CN102116471B - 一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置及方法，涉及循环流化床锅炉技术，在循环流化床锅炉炉膛下方设置底渣热量回收室，底渣热量回收室与炉膛通过设置于炉膛的布风管之间的间隙直接相通；底渣从布风管间落入底渣热量回收室，与底渣热量回收室内设置的冷渣换热面进行换热，底渣被冷却后从底渣热量回收室底部排出锅炉，冷渣换热面中的冷却介质被加热。本发明以循环流化床锅炉的工质作为底渣冷却介质，将底渣带出炉膛的热量回收，减少了锅炉灰渣物理热损失，从而提高了锅炉热效率。

Description

一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置及方法

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是循环流化床锅炉底渣冷却装置及方法。

技术背景

循环流化床锅炉在运行过程中一般需要从炉底排出底渣。冷渣器的作用是冷却高温的底渣，回收热量，同时降低底渣温度使之便于输送。目前较为常用的冷渣器有流化床式冷渣器和滚筒式冷渣器。

风水联合式的流化床冷渣器由于单台容量大，因而在大容量循环流化床锅炉上应用较多。但国内循环流化床锅炉给煤粒度范围普遍偏大，燃烧后形成的大颗粒底渣较多，大颗粒底渣进入流化床冷渣器后，易在冷渣器内沉积，造成冷渣器无法正常工作，已严重影响到锅炉的运行。

滚筒式冷渣器对底渣粒径要求不高，能够很好的适应中国国情。但是随着循环流化床锅炉大型化的推进，滚筒式冷渣器难以放大的缺陷也越来越突出。更重要的是，底渣从炉膛排出时，温度通常高于800℃，带走大量热量，而滚筒冷渣器通常采用工业水或电厂冷凝水作为底渣的冷却介质，底渣从炉膛带走的热量不能被锅炉利用，成为锅炉热损失，降低了锅炉热效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置及方法，回收底渣带出炉膛的热量，用于加热锅炉工质，减少锅炉灰渣物理热损失，提高锅炉热效率。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置，其包括布风管和底渣热量回收室；布风管上带有风帽，相邻布风管之间留有可容底渣颗粒通过的间隙；底渣热量回收室内设有冷渣换热面，冷渣换热面由通有锅炉工质的换热管束组成；相邻换热管之间留有可容底渣颗粒通过的间隙；

所述布风管为锅炉的一次风布风装置，位于循环流化床锅炉炉膛底部，并构成整个床面；所述底渣热量回收室位于布风管正下方，且与炉膛通过布风管间的间隙直接相通，其底部设有排渣口。

一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置，其包括布风管和底渣热量回收室；布风管上带有风帽，布风管间留有可容底渣颗粒通过的间隙；底渣热量回收室内设有冷渣换热面，冷渣换热面由通有锅炉工质的换热管束组成；相邻换热管间留有可容底渣颗粒通过的间隙；

所述布风管为锅炉的一次风布风装置，位于循环流化床锅炉炉膛底部，构成部分床面，床面其余部分的一次风布风装置为带有风室的布风板；所述底渣热量回收室位于布风管正下方，且与炉膛通过布风管间的间隙直接相通，其底部设有排渣口。

所述的底渣热量回收装置，其所述冷渣换热面为锅炉蒸发受热面，所述换热管束中的锅炉工质为来自锅炉集中下降管的饱和水。

所述的底渣热量回收装置，其所述冷渣换热面为锅炉省煤器，所述换热管束中的锅炉工质为不饱和水。

所述的底渣热量回收装置，其所述排渣口与除渣机相连。

所述的底渣热量回收装置，其所述的除渣机为螺旋除渣机或埋刮板除渣机。

所述的底渣热量回收装置，其所述冷渣换热面的换热管束由鳍片管或局部带有防磨盖板的光管组成。

所述的底渣热量回收装置，其所述的炉膛底部床面在深度方向上分为两个区域，靠近炉膛给煤口一侧的区域的床面对应的布风装置为布风板，另一侧为布风管。

所述的底渣热量回收装置，其所述的炉膛底部床面在宽度方向上分为N个区域，布风管与布风板相间布置。

所述的底渣热量回收装置，其所述锅炉蒸发受热面管束与锅炉炉膛水冷壁管直接相连。

所述的底渣热量回收装置，其所述锅炉蒸发受热面管束汇入锅炉炉膛侧墙水冷壁下集箱。

一种循环流化床锅炉底渣热量回收方法，其包括步骤：a)炉膛内燃烧产生的底渣，从布风管之间的间隙进入底渣热量回收室，在重力作用下穿过冷渣换热面的换热管束间的间隙向下移动；b)底渣向下移动的同时与冷渣换热面的换热管束直接接触换热，加热冷渣换热面中的锅炉工质，底渣被冷却；c)冷却后的底渣从排渣口经除渣机排出。

