CN202973997U - 哑铃型滚筒冷渣机 - Google Patents

Abstract

一种哑铃型滚筒冷渣机，用于循环流化床锅炉的高温灰渣冷却过程。沿着滚筒轴线方向，哑铃型滚筒冷渣机分成辐射传热段、对流传热段和导热传热段；就一个截面看，该滚筒冷渣机分成内筒和外筒；内筒由膜式水冷壁和光管结构结合构成，外筒是带有扬料板的膜式水冷壁。本实用新型是根据滚筒冷渣机中高温灰渣的冷却过程，通过改变辐射段内、外筒结构，增大滚筒冷渣机的辐射段受热面，强化换热效果，并且为使灰渣顺利运动到对流段，增设了辐射段至对流段的过渡结构，可实现高温灰渣在辐射段的快速冷却，有效增大装置的冷却能力，缩小滚筒长度，可为锅炉岛让出被冷渣机占据的检修通道。

Description

哑铃型滚筒冷渣机

技术领域

本实用新型提供了一种用于冷却循环流化床锅炉排出的高温灰渣的新型滚筒冷渣机，通过增加滚筒辐射传热段受热面的措施，使高温灰渣得到足够的冷却，有效提高冷却效率。亦可作为能源，环保，冶金，石油，化工等工业领域的工业装置排出的高温粉体的冷却装置。

背景技术

大型循环流化床(Circulating Fluidized Bed，CFB)锅炉技术是近二三十年发展起来的一种新型清洁煤燃烧技术。20多年来，CFB锅炉技术得到了迅速发展，其工程应用已由小型CFB锅炉发展到300MW的电站级大型CFB锅炉，为了满足日趋严格的环保法规和提高能源利用效率，循环流化床锅炉正在向新的目标发展，目前正在设计建造600MWe超临界循环流化床锅炉。循环流化床(CFB)锅炉中，原煤以粒状按一定的分布进入炉膛燃烧，细颗粒离开分离器随烟气飞出锅炉，形成飞灰，大颗粒以高温状态离开床层，形成底渣。循环流化床锅炉排出的高温灰渣携带大量物理显热，如不回收利用就会造成巨大的能量浪费。由于国内燃煤煤质情况复杂，锅炉排出的大颗粒炉渣经常造成冷渣器堵塞、结焦等问题，进而引发锅炉被迫停运，经济损失巨大。锅炉底渣的排放和冷却成为循环流化床锅炉大型化过程中必须解决的一个重要课题。

近年来，滚筒冷渣机得到了迅速的发展，其最大优点是对颗粒尺寸麻痹，只要锅炉能运行的颗粒都可以在滚筒中冷却，成为发电循环流化床锅炉接受的唯一冷渣技术。但滚筒冷渣机传热系数低，冷却能力小，为满足锅炉排渣的冷却要求，必须采用大量的传热面积，由于受到一系列技术限制，目前常规的做法是加大滚筒冷渣机长度。这不仅造成了锅炉正常运行及检修的不便，还可能占用锅炉岛通道，成为安全运行的巨大隐患，同时材料耗量也会随之增大。

理论和试验结果表明(如Xiaodong Si，2012)，滚筒冷渣机中灰渣的冷却曲线是高温灰渣在刚进入滚筒冷渣机的0-2m范围内灰渣温度迅速从锅炉排渣温度(～850℃)降低到400℃左右，滚筒冷渣机最后5m左右长度对灰渣的冷却作用只有100℃左右。灰渣温度逐渐缓慢的降低到100℃左右排出。根据灰渣的冷却曲线不难得出，灰渣在刚进入滚筒前段范围内释放出了大量的热量，因此滚筒冷渣机需要大量的换热面来吸收这部分热量。基于这一原理本实用新型在《连续雪崩式对流冲刷传热滚筒冷渣器》和《一种旨在消除灰渣假冷的滚筒冷渣器》的基础上进一步改进辐射换热段结构，设计出一种增大辐射传热段受热面的新型滚筒冷渣机。

本实用新型提出的哑铃型滚筒冷渣机通过下述方法增加传热面积，一是通过增大辐射传热段外筒直径；二是增加辐射传热段内筒鼠笼状管系结构的管排数量。这样，可以使得滚筒冷渣机内灰渣的冷却曲线在0-1m范围内迅速降低到400℃，从而为滚筒后段进一步冷却灰渣提供便利，使得灰渣的冷却曲线进一步降低，有效增大冷却能力，回收更多的余热，节约能源；同时可以缩小滚筒长度，为厂房让出检修通道，消除安全隐患，保障生产正常运行。

