CN114525155B - 一种流化床气化炉用冷渣器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流化床气化炉用冷渣器，属于冷渣器技术领域。本发明的冷渣器包括水冷螺旋机构、水冷滚筒机构以及驱动机构，所述的水冷螺旋机构与水冷滚筒机构连接，所述的水冷螺旋机构和水冷滚筒机构之间设置有密封组件和密封氮气件，所述的水冷螺旋机构设有主轴，主轴的一端通过轴承支撑在壳体上，另一端贯穿水冷滚筒机构的水冷筒体；驱动机构驱动水冷筒体旋转，进而带动主轴旋转。本发明采用螺旋与滚筒结合方式冷渣，既比传统的螺旋冷渣机冷渣效果好，又比传统滚筒冷渣机防窜气功能强。在保证冷渣效果的同时，增加了流化床气化炉出渣系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及冷渣器技术领域，更具体地说，涉及一种流化床气化炉用冷渣器。
背景技术
高温炉渣需从900℃左右冷却至120℃以下，这是出渣皮带可以接受的温度，目前流化床气化炉排渣系统主要有冷渣管加螺旋冷渣机、冷渣管加滚筒冷渣机两种配置。与循环流化床锅炉排渣系统不同，流化床排渣系统除了考虑满足冷渣作用的同时，还需考虑系统的密封性，保证炉内煤气不能通过下渣系统与外界空气接触，防止蹿火和爆炸情况的发生。
现有的冷渣管加螺旋冷渣机的技术，实际运行中，当出现大量排渣的工况时，由于受制于螺旋冷渣机的换热面积有限，无法将高温渣冷却到需要的温度以下，高温渣损坏皮带等设备的同时，与空气接触燃烧，存在安全隐患。冷渣管加滚筒冷渣机的技术，由于滚筒进料口空间较大，增大排渣量的过程中，容易将下渣管排空，炉内带压煤气窜入滚筒，然而滚筒冷渣机自身密封性不如螺旋冷渣机，空气容易进入滚筒中，煤气与空气混合，加上高温炉渣，容易产生爆炸，带来安全隐患。
经检索，中国专利申请号为201810670101.8的申请案，公开了一种高温高压流化床气化炉用螺旋冷渣机，该申请案的冷渣机包括螺旋输送筒体，该螺旋输送筒体安装在前端耐压壳体与后端耐压壳体之间；所述前端耐压壳体内安装有旋转接头，所述后端耐压壳体内安装有驱动装置；一螺旋旋转转轴两端部可转动的穿过所述螺旋输送筒体，分别与所述旋转接头、驱动装置连接；所述前端耐压壳体、后端耐压壳体均设有惰性气体入口、惰性气体出口。通过调整前端耐压壳体、后端耐压壳体内的密封压，使得压差可控，实现了密封面两侧压差值的精确控制，且不随渣侧操作压力变化而变化。该申请案虽然能够防止螺旋冷渣机密封因两侧压差较高而出现的损坏现象，避免了易燃气体的外漏。但针对螺旋冷渣机的换热面积有限，无法适用于大量排渣的问题，该申请案并没有得到解决。
又如，中国专利申请号为202010978717.9的申请案，公开了一种低能耗免维护循环流化床锅炉冷渣机，该申请案中的冷渣机，通过在滚筒内设有多根带内螺纹挡板的圆筒，炉渣在滚筒内的圆筒中滚动，与滚筒内的冷却水充分接触，换热面积加大，使得炉渣出口温度能降低到50℃以下，比传统的滚筒式冷渣机出渣温度低40450℃。但是，针对滚筒冷渣机容易将下渣管排空，导致煤气与空气混合，加上高温炉渣，容易产生爆炸的问题，该申请案中并没有解决。
发明内容
1、要解决的问题
针对上述提到的问题，本发明提供了一种流化床气化炉用冷渣器，能够有效改变上述缺陷，取两种冷渣器所长，采用螺旋与滚筒结合方式冷渣，既比传统的螺旋冷渣机冷渣效果好，又比传统滚筒冷渣机防窜气功能强。在保证冷渣效果的同时，增加了流化床气化炉出渣系统的安全性。
