CN210267201U

CN210267201U - 根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元

Info

Publication number: CN210267201U
Application number: CN201920545791.4U
Authority: CN
Inventors: 王猛; 何庆中; 王佳; 彭涛; 刘惺
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-04-22

Abstract

本实用新型公开了一种根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，包括由多组滚筒单元串联固定并通过管道相连通的冷渣机筒体；单组滚筒单元由筒体、入水水管和冷渣管组成；所述筒体中部穿过入水水管，筒体周向均匀设有冷渣管；筒体通过中管板分隔为左右冷却水腔，左右冷却水腔通过设置在中管板上的多个水流动孔相连通；所述入水水管出水端通过管道与左冷却水腔相连通。本实用新型可根据实际工况需求灵活地串联组合滚筒单元，最大限度地实现炉渣的余热回收；六棱柱冷渣管可以在增加传热效率的同时减少炉渣对设备的磨损。对各种工况的适应能力强，拆装方便，有利于提高流化床锅炉的换热率，减低生产运行成本。

Description

根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元

技术领域

本实用新型涉及工业节能设备技术领域，尤其是涉及一种根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元。

背景技术

冷渣机是循环流化床(CFB)重要的辅助设备，对炉渣中余热的回收利用有着重要作用。目前，冷渣机的类型主要有风冷式，水冷滚筒式以及风水联合式。国内常用的是风水联合式和水冷滚筒式冷渣机。水冷滚筒式冷渣机又可以分为多管式、膜管式、夹套式三种类型。各种类型的冷渣机由于其结构不同，各方面性能差异也较大。

多管水冷式冷渣机成本低，能耗小，冷却能力好，维护简单，目前已经投运的循环流化床锅炉95％以上已经采用了水冷式滚筒冷渣机。水冷滚筒式冷渣机利用冷却水冷却炉渣，回收炉渣中的余热，但是目前市面上的多管式冷渣机在工作的过程中，冷却水与管壁接触面积小，热交换率不高，余热利用率较低；同时，目前市面上的冷渣机都采用一体式设计，不能根据实际工况自由组合冷渣机的长度，也给运输带来极大的不便。

以聊城市某机械有限公司生产的滚筒冷渣机为例，说明现在市面上滚筒冷渣机的主要规格。该公司的滚筒冷渣机的规格有GTL8C3×L、GTL8C4×L、 GTL10C6×L、GTL10C8×L、GTL10C10×L五中，每种型号的冷渣机的规格是一定的，但是一旦工况发生变化，或已有的冷渣机规格不适合现有工况，已有冷渣机便不再适合使用，就会给实际的使用带来很大的麻烦。另一方面，一体式冷渣机在平时的维护检修的过程中，对冷渣机内部的检修不方便。

实用新型内容

为了克服上述所存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可根据实际工况需求灵活地串联组合滚筒单元，方便拆装维护；增加灰渣与管壁碰撞的次数，改善了传统冷渣机滚筒磨损快的问题，增加了传热效率；等效增大了冷渣管与冷却水的换热面积，从而增加热交换率，最大限度地实现炉渣的余热回收的串联式滚筒冷渣机单元。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本技术方案为一种根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，包括由多组滚筒单元串联固定并通过管道相连通的冷渣机筒体；单组滚筒单元由筒体、入水水管和冷渣管组成；所述筒体中部穿过入水水管，筒体周向均匀设有冷渣管；筒体通过中管板分隔为左右冷却水腔，左右冷却水腔通过设置在中管板上的多个水流动孔相连通；所述入水水管出水端通过管道与左冷却水腔相连通。

作为优化，所述冷渣管的横截面为六棱柱结构，增加了灰渣与管壁碰撞的次数，增加了传热效率，同时，改善了传统冷渣机滚筒磨损快的问题。

作为优化，所述冷渣管内壁上设有多组翅片，等效增大了冷渣管与冷却水的换热面积，从而增加热交换率。

作为优化，相邻的两组滚筒单元之间通过设置在筒体端面上的凹凸结构对齐,同时通过螺栓固定；所述入水水管的出水端连接水箱，通过水箱分别与筒体上下连通；相邻两滚筒单元之间通过U形管相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可根据实际工况需求灵活地串联组合滚筒单元，最大限度地实现炉渣的余热回收；六棱柱冷渣管的使用可以在增加传热效率的同时减少炉渣对设备的磨损，对冷渣机易出现的焦炭堵塞问题有很大的改善。本实用新型对各种工况的适应能力强，拆装方便，有利于减少企业生产设备重复购置成本，且本实用新型有利于提高流化床锅炉的换热率，减低生产运行成本。

