CN102575847B - 用于对热材料进行输送、冷却和能量回收的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于对来自燃烧联合装置(4)的燃烧锅炉(3)的热材料(2)进行输送、冷却和能量回收的方法及相应装置。所述方法包括至少如下步骤：a)从所述燃烧锅炉(3)的排料孔(10)将所述热材料(2)排入壳体(5)的捕获区域(7)，在所述壳体(5)中布置有输送带(6)；b)穿过所述壳体(5)中的冷却区域(8)输送所述热材料(2)；c)在所述冷却区域(8)中，借助沿与所述材料(2)相反的方向移动的冷却空气流对所述热材料(2)进行冷却；d)从与所述壳体(5)的捕获区域(7)相邻的至少一个区域移出已被加热的冷却空气流中的至少一部分；e)将所移出的冷却空气流传输到所述燃烧联合装置(4)的、传送燃烧废气的至少一个区域(12、13)。

Description

用于对热材料进行输送、冷却和能量回收的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于对热材料进行输送、冷却和能量回收的方法和装置。本发明具体用在具有至少一个燃烧锅炉的联合装置中，例如用在燃烧化石燃料的联合装置和/或垃圾焚化联合装置中。

背景技术

当将灰渣、熔渣或燃烧余渣，下文也称之为“材料”，运送出去时，一方面，特别重要的是，通过冷却来实现对热的---有时仍处于熔融状态的---材料进行受控地凝固或固化，使得特别地，在这些材料已被排出燃烧锅炉后，对这些材料进行输送或进一步处理成为可能。而且，还期望的是利用热材料中仍含有的能量，并因而提高联合装置或燃烧锅炉的总效率。

最初，认为对输送热材料而言在水浴中淬火(称为湿排放)是第一必需的。然而，为此需要大量的水，而大量的水是不容易得到的，尤其是在干旱地区。而且，所使用的水必须高费用地进行净化。因此，自90年代以来已变化至称为干排出系统的系统。在这种情况下，热材料放置于输送带并进一步在其上进行运送，其中对输送带上的热材料执行受控冷却。这些输送带通常设计成相对于外部环境处于包封状态，也就是说，具有防止在处理材料的过程中仍产生的燃烧气体容易地能够逸出至周围环境的壳体。而且，燃烧锅炉主要是在轻微真空的状态下工作，从而使得由材料产生的燃烧气体借助相应的抽吸作用而被吸向燃烧锅炉。

为了实现材料的充分冷却，与湿排放相比需要相对较长的材料输送距离。具体地，常提出的是一个布置在另一个后面的排出设备或输送带，灰渣粉碎器和中间料仓布置于它们之间以进一步改进冷却。然而，这些设计必须考虑到这样的事实，即：为此目的，必须正式地具有相当大的建造空间。而且，应当记住，正是因在两个输送带或冷却台之间设置灰渣粉碎器或中间料仓，针对于装置和系统的耦联的费用增加、针对于这些系统泄露密封性的特殊要求是必需的，尤其在高热力和/或动态交变应力下。而且，在冷却过程中从材料提取的能量通常不用于增加燃烧联合装置的总效率。

发明内容

因此，本发明的目的在于，至少部分地解决现有技术中所突显的问题。具体地，给出了一种用于对热材料进行输送、冷却和能量回收的方法，所述方法确保热材料在比较短的输送距离上受到充分冷却并确保尽量有效地回收能量。另外，还给出了一种用于对热材料进行输送、冷却和能量回收的装置，所述装置确保热材料在比较短的输送距离上受到充分冷却并确保尽量有效地回收能量。

借助如下所述的方法和如下所述的装置来实现这些目的。本发明还具有进一步有利的改进。需要指出的是，在文中独自列出的特征可以以任何期望的、在技术上有利的方式彼此组合并限定本发明进一步的改进。而且，在说明书中更详细地论述和解释了本发明的特征，而且示出了本发明的进一步优选的改进。