2、技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，包括水冷螺旋机构、水冷滚筒机构以及驱动机构，所述的水冷螺旋机构与水冷滚筒机构连接，驱动机构驱动水冷滚筒机构旋转，进而带动水冷螺旋机构工作。
进一步地，所述的水冷螺旋机构设有主轴，该主轴的一端设置轴承，另一端贯穿水冷滚筒机构的水冷筒体；驱动机构驱动水冷筒体旋转，进而带动主轴旋转。
进一步地，所述的水冷螺旋机构和水冷滚筒机构之间设置有密封组件和密封氮气件，所述的密封组件采用填料压盖进行密封。
进一步地，所述水冷螺旋机构的壳体为夹套结构，外层夹套上设有壳体进水口和壳体出水口，且冷却水的流动方向与物料的移动方向相反。
进一步地，所述的主轴为两层管组成的空心轴，主轴外表面设有螺旋叶片，主轴内部设有循环水路。
进一步地，水冷筒体内设有多个内螺旋渣管，该内螺旋渣管包括主管和设置在主管内的螺旋叶片；所述内螺旋渣管外部被循环冷却水包围。
进一步地，所述水冷筒体远离水冷螺旋机构的一端设置旋转接头，旋转接头上设有进水口、出水口，该进水口、出水口组成的循环水路同时对主轴、内螺旋渣管进行冷却降温。
进一步地，所述的水冷筒体进口处设有进料抄板，出口处设有出料集箱，该出料集箱底部设置出料口，顶部设置有吸尘口。
进一步地，所述的驱动机构包括变频电机、减速机、小链轮、链条和大链轮，变频电机与减速机相连，小链轮经链条连接大链轮，大链轮设置于水冷筒体外壁，变频电机经小链轮、大链轮驱动水冷筒体旋转。
进一步地，所述的冷渣器还包括支撑机构，该支撑机构包括设备支架、托轮和壳体支撑，托轮和壳体支撑设置于设备支架上，所述的壳体支撑用于支撑水冷螺旋机构，所述的托轮底部设置有托轮支架，该托轮用于承托水冷筒体。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，采用螺旋与滚筒结合方式进行冷渣，既比传统的螺旋冷渣机冷渣效果好，又比传统滚筒冷渣机防窜气功能强，在保证冷渣效果的同时，增加了流化床气化炉出渣系统的安全性；
(2)本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，通过对冷渣器具体结构的进一步优化设计，水冷螺旋机构设有主轴，主轴的一端通过轴承支撑在壳体上，另一端贯穿水冷滚筒机构的水冷筒体，驱动机构驱动水冷筒体旋转，进而带动主轴旋转，这种设计将主轴与水冷筒体连接为一体，实现了同轴旋转，减少了传动机构，简化了结构、节约了能耗；
(3)本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，水冷螺旋机构和水冷滚筒机构之间设置有密封组件，该密封组件可采用填料压盖的方式进行密封；另外，为防止填料密封失效，导致窜气，此处还设计有密封密封氮气件，补充少量氮气，使密封处产生微正压，起到隔绝空气的作用，进而提高设备的安全性能；
(4)本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，壳体、水冷筒体以及主轴内均设有循环水路，高温物料从进入进料口到出料口的全过程中，物料周围均由循环水冷却，达到换热面积的最大化，有利于高温物料的降温；另外，由于水冷的保护，对钢材的耐热性要求降低，大大的减少了冷渣机附属设备的投资；
(5)本发明的一种流化床气化炉用冷渣器，物料输送至水冷滚筒，通过抄板将物料平均分配到内螺旋渣管，由于水冷滚筒内设计了多根内螺旋渣管，使换热面积大大增加，使冷渣器在最大输送量时仍然能达到预想的冷却效果。
