CN107013906B - 一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置 - Google Patents

一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置 Download PDF

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Abstract

一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置，包括进渣管(2)、移动床换热器(6)和旋转排渣阀(7)，其特征是：移动床换热器(6)由底渣均流装置(6‑1)、冷却烟道进口(6‑2)、冷却烟道出口(6‑3)、导流板(6‑4)、炉墙(6‑5)和冷却烟道(6‑6)组成，移动床换热器(6)的上部开设与炉膛(3)相连通的进渣管(2)，在移动床换热器(6)的底渣通道中，其中两个相对的壁面采用流线型渐扩结构，另外两个相对的壁面的渐扩角度为0‑10°，同时在移动床换热器顶部的底渣进口处设置有高温耐火浇筑料制造的棱形或流线型截面的底渣均流装置(6‑1)，而在冷却烟道(6‑6)的每一层烟气进口和出口处，设置有向移动床换热器内侧下倾的导流板(6‑4)，高温底渣在重力的作用下在移动床换热器(6)内自上而下流动，而来自锅炉尾部烟道除尘后的低温烟气经再循环烟气风机(12)增压后，通过导流板(6‑4)流过移动床换热器中呈S形布置的冷却烟道(6‑6)，其中烟气单次水平横穿的距离为0.1‑0.5m，烟气在移动床换热器(6)中的水平流速小于1m/s，经过多个回路水平往复式直接接触吸热后的烟气返回至炉膛(3)或锅炉尾部烟道(8)，而冷却后的底渣则通过旋转排渣阀(7)排出。本发明利用再循环烟气作为循环流化床锅炉底渣的冷却介质，将底渣带出炉膛的绝大部分热量回收回锅炉，减少了锅炉灰渣物理热损失，提高了锅炉热效率。

