CN106402853A - 一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，属于循环流化床锅炉领域，各熔盐滚筒冷渣器的排渣入口与循环流化床锅炉炉膛排渣口连通，低温熔盐储罐、低温熔盐泵、熔盐滚筒冷渣器、高温熔盐储罐、高温熔盐泵、熔盐蒸汽过热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐给水加热器间依次通过熔盐管路连通构成熔盐循环，熔盐给水加热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐蒸汽过热器间还依次通过给水管路连通构成水加热管路，并设有热水外供管路和蒸汽外供管路。本发明的CFB锅炉底渣高温余热可被有效地回收利用。同时增加熔盐储热系统，为不同需求的用户提供热水、蒸汽或电力等，可达到扩大客户群体、增加经济收益的目的。

Description

一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉领域，尤其涉及循环流化床锅炉底渣高温余热的回收。
背景技术
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、高效炉内脱硫、NOx原始排放低的优点，在电力及很多工业领域得到了广泛的应用。CFB锅炉排渣温度高达850℃以上，而排渣的物理热损失将影响锅炉效率1％以上。目前CFB锅炉普遍采用水冷式滚筒冷渣器，利用水来冷却高温灰渣。故虽然CFB锅炉排渣蕴含着大量的高温热量，该热量最终只是变成了冷却水的低品位热，热量未获得有效的回收利用。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述问题，本发明提出一种以熔盐为传热工质回收CFB锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，CFB锅炉底渣高温余热可被有效地回收利用。同时增加熔盐储热系统，为不同需求的用户提供热水、蒸汽或电力等，可达到扩大客户群体、增加经济收益的目的。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，包括循环流化床锅炉，还包括低温熔盐储罐、低温熔盐泵、高温熔盐泵、熔盐滚筒冷渣器、高温熔盐储罐、熔盐给水加热器、熔盐蒸汽过热器和熔盐蒸汽发生器，熔盐滚筒冷渣器用于以熔盐为冷却工质对循环流化床锅炉炉膛排出的底渣进行换热降温，各熔盐滚筒冷渣器的排渣入口与循环流化床锅炉炉膛排渣口连通，低温熔盐储罐、低温熔盐泵、熔盐滚筒冷渣器、高温熔盐储罐、高温熔盐泵、熔盐蒸汽过热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐给水加热器间依次通过熔盐管路连通构成熔盐循环，熔盐给水加热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐蒸汽过热器间还依次通过给水管路连通构成水加热管路，并设有热水外供管路和蒸汽外供管路。
作为选择，熔盐滚筒冷渣器至少为一个，多个熔盐滚筒冷渣器间并联设置。
作为选择，还包括至少一个水冷滚筒冷渣器，用于以水为冷却工质对熔盐滚筒冷渣器排出的底渣进行换热降温，各水冷滚筒冷渣器的排渣入口分别各自与各熔盐滚筒冷渣器的排渣出口连通。
作为选择，还包括汽轮机组及发电机组，蒸汽外供管路与汽轮机组连通。
作为选择，熔盐滚筒冷渣器的滚筒筒壁由若干换热管螺旋盘绕而成，管间由扁钢连接，形成膜式壁筒壁；在滚筒内部，由滚筒内壁开始沿径向方向排列若干换热管，形成膜式壁管屏，且膜式壁管屏沿滚筒轴向在滚筒内壁螺旋盘绕形成槽道。
作为选择，熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间可以任意组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