附图说明
图1为本发明的流化床气化炉用冷渣器的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明的密封组件的放大结构图。
示意图中的标号说明：
Ⅰ、水冷螺旋机构；1、壳体；2、主轴；3、进料口；4、壳体进水口；5、壳体出水口；6、轴承；
Ⅱ、水冷滚筒机构；7、密封组件；7-1、膨胀节；7-2、填料挡环；7-3、填料室筒体；7-4、填料室法兰；7-5、填料；7-6、填料压盖；7-7、紧固件；8、密封氮气件；8-1、氮气进口；8-2、氮气出口；9、进料抄板；10、内螺旋渣管；11、滚圈；12、水冷筒体；13、出料集箱；14、出料口；15、吸尘口；16、旋转接头；17、进水口；18、出水口；
Ⅲ、驱动机构；19、变频电机；20、减速机；21、小链轮；22、链条；23、大链轮；
Ⅳ、支撑机构；24、设备支架；25、托轮；26、壳体支撑。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种流化床气化炉用冷渣器，包括水冷螺旋机构Ⅰ、水冷滚筒机构Ⅱ以及驱动机构Ⅲ，所述的水冷螺旋机构Ⅰ与水冷滚筒机构Ⅱ连接，驱动机构Ⅲ驱动水冷滚筒机构Ⅱ旋转，进而带动水冷螺旋机构Ⅰ工作。本实施例采用螺旋与滚筒结合方式进行冷渣，既比传统的螺旋冷渣机冷渣效果好，又比传统滚筒冷渣机防窜气功能强，在保证冷渣效果的同时，增加了流化床气化炉出渣系统的安全性。
所述的水冷螺旋机构Ⅰ设有主轴2，该主轴2的一端设置轴承6，另一端贯穿水冷滚筒机构Ⅱ的水冷筒体12；驱动机构Ⅲ驱动水冷筒体12旋转，进而带动主轴2旋转。通过对冷渣器具体结构的进一步优化设计，将主轴2与水冷筒体12连接为一体，实现了同轴旋转，减少了传动机构，简化了结构、节约了能耗。
所述的水冷螺旋机构Ⅰ和水冷滚筒机构Ⅱ之间设置有密封组件7，该密封组件7可采用填料压盖的方式进行密封；另外，为防止填料密封失效，导致窜气，此处还设计有密封氮气件8，通过补充少量氮气，使密封处产生微正压，起到隔绝空气的作用，进而提高设备的安全性能。
具体的，如图3所示，本实施例的密封组件7包括膨胀节7-1，其中，膨胀节7-1含金属波纹管，两端接管及膨胀节拉杆装置，该膨胀节7-1一端接管与水冷筒体12连接，另一端与填料室筒体7-3对接。填料室筒体7-3与填料挡环7-2、填料室法兰7-4相连接，并通过填料压盖7-6将填料7-5压紧在填料室筒体7-3和水冷螺旋壳体1外侧。优选地，膨胀节7-1与水冷筒体12、填料室筒体7-3之间，填料室筒体7-3与填料挡环7-2、填料室法兰7-4之间均采用焊接。密封组件7还包括紧固件7-7，该紧固件7-7含若干个螺栓，螺母，垫片及压紧弹簧，压紧弹簧安装与填料室法兰7-4和螺母之间，起到防松作用。
本实施例的密封氮气件8包括氮气进口8-1、氮气出口8-2以及连接氮气进出口的中间段。其中，中间段管置于水冷夹套内，氮气进口8-1位于填料压盖7-6外侧，氮气出口8-2位于填料挡环7-2外侧，密封氮气进入膨胀节7-1内腔与水冷螺旋壳体1外侧的环隙，起到辅助密封，防止积灰的作用。同时该密封氮气最终进入内螺旋渣管10，防止外部空气进入内螺旋渣管10内部与高温渣接触，起到保护作用。运行时，水冷螺旋壳体固定不动，密封组件7与水冷筒体12及水冷螺旋主轴同步旋转，通过填料7-5及密封氮气进行密封。
实施例2