所述的底渣热量回收方法，其通过调节除渣机的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室内的下移速度，从而调节冷渣换热面中锅炉工质的吸热量。

本发明提供的循环流化床底渣热量回收的方法，其优点是：以循环流化床锅炉的工质作为底渣冷却介质，将底渣带出炉膛的热量回收、再次为锅炉所利用，减少锅炉灰渣物理热损失，从而提高了锅炉热效率。

附图说明

图1是本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例1的轴向剖面示意图；

图2是本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例2的轴向剖面示意图；

图3是本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例3的轴向剖面示意图；

图4是本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例4的轴向剖面示意图。

其中：

循环流化床锅炉炉膛1、布风管2、布风板3、底渣热量回收室21、冷渣换热面的换热管22、排渣口23、除渣机24、水冷壁下集箱25、风室31。

具体实施方式

本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置，其工艺原理是：

循环流化床炉膛底部床面下方通常设用带有风室的布风板作为布风装置，用于向炉膛内通入流化风，流化炉膛内的物料；布风板上开有若干排渣口，用于排出底渣。本发明装置，用管间留有间距的布风管替代局部床面所对应的布风板或整个床面所对应的布风板，并在布风管下方设置底渣热量回收室，使炉膛内燃烧产生的底渣在重力作用下从布风管管间间隙穿过，进入底渣热量回收室。底渣热量回收室内设有由管束构成的冷渣换热面，底渣与管束直接接触换热，管内的锅炉工质被加热，底渣被冷却。布风管上的风帽则有布风均匀和防止灰渣进入布风管的作用。

底渣热量回收室内布置的冷渣换热面，可以是蒸发受热面，也可以是省煤器管束，这两种受热面内流动的工质都是锅炉工质。由于采用锅炉工质作为底渣冷却工质，而非工业水或电厂冷凝水，因此通过这种方法回收底渣热量，可以减少了锅炉灰渣物理热损失，提高锅炉效率。

蒸发受热面与炉膛水冷壁管相连通，其换热管束在底渣热量回收室内进行弯管和让管，以便布置足够多的换热面积；换热管间的间隙则是底渣在底渣热量回收室内向下移动的通道；工质为经锅炉下降管从汽包引出的饱和水，工质在蒸发受热面内沿管束向上流动，流入炉膛水冷壁。蒸发受热面可以与水冷壁管直接相连，也可以利用水冷壁侧墙下集箱作为中间集箱相连。直接相连，相当于部分水冷壁管向下延伸形成了蒸发受热面管，结构较为简单；通过中间集箱相连，则意味着水冷壁的下集箱即是蒸发受热面的出口集箱；通过中间集箱相连，有利于蒸发受热面管束的灵活布置。

底渣与冷渣换热面的管束直接接触，换热效果好，但需要防止底渣对管束的磨损，因此冷渣换热面管束采用鳍片管或部分换热管带防磨盖板的光管。

当锅炉容量较小，炉膛底部床面面积较小时，可以在炉膛底部全部设置布风管作为锅炉布风装置；当锅炉容量较大、炉膛底部床面面积较大时，若全部设置布风管则管长较长，强度难以保证，则可仅在局部区域设置布风管，其余部分采用常规水冷布风板，此时仅设置布风管的区域与底渣热量回收室相通。设置布风管的局部区域可位于炉膛底部中心，也可设于炉膛底部远离给煤点的一侧，还可以与布风板相间布置。

底渣热量回收室底部的排渣口与除渣机相连，通过调节除渣机的除渣量，可以调节底渣在底渣热量回收室内向下移动的速度，从而控制底渣与锅炉工质的换热量。

底渣热量回收室内的冷渣换热面，除了可以是锅炉蒸发受热面或省煤器外，还可以是空气预热器或者过热器，即冷渣换热面内通入的是空气或蒸汽。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，为本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例1的结构示意图，其中：循环流化床锅炉炉膛1、布风管2、底渣热量回收室21、冷渣换热面的换热管22、排渣口23、除渣机24。