Description

一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置
技术领域：
本发明属于循环流化床锅炉技术领域，具体属于循环流化床锅炉高温底渣冷却及余热回收利用装置。
背景技术：
从循环流化床锅炉中排出的高温底渣含有大量的物理显热，需采用合适的底渣冷却装置进行底渣冷却及余热回收。目前，较为常用的底渣冷却装置有滚筒冷渣器和流化床冷渣器，也有移动床冷渣器或移动床+流化床的组合式冷渣器。但目前这些高温底渣冷却装置各有其技术问题，而且很难解决所回收底渣热量的余热利用问题。
当采用滚筒冷渣器时，由于自身结构及工作原理的限制，通常采用压力较低的凝结水作为冷却介质，且出水温度需控制在100℃以下。吸热后的冷凝水被送回至回热系统，此时将排挤汽轮机末级或多级低压加热器的抽汽，从而造成汽轮机冷源损失增大，汽轮机效率降低。当底渣量较大时，汽机回热系统所受的影响将更加显著，甚至还可能出现机组所有的凝结水量都不足以满足底渣冷却需求的情况。此外，即使在最好的情况下，由于受冷源损失增大的影响，其实际的底渣余热回收利用率也只有10％左右。
当采用流化床冷渣器时，可根据冷却需要，在仓内布置蛇形管水冷受热面，从而兼具风水联合冷却的功能。流化风在流化床冷渣器内吸热后形成的约300-400℃热空气被送回至炉膛作为补充二次风使用，以提高锅炉效率并能回收底渣中的细颗粒。但在实际运行中，存在气固换热与受热面磨损的矛盾，以及常有的堵渣、燃烧结焦等问题。虽然采用双分选式流化床冷渣器(CN201010297379.9)在一定程度上解决了上述问题，但空气在冷渣器内换热后的风温不超过400℃，能量品质偏低，致使回收得到的底渣余热的再利用率不高，且气固浓度较大，回风管道磨损严重。此外，随着底渣量的增大，流化床冷渣器所需的流化风量也相应增加，炉内气固流动与燃烧传热所受的影响也增大，且仍存在全部二次风量都不足以满足底渣冷却需求的可能性。
移动床冷渣器也有多项专利及工程应用。其普遍存在问题是，采用空气作为冷却介质时结焦严重，而采用烟气由下至上一次性通过料层所产生的流动阻力太大，工程上很难应用。移动床与流化床相结合的冷渣器，也存在类似问题。
因此，总的来说，采用现有的冷却装置冷却850-950℃的高温底渣仅能得到100℃以下的热水(滚筒冷渣器)或300-400℃的热空气(流化床冷渣器)。较低终温的冷却介质降低了能源品位，限制了余热回收的利用效率。因此，针对循环流化床锅炉底渣热量回收问题，尤其是燃用煤矸石和油页岩半焦等高灰分劣质燃料，采用何种底渣冷却装置进行底渣余热高效回收，以及如何提高所回收的底渣余热的再利用效率，这些都是亟需解决的重大技术问题。
发明内容：
本发明的目的在于针对上述背景技术的不足，提出一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置。
本发明所涉及的一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置，包括进渣管、移动床换热器和旋转排渣阀，其特征是：移动床换热器由底渣均流装置、冷却烟道进口、冷却烟道出口、导流板、炉墙和冷却烟道组成，移动床换热器的上部开设与炉膛相连通的进渣管，在移动床换热器的底渣通道中，其中两个相对的壁面采用流线型渐扩结构，另外两个相对的壁面的渐扩角度为0-10°，同时在移动床换热器顶部的底渣进口处设置有高温耐火浇筑料制造的棱形或流线型截面的底渣均流装置，而在冷却烟道的每一层烟气进口和出口处，设置有向移动床换热器内侧下倾的导流板，高温底渣在重力的作用下在移动床换热器内自上而下流动，而来自锅炉尾部烟道除尘后的低温烟气经再循环烟气风机增压后，通过导流板流过移动床换热器中呈S形布置的冷却烟道，其中烟气单次水平横穿的距离为0.1-0.5m，烟气在移动床换热器中的水平流速小于1m/s，经过多个回路水平往复式直接接触吸热后的烟气返回至炉膛或锅炉尾部烟道，而冷却后的底渣则通过旋转排渣阀排出。
本发明的优点是：以再循环烟气作为循环流化床锅炉底渣的冷却介质，在移动床换热器内与高温底渣进行直接接触换热，且采用多级水平串联往复式布置，延长了烟气与底渣的接触时间，因此换热后的烟气温度能达到仅比初始底渣温度低约100℃。同时由于烟气流速较低，经过底渣料层换热时，底渣中的细颗粒不会被烟气带走，同时烟气中的细颗粒也会被底渣料层过滤掉，因而能获得较高终温的低含尘热烟气，为热烟气的后续热能回收利用提供了极大的便利。
附图说明：
图1：循环流化床装置结构示意图；
图2：移动床换热器的结构剖视图；
图3：图2的A-A截面剖视图。
上述图中，1为锅炉排渣口、2为排渣管、3为炉膛、4为分离器、5为回料阀、6为移动床换热器、6-1为底渣均流装置、6-2为冷却烟道进口、6-3为冷却烟道出口、6-4为导流板、6-5为炉墙、6-6为冷却烟道、7为旋转排渣阀、8为锅炉尾部烟道、9为省煤器、10为空预器、11为除尘器、12为再循环烟气风机、13为烟囱。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本实施例的结构如图1、图2和图3所示，该实施例包括进渣管2、移动床换热器6和旋转排渣阀7，其特征是：移动床换热器6由底渣均流装置6-1、冷却烟道进口6-2、冷却烟道出口6-3、导流板6-4、炉墙6-5和冷却烟道6-6组成，移动床换热器6的上部开设与炉膛3相连通的进渣管2，在移动床换热器6的底渣通道中，其中两个相对的壁面采用流线型渐扩结构，另外两个相对的壁面的渐扩角度为0-10°，同时在移动床换热器顶部的底渣进口处设置有高温耐火浇筑料制造的棱形或流线型截面的底渣均流装置6-1，而在冷却烟道6-6的每一层烟气进口和出口处，设置有向移动床换热器内侧下倾的导流板6-4，高温底渣在重力的作用下在移动床换热器6内自上而下流动，而来自锅炉尾部烟道除尘后的低温烟气经再循环烟气风机12增压后，通过导流板6-4流过移动床换热器中呈S形布置的冷却烟道6-6，其中烟气单次水平横穿的距离为0.1-0.5m，烟气在移动床换热器6中的水平流速小于1m/s，经过多个回路水平往复式直接接触吸热后的烟气返回至炉膛3或锅炉尾部烟道8，而冷却后的底渣则通过旋转排渣阀7排出。
本实施例所涉及的一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置，其工作过程如下：
炉膛3内燃烧产生的高温底渣通过锅炉排渣口1进入到排渣管2中。高温耐火浇筑料构成的棱形或流线型截面的底渣均流装置6-1横跨于移动床换热器底渣通道两侧的炉墙6-5，布置在移动床换热器顶部的底渣进口处，以实现均匀进料，同时在其冷却烟道6-6的每一层烟气进口和出口处，均设置有向移动床换热器内侧下倾的导流板6-4。在移动床换热器6内，高温底渣在重力的作用下自上而下均匀地流动，与此同时，来自锅炉尾部烟道除尘后的低温烟气经再循环烟气风机12增压后，从移动床换热器的冷却烟道进口6-2流入，然后沿导流板6-4均匀地水平进入移动床换热器6内，并与高温底渣进行直接接触换热。此外，为了延长烟气与底渣的接触时间，尽可能地提高烟气终温，烟气在移动床换热器6内沿高度方向上还采用多回路水平往复式布置。吸热后的热烟气从移动床换热器的冷却烟道出口6-3流出，并返回至炉膛3或锅炉尾部烟道8的适宜位置进行再利用，而冷却后的底渣则通过旋转排渣阀7排出。调节旋转排渣阀7的排渣速率可改变底渣在移动床换热器6内的下移速度，从而调节烟气的吸热量和移动床换热器出口的底渣温度。

Claims (1)

1.一种循环流化床锅炉底渣余热回收装置，包括进渣管(2)、移动床换热器(6)和旋转排渣阀(7)，其特征是：移动床换热器(6)由底渣均流装置(6-1)、冷却烟道进口(6-2)、冷却烟道出口(6-3)、导流板(6-4)、炉墙(6-5)和冷却烟道(6-6)组成，移动床换热器(6)的上部开设与炉膛(3)相连通的进渣管(2)，在移动床换热器(6)的底渣通道中，其中两个相对的壁面采用流线型渐扩结构，另外两个相对的壁面的渐扩角度为0-10°，同时在移动床换热器顶部的底渣进口处设置有高温耐火浇筑料制造的棱形或流线型截面的底渣均流装置(6-1)，而在冷却烟道(6-6)的每一层烟气进口和出口处，设置有向移动床换热器内侧下倾的导流板(6-4)，高温底渣在重力的作用下在移动床换热器(6)内自上而下流动，而来自锅炉尾部烟道除尘后的低温烟气经再循环烟气风机(12)增压后，通过导流板(6-4)流过移动床换热器中呈S形布置的冷却烟道(6-6)，其中烟气单次水平横穿的距离为0.1-0.5m，烟气在移动床换热器(6)中的水平流速小于1m/s，经过多个回路水平往复式直接接触吸热后的烟气返回至炉膛(3)或锅炉尾部烟道(8)，而冷却后的底渣则通过旋转排渣阀(7)排出。
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