本实施例的水冷螺旋机构Ⅰ包含壳体1，壳体1上开设有进料口3。该壳体1为两层钢管组成的水冷夹套结构，外层夹套上设有壳体进水口4和壳体出水口5，循环冷却水从壳体进水口4进入夹套，从另一端的壳体出水口5流出壳体1，使整个壳体1被循环冷却水保护，且冷却水的流动方向与物料的移动方向相反，两层钢管材质可选用碳钢管制作。主轴2同样为两层管组成的空心轴，主轴外表面设有螺旋叶片，主轴内部走水冷却，主轴2的一端通过轴承6支撑在壳体1上，另一端与水冷滚筒机构Ⅱ连接，穿过水冷滚筒中心，与旋转接头16连接，主轴2内部循环水由旋转接头16提供。
实施例3
本实施例的水冷滚筒机构Ⅱ还包括进料抄板9、内螺旋渣管10、滚圈11、出料集箱13、出料口14、吸尘口15、旋转接头16、进水口17和出水口18。水冷滚筒机构Ⅱ进口处设计有若干块进料抄板9和内螺旋渣管10，进料抄板9将物料平均分配到内螺旋渣管10，内螺旋渣管10由钢管和内部螺旋叶片组成，内螺旋渣管10外部被循环冷却水包围，循环冷却水由旋转接头16上的进水口17进入水冷筒体12，经过内螺旋渣管10外部循环后，由旋转接头16上的出水口18流出水冷筒体12，其中，该旋转接头16设置在水冷筒体12上远离水冷螺旋机构Ⅰ的一端。水冷筒体12后端设计有出料集箱13，出料集箱13底部设计有出料口14，顶部设计有吸尘口15，防止出料扬尘。其中，滚圈11设置在水冷筒体12的外周壁，增加了水冷筒体12的旋转稳定性。
实施例4
本实施例的驱动机构Ⅲ包括变频电机19、减速机20、小链轮21、链条22和大链轮23，变频电机19与减速机20相连，小链轮21经链条22连接大链轮23，大链轮23设置于水冷筒体12外壁，变频电机19经小链轮21、大链轮23驱动水冷筒体12旋转。
本实施例的冷渣器还包括支撑机构Ⅳ，该支撑机构Ⅳ包括设备支架24、托轮25和壳体支撑26，托轮25和壳体支撑26设置于设备支架24上，所述的壳体支撑26用于支撑水冷螺旋机构Ⅰ，所述的托轮25底部设置有托轮支架，该托轮25用于承托水冷筒体12。采用托轮组件对水冷筒体12进行支撑，使得整个水冷滚筒机构Ⅱ在工作过程中更加的稳定。
本发明的冷渣器工作时，变频电机19提供动力，通过减速机20减速后驱动小链轮21，小链轮21通过链条22带动大链轮23旋转，从而实现水冷滚筒机构Ⅱ在托轮25上旋转，同时带动主轴2在壳体1内旋转。高温物料由进料口3进入壳体1，通过主轴2上叶片向前输送至水冷滚筒机构Ⅱ，再通过进料抄板9将物料平均分配到内螺旋渣管10，通过内螺旋渣管10内的螺旋，将物料输送至水冷滚筒机构Ⅱ末端的出料集箱13，由出料口14排除冷渣器。
高温物料从进入进料口3到出料口14的全过程中，物料周围均由循环水冷却，达到换热面积的最大化，同时由于水冷的保护，对钢材的耐热性要求降低。本发明经过巧妙的设计，使水冷滚筒机构Ⅱ和主轴2实现了同轴旋转，节约了驱动系统，本实施例中的水冷滚筒机构Ⅱ的冷却决定了高温物料的冷却效果，主轴2的转速决定了物料的输送速度和输送量。通过变频电机19的变频，控制电机的转速，即主轴2和水冷滚筒机构Ⅱ的转速，控制物料输送量。由于水冷滚筒机构Ⅱ内设计了多根内螺旋渣管10，使换热面积大大增加，使冷渣器在最大输送量时仍然能达到预想的冷却效果。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：包括水冷螺旋机构（Ⅰ）、水冷滚筒机构（Ⅱ）以及驱动机构（Ⅲ），所述的水冷螺旋机构（Ⅰ）与水冷滚筒机构（Ⅱ）连接，驱动机构（Ⅲ）驱动水冷滚筒机构（Ⅱ）旋转，进而带动水冷螺旋机构（Ⅰ）工作；
