CN103615732B - 一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其包括翻渣单元和与翻渣单元连接的支架，翻渣单元：翻渣单元是由渣犁(6)和与渣犁连接的渣犁的固定装置组合而成；渣犁由金属制成，渣犁的固定装置由纵梁(3)和与该纵梁垂直连接的螺杆(4)组成；渣犁与螺杆连接，并通过螺杆固定于纵梁上；支架：支架包括垂直支柱(1)和垂直安装于垂直支柱上的水平轴(2)两部分，垂直支柱安装于地面，或安装于干排渣机的结构上；翻渣单元纵梁的一端有圆孔，套装于水平轴上。本发明整体可使锅炉干排渣机的传热能力得到增强，使进入炉膛的冷却空气量减小，空气温度升高，所以可以提高锅炉效率。

Description

一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置

技术领域

本发明涉及一种应用于电站锅炉干排渣机上的强化传热装置，它通过把渣层上下翻动，使渣层上下温度均匀，同时可以扩大渣层表面积，因此可以强化渣层和空气的传热，减小渣层的冷却空气量，提高进入锅炉的空气温度，提高锅炉的经济性，属于动力工程领域。

背景技术

电站锅炉干排渣系统是上世纪80年代意大利马加尔迪（MAGALDI）公司研制发明的，我国于1999年12月开始引入这项技术。在这之后，国内自主研制开发出了电站锅炉干排渣系统，并在极短的时间内获得了大规模应用。至2011年，国内有200多座电厂400多台燃煤锅炉采用干式排渣系统，总装机容量约1.2×10⁸kW，尤其是近几年我国西北部缺水地区，新建机组多数以干式排渣机为主。

干排渣机的工作原理如下：锅炉炉底热渣通过锅炉渣井及关断门落在干排渣机的由钢制鳞板构成的风冷输送渣带上并送出，在送出过程中利用锅炉炉膛负压的抽吸作用，把环境冷空气从干排渣机机壳上的固定进风口或渣带末端的可调进风口吸入干排渣机内部，对热渣进行冷却，同时空气加热升温。升温后的空气通过从锅炉底部进入炉膛，将热渣带出的热量送回炉膛。

根据干排渣机的设计数据和锅炉特性计算结果，空气冷却渣层进入炉膛时，温度应高于二次风温（一般在300℃以上），而空气量不宜大于锅炉理论燃烧空气量的1%，空气温度过低或空气流量太大，则干排渣机的运行将降低锅炉的效率。

实际运行中，运行人员关注的是锅炉渣层离开干排渣机渣带进入渣仓时的温度不能太高（最大不能超过100℃），因此必须让足够多的空气进入干渣机，否则炉渣终温将超标。大量的空气进入干排渣机后，必然使空气冷却渣层后的终温（即进入炉膛的空气终温）比较低，一般只有200℃左右。因此，干排渣机在实际运行中的情况是风量过大和终温过低，造成锅炉的运行效率降低。

分析出现上述情况的原因，其本质是空气和渣层的换热能力不足。根据能量平衡计算，当换热能力充分时，0.5%的空气（即空气量为锅炉理论空气量的0.5%）升温至320℃时，足以使渣层降温至70℃，而换热能力不充分时，必须使用锅炉理论空气量1%以上的空气才能渣层降温至安全值，但空气温度只能升到200℃.

若采用强化换热能力的措施，可以降低干排渣机渣层降温需要的冷却空气量，并使空气升温至较高的温度后再进入炉膛，这样，就可以充分发挥干排渣机的优势，提高锅炉效率，减少锅炉的燃料消耗量。

本发明基于这样的分析，设计了一种能够翻动干排渣机渣层的装置，使上下渣层的温度均匀化，并扩展渣层的表面积，以强化渣层和空气的传热能力，降低干渣机的冷却空气量，升高空气温度，提高锅炉效率，减少锅炉燃料消耗量。

所述发明结构简单，性能可靠，效果明显，效益显著，符合社会节能减排的需求。

发明内容

技术问题：本发明提出一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置，通过渣层，可使干排渣机渣层上下的温度均匀，同时扩展渣层的表面积，因此可以强化渣层和空气的换热，实现减少冷却空气量、升高空气温度的效果，达到提高锅炉效率、减少燃料消耗的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其包括：