循环流化床锅炉炉膛1底部床面全部为带有风帽的布风管2，布风管2间留有可容底渣颗粒通过的间距。布风管2下方设有底渣热量回收室21，底渣热量回收室21与锅炉炉膛1通过布风管2间的间隙直接相通。回收室21底部呈倒锥形，锥形底端为排渣口23，排渣口23与螺旋式除渣机24入口相连。

底渣热量回收室21内设置有冷渣换热面，冷渣换热面由多根换热管22组成，换热管22为鳍片管。换热管22为纵向弯管，以布满底渣热量回收室21，增大换热面积，相邻换热管22间有可容底渣颗粒通过的间隙。

炉膛1内燃烧产生的底渣从布风管2管间落入底渣热量回收室21，与底渣热量回收室21内冷渣换热面的换热管22直接接触换热，同时沿冷渣换热面的换热管22间的间隙向下移动，冷却后的底渣从底渣热量回收室21底部的排渣口23排出锅炉，经螺旋式除渣机24排出。通过调节除渣机的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室内的下移速度。

其中，冷渣换热面为锅炉蒸发受热面，其换热管22与炉膛侧墙水冷壁直接相连。换热管22内的工质为来自锅炉集中下降管的饱和水。

此外，冷渣换热面也可以为锅炉省煤器，其换热管22中的工质为不饱和水，换热管22为水平管束。

实施例2

如图2所示，为本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例2的结构示意图，其中：水冷壁下集箱25。实施例2的主体结构与实施例1的相同，但在冷渣换热面的换热管22汇入炉膛侧墙水冷壁下集箱25，即炉膛侧墙水冷壁的下集箱25作为中间集箱，使冷渣换热面的换热管与炉膛侧墙水冷壁间接连通；炉膛侧墙水冷壁的下集箱同时也是换热管22的工质出口集箱。

炉膛1内燃烧产生的底渣从布风管2管间落入底渣热量回收室21，与底渣热量回收室21内设置的冷渣换热面换热管22直接接触换热，同时沿冷渣换热面的换热管22间的间隙向下移动，冷却后的底渣从底渣热量回收室21底部的排渣口23排出锅炉，经埋刮板式除渣机24排出。通过调节除渣机的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室内的下移速度。

实施例3

如图3所示，为本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例3的结构示意图，其中：布风板3、风室31。实施例3的主体结构与实施例1的大部相同，不同处在于：

循环流化床锅炉炉膛1底部床面沿炉膛宽度方向分为三个区域：靠近左侧墙和右侧墙的区域的布风装置是布风板3，中间区域的布风装置是布风管2。布风管2下方设有底渣热量回收室21，布风管2间留有可容底渣颗粒通过的间距，回收室21与锅炉炉膛1通过布风管2间的间隙直接相通。回收室21下方经排渣口23接螺旋式除渣机24。

两布风板3下方带有风室31。两布风板3与中间区域的布风管2在同一平面，构成循环流化床锅炉炉膛1底部床面。

炉膛1内燃烧产生的底渣从床面中间区域的布风管2管间落入底渣热量回收室21，与底渣热量回收室21内设置的冷渣换热面换热管22直接接触换热，同时沿冷渣换热面换热管22间的间隙向下移动，冷却后的底渣从底渣热量回收室21底部的排渣口23排出锅炉，经螺旋式除渣机24排出。通过调节除渣机24的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室21内的下移速度。

其中，冷渣换热面为锅炉省煤器，其换热管22内的工质为来自给水泵的不饱和水。锅炉省煤器的换热管22由水平错列光管管束构成，最上方的两排光管上覆盖防磨盖板。

当锅炉容量较大、床面较宽时，床面可沿循环流化床锅炉炉膛1的宽度方向分为五个区域，从左至右分别以布风管、布风板、布风管、布风板、布风管作为各区域的布风装置。

此外，冷渣换热面也可以是锅炉蒸发受热面，其换热管22内的工质为来自锅炉下降管的饱和水；换热管22为纵向弯管。

实施例4

如图4所示，为本发明的一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置实施例4的结构示意图。实施例4的主体结构与实施例1或实施例3的大部相同，不同处在于：

