，同时也可以减少热能的冷端排放损失。 

冷却工质可以为水，也可以为导热油。采用水为冷却工质的好处是价格便宜、运行费用低、安全性好，缺点是出口水温较低。采用导热油作为冷却工质的好处是出口温度比较高，缺点是价格很高、系统的密封性要求很严格、安全性较差。因此，一般对于安全性和出口温度要求较高的条件，采用导热油作为冷却工质比较常用；而对于安全性和出口温度要求不高的条件，一般采用水作为冷却工质。 

冷渣器为表面式冷渣器。表面式冷渣器其工作原理为锅炉排出的热渣和冷却工质通过金属壁面分隔开来，互相不直接接触；热渣通过热传导、对流和辐射等传热方式把热量首先传递给金属壁面，然后金属壁面主要通过导热和对流的传热方式把热渣传递的热量再传递给冷却工质。表面式冷渣器具有冷却工质不受污染、干式排渣、设备结构相对简单、故障率低等特点。常用的表面式冷渣器为滚筒式冷渣器、多管式冷渣器、移动床式冷渣器等多种形式。在本发明中，由于锅炉热排渣的冷却工质采用闭式循环，因此必须要保证冷却工质不能被污染，所以需要采用表面式冷渣器。 

空气预加热器8为表面式空气加热器。表面式空气加热器的工作原理为被加热的空气和加热工质通过金属壁面分隔开来，互相不直接接触；加热工质主要通过导热和对流的传热方式把热量首先传递给金属壁面，然后金属壁面主要通过导热和对流的传热方式把工质传递的热量再传递给被加热的空气。表面式空气加热器具有传热工质和空气不受污染、设备结构相对简单、故障率低等特点。在本发明中，由于工质采用闭式循环，因此必须要保证工质不能被污染，同时被加热的空气也不能够被污染，所以空气预加热器需要采用表面式空气加热器。 

对于冷却工质，冷渣器的进口和空气预加热器出口之间设置有缓冲储箱。在冷渣器的进口和空气预加热器出口之间设置有缓冲储箱的目的和好处在于，首先，缓冲储箱可以避免由于冷却工质的少量泄漏，而造成系统的停运，为检修提供一定的缓冲时间，提高整个系统的安全性；其次，缓冲储箱可以避免由于锅炉负荷的快速波动造成的系统的热波动和冷渣效果变差的问题；最后，缓冲储箱还具有沉淀系统中的污垢、防止冷渣器进口短时超温等功能。 

需要补充的冷却工质通过缓冲储箱补入。在缓冲储箱进行工质补充具有对系统的稳定运行影响小、安全性好、补充迅速、可以连续补充等优点。 

本发明把锅炉排渣的热能经过转换，以热空气的形式回送到锅炉的燃烧系统中。提高锅炉末级空气预热器进口的冷空气的温度可以提高锅炉的热效率、节约燃料、降低煤耗。据粗略测算，锅炉燃烧所需要的空气温度每提高10℃，锅炉燃烧系统将降低标准煤耗约3g/kg。提高锅炉末级空气预热器进口的冷空气的温度还可以有效地降低末级低空预器的低温腐蚀。实践证明，随着空气温度的升高，空预器的低温腐蚀急剧降低，当空预器的入口空气温度高于80℃，基本上不会发生低温腐蚀。其次，提高空预器入口的空气温度，在相同的管壁温度的条件下，锅炉的排烟温度可以相应的降低，据测算，在通常的条件下，排烟温度每降低8℃，锅炉效率将增加1％。因此利用锅炉的排渣热来提高空预器入口的空气温度不但回收了排渣的热能，降低空预器的低温腐蚀，进一步讲，还可以降低排烟温度，提高锅炉的热效率，节约燃料、降低煤耗。 

Claims (6)

1.一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于，该节能装置包括：冷渣水泵(10)、冷渣器(11)、缓冲水箱(9)、空气预加热器(8)；上述部件之间的连接：

缓冲水箱(9)的冷却水出口通过管路与冷渣水泵(10)的进水口连接，冷渣水泵(10)的冷却水出口通过管路与冷渣器(11)的冷却水进口连接，冷渣器(11)的冷却水出口通过管路与空气预加热器(8)的冷却水进口连接，空气预加热器(8)的冷却水出口通过管路与缓冲水箱(9)的冷却水进口连接。

2.按照权利要求1所述的一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于：

所述的冷渣器(11)为表面式冷渣器。

3.按照权利要求1所述的一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于：

所述的冷却水或采用导热油。

4.按照权利要求1所述的一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于：

所述的冷渣器(11)的出水温度低于饱和温度2～20℃。

5.按照权利要求1所述的一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于：

所述的空气预加热器(8)为表面式空气加热器。

6.按照权利要求1所述的一种循环流化床锅炉节能装置，其特征在于：

所述的缓冲储箱(9)上设补水口。

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