翻渣单元：翻渣单元是由渣犁和与渣犁连接的渣犁的固定装置组合而成；渣犁由金属制成，渣犁的固定装置由纵梁和与该纵梁垂直连接的螺杆组成；渣犁与螺杆连接，并通过螺杆固定于纵梁上；

支架：支架包括垂直支柱和垂直安装于垂直支柱上的水平轴两部分，垂直支柱安装于地面，或安装于干排渣机的结构上；翻渣单元纵梁的一端有圆孔，套装于水平轴上；多个翻渣单元以一定间隔并联安装于水平轴上，间隔的大小由翻渣单元间的定位套筒决定。

优选的，渣犁迎渣面的最前端呈平滑上翘的圆弧状，保证渣犁与干排渣机鳞板构成的渣带平缓接触，不会出现被勾住的现象，渣犁两翼的迎渣面为角度为60度的大倾角斜面，在渣层重量下产生下压力，保证渣犁能稳定伸入渣层底层。

优选的，翻渣单元和水平轴采用松套筒结构，当灰渣较大，翻渣单元绕水平轴转动。

有益效果：本发明通过对干排渣机渣层的翻动，使渣层上下的温度均匀，同时扩展渣层的表面积，因此可以强化渣层和空气的换热，实现减少冷却空气量、升高空气温度的效果，可提高锅炉效率，减少锅炉燃料消耗量。具有结构简单，性能可靠，效果明显，效益显著的特点，符合社会节能减排发展的需求。

附图说明

图1是本发明实施例的电站锅炉干排渣机强化传热装置的总体示意图。

图2是本发明实施例的渣犁的加工示意图。

图3a是本发明实施例的渣犁加工后三视图中的正视图。

图3b是本发明实施例的渣犁加工后三视图中的俯视图。

图3c是本发明实施例的渣犁加工后三视图中的侧视图。

图4是本发明实施例的渣犁翻动渣层的工作原理。

图5是本发明实施例的装置安装的俯视图。

图6是本发明实施例的工作效果说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其包括：

翻渣单元：翻渣单元是由渣犁6和与渣犁6连接的渣犁的固定装置组合而成；渣犁6由金属制成，渣犁的固定装置由纵梁3和与该纵梁3垂直连接的螺杆4组成；渣犁6与螺杆连接，并通过螺杆4固定于纵梁3上；

支架：支架包括垂直支柱1和垂直安装于垂直支柱1上的水平轴2两部分，垂直支柱1安装于地面，或安装于干排渣机的结构上；翻渣单元纵梁3的一端有圆孔，套装于水平轴2上；多个翻渣单元以一定间隔并联安装于水平轴2上，间隔的大小由翻渣单元间的定位套筒决定。

当锅炉干排渣机上的渣层和渣犁有相对运动时，渣犁能把底层高温渣翻动至上层，使渣层厚度方向的温度均匀化，实现底层灰渣和空气间的传热；渣犁翻动渣层的同时，使渣层表面起伏不平，因此增大了渣层和空气换热的表面积，实现传热能力的增强。

由渣犁和渣犁的固定装置组合而成的翻渣单元有较大的重量，可使渣犁迎渣面和下层渣层紧密接触，保证能把底层的高温渣翻动到上层。

渣犁6迎渣面的最前端呈平滑上翘的圆弧状，保证渣犁与干排渣机鳞板构成的渣带平缓接触，不会出现被勾住的现象，渣犁两翼的迎渣面为角度为60度的大倾角斜面，在渣层重量下产生下压力，保证渣犁能稳定伸入渣层底层。

翻渣单元和水平轴2采用松套筒结构，当灰渣较大，翻渣单元绕水平轴2转动，实现自动抬起，因此可以让大渣通过，同时可在自身重量下复原，保证翻渣单元正常工作。

整套装置的集成度高，只需要两个安装点，整套装置即可固定于地面或干排渣机的钢结构上，安装和拆除简单迅速，工作量小，对原系统的干扰小。

如图1，电站锅炉干排渣机强化传热装置主要由支架和翻渣单元组成。图中10为电站锅炉干排渣机的渣带，由鳞板相互叠合形成，它承载着渣层11由左向右运动。图中1为支架中的垂直支柱，有两根，分别位于渣带10的两侧。垂直支柱1底部焊有底板7，其上开孔，通过地脚螺母8和地脚螺栓9，可将垂直支柱固定于地面，或干排渣机的钢结构上。图中2为水平轴，选用空心的圆管即可，两根垂直支柱1的间距和水平轴2的长度有一定关系，松开地脚螺母8后，两根垂直支柱可适当外倾，此时把水平轴2插入垂直支柱的孔，拧紧地脚螺母8后，支柱立直，因此水平轴2被定位，只能发生转动，而不会从支柱间脱出。当需要拆卸水平轴2时，仅需要松开地脚螺母9，支柱外倾，即可取出水平轴2。