根据本发明的、用于对来自燃烧联合装置的燃烧锅炉的热材料进行输送、冷却和能量回收的方法包括至少如下步骤：

a)从所述燃烧锅炉的排料孔将所述热材料排入壳体的捕获区域，在所述壳体中布置有输送带，

b)穿过所述壳体中的冷却区域输送所述热材料，

c)在下述区域中的至少一个区域中，借助沿与所述材料相反的方向移动的冷却空气流对所述热材料进行冷却：

-所述冷却区域，

-所述捕获区域，或

-所述排料孔，

d)从与所述壳体的捕获区域相邻的至少一个区域移出已被加热的冷却空气流中的至少一部分，

e)将所移出的冷却空气流传输到所述燃烧联合装置的、传送燃烧废气的至少一个区域。

根据步骤a)和步骤b)，首先诸如灰渣、熔渣或燃烧余渣等的热材料被传输到壳体的捕获区域中的输送装置上，随后借助输送带而穿过冷却区域被输送到出口(输送方向)。冷却区域是壳体的如下所述区域，即冷却空气中的主要部分沿与材料的输送方向相反的方向流经该区域。为了使材料穿过冷却区域所需的输送距离能够配置成尽可能地小，必需在冷却区域中尽量快地冷却热材料。为此，根据步骤c)，借助沿与材料相反的方向移动的冷却空气流而在冷却区域中对热材料进行冷却，其中，为了实现充分冷却，所需的冷却空气的容积流量必须更高，穿过壳体中的冷却区域的输送距离才可更短。

所述材料冷却后，由于因燃烧锅炉中处于真空状态，所以冷却空气流至少部分地通过燃烧锅炉中的排料孔而进入燃烧锅炉的燃烧空间(通常最大量达燃烧锅炉中的化学计量燃烧所需的空气量的5％(重量百分比))，所以在燃烧锅炉中的燃烧反应不会受到不利影响的情况下，冷却空气的容积流量不能如所期望地增加。因而，化学计量燃烧在该处受到不良影响或者因所进入的冷却空气的容积流量的波动而进行复杂调节将会成为必需。

为了使热材料(例如，使用单个输送带)仍能由高容积流量的冷却空气冷却，根据步骤d)，至少部分冷却空气流必须从与壳体的捕获区域相邻的区域移出，使得进入燃烧锅炉的冷却空气流不会太大。壳体的捕获区域是这样的区域，即：在所述区域内，热材料穿过燃烧锅炉的排料孔而落到输送带上。将至少部分冷却空气流从与壳体的捕获区域相邻的区域移出可在壳体上的多个部位处进行，例如，在壳体的整个周边上，以特别均匀地移除冷却空气流。

针对下述工艺参数中的至少一个，能够调节或者改变(如果适当，动态地)从与壳体的捕获区域相邻的区域移出的那部分冷却空气流：

-待冷却的热材料的量和/或温度，

-待移除的冷却空气流的温度，

-用作冷却空气的环境空气的温度，

-燃烧联合装置的不同负载状态，

-热材料的输送速度，

-与燃烧联合装置连接的热交换表面的污染程度，

-燃烧废气温度，

-冷却空气井筒和捕获区域之间的压力差，

-冷却空气井筒和排料孔之间的压力差，

-冷却空气井筒中冷却空气流的流动速度，

-捕获区域中冷却空气流的流动速度，

-排料孔中冷却空气流的流动速度。

而且，为了提高燃烧联合装置的总效率，根据步骤e)，冷却空气流中已移除的部分被传输到传送燃烧废气的至少一个区域，以使得例如借助下游的热交换器来利用储存在冷却空气流中已移除的部分中的能量成为可能。然而，还可以仅将冷却空气流中已移除部分的特定部分传输到传送燃烧废气的至少一个区域，并将冷却空气流中已移除部分的其余部分(如果适当，在净化处理后)排放到大气中。

特别地，优选的是，仅在冷却空气流中的已移除部分的温度高于或者等于传送燃烧废气的区域中所传送的燃烧废气的温度时，才将冷却空气流中的已移除部分传输到传送燃烧废气的区域。如果冷却空气流中的已移除部分的温度变得低于传送燃烧废气的区域中所传送的燃烧废气的能量级别，则优选地将冷却空气流中的已移除部分传输到传送燃烧废气的另一区域，在该另一区域中所传送的燃烧废气的温度低于或等于冷却空气流中的已移除部分的温度，或者，将其传输至大气。换句话说，优选地，将冷却空气流中的已移除部分动态地、受控地和位置可变地传输到燃烧联合装置的传送燃烧废气的多个不同区域，在所述区域中，燃烧废气的温度低于或等于冷却空气流中的已移除部分的温度，或者，如果这种情形不可能发生时，则传输到大气中。