工作过程为：熔盐工作温度范围通常在260℃-600℃，且其性质稳定，可在常压下工作。系统运行时，CFB锅炉排渣先进入熔盐滚筒冷渣器，由熔盐吸收一部分高温底渣热量，升温后的熔盐温度可达到560℃左右。从炉膛排出的高温灰渣进入以熔盐为冷却介质的熔盐滚筒冷渣器，在熔盐滚筒冷渣器中被熔盐冷却后进入后端水冷滚筒冷渣器继续被冷却至150℃以下排出。熔盐吸热后温度升高，而后进入高温熔盐储罐将热量储存起来；在需要提供热水、高温蒸汽或供热发电时，高温熔盐由高温熔盐泵从高温熔盐罐中抽出，经熔盐给水加热器加热给水向用户提供热水；或依次进入熔盐蒸汽过热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐给水加热器与蒸汽及水换热，产生满足用户参数需求的高温蒸汽；或将产生的高温蒸汽送入汽轮发电机组做功发电，为用户提供电力。将热量传递给工质后，熔盐温度再次下降，而后回到低温熔盐储罐，再由低温熔盐泵抽出进入熔盐滚筒冷渣器完成熔盐回路的循环。本专利中的低温熔盐储罐、高温熔盐储罐、低温熔盐泵、高温熔盐泵中所述高温、低温只是相对概念，并不具备绝对意义。
另一方面，一些企业或公司配有小型自用电厂以满足厂用电的需求，但这些自用电厂常常因为烟气排放不达标等被勒令停运整改，此时企业需向电网购电，增加了这类企业的经济支出。另外，一些工业企业需要使用高温蒸汽进行生产活动等；一些电厂、工厂或居民区也需要供暖供热。这些蒸汽或热量的获取往往需要额外的系统供应或向电网购电通过电力的方式实现，增加了这类用户额外的经济投资。
采用该系统可以有效将现有燃煤电厂的余热，如CFB锅炉高温底渣的余热储存起来，用于向上述用户供电、供汽或供热，则可达到有效回收热量，同时扩大客户群体、增加经济效益的目的。
本发明的有益效果：采用此设计，可以有效回收利用CFB锅炉底渣的高温余热，同时，利用熔盐吸收底渣余热，并将热量进行储存，在需要时为不同需求的用户提供热水、蒸汽或电力等，可达到扩大客户群体、增加经济收益的目的。
附图说明
图1是本发明实施例1的装置流程示意图；
图2是本发明实施例2的装置流程示意图；
其中1-锅炉本体，2-熔盐滚筒冷渣器，3-水冷滚筒冷渣器，4-低温熔盐泵，5-高温熔盐泵，6-低温熔盐储罐，7-高温熔盐储罐，8-熔盐蒸汽过热器，9-熔盐蒸汽发生器，10-熔盐给水加热器，11-汽轮机组，12-发电机组。
图3是本发明实施例3的立面结构示意图；
图4是本发明实施例3的横断面结构示意图；
其中1-旋转接头，2-端盖，3-防尘罩及出渣口，4-环形集箱，5-连接部件，6-进渣装置，7-底座，8-后端支承，9-链轮，10-减速机，11-电动机，12-前端支承，13-筒壁螺旋盘绕换热管，14-内筒膜式壁小管屏换热管，15-纵向挡板，16-支承圈，17-筒壁螺旋盘绕换热管扁钢，18-内筒膜式壁小管屏扁钢。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图1所示，图中多段虚线表示灰渣流程，实线表示熔盐流程，点划虚线表示水/蒸汽流程。熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐等。一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，包括循环流化床锅炉，还包括低温熔盐储罐6、低温熔盐泵4、高温熔盐泵5、熔盐滚筒冷渣器2、高温熔盐储罐7、熔盐给水加热器10、熔盐蒸汽过热器8和熔盐蒸汽发生器9，熔盐滚筒冷渣器2用于以熔盐为冷却工质对循环流化床锅炉锅炉本体1炉膛排出的底渣进行换热降温，各熔盐滚筒冷渣器2的排渣入口与循环流化床锅炉锅炉本体炉膛排渣口连通，低温熔盐储罐6、低温熔盐泵4、熔盐滚筒冷渣器2、高温熔盐储罐7、高温熔盐泵5、熔盐蒸汽过热器8、熔盐蒸汽发生器9和熔盐给水加热器10间依次通过熔盐管路连通构成熔盐循环，熔盐给水加热器10、熔盐蒸汽发生器9和熔盐蒸汽过热器8间还依次通过给水管路连通构成水加热管路，并设有热水外供管路和蒸汽外供管路。作为选择，如本实施例所示，还包括汽轮机组11及发电机组12，蒸汽外供管路与汽轮机组11连通。熔盐滚筒冷渣器2的滚筒筒壁由若干换热管螺旋盘绕而成，管间由扁钢连接，形成膜式壁筒壁；在滚筒内部，由滚筒内壁开始沿径向方向排列若干换热管，形成膜式壁管屏，且膜式壁管屏沿滚筒轴向在滚筒内壁螺旋盘绕形成槽道。
启动前，在低温熔盐储罐5中以电加热的方式对熔盐进行熔化并加热到高于工作温度，使其温度具有一定的裕度，以避免其进入熔盐滚筒冷渣器2后凝固，同时也避免了对熔盐滚筒冷渣器2本身的加热，无需设置电热丝等，简化了熔盐滚筒冷渣器2结构，也使设备的检修更加易于操作。