国内冷渣器主要生产厂家在相关学术会议上对产品性能及相应的技术研究等方面的介绍与现有的专利内容是一致的，国内期刊中的相关报道也没有超出上述专利的技术范围。由于滚筒冷渣机的诞生地是中国，可以认为其他语言文献中没有超出中文文献的技术内容。

发明内容

本实用新型的目的是通过改变滚筒冷渣机的辐射传热段结构，在灰渣进入辐射传热段后起到增加灰渣与滚筒壁的换热面积，延长灰渣在滚筒内的冷却时间的双重作用，最终实现高温灰渣于辐射传热段的快速冷却，从而提供一种冷却效果更好的高效滚筒冷渣机。

技术方案如下：

1.滚筒结构

沿着滚筒轴线方向，哑铃型滚筒冷渣机分成辐射传热段、对流传热段和导热传热段。就一个截面看，该冷渣器分成内筒和外筒。外筒是带有扬料板的膜式水冷壁结构，扬料板配合螺旋通道组织灰渣颗粒沿滚筒轴线的运动。内筒可以有两种结构，一种内筒是带有膜片的对流传热段，另一种内筒是不带有膜片的对流传热段。两种结构都与不带有膜片的辐射传热段、导热传热段鼠笼状管系结构配合，可以承接外筒扬料板抛撒的灰渣颗粒的连续冲刷形成对流传热过程。

2.辐射传热段结构

针对高温灰渣的快速冷却以及物理显热的高效回收，本实用新型提供了一种哑铃型滚筒冷渣机。增大滚筒冷渣机的辐射传热段外筒直径和在滚筒冷渣机辐射传热段的内、外筒结构处增加至少一组冷却水管从而增大滚筒冷渣机在入口段的受热面，使得灰渣迅速传热降温。考虑到增大辐射传热段外筒直径后灰渣进入较小外筒直径的对流传热段时，会有一定苦难，本实用新型设计了灰渣由较大外筒直径辐射传热段进入较小外筒直径对流换热段的过渡结构，过渡结构中布置有一种由长直板与长弯板构成且两板夹角较小的导料板，用以提升灰渣。如果不采用这种结构也可以，但灰渣要填满一定滚筒体积后才能进入对流段受热面，但有灰渣短路的可能。高温灰渣由循环流化床锅炉炉膛排出后，经排渣管进入滚筒冷渣机辐射传热段，在螺旋导流槽道和扬料板的作用下沿着轴向运动。当运动至过渡段时，灰渣被过渡结构上布置的具有提升作用的导料板提起，随着滚筒的转动，灰渣沿着倾斜安装的导料板顺利过渡至较小外筒直径的对流传热段。

所述的一种哑铃型滚筒冷渣机主要由辐射传热段2、过渡结构3、对流传热段4和导热传热段5构成。高温颗粒从进料机构1进入冷渣机，经过辐射换热段2时与膜式水冷壁8辐射换热后，在旋转滚筒的带动下灰渣经由过渡结构3中导料板6提升进入到内外筒间和滚筒内部，然后由扬料板将颗粒导流到对流传热段，与对流传热段4膜式水冷壁交换热量，其中导料板6主要作用是将灰渣由较大外筒直径辐射传热段提升至较小外筒直径对流传热段，导料板6由较长的直板与弯板构成，且两板间的夹角在80°到120°之间。在滚筒对流传热段高温颗粒不断冲刷内筒表面，形成颗粒与膜式水冷壁表面和鼠笼状管系结构7的有效对流传热，可增强总体换热效果。在滚筒导热传热段5，低温灰渣进入收热池装置，滚筒直径增大，灰渣随滚筒转动一段时间后，在出口处扬料板和排料板的共同作用下依靠重力排出滚筒。

本实用新型提出的一种哑铃型滚筒冷渣机主要分为辐射传热段、对流传热段和导热传热段。以实施例1为例，辐射传热段以颗粒与壁面间的辐射换热为主，该段内筒为鼠笼状管系结构7，外筒为膜式水冷壁结构。对流传热段通过布置与轴向成一定夹角的扬料板推进颗粒向排渣口前进，促成颗粒与水冷表面之间的对流换热，可有效提高冷却能力。导热传热段对灰渣进一步冷却，可有效克服传统滚筒冷渣机“皮冷肉不冷”的缺点

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、从高温颗粒与器壁传热机理出发组织传热过程，将滚筒分为辐射换热段、对流传热段和导热传热