而且，被认为有利的是，将已被加热的冷却空气流中的至少一部分从这样的区域移出，即，所述区域布置在燃烧锅炉的下方、壳体的捕获区域处，并且，输送带上输送的材料经过至多5m，优选地至多3m或特别优选地至多1m的输送距离后到达所述区域。

由于冷却空气流沿与材料的输送方向相反的方向移动，所以能够回收更多的能量，因为在该区域中，在热材料离开壳体的捕获区域后热材料的输送距离越短，则因对流而传递到冷却空气流的热能越大。

而且，被认为有利的是，移出大份量的冷却空气流，使得通过排料孔进入燃烧锅炉的冷却空气流的份量相当于燃烧锅炉中的化学计量燃烧所需的空气流的至多1.5％(重量百分比)、优选地为至多0.5％并且特别优选地为至多0.1％。在这种情况下，化学计量燃烧所需的空气量直接供应(单独地)至燃烧锅炉。

限制进入燃烧锅炉的冷却空气流，以防止冷却空气流对在燃烧锅炉中发生的燃烧反应造成不利影响。特别地，由此而实现的是，燃料完全转化，并且在燃烧过程中产生的燃烧废气含有低的污染物浓度。

而且，在这里所提出的方法中，被认为有利的是，已被加热的冷却空气流中的已移除部分大于通过排料孔而被传输到燃烧锅炉的部分。

结果，用于在壳体的冷却区域中对热材料进行冷却的冷却空气的选定容积流量能够明显更高，因而，材料的冷却可在明显更短的冷却区域中进行。具体地，冷却气体中被移除的份量为经由排料孔进入燃烧锅炉的份量的倍数，例如大到至少两倍或至少四倍。如果适当，也可移除全部冷却空气(间歇地)。已被移除的冷却空气的份量例如相当于供应至壳体的冷却空气的至少80％(重量百分比)或甚至大于95％。

如果适当，还有利的是，对供应至壳体的冷却空气进行检查，以进行合适的冷却空气的流动影响和/或提取。因此，例如，可设置测量仪器以确定和/或计算所进入的和/或被抽取的冷却空气的量。这个信息或这些测量结果可供应至检查单元，然后，所述检查单元例如对致动装置进行致动(在工作过程中，具体为动态地)并设定或改变壳体中和/或冷却井筒中的冷却剂流。

根据本发明的进一步方面，还提出了一种用于对来自燃烧联合装置的燃烧锅炉的热材料进行输送、冷却和能量回收的装置。所述装置具有布置于壳体中的输送带，所述壳体具有捕获区域和冷却区域，并且所述壳体具有至少一个出口，进一步地，所述燃烧锅炉的排料孔布置在所述壳体的捕获区域的上方，并且，所述装置具有至少一个冷却空气井筒，所述冷却空气井筒将沿所述材料的输送方向与所述壳体的捕获区域相邻的区域连接到所述燃烧联合装置的、传送燃烧废气的至少一个区域。

根据本发明的方法和根据本发明的装置也可(部分地)一起施行。

具体地，所述装置构成称为抽出或包封板式输送装置或类似装置的装置，所述装置的壳体与至少一个冷却空气井筒耦联。在任何情形下，所述装置是从燃烧锅炉对材料进行所谓的“干”输送的装置。具体地，“材料”的意思是指燃烧余渣，特别是灰渣，它们通过排料孔从燃烧锅炉(直接地)排放到输送带上。在这种情况下，所述材料的温度大约在600℃至1000℃的范围内，特别地在800℃左右的范围内。所述“燃烧锅炉”例如可以是下面列出的锅炉类型中的一类：褐煤燃烧锅炉、硬煤燃烧锅炉、垃圾燃烧锅炉。

输送带优选地以钢板输送装置的形式设计，其中布置有多个钢板，使得一块叠置于另一块，所述多个钢板以铰接方式布置成一排，并且经由(链)驱动装置或转向辊而移动。因此，特别地，可被考虑用于输送带的材料是抗冲击、耐腐蚀和耐热的钢。