设备停运后，对于积留在熔盐滚筒冷渣器2滚筒底部的熔盐，可采用压力空气或蒸汽吹扫的方式进行排空。
实施例2：
参考图2所示，图2中多段虚线表示灰渣流程，实线表示熔盐流程，点划虚线表示水/蒸汽流程，点虚线表示冷却水流程。本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：还包括至少一个水冷滚筒冷渣器3，用于以水为冷却工质对熔盐滚筒冷渣器2排出的底渣进行换热降温，各水冷滚筒冷渣器3的排渣入口分别各自与各熔盐滚筒冷渣器2的排渣出口连通。
具体而言：一种以熔盐为传热工质回收CFB锅炉底渣高温余热并用于储热的发电系统。该系统由CFB锅炉本体1、熔盐滚筒冷渣器2、水冷滚筒冷渣器3、低温熔盐泵4、高温熔盐泵5、低温熔盐罐6、高温熔盐罐7、熔盐蒸汽过热器8、熔盐蒸汽发生器9、熔盐给水加热器10、汽轮机组11及发电机组12组成。从炉膛1排出的高温灰渣(860℃)分成四部分，分别进入四台熔盐滚筒冷渣器2，在冷渣器中被熔盐冷却400℃后进入后端水冷滚筒冷渣器3继续被冷却至150℃以下排出(可低至90℃，水对应从30℃升温至70℃)。每台熔盐冷渣器2中的熔盐进口温度290℃，0.1MPa；熔盐吸热后温度升高(至560℃)，四台熔盐冷渣器2中的熔盐汇集后进入高温熔盐储罐7将热量储存起来；在需要提供热水、高温蒸汽或供热发电时，高温熔盐由高温熔盐泵5从高温熔盐罐7中抽出，经熔盐给水加热器10加热给水向用户提供热水；或依次进入熔盐蒸汽过热器8、熔盐蒸汽发生器9和熔盐给水加热器10与蒸汽及水换热，产生满足用户参数需求的高温蒸汽；或将产生的额定参数的高温蒸汽送入汽轮机组11做功，由发电机组12发电，为用户提供电力。将热量传递给工质后，熔盐温度再次下降，而后回到低温熔盐储罐6，再由低温熔盐泵4抽出进入熔盐滚筒冷渣器2完成熔盐回路的循环。
利用该系统可以有效利用CFB锅炉高温底渣余热，并且将热量进行储存，在需要时为不同需求的用户提供热水、蒸汽或电力等，可达到扩大客户群体、增加经济收益的目的。
实施例3：
参考图3、4所示，前述实施例1、2的优选熔盐滚筒冷渣器，包括驱动机构，以及通过驱动机构驱动绕中心轴旋转的滚筒，还包括支撑滚筒的支撑机构。滚筒筒壁由若干换热管(筒壁螺旋盘绕换热管13)沿滚筒轴向螺旋紧密盘绕而成，管间由扁钢(筒壁螺旋盘绕换热管扁钢17)连接，形成膜式壁筒壁；在滚筒内部，由滚筒内壁开始沿径向方向排列若干换热管(内筒膜式壁小管屏换热管14)，管间由扁钢(内筒膜式壁小管屏扁钢18)连接，形成膜式壁管屏，且膜式壁管屏沿滚筒轴向在滚筒内壁螺旋盘绕形成槽道；滚筒进口和出口各有一个环形集箱4，与膜式壁筒壁的换热管(筒壁螺旋盘绕换热管13)及膜式壁管屏的换热管(内筒膜式壁小管屏换热管14)连接。
作为选择，如本实施例所示，滚筒内膜式壁管屏形成的螺旋槽道的相邻两个节距之间，在滚筒内壁上沿周向间隔布置了若干纵向挡板15，纵向挡板15同时沿滚筒轴向和径向延伸，且在朝径向延伸的同时还朝周向倾斜，倾斜方向与滚筒旋转方向相反(参见图2，纵向挡板15沿周向逆时针方向倾斜，而滚筒顺时针方向旋转)。
作为选择，滚筒一端开口为进渣端，另一端开口为出渣端，滚筒的进渣端设有进渣装置6，滚筒的出渣端设有防尘罩及出渣口3。
作为选择，驱动机构包括环绕滚筒筒身的链轮9，以及带动链轮9绕中心轴自转的电动机11及其减速机10。
作为选择，支撑机构包括底座7、前端支承12、后端支承8和支撑圈16，前、后端支承12、8分别设于底座7上并位于滚筒前、后部，支撑圈16环绕滚筒筒身并分别支撑固定于前、后端支承12、8上。
作为选择，滚筒的两端还分别设有旋转接头1。
具体而言，作为示例，一种以熔盐为冷却介质的滚筒冷渣器结构，主要部件包括：1-旋转接头，2-端盖，3-防尘罩及出渣口，4-环形集箱，5-连接部件，6-进渣装置，7-底座，8-后端支承，9-链轮，10-减速机，11-发电机，12-后端支承，13-筒壁螺旋盘绕换热管，14-内筒膜式壁小管屏换热管，15-纵向挡板，16-支承圈，17-筒壁螺旋盘绕换热管扁钢，18-内筒膜式壁小管屏扁钢。
滚筒壁由多根换热管(筒壁螺旋盘绕换热管13)螺旋盘绕而成，相邻管间用扁钢(筒壁螺旋盘绕换热管扁钢17)连接；若管数较多，则可在滚筒进口进行分组，均匀分布在滚筒进口圆周上，而后进行紧密盘绕。