翻渣单元由纵梁3、垂直螺杆4、固定螺母5和渣犁6组成。纵梁3为一方管，左端有圆孔，孔径比水平轴2的直径大2mm左右，通过该圆孔，方管可套装于水平轴2上，且可自由转动。纵梁3右端打垂直孔，螺杆4可垂直穿过该孔，并由固定螺母5并死。螺杆4的末端和渣犁6连接，方法是在渣犁6上焊接一个螺母，螺杆4旋入该螺母中。

图2为渣犁的加工示意图。渣犁选用普通钢材，在加工前通过切割形成一五边形的金属片，厚度1mm左右，上下对称。在左边尖角部分的对称线上，焊接有一螺母13，图1中所示的螺杆4的末端就是旋入该螺母中的。对称线的后部割开，即有一割缝18，该割缝与后边缘构成了上下两个直角三角形，如图中16和20表示的区域，这两个三角形沿图中箭头17和19的方向翻折至垂直。金属片未翻折的部分为渣犁的水平部分15。渣犁最前缘尖角区域12向上平滑过渡，形成一个类似船头的迎渣面。渣犁三角边区域14和21打磨成角度为60度的大倾角斜面，如截面A所示。

图3a为渣犁加工后的正视图，图3b为渣犁片加工后的俯视图，图3c为渣犁片加工后的左视图。图中12为船头形状的迎渣面，16和20为翻折后形成的垂直部分，13为安装螺杆所需要的螺母，15为翻渣片的水平部分，14和21或渣犁两翼的迎渣面。

图4为渣犁翻动渣层的工作原理。干排渣机运行时，排渣机渣带的鳞板10承载着渣层11由左向右运动，鳞板10相互叠合，叠合部分有一定的高差。翻渣单元的方管3套装于水平轴2上，渣犁的螺母9置于渣犁前端，螺杆4旋入螺母9中，但呈活连接状态（即不拧死），保证渣犁在水平面内有一定的转动自由度，有利于所有渣块通过渣犁。渣层11向右运动时，将对渣犁垂直部分16和20产生向右的推力，这个力能保证渣犁的尖端12是朝向渣层来向的。由于渣犁的尖端12呈船头状，因此渣犁可顺利地通过鳞板10的高差部分而不被“勾”住。在翻渣单元自身重量产生的下压力作用下，渣犁楔形的迎渣面14和21能伸入渣层的底部，保证底层渣能被渣犁的垂直部分2和6翻起。在运行过程中若出现渣块嵌入至渣犁下面的情况，则翻渣单元整体可绕水平轴2转动，即翻渣单元将整体抬升，让嵌入的渣块通过，然后，翻渣装置将在自身重量和楔形迎渣面上的渣层重量下自动下压，紧贴底层渣层，进入正常工作状态。

图5为强化传热装置安装后的俯视图。图中1为两根垂直支柱，分跨于干排渣机由鳞板10叠合形成的U型渣带两侧，支柱靠内的一侧打孔，孔径稍大于水平轴2的直径，因此水平轴2可方便地插入该孔。多个翻渣单元中的方管纵梁3套装于水平轴2上，不同纵梁的间距（也即翻渣单元的间距）可由套管22、23、24、25等定位，套管22、23、24、25的直径稍大于水平轴2的直径，可方便地套入和取下，通过选择各套管长度可调整各翻渣单元的安装位置。鳞板10携带渣层11由左向右运动，对渣犁的垂直部分16和20产生向右的作用力，可保证渣犁的尖头及两翼迎渣面终朝向渣层的来向。