所述输送带由壳体环绕。该壳体在排料孔的区域中以基本气密的方式连接至燃烧锅炉。在燃烧锅炉的排料孔下方设置有壳体的捕获区域，在该捕获区域中热材料排放到输送带上。壳体的捕获区域连接着壳体的冷却区域，借助输送带，热材料能够穿过壳体的冷却区域输送。而且，壳体具有出口，通过所述出口，能够使已被冷却的材料排出以进行进一步处理。因此冷却区域在壳体的捕获区域和出口之间延伸。

于是，特别地，所提出的装置的区别点在于它具有冷却空气井筒，所述冷却空气井筒将沿材料的输送方向与壳体的捕获区域相邻的区域连接到燃烧联合装置的传送燃烧废气的至少一个区域。所述“传送燃烧废气的区域”例如可以是燃烧锅炉的燃烧室(下文也称作炉膛空间)或位于燃烧室下游的烟气通道。需要补充的是，所述冷却空气井筒优选地连接于燃烧室的位点处，所述位点位于在燃烧锅炉(炉膛空间)内进行的燃烧的正常火焰高度的上方。而且，冷却空气井筒可以具有热绝缘(至少在一些区域中，但优选地在其整个范围上)，使得当冷却空气流中的已移除部分正在冷却空气井筒中运送时，其损失的热能尽可能地小。

为防止污物粘附，例如烟灰等，冷却空气井筒可在其内部至少局部地配备有减小粘附的涂层。在这种情况下，例如，可以考虑所谓的纳米涂料等的涂层。

而且，通过布置在冷却空气井筒内和/或具有输送带的壳体内的至少一个流动导引表面，能够实现对冷却空气流中的已移除部分的流动路径进行引导，以防止污物粘附，尤其是在特别易被污物积聚的区域，比如拐角、边缘和具有弯曲流动路径的区域(例如弯头)。

此外，在冷却空气井筒中可设有用于(局域地)增加冷却空气流中的已移除部分的流动速度的装置，同样也是为了减少污物粘附。

由于因不同的燃烧工艺和燃烧材料而使冷却空气井筒内的污物粘附情形仍会是不能够完全避免，所以冷却空气井筒可具有清洁装置，例如现有技术中已知的用于清洁燃烧锅炉和热交换表面的那些清洁装置。

而且，在适当时，为了防止这种情形，即：夹带在冷却空气流的已移除部分中的污物颗粒被传输到传送燃烧废气的区域、并进一步污染布置在所述区域处的热交换表面，在适当时，可在冷却空气井筒中设置用于净化冷却空气流中的已移除部分的至少一个过滤器。

特别有利的是，所述至少一个冷却空气井筒连接到壳体的如下所述的区域处，即：所述区域沿材料的输送方向距离捕获区域(或燃烧锅炉的排料孔)至多5m、优选地至多3m或特别优选地至多1m，并且/或者所述区域优选地定位在壳体的、在其中热材料的输送方向沿基本水平方向延伸的区域处。借助该构造能够实现特别高的能量回收，因为冷却空气的能量含量更高，即冷却空气与输送带上的热材料接触更久或者说冷却空气沿捕获区域方向流动得更远。

而且，冷却空气井筒可同时安装在壳体上的多个位点处，所述多个位点例如采用圆的形式以规则间距位于壳体的整个周边上，以便特别均匀地移除冷却空气。此外，还可设置多个冷却空气井筒，所述冷却空气井筒在沿着热材料的输送方向的不同区域中连接至壳体，使得能够选择性地移除具有不同能量级别的冷却空气。而且，诸如叶片等的流动导引表面可布置在输送带的壳体中、位于冷却空气井筒的区域处，以将冷却空气流传输到冷却空气井筒。

还有利的是，所述至少一个冷却空气井筒具有装置，所述装置用于对已移除的冷却空气至燃烧联合装置的、传送燃烧废气的至少一个下述区域的传输进行引导：

-燃烧室，

-烟气通道。

根据进一步有利的实施方式，在壳体的出口的区域中或者在单独的冷却空气入口的区域中设置用于供应流向输送带的冷却区域的气流的空气供应装置。由此能够对流入壳体中的冷却空气流进行引导控制。优选的是，在这里仅使用无源装置，并因此而在别处(单独)提供经由锅炉和/或抽吸设备而实现的冷却空气的抽吸。然而，如果适当，空气供应装置还可包括多个(可调节的)阀、鼓风机和类似装置。