滚筒内部，从内筒壁开始沿滚筒径向方向排列多根换热管(内筒膜式壁小管屏换热管14)，管间由扁钢(内筒膜式壁小管屏扁钢18)连接，形成膜式壁小管屏，小管屏沿滚筒轴向在筒内壁螺旋盘绕形成槽道，一方面作为灰渣向前推送的通路，一方面增加内部受热面，提高冷渣器换热能力；本方案中螺旋膜式壁小管屏各换热管的规格相同。
冷渣器中所有换热管内传热工质均为高温熔盐。
滚筒进口端和出口端各设有一个旋转接头1。
滚筒进口和出口各有一个环形集箱4，与筒壁螺旋盘绕换热管13及内筒膜式壁小管屏换热管14连接。
本专利中采用螺旋盘管式膜式壁，以减少熔盐流通的并联管子根数，从而减少流通截面积，保证熔盐流速。
另一方面，本专利筒体内部设置膜式壁小管屏，工质采用熔盐，换热温差减小，在不增大设备体积的条件下，在滚筒冷渣器内部形成更多的受热面，以保证足够的换热量。
此外，小管屏形成的螺旋槽道还可以成为灰渣沿滚筒轴向运动的通路，起到推动灰渣在滚筒内输运的作用。
滚筒内螺旋槽道相邻两个节距之间布置了若干纵向挡板15，起到加强底渣扰动、强化传热的效果。
具体的，对一600MWCFB锅炉，排渣量114.3t/h，每台熔盐换热器出力30t/h。经设计计算，采用典型的二元熔盐(60％NaNO3+40％KNO3)，熔盐滚筒冷渣器滚筒外径2.22m，进口到出口长9.4m，换热管规格均为38×4mm。内筒螺旋管屏换热管根数7根，管间扁钢宽8mm，厚6mm，管屏高度332mm，螺旋节距20mm，螺旋圈数47圈。滚筒外壁盘绕管根数4根，管间扁钢宽8mm，厚10mm，单根换热管盘绕圈数51圈。冷渣器内熔盐流动总阻力0.57MPa，熔盐流量13.688kg/s，管内熔盐流速1m/s。冷渣器总传热面积293.20m2。经计算，若此冷渣器接入设计系统加热热风，每年可节省煤耗15600t左右，可节约燃煤投资470万元左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，包括循环流化床锅炉，其特征在于：还包括低温熔盐储罐、低温熔盐泵、高温熔盐泵、熔盐滚筒冷渣器、高温熔盐储罐、熔盐给水加热器、熔盐蒸汽过热器和熔盐蒸汽发生器，熔盐滚筒冷渣器用于以熔盐为冷却工质对循环流化床锅炉炉膛排出的底渣进行换热降温，各熔盐滚筒冷渣器的排渣入口与循环流化床锅炉炉膛排渣口连通，低温熔盐储罐、低温熔盐泵、熔盐滚筒冷渣器、高温熔盐储罐、高温熔盐泵、熔盐蒸汽过热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐给水加热器间依次通过熔盐管路连通构成熔盐循环，熔盐给水加热器、熔盐蒸汽发生器和熔盐蒸汽过热器间还依次通过给水管路连通构成水加热管路，并设有热水外供管路和蒸汽外供管路。
2.如权利要求1所述的回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，其特征在于：熔盐滚筒冷渣器至少为一个，多个熔盐滚筒冷渣器间并联设置。
3.如权利要求2所述的回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，其特征在于：还包括至少一个水冷滚筒冷渣器，用于以水为冷却工质对熔盐滚筒冷渣器排出的底渣进行换热降温，各水冷滚筒冷渣器的排渣入口分别各自与各熔盐滚筒冷渣器的排渣出口连通。
4.如权利要求1所述的回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，其特征在于：还包括汽轮机组及发电机组，蒸汽外供管路与汽轮机组连通。
5.如权利要求1所述的回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，其特征在于：熔盐滚筒冷渣器的滚筒筒壁由若干换热管螺旋盘绕而成，管间由扁钢连接，形成膜式壁筒壁；在滚筒内部，由滚筒内壁开始沿径向方向排列若干换热管，形成膜式壁管屏，且膜式壁管屏沿滚筒轴向在滚筒内壁螺旋盘绕形成槽道。
6.如权利要求1所述的回收循环流化床锅炉底渣高温余热并用于储热的系统，其特征在于：熔盐为二元熔盐、三元熔盐、硝酸盐或碳酸盐。
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