循环流化床锅炉炉膛1底部床面沿炉膛深度方向分为靠近炉膛前墙和靠近炉膛后墙的两个区域，炉膛前墙设有给煤口，靠近前墙的区域的布风装置为带有风室31的布风板3；靠近后墙的区域的布风装置为带有风帽的布风管2。

炉膛1内燃烧产生的底渣从布风管2管间落入底渣热量回收室21，与底渣热量回收室21内设置的冷渣换热面换热管22直接接触换热，同时沿冷渣换热面的换热管22间的间隙向下移动，冷却后的底渣从底渣热量回收室21底部的排渣口23排出锅炉，经埋刮板式除渣机24排出。通过调节除渣机24的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室21内的下移速度。

其中，冷渣换热面为锅炉省煤器，其换热管22内的工质为来自给水泵的不饱和水。锅炉省煤器的换热管22由水平顺列鳍片管管束构成。

此外，冷渣换热面也可以是锅炉蒸发受热面，其换热管22内的工质为来自锅炉下降管的饱和水；换热管22为纵向弯管。

Claims (13)

1.一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置，其特征在于，包括布风管和底渣热量回收室；布风管上带有风帽，相邻布风管之间留有可容底渣颗粒通过的间隙；底渣热量回收室内设有冷渣换热面，冷渣换热面由通有锅炉工质的换热管束组成；相邻换热管之间留有可容底渣颗粒通过的间隙；

所述布风管为锅炉的一次风布风装置，位于循环流化床锅炉炉膛底部，并构成整个床面；所述底渣热量回收室位于布风管正下方，且与炉膛通过布风管间的间隙直接相通，其底部设有排渣口。

2.一种循环流化床锅炉底渣热量回收装置，其特征在于，包括布风管和底渣热量回收室；布风管上带有风帽，布风管间留有可容底渣颗粒通过的间隙；底渣热量回收室内设有冷渣换热面，冷渣换热面由通有锅炉工质的换热管束组成；相邻换热管间留有可容底渣颗粒通过的间隙；

所述布风管为锅炉的一次风布风装置，位于循环流化床锅炉炉膛底部，构成部分床面，床面其余部分的一次风布风装置为带有风室的布风板；所述底渣热量回收室位于布风管正下方，且与炉膛通过布风管间的间隙直接相通，其底部设有排渣口。

3.如权利要求1或2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述冷渣换热面为锅炉蒸发受热面，所述换热管束中的锅炉工质为来自锅炉集中下降管的饱和水。

4.如权利要求1或2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述冷渣换热面为锅炉省煤器，所述换热管束中的锅炉工质为不饱和水。

5.如权利要求1或2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述排渣口与除渣机相连。

6.如权利要求5所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述的除渣机为螺旋除渣机或埋刮板除渣机。

7.如权利要求1或2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述冷渣换热面的换热管束由鳍片管或局部带有防磨盖板的光管组成。

8.如权利要求2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述的炉膛底部床面在深度方向上分为两个区域，靠近炉膛给煤口一侧的区域的床面对应的布风装置为布风板，另一侧为布风管。

9.如权利要求2所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述的炉膛底部床面在宽度方向上分为N个区域，布风管与布风板相间布置。

10.如权利要求3所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述锅炉蒸发受热面的换热管束与锅炉炉膛水冷壁管直接相连。

11.如权利要求3所述的底渣热量回收装置，其特征在于，所述锅炉蒸发受热面的换热管束汇入锅炉炉膛侧墙水冷壁下集箱。

12.一种如权利要求1或2所述的循环流化床锅炉底渣热量回收装置的底渣热量回收方法，其特征在于，包括步骤：a)炉膛内燃烧产生的底渣，从布风管之间的间隙进入底渣热量回收室，在重力作用下穿过冷渣换热面的换热管束间的间隙向下移动；b)底渣向下移动的同时与冷渣换热面的换热管束直接接触换热，加热冷渣换热面中的锅炉工质，底渣被冷却；c)冷却后的底渣从排渣口经除渣机排出。

13.如权利要求12所述的底渣热量回收方法，其特征在于，通过调节除渣机的除渣量来调节底渣在底渣热量回收室内的下移速度，从而调节冷渣换热面中锅炉工质的吸热量。

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