在本发明的另一发展形式中，冷却空气井筒具有用于所述冷却空气的输送设备。所述输送设备使得能够受控地从壳体移出一部分冷却空气。所述输送设备可设计成具有至少一个(可调节的)阀和/或具有抽吸设备。

附图说明

下面参照附图更详细地说明本发明和技术背景。需要指出的是，附图示出了本发明的特别优选的设计变化形式，但是本发明并不局限于此。

图1示意性地示出了适合于执行根据本发明的方法的装置的设计变化形式。

具体实施方式

图1示出了用于具有燃烧锅炉3的燃烧联合装置4的装置1，所述燃烧锅炉3具有燃烧室12并连接有烟气通道13，所述烟气通道13将燃烧过程中在燃烧室12下面的炉膛空间24中产生的烟气传送到热交换器15和电过滤器23。在炉膛空间24的下面设置有与壳体5基本上气密性地连接的排料孔10。热的材料2通过排料孔10落入壳体5的捕获区域7中。在该捕获区域7中，热的材料2由布置在壳体5中的单个输送带6搜集。

该输送带6自捕获区域7延伸远达壳体5的出口9。在出口9和捕获区域7之间设置冷却区域8，通过所述冷却区域8，输送带6将热的材料自壳体5的捕获区域7输送到壳体5的出口9。在这里，输送带6由马达14驱动。而且，壳体5在出口9的附近具有单独的冷却空气入口16(或多个所述单独的冷却空气入口16)，所述冷却空气入口16与风扇17耦联(仅仅为任选地)。冷却空气流(图中示意性地示出为箭头)自周围环境通过该冷却空气入口16流入壳体5中。所述冷却空气流按照逆流原理，在冷却区域8中冷却热的材料2，结果冷却空气流同时被加热。

在紧邻捕获区域7的附近，冷却区域8接连有冷却空气井筒11。借助图中综合地示出的该冷却空气井筒11，部分冷却空气流移出壳体5。所示的冷却空气井筒11的综合系统在壳体5的捕获区域7的附近具有仅一个进口和多个排出口，所述多个排出口能够可变地(单个/组合)连向燃烧联合装置的传送废气的多个不同区域。该部分冷却空气流例如可相当于燃烧锅炉3中的化学计量燃烧所需的空气量的0.5％至2％。由于冷却空气流最终部分地移出壳体5，因此能够限制通过排料孔10进入燃烧锅炉3的燃烧室12的冷却空气量。同时，与已知联合装置相比，能增加所提供的冷却空气流，使得借助仅一个输送带6而对材料2进行受控(完全)的冷却/凝固成为可能。

为了能够控制所移出的冷却空气的份量，冷却空气井筒11具有抽吸设备18。然后冷却空气经由冷却空气井筒11传输到燃烧室12的传送燃烧废气的区域并传输到烟气通道13的多个不同区域。借助用于对所移出的冷却空气的传输进行引导的第一装置19、第二装置20、第三装置21和第四装置22而可以对所移出的冷却空气传输到这些区域进行控制。

整个装置1当然还可以修改，以改变冷却空气的移除；例如，可使用(通向燃烧空间12、通至燃烧锅炉3的空烟道25、通至烟气通道13的位于热交换器15的上游/下游的部分的)单个和/或多个单独的冷却空气井筒11。

附图标记列表

1-装置

2-热材料

3-燃烧锅炉

4-燃烧联合装置

5-壳体

6-输送带

7-捕获区域

8-冷却区域

9-出口

10-排料孔

11-冷却空气井筒

12-燃烧室

13-烟气通道

14-马达

15-热交换器

16-冷却气体入口

17-空气供应装置

18-抽吸设备

19-用于对已移除的冷却气体的路径进行引导的第一装置

20-用于对已移除的冷却气体的路径进行引导的第二装置

21-用于对已移除的冷却气体的路径进行引导的第三装置

22-用于对已移除的冷却气体的路径进行引导的第四装置

23-电过滤器

24-炉膛空间

25-空烟道

Claims (9)

