CN1932379A - 一种气动控制进灰的外置换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的用于循环流化床燃烧装置的气动控制进灰的外置换热器，包括一循环灰气动控制分配阀和一外置换热器，利用结构和气动操作条件，使高温气固分离器分离下来的循环灰一部分直接返回炉膛，另一部分进入外置换热器，与换热面换热后再返回炉膛；两部分循环灰的流率比例通过流化风进行调节，从而实现对进入外置换热器的循环灰量的控制。本发明所提出的一种气动控制进灰量的外置换热器，通过简单的结构和简便的操作，实现对高温循环灰的控制、分配和调节，不易磨损，也没有运动部件，不会发生机械故障。

Description

一种气动控制进灰的外置换热器

技术领域

本发明涉及一种循环流化床燃烧装置中的外置换热器，特别涉及一种气动控制进灰的外置换热器。

背景技术

外置换热器是由一个或多个仓室构成的内部放置受热面的细粒子鼓泡流化床，布置在循环流化床燃烧装置的高温循环灰回路中，其中的受热面一般以蛇形管方式布置，并浸没于处于流态化的热灰中，管内的冷却介质(蒸汽或水)吸收热灰热量。循环流化床燃烧装置的高温气固分离器分离下的高温循环灰在分流装置的调节与控制下，一部分经返料器直接返回炉膛，另一部分进入外置换热器，与布置在其中的受热面进行热交换后，返回炉膛。

外置换热器在循环流化床锅炉中的应用，有利于锅炉受热面的布置；锅炉负荷调节性能好，有利于减少污染物的排放；汽温调节功能好；燃料适应性好；耐腐蚀性好。外置换热器的这些优点，大部分都建立在对进入外置换热器的高温循环灰流率的良好调节和控制的基础之上，因此循环灰分流装置就显得尤为重要。目前的循环灰分流装置可分为机械式和非机械式两种。

机械阀主要有广泛使用在Lurgi型循环流化床锅炉上的锥形阀，以及MSFB型的滑板式闸阀。机械阀的优点在于调节特性优良、运行控制调节灵活；但是由于长期在高温下工作，机械阀结构复杂、容易卡塞、容易磨损、材料等级高、价格昂贵。

非机械方式主要是气动控制方式，不借助机械结构，而是通过流化风的作用调节控制进入外置换热器的高温循环灰。

发明内容

本发明的目的是提出一种气动控制进灰的外置换热器，采用气动方式控制进入外置换热器的高温循环灰量，高温循环灰在外置换热器中与布置在其中的换热面进行热交换后返回炉膛，从而达到控制换热量的目的，并起到调节床温或汽温等的作用。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的气动控制进灰的外置换热器，包括：一循环灰气动控制分配阀100，和一外置换热器200；

所述循环灰气动控制分配阀100包括：

设置在循环流化床燃烧装置高温气固分离器料腿1正下方的一竖直分流板2，所述竖直分流板2两侧分别设置两室上部相通，底面处于同一水平高度的第一进料室3和第二进料室5，所述竖直分流板2将分离器料腿1在两室底面上的投影分成两个部分；还包括第一出料室4和第二出料室6；所述第一出料室4和第二出料室6的上部分别设有底端处于同一水平高度的第一溢流口7和第二溢流口8；

所述第一进料室3与第一出料室4底部通过第一水平孔10相通，第二进料室5与第二出料室6底部通过第二水平孔11相通；所述第一水平孔10和第二水平孔11顶端处于同一水平高度；竖直分流板2顶端不低于第一水平孔10顶端，且不高于第一溢流口7底端；所述第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5、第二出料室6底面均为带风帽的布风板，布风板下方分别设置与所述第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5和第二出料室6相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风；

所述外置换热器200包括：设置在换热器内的一竖直折流板12，所述折流板12上端与换热器顶面之间留有气流平衡孔13，并将外置换热器内腔分为外置换热器第一室20和外置换热器第二室21，所述外置换热器第一室20上部与第二溢流口8相通，底部与外置换热器第二室21相通，所述外置换热器第二室21上部通过第四溢流口9与炉膛相通；所述外置换热器第一室20和外置换热器第二室21底面均为带风帽的布风板，布风板下方分别与所述外置换热器第一室20和外置换热器第二室21相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风。

所述竖直分流板2将分离器料腿1在第一进料室3和第二进料室5底面上的投影分成的两个部分的面积之比为0.25-4.0。所述外置换热器第一室20与外置换热器第二室21横截面积之比为0.05-20.00。

本发明的原理是，通过结构和气动操作条件，使循环流化床燃烧装置高温气固分离器分离下来的循环灰一部分直接返回炉膛，另一部分进入外置换热器，被受热面冷却后再返回炉膛；两部分循环灰的比例通过调节第一进料室、第二进料室以及第一出料室、第二出料室的流化风速，实现对进入外置换热器的循环灰量的控制。提高第二进料室或第二出料室的流化风速，进入外置换热器的循环灰量随之增加，反之则减少。这样，通过改变流化风速，可以使高温循环灰在第一进料室和第二进料室之间进行分配，能够对进入外置换热器的循环灰量在占总循环灰量的0-100％间进行调节。