图6为强化传热装置的整体工作效果示意。由鳞板叠合而成的长长的渣带26上，每隔一定的间距布置有水平横轴27和28（可以根据需要布置多个），不同位置的水平横轴27和28上翻渣单元的安装位置也不同（可通过调节套筒的长度实现），以保证上下游的渣犁不在同一渣块运动轨迹上，因此下游的渣犁可以重新翻动渣层。图中截面B中的渣层呈水平分布；在截面C中，因翻渣的作用，不仅底层渣被翻至上层，而且渣层表面呈锯齿形，和空气接触的表面积增大，因此换热能力也相应增强；在截面D处，由于渣犁的位置不同，渣层被再次翻动，表面仍呈锯齿状，且锯齿的位置不同。

综上，本发明为一种强化电站锅炉干排渣机传热能力的装置，主要由支架和翻渣单元组成。图中10为电站锅炉干排渣机的渣带，由鳞板相互叠合形成，它承载着渣层11由左向右运动。1为支架中的垂直立柱，有两根，分别位于渣带10的两侧。立柱1底部焊有底板7，其上开孔，通过地脚螺母8和地脚螺栓9，可将支柱固定于地面，或干排渣机的钢结构上。图中2为水平轴，选用空心的圆管即可，两根立柱1的间距和水平轴2的长度有一定关系，松开地脚螺母8后，两根支柱可适当外倾，此时把水平轴2插入支柱的孔，拧紧地脚螺母8后，支柱立直，因此水平轴2被定位，只能发生转动，而不会从支柱间脱出。当需要拆卸水平轴2时，仅需要松开地脚螺母9，支柱外倾，即可取出水平轴2。

由纵梁3、垂直螺杆4、固定螺母5和渣犁6组成了翻渣单元。纵梁3为一方管，左端有圆孔，孔径比水平轴2的直径大2mm左右，通过该圆孔，方管可套装于水平轴2上，且可自由转动。纵梁3右端打垂直孔，螺杆4可垂直穿过该孔，并由固定螺母5并死。螺杆4的末端和渣犁6连接，方法是在渣犁6上焊接一个螺母，螺杆4旋入该螺母中。

渣犁6主体为一水平金属板，以及由两个三角形翻折后形成的垂直部分，渣犁迎着渣层来向的尖角部分做成船形，以利渣犁平稳地在渣带10上运动而不被勾住。渣犁尖头部位焊有一螺母，螺杆4旋入该螺母。在水平轴2上，按一定的间距安装了多个翻渣单元，各单元的间距和位置由水平轴2上的套筒定位。在渣带不同位置安装了多组水平横梁和相应的翻渣单元。运行过程中，渣层11向渣犁运动，底层高温渣被翻起至上层，因此向冷却空气的放热量会增大；同时，通过渣犁后的渣层表面呈锯齿状，扩展了渣层和冷却空气间的接触面积，也可使渣层和空气间的传热得到强化。渣带不同位置水平轴2上的渣犁位置不同，可保证渣层被多次翻动，因此，干排渣机整体的传热能力都会得到增强，使进入炉膛的冷却空气量减小，空气温度升高，所以可以提高锅炉效率。

Claims (3)

1.一种强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其特征在于：其包括：

翻渣单元：翻渣单元是由渣犁（6）和与渣犁（6）连接的渣犁的固定装置组合而成；渣犁（6）由金属制成，渣犁的固定装置由纵梁（3）和与该纵梁（3）垂直连接的螺杆（4）组成；渣犁（6）与螺杆连接，并通过螺杆（4）固定于纵梁（3）上；

支架：支架包括垂直支柱（1）和垂直安装于垂直支柱（1）上的水平轴（2）两部分，垂直支柱（1）安装于地面，或安装于干排渣机的结构上；翻渣单元纵梁（3）的一端有圆孔，套装于水平轴（2）上；多个翻渣单元以一定间隔并联安装于水平轴（2）上，间隔的大小由翻渣单元间的定位套筒决定。

2.根据权利要求1所述的强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其特征在于：渣犁（6）的最前端呈平滑上翘的圆弧形状，保证渣犁与干排渣机鳞板构成的渣带平缓接触；渣犁的两翼迎渣面为角度为60度的大倾角斜面，斜面在渣层重量下产生下压力，保证渣犁能稳定伸入渣层底层。

3.根据权利要求1所述的强化电站锅炉干排渣机传热的装置，其特征在于：翻渣单元和水平轴（2）采用松套筒结构，当灰渣较大，翻渣单元绕水平轴（2）转动。