1、冷渣机筒体采用由多组滚筒单元串联组合而成，可方便安装和拆卸，解决了传统一体式滚筒冷渣机对各种工况适应力差的问题，提高了冷渣机的通用性，同时也方便拆卸维护；采用串联组合的筒体，由于可以根据实际需要自由选择需要组合的滚筒数，从而能够根据实际需要调节炉渣与冷却水的换热时间，相较于传统滚筒冷渣机，可以最大限度地实现炉渣的余热回收。

2、滚筒单元左右冷却水腔的分隔设计，使得冷渣管外壁面与冷却水接触面积增大，同时结合冷却水在通过中管板上水流动孔时产生的涡流效应，使得冷渣机的换热率和余热利用率都得到提高。

3、冷渣管采用截面为六棱柱的设计，根据多边形的特性，高温灰渣在进入到六棱柱形冷渣管内时，在多棱柱作用下，灰渣只能在冷渣管内部发生滚动，而不能滑动，与传统圆筒形冷渣管相比增加了灰渣与管壁碰撞的次数，很大程度上改善了传统冷渣机滚筒磨损快的问题，相较于传统冷渣机的基础上也增加了传热效率。在冷渣管内壁面上设计有“翅片”，等效增大了冷渣管与冷却水的换热面积，从而增加热交换率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的半剖结构示意图；

图2是本实用新型中单组滚筒单元的全剖结构示意图；

图3是图1中的A部的局部放大结构示意图，即相邻两滚筒单元串联固定的连接部结构示意图；

图4是本实用新型中单根冷渣管的横截面结构示意图；

图5是本实用新型中冷渣管和入水水管在筒体中的布置结构示意图；

图6是本实用新型装置布置于冷渣机上的使用结构示意图；

图7是本实用新型在使用过程中冷却水与炉渣轴向温度变化曲线图。

图中标记：筒体1，入水水管2，冷渣管3，中管板4，水流动孔5，水箱 6，U形管7。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图1、图2和图6中所示，本实用新型为一种根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，包括由多组滚筒单元串联固定并通过管道相连通的冷渣机筒体；冷渣机筒体由两组以上的滚筒单元串联固定；单组滚筒单元由筒体1、入水水管2和冷渣管3组成；所述筒体1中部穿过入水水管2，筒体1周向均匀设有冷渣管3；筒体1通过中管板4分隔为左右冷却水腔，左右冷却水腔通过设置在中管板4上的多个水流动孔5相连通；所述入水水管2出水端通过管道与左冷却水腔相连通。

冷渣管3安装于筒体1中的冷渣管孔中，冷渣管3的两端分别与筒体1的前管板和后管板焊接在一起；入水水管2安装于筒体1中的入水管孔中，长度根据筒体长度而定。如图5中所示，每一组滚筒单元中设有12组冷渣管，冷渣管的排布分两层，外层均布8组，内层均布4组；每组滚筒单元轴线位置设置入水水管2。单组滚筒单元中筒体由前管板、中管板、后管板和筒体单元壁面围成，在中管板上设计有冷却水流动孔，供冷却水在筒体的左右冷却水腔中流动，中管板将筒体分隔设计，增大了冷却水与冷渣管的换热时间，提高换热效率；在中管板4上设计有4个大小相同的水流动孔，使冷却水能在左右两冷却水腔间流动；当冷却水流过水流动孔时，由于流动横截面积的突变，使得水速增大，压力减小，促使冷却水在此处形成涡流，增大冷却水与冷渣管的接触面，从而有效提高冷渣机的换热率和余热利用率。

驱动装置通过变频器实现对冷渣机筒体的无极变速，排渣量的大小与冷渣机的转速大小成正相关关系，通过控制冷渣机筒体的转动速度，使得排渣量无极可调，从而控制冷渣机的排渣速度，尽可能地提高传热率。炉渣通过进渣装置进入滚筒单元的筒体1冷渣管3中。在外部驱动装置作用下，筒体缓慢转动，由于冷渣机筒体安装具有一定角度，筒体安装时需倾斜一定角度，一般为 10°～20°，炉渣在自身重力及与滚筒壁面碰撞产生的摩擦力的作用下，沿着冷渣管3壁面做旋转抛洒运动，逐渐向下运动。在运动的过程中，炉渣将热量传递给冷渣管壁，再传递给筒体左右冷却水腔中通过的冷却水，实现炉渣的余热利用。冷却水经过入水水管2，从入水水管2的出水端进入第一级滚筒单元的左冷却水腔中，左冷却水腔中水通过中管板4上的水流动孔进入右冷却水腔中，实现冷却水在筒体1的左右水腔中流动，再通过连接每组滚筒单元中相邻冷却水腔的管道，流入下一级滚筒单元的冷却水腔中，如此从前往后流动，实现冷却水在整个冷渣机筒体内的流动，最终从出水口流出。冷却水在每组滚筒单元的筒体中流动的过程中，与冷渣管壁接触，实现与炉渣的换热。