具体地，通过设置分流板，将直接返回炉膛的循环灰的进料室与进入外置换热器换热的循环灰的进料室分隔开；分流板顶端不低于第一水平孔顶端，使第一进料室与第二进料室的流化风不会相互干扰，从而保证第一进料室和第二进料室的流化风对两部分循环灰量的分配和调节是独立和可靠的；此外，当需要关闭一侧循环灰回路时，分流板顶端不低于第一水平孔顶端保证了这种关闭的可靠性。

竖直分流板顶端不高于第一溢流口底端，则可保证分流板全部浸没于循环灰中，这样循环灰可根据第一进料室、第二进料室以及第一出料室、第二出料室的流化风速的改变，即时改变流入第一进料室和第二进料室的灰量。

如果竖直分流板高于第一溢流口底端，当第一进料室、第一出料室与第二进料室、第二出料室的流化风速接近时，循环灰料位面略高于第一溢流口，竖直分流板将高于循环灰料位面，进入第一进料室与第二进料室的循环灰量基本决定于从料腿直接落入其中的灰量，气动控制基本失效。同时，由于循环灰在料腿下落过程中在其横截面上的分布带有一定的随机性和不均匀性，使得落入第一进料室和第二进料室的循环灰量也带有随机性和不均匀性，进入外置换热器的循环灰量不仅不可控，并且不断波动；只有当第一进料室、第一出料室与第二进料室、第二出料室的流化风速差距较大，流化风速较小一侧的循环灰堆积，超过分流板顶端，此时气动控制能力才能有所恢复。

竖直分流板将分离器料腿在第一进料室和第二进料室底面上的投影分成两个部分，这两部分的面积之比为0.25-4.0，是考虑到当循环灰直接返回炉膛的返料口高度，与循环灰经外置换热器返回炉膛的返料口高度，二者如果不相同时，第一溢流口与第三溢流口的压力也将不同，返料口高度越高，对应溢流口压力则越低，循环灰从分离器料腿流经该溢流口返回炉膛的阻力也就越低，该回路中的循环灰流率也越大。然而，对于循环灰在两循环灰回路中的分配而言，一般希望当第一进料室、第一出料室与第二进料室、第二出料室的流化风速相同时，两回路中的循环灰流率也相同，这样才能使直接返回炉膛的循环灰和经外置换热器返回炉膛的循环灰都能在占总循环灰量的0-100％这样大的范围内进行调节。因此根据第一溢流口与第三溢流口的压力，选取两部分面积比的具体数值：第一溢流口压力较大时，分离器料腿在第一进料室底面上的投影面积较大，分离器料腿在第一进料室底面上的投影与在第二进料室底面上的投影面积比大于1；反之则是在第二进料室底面上的投影面积较大；两部分面积比小于1。

外置换热器中若不设置折流板，进入外置换热器中的循环灰会在外置换热器流化风的流化下，从外置换热器上部的第二溢流口进入，又直接从位于上部的第三溢流口离开，削弱循环灰与换热面之间的换热效果。折流板的设置，保证了循环灰全部流过外置换热器换热面，并与之充分换热。折流板分隔出的外置换热器第一室与外置换热器第二室的大小可根据需要确定，折流板靠近第二溢流口或第三溢流口时，仅在外置换热器第二室或外置换热器第一室内布置换热面，另一室仅作为进料或者出料通道；折流板位于外置换热器中部时，尤其适用于双流程的外置换热器，如折流板两侧分别布置锅炉的过热器和再热器，或者省煤器和过热器。第二进料室和第二出料室的流化风经折流板上部的气流平衡孔和第三溢流口返回炉膛。

本发明的优点是，所提出的一种气动控制进灰量的外置换热器，通过简化的结构和简便的操作，实现对高温循环灰的分配、调节和控制，不易磨损，也没有运动部件，不会发生机械故障。该气动控制进灰的外置换热器可以用于循环流化床锅炉、循环流化床焚烧炉、以循环流化床为核心的多联供等循环流化床燃烧装置。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的结构示意图；

具体实施方式：

实施例1

图1为本发明的实施例1的结构示意图，由图可知，本实施例的气动控制进灰的外置换热器的具体结构如下：

在循环流化床燃烧装置高温气固分离器料腿1正下方设置一竖直分流板2，其两侧分别设置第一进料室3和第二进料室5，两室上部相通，底面处于同一水平高度，竖直分流板2将分离器料腿1在两室底面上的投影分成两个部份；还包括第一出料室4和第二出料室6；所述第一出料室4和第二出料室6的上部分别设有底端处于同一水平高度的第一溢流口7和第二溢流口8；

第一进料室3与第一出料室4底部通过第一水平孔10相通，第一出料室上部通过第一溢流口7与炉膛相通；第二进料室5与第二出料室6底部通过第二水平孔11相通，第二出料室6上部通过第二溢流口8与外置换热器相通；

外置换热器被折流板12分为外置换热器第一室20和外置换热器第二室21，外置换热器第一室20上部与第二溢流口8相通，底部与外置换热器第二室21相通，外置换热器第二室21上部通过第三溢流口9与炉膛相通；第一溢流口7、第二溢流口8和第三溢流口9底端处于同一水平高度；第一水平孔10和第二水平孔11顶端处于同一水平高度；