所述的水冷螺旋机构（Ⅰ）设有主轴（2），该主轴（2）的一端设置轴承（6），另一端贯穿水冷滚筒机构（Ⅱ）的水冷筒体（12）；驱动机构（Ⅲ）驱动水冷筒体（12）旋转，进而带动主轴（2）旋转；
所述的水冷螺旋机构（Ⅰ）和水冷滚筒机构（Ⅱ）之间设置有密封组件（7）；所述的密封组件（7）包括膨胀节（7-1），该膨胀节（7-1）一端接管与水冷筒体（12）连接，另一端连接有填料室筒体（7-3）；该填料室筒体（7-3）连接有填料挡环（7-2）、填料室法兰（7-4），并通过填料压盖（7-6）将填料（7-5）压紧在填料室筒体（7-3）和水冷螺旋壳体（1）之间。
2.根据权利要求1所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述的水冷螺旋机构（Ⅰ）和水冷滚筒机构（Ⅱ）之间还设置有密封氮气件（8）。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述水冷螺旋机构（Ⅰ）的壳体（1）为夹套结构，外层夹套上设有壳体进水口（4）和壳体出水口（5），且冷却水的流动方向与物料的移动方向相反。
4.根据权利要求3所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：主轴（2）为两层管组成的空心轴，主轴外表面设有螺旋叶片，主轴内部设有循环水路。
5.根据权利要求4所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：水冷筒体（12）内设有多个内螺旋渣管（10），该内螺旋渣管（10）包括主管和设置在主管内的螺旋叶片；所述内螺旋渣管（10）外部被循环冷却水包围。
6.根据权利要求5所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述水冷筒体（12）远离水冷螺旋机构（Ⅰ）的一端设置旋转接头（16），旋转接头（16）上设有进水口（17）、出水口（18），该进水口（17）、出水口（18）组成的循环水路同时对主轴（2）、内螺旋渣管（10）进行冷却降温。
7.根据权利要求6所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述的水冷筒体（12）进口处设有进料抄板（9），出口处设有出料集箱（13），该出料集箱（13）底部设置出料口（14），顶部设置有吸尘口（15）。
8.根据权利要求7所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述的驱动机构（Ⅲ）包括变频电机（19）、减速机（20）、小链轮（21）、链条（22）和大链轮（23），变频电机（19）与减速机（20）相连，小链轮（21）经链条（22）连接大链轮（23），大链轮（23）设置于水冷筒体（12）外壁，变频电机（19）经小链轮（21）、大链轮（23）驱动水冷筒体（12）旋转。
9.根据权利要求8所述的一种流化床气化炉用冷渣器，其特征在于：所述的冷渣器还包括支撑机构（Ⅳ），该支撑机构（Ⅳ）包括设备支架（24）、托轮（25）和壳体支撑（26），托轮（25）和壳体支撑（26）设置于设备支架（24）上，所述的壳体支撑（26）用于支撑水冷螺旋机构（Ⅰ），所述的托轮（25）底部设置有托轮支架，该托轮（25）用于承托水冷筒体（12）。
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