设炉渣的比热不随温度的变化而变化，则串联组合式滚筒冷渣机的热效率可以表示为：

其中，T₁表示热渣的温度；T₂表示冷渣的温度；T₃表示冷却水出口端的温度；T₄表示冷却水进口端的温度。再根据传热模拟实验中测得数据计算得到，对于由8组滚筒单元串联而成的冷渣机的传热效率为84％，相比于相同冷渣能力的传统冷渣机提高了5％。在得到冷渣机热效率之后，与之伴随的余热利用效率则可以表示为:

其中，Q₀表位进口炉渣所含热量；Q₁表示出口端冷却水所含热量；Q₂表示出口炉渣所含热量；Q₃表示进口冷却水所含热量。计算得到由8组滚筒单元串联而成的冷渣机的余热利用率为28.7％。通过模拟分析实验测得该冷渣机在转速为5r/s的情况下，每小时流过冷却水量约为4.75t,同时通过传热模拟实验得到的数据并计算得到本实用新型冷渣机换热效率为84％，相比于相同冷渣能力的传统冷渣机换热效率提高了5％左右，余热利用率为28.7％。

以上，通过对8组滚筒单元串联而成的冷渣机内高温炉渣与冷却水的传热模拟实验所得的炉渣与冷却水的温度变化曲线可知，如图7所示，炉渣从入口 1273K(约1000℃)左右逐渐降温到出口端408K(约135℃)左右，温度基本不变，达到平衡状态；同样，冷却水从进口303K(约30℃)左右逐渐升温到出口 350K(约76℃)左右，温度不再升高，达到平衡。根据模拟实验结果可知，本实用新型冷渣机对硫化床锅炉炉渣的冷却效果比较理想，在选用8组滚筒单元串联而成的冷渣机时，随着炉渣与冷却水温差的减小，在冷渣机的后阶段，炉渣的冷却效果下降，故本实用新型组合串联式滚筒冷渣机一般选用范围在 8～10组滚筒单元。

实施例2，如图4中所示，冷渣管3的横截面为六棱柱结构,根据多边形的特性，高温灰渣在进入到六棱柱形冷渣管内时，由于在多棱柱作用下，灰渣只能在冷渣管内部发生滚动，而不能滑动，与传统圆筒形冷渣管相比增加了灰渣与管壁碰撞的次数，增加了传热效率，同时在很大程度上改善了传统冷渣机滚筒磨损快的问题。冷渣管3内壁上设有多组翅片，增大了冷渣管3与冷却水的换热面积，从而有效增加热交换率,使得炉渣在冷渣管中运动时，炉渣做抛体运动，而不是滑动，增加炉渣与壁面的撞击次数，同时，也可以极大地增加炉渣与冷却水的换热面积，增加换热率。

实施例3，如图3中所示，相邻的两组滚筒单元之间通过设置在筒体1端面上的凹凸结构对齐,同时通过螺栓固定；所述入水水管2的出水端连接水箱6，通过水箱6分别与筒体1上下连通；相邻两滚筒单元之间通过U形管7相连通。相邻两滚筒单元之间通过梯形凸台和凹槽配合安装定位，在筒体外壁面上设置连接耳，并采用螺栓固定连接。入水水管2的出水端连接安装有水箱，水箱的出水口与筒体上下两侧外壁面通过U形管相连、法兰和橡胶密封圈，通过螺栓固定连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，其特征在于：包括由多组滚筒单元串联固定并通过管道相连通的冷渣机筒体；

单组滚筒单元由筒体(1)、入水水管(2)和冷渣管(3)组成；所述筒体(1)中部穿过入水水管(2)，筒体(1)周向均匀设有冷渣管(3)；筒体(1)通过中管板(4)分隔为左右冷却水腔，左右冷却水腔通过设置在中管板(4)上的多个水流动孔(5)相连通；所述入水水管(2)出水端通过管道与左冷却水腔相连通。

2.根据权利要求1所述的根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，其特征在于：所述冷渣管(3)的横截面为六棱柱结构。

3.根据权利要求1或2所述的根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，其特征在于：所述冷渣管(3)内壁上设有多组翅片。

4.根据权利要求1所述的根据实际工况需求进行有效调整的串联式滚筒冷渣机单元，其特征在于：相邻的两组滚筒单元之间通过设置在筒体(1)端面上的凹凸结构对齐,同时通过螺栓固定；

所述入水水管(2)的出水端连接水箱(6)，通过水箱(6)分别与筒体(1)上下连通；相邻两滚筒单元之间通过U形管(7)相连通。