1.一种用于对来自燃烧联合装置(4)的燃烧锅炉(3)的热材料(2)进行输送、冷却和能量回收的方法，至少包括如下步骤：

a)从所述燃烧锅炉(3)的排料口(10)将所述热材料(2)排入壳体(5)的捕获区域(7)，在所述壳体(5)中布置有输送带(6)，

b)经由所述壳体(5)中的冷却区域(8)输送所述热材料(2)，

c)在下述区域中的至少一个区域中，借助沿与所述热材料(2)相反的方向移动的冷却空气流对所述热材料(2)进行冷却：

－所述冷却区域(8)，

－所述捕获区域(7)，或

－所述排料口(10)，

其中，在工作过程中所述冷却空气流能至少部分地通过所述排料口(10)而进入所述燃烧锅炉(3)，

d)沿所述热材料(2)的输送方向从与所述壳体(5)的捕获区域(7)相邻的至少一个区域移出已被加热的冷却空气流中的至少一部分，

e)通过冷却空气井筒(11)将所移出的冷却空气流传输到所述燃烧联合装置(4)的传送燃烧废气的至少一个区域(12、13)，所述冷却空气井筒(11)具有多个排出口，所述多个排出口能够可变地连向所述燃烧联合装置(4)的不同的区域(12、13)。

2.如权利要求1所述的方法，已被加热的冷却空气流中的至少一部分从如下区域被移出：所述区域与所述壳体(5)的捕获区域(7)相邻，并且在所述输送带(6)上输送的所述热材料(2)在经过至多5m的输送距离后到达所述区域。

3.如权利要求1或2所述的方法，移出大部分的冷却空气流，使得通过所述排料口(10)进入所述燃烧锅炉(3)的那部分冷却空气流相当于所述燃烧锅炉(3)中的化学计量燃烧所需的空气量的至多1.5％。

4.如权利要求1或2所述的方法，已被加热的冷却空气流中被移出的部分大于通过所述排料口(10)被传输到所述燃烧锅炉(3)的部分。

5.一种用于对来自燃烧联合装置(4)的燃烧锅炉(3)的热材料(2)进行输送、冷却和能量回收的装置(1)，所述装置(1)具有布置于壳体(5)中的输送带(6)，所述壳体(5)具有捕获区域(7)和冷却区域(8)，并且所述壳体(5)具有至少一个出口(9)，进一步地，所述燃烧锅炉(3)的排料口(10)布置在所述壳体(5)的捕获区域(7)的上方，其中，在工作过程中，冷却空气流能至少部分地通过所述排料口(10)进入所述燃烧锅炉(3)，并且，所述装置(1)具有至少一个冷却空气井筒(11)，所述冷却空气井筒(11)将沿所述热材料(2)的输送方向与所述壳体(5)的捕获区域(7)相邻的区域连接到所述燃烧联合装置(4)的传送燃烧废气的至少一个区域(12、13)，其中，所述至少一个冷却空气井筒(11)包括多个排出口，所述多个排出口能够可变地连向所述燃烧联合装置(4)的不同的区域(12、13)。

6.如权利要求5所述的装置(1)，所述冷却空气井筒(11)连接到所述壳体(5)的沿所述热材料(2)的输送方向距离所述捕获区域(7)至多5m的区域。

7.如权利要求5或6所述的装置(1)，所述至少一个冷却空气井筒(11)具有第一装置(19)、第二装置(20)、第三装置(21)和第四装置(22)，所述第一装置(19)、所述第二装置(20)、所述第三装置(21)和所述第四装置(22)将所移出的冷却空气引导传输至所述燃烧联合装置(4)的传送燃烧废气的至少一个下述区域(12、13)：

－燃烧室(12)，

－烟气通道(13)。

8.如权利要求5或6所述的装置(1)，其中，在所述壳体(5)的出口(9)的区域中或者在单独的冷却空气入口(16)的区域中设置用于供应流向所述输送带(6)的冷却区域(8)的气流的空气供应装置(17)。

9.如权利要求5或6所述的装置(1)，所述冷却空气井筒(11)具有用于所述冷却空气的输送设备(18)。