竖直分流板2顶端不低于第一水平孔10顶端，且不高于第一溢流口7底端；

第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5、第二出料室6、外置换热器第一室20和外置换热器第二室21底面均为带风帽的布风板，布风板下方分别设置与第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5、第二出料室6、外置换热器第一室20和外置换热器第二室21相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风；折流板12顶部开有气流平衡孔13；

竖直分流板2将分离器料腿1在第一进料室3和第二进料室5底面上的投影等分；外置换热器第一室20与外置换热器第二室21横截面积之比为0.05，在外置换热器第二室21中布置受热面(或者外置换热器第一室20与外置换热器第二室21横截面积之比为20，在外置换热器第一室20中布置受热面)。

实施例2

在循环流化床燃烧装置高温气固分离器料腿1正下方设置一竖直分流板2，其两侧分别为第一进料室3和第二进料室5，两室上部相通，底面处于同一水平高度，竖直分流板2将分离器料腿1在两室底面上的投影分成两个部份；还包括第一出料室4和第二出料室6；所述第一出料室4和第二出料室6的上部分别设有底端处于同一水平高度的第一溢流口7和第二溢流口8；

第一进料室3与第一出料室4底部通过第一水平孔10相通，第一出料室上部通过第一溢流口7与炉膛相通；第二进料室5与第二出料室6底部通过第二水平孔11相通，第二出料室6上部通过第二溢流口8与外置换热器相通；

外置换热器被折流板12分为外置换热器第一室20和外置换热器第二室21，外置换热器第一室20上部与第二溢流口8相通，底部与外置换热器第二室21相通，外置换热器第二室21上部通过第三溢流口9与炉膛相通；第一溢流口7、第二溢流口8和第三溢流口9底端处于同一水平高度；第一水平孔10和第二水平孔11顶端处于同一水平高度；

竖直分流板2顶端与第一溢流口7底端处于同一水平高度；

第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5、第二出料室6、外置换热器第一室20和外置换热器第二室21底面均设置带风帽的布风板，布风板下方分别设置与第一出料室4、第一进料室3、第二进料室5、第二出料室6、外置换热器第一室20和外置换热器第二室21相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风；折流板12顶部开有气流平衡孔13；

竖直分流板2将分离器料腿1在第一进料室3和第二进料室5底面上的投影分成的两个部分的面积之比为0.25(或者为4)；外置换热器第一室20与外置换热器第二室21横截面积之比为1，在外置换热器第一室20和外置换热器第二室21中均布置受热面。

Claims (3)

1、一种气动控制进灰的外置换热器，包括：一循环灰气动控制分配阀(100)，和一外置换热器(200)；

所述循环灰气动控制分配阀(100)包括：

设置在循环流化床燃烧装置高温气固分离器料腿(1)正下方的一竖直分流板(2)，所述竖直分流板(2)两侧分别设置两室上部相通，底面处于同一水平高度的第一进料室(3)和第二进料室(5)，所述分流板(2)将分离器料腿(1)在两室底面上的投影分成两个部分；还包括第一出料室(4)和第二出料室(6)；所述第一出料室(4)和第二出料室(6)的上部分别设有底端处于同一水平高度的第一溢流口(7)和第二溢流口(8)；

所述第一进料室(3)与第一出料室(4)底部通过第一水平孔(10)相通，第二进料室(5)与第二出料室(6)底部通过第二水平孔(11)相通；所述第一水平孔(10)和第二水平孔(11)顶端处于同一水平高度；分流板(2)顶端不低于第一水平孔(10)顶端，且不高于第一溢流口(7)底端；所述第一出料室(4)、第一进料室(3)、第二进料室(5)、第二出料室(6)底面均为带风帽的布风板，，布风板下方分别设置与所述第一出料室(4)、第一进料室(3)、第二进料室(5)和第二出料室(6)相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风；

所述外置换热器(200)包括：设置在外置换热器内的一竖直的折流板(12)，所述折流板(12)上端与外置换热器顶面之间留有气流平衡孔(13)，并将外置换热器内腔分为外置换热器第一室(20)和外置换热器第二室(21)，所述外置换热器第一室(20)上部与第二溢流口(8)相通，底部与外置换热器第二室(21)相通，所述外置换热器第二室(21)上部通过第四溢流口(9)与炉膛相通；所述外置换热器第一室(20)和外置换热器第二室(21)底面均为带风帽的布风板，布风板下方分别与所述外置换热器第一室(20)和外置换热器第二室(21)相对应的风室，风室内通入流量可调节的流化风。

2、按权利要求项1所述的气动控制进灰的外置换热器，其特征在于，所述分流板(2)将分离器料腿(1)在第一进料室(3)和第二进料室(5)底面上的投影分成的两个部分的面积之比为0.25-4.0。

3、按权利要求项1所述的气动控制进灰的外置换热器，其特征在于，所述外置换热器第一室(20)与外置换热器第二室(21)横截面积之比为0.05-20.00。

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