段。与现有滚筒冷渣机相比，重点强化了辐射传热和颗粒与器壁间的对流换热，完善了导热传热

段出力不足的缺点，针对每一段的换热机理，采取了最有利于换热方式的措施，可有效增大冷却

能力；

2、采用较大直径的辐射传热段与过渡结构，在滚筒长度不变的前提下，增大了滚筒的换热面积；

3、内筒辐射传热段增加至少一组冷却水管。这样相同体积前提下，可显著增加有效传热面积，提高

装置的冷却能力；

4、在辐射传热段，充分利用高温灰渣的辐射特性和辐射减弱特性来布置外筒与内筒结构，使得高温

灰渣在滚筒冷渣机内的冷却过程更加合理，这种结构对于灰渣的快速冷却有着显著的效果。

5、缩小滚筒长度，为厂房让出检修通道，消除安全隐患，保障生产正常运行。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中筒体的A-A剖面图；

图3是图1中筒体的B-B剖面图(辐射传热段剖面1)；

图4是图1中筒体的C-C剖面图(辐射传热段剖面2)；

图5是图1中筒体的D-D剖面图(对流传热段剖面)；

图6是图1中筒体的E-E剖面图(导热传热段剖面)；

图7是图1中筒体的B向视图(左视图)；

图8是图1中筒体的C向视图(右视图)；

图中：1.进料机构，2.辐射传热段，3.过渡结构，4.对流传热段，5.导热传热段，6.导料板，7.鼠笼状管系结构，8.膜式水冷壁。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行说明。

实施例1：设计参数：灰渣温度850℃，冷却到100℃

一种哑铃型滚筒冷渣机长6.2m，辐射传热段与对流传热热段水冷外筒直径2.1m，对流传热段水冷外筒直径1.6m，内筒有效直径0.8m；辐射传热段长1.6m，沿外筒圆周布置45根水冷管，直径50mm，两管中心线夹角8°，且两管之间用5mm厚钢板焊接形成膜式壁，同时在该膜式壁的水冷管上焊接5mm厚直角形钢板肋片来加强颗粒与壁面间辐射换热，方向垂直管壁。辐射传热段内筒鼠笼状管系结构采用两组光管，每组45根光管；过渡结构长0.3m，沿外筒圆周布置45根水冷管，直径50mm，与水平线成60°夹角布置，两管之间用5mm厚钢板焊接形成膜式壁；对流传热段长2.7m，沿内筒圆周共布置48根水冷管，每个凹槽壁上均匀布置九根，同样每两根水冷管间焊接5mm厚钢板作为对流换热肋片，内筒共设有3个凹槽，凹槽深0.3m，凹槽边缘设置承灰片承接外筒扬料板抛撒的颗粒，同时该段的外筒膜式壁水冷管上焊接5mm厚下部弯折钢板做为扬料板，弯向与滚筒旋转方向相同。导热换热段长1.6m，，外筒直径1.7m，沿外筒圆周布置60根水冷管，直径50mm，两管中心线夹角为8°，且两管之间用5mm厚钢板焊接形成膜式壁。

本实用新型的核心概念是在滚筒的辐射传热段采用大直径外筒以及多组鼠笼状管系结构的内筒，并增设过渡结构以实现灰渣由较大直径的辐射传热段段提升至较小直径的对流传热段，增大滚筒与灰渣的换热面积，强化辐射换热效果。任何基于本实用新型思路的实施方式，均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种哑铃型滚筒冷渣机，其特征在于：沿着滚筒轴线方向，哑铃型滚筒冷渣机分成辐射传热段、对流传热段和导热传热段；就一个截面看，该滚筒冷渣机分成内筒和外筒。 

2.根据权利要求1所述一种哑铃型滚筒冷渣机，其特征在于：在滚筒冷渣机辐射传热段的内、外筒结构处增加至少一组冷却水管从而增大滚筒冷渣机在入口段的受热面，使得灰渣迅速传热降温。 

3.根据权利要求1所述一种哑铃型滚筒冷渣机，其特征在于：辐射传热段与对流传热段连接处设置过渡结构，过渡结构中布置有倾斜的起提升作用的导料板，导料板由长直板与长弯板构成，使辐射传热段的灰渣顺利提升至对流传热段。 

4.根据权利要求1所述一种哑铃型滚筒冷渣机，其特征在于：内筒是带有膜片的鼠笼状管系结构，可以承接外筒扬料板抛撒的灰渣颗粒的连续冲刷形成对流传热过程；外筒是带有扬料板的膜式水冷壁结构。 

5.根据权利要求1所述一种哑铃型滚筒冷渣机，其特征在于：内筒也可以是不带有膜片的鼠笼状管系结构，可以承接外筒扬料板抛撒的灰渣颗粒的连续冲刷形成对流传热过程；外筒是带有扬料板的膜式水冷壁结构。 

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