CN2934927Y - 大渣量返回式双气垫床冷渣机 - Google Patents

Abstract

一种大渣量返回式双气垫床冷渣机，有热空气出口的机壳内有气垫床和冷却受热面，气垫床由两个气垫床组成，两个气垫床由中间隔墙隔开并排设于机壳内，每个气垫床有独立的布风装置，布风装置由布风板、气垫沟壁、风室及进风口组成，布风板为其上开有锥形孔的多孔板，布风板与气垫沟壁以及机壳两端所围成的区域组成狭长的气垫沟，气垫沟一端设有事故排渣口，在其上方设有溢流排渣口，而另一端上方设有进渣口。在双气垫床内设冷却受热面。它冷却渣量大，冷却效率好、运行安全可靠、并能充分利用渣余热、改善流化质量、提高脱硫效率和锅炉效率，系统连接与操作简单。本实施例可以用于其它任何颗粒状物料的冷却。

Description

大渣量返回式双气垫床冷渣机

技术领域

本实用新型涉及一种用于循环流化床锅炉的冷渣机，特别指大渣量返回式双气垫床冷渣机。

背景技术

我国是一个以煤为主的能源消耗国家，如何使煤变成清洁能源和节约能源，就成为我国国民经济发展需要解决的重大问题。为此，在《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国环保法》以及《中华人民共和国大气污染防治法》等多项法律中，都明确规定：“鼓励和发展适应我国煤种的各种流化床锅炉”。

由于流化床锅炉燃烧宽筛分的煤，不可避免会出现大颗粒的沉积，聚集在床层底部形成炉底渣(俗称冷渣)，若不及时排出，会恶化流化质量，降低燃烧与脱硫效率，发生结焦事故等问题。解决炉底渣的及时排放与冷却并回收炉底渣的余热，就成为循环流化床锅炉推广应用与大型化过程中必须解决的一个重要课题。它是流化床锅炉不可分割的组成部分。

1996年以前，我国市场上出现的冷渣机大部份是螺旋式和滚筒式两大类。有国产的，也有进口的。

1996年，我国引进的芬兰AHLSTROM公司100MW循环流化床机组投入运行，采用芬兰AHLSTROM公司的选择性单一流化床冷渣机加水冷绞笼冷渣机两级冷却。其后，某锅炉厂引进了美国FOSTER-WHEELER循环流化床技术，其中包括选择性流化床式冷渣机。另一锅炉厂引进法国ALSTOM公司循环流化床锅炉技术，其中也包括另一类选择性流化床式冷渣机。

此外，国内某大学及某研究所先后也推出了他们的流化床式冷渣机。

表1列出了2003年前流化床锅炉用炉底渣冷却设备的概况。

表1 2003年供应的几种冷渣机的性能比较表

冷却方案		单位	机械转动式			流化床式
									螺旋式	滚筒式		A锅炉厂	B锅炉厂	C锅炉厂
			风水冷	抛洒式
					设计参数	出口渣温	(℃)	＜200		～200	＜150				＜150	150	＜150
出口风温	(℃)	/	～70	～70					200			/	/
						出口水温	(℃)	＜50		＜40	＜40			/	/	/
冷却风压	KPa	/	/	/					16			6	15
						冷却风量	M3/t渣	/		～700	～700			4449	2557	1750
冷却水量	T水/t渣	10～15	6～8	6～8								6.25	8.5
						钢耗	T钢/t渣	8～11		4～6	4～6			9.75	11.7	12.0
动力消耗	Kw/t渣	2.75	1.1	0.8 8
						实际运行结果	主要优点			动力消耗小，结构紧凑。	动力消耗较少，结构较紧凑。			无机械故障，传热系数高，可回收余热和细小颗粒。
主要缺点		冷却效果差；机械转动部件磨损快，故障多，维修工作量大，维修费用高，使用寿命短；设备长，占地多；水耗大，余热回收困难。	冷却效果较差；动静配合的密封困难，常出现漏水和漏渣，轴向膨胀机械故障时有发生；滚筒夹层缺水时可能变成压力容器，有安全隐患；水耗大，余热回收困难。		经常发生结焦现象，影响锅炉安全运行；渣温不易冷却到200℃以下；受热面磨损快；动力消耗高。

可见，这两大类炉底渣冷却设备存在的主要问题是：

1)各种机械传动方式的冷渣设备存在的主要问题是：机械故障多，维修费用高，影响锅炉安全运行；冷却效果差，在额定负荷下很难达到200℃以下；余热不能得到有效回收利用。现在螺旋式冷渣机已被淘汰，滚筒式冷渣机应用较多，但难于满足大渣量的要求。

2)各种流化床冷渣设备存在的主要问题是：易结焦，影响锅炉安全运行；冷却效果较差，在额定负荷下很难达到200℃以下，现在引进的冷渣机也已被各锅炉厂淘汰。

针对上述问题，申请人于1997年着手研制新型冷渣机，特设计一种能在床内形成温度梯度的气垫床(早期称之谓气槽床)。同时，为了避免床内结焦和清扫容易，尽量简化布风装置结构，取消风帽，形成独特的气垫床系列冷渣机的专利产品，它们是：

SC型气槽式冷渣机(Spouts Bed Cooler of ash)(专利号：01249355.4和02114069.3)。

SA型溢流式气垫床冷渣机(Spillover Air～Cus hion-Bed Cooler ofash)(专利号：02250136.3)。

RA型返回式气垫床冷渣机(Return Air-Cushion-Bed Cooler of ash)(200520050540.7和200510031359.6)。

气垫床系列冷渣机专利产品的基本特性与优点是：

无机械转动部件，无机械磨损与动静部件的密封问题，运行安全可靠，维修工作量小，维护费用低。

·在气垫床内有效地建立了了温度梯度，冷却效果好。

·无风帽，布风装置的结构简单，确保床内不结焦，清扫方便，运行可靠。

·最大限度地回收灰渣余热，可提高锅炉热效率约0.3～4％。

·使床层处在最佳工况下运行，并返回炉料，改善流化质量，改善燃烧，提高燃烧与脱硫效率。预计可提高燃烧效率0.2～2％。

·冷却用风量与水量少，可与锅炉或电厂热力系统、烟风系统和给水系统有机地结合。节省煤耗，降低运行费用。

载至目前为止，这三类冷渣机已在数十台锅炉上运行，均取得良好效果。特别是RA型返回式气垫床冷渣机已在100MW～150MW级锅炉上使用，取代了进口产品。

随着国家对环境保护和节约能源的要求进一步提高，要求循环流化床锅炉向大容量方向发展，同时要求尽可能烧劣质煤。这就提出要有冷却大渣量的冷渣设备。2005年12月，我国引进法国ALSTOM公司的300MW循环流化床锅炉投入运行，单台冷渣机冷却的渣量达20t/h以上，ALSTOM公司的冷渣机无法满足这种要求，投入运行后经常结焦、冷却效果差，无法保证锅炉安全运行。对于冷却大渣量的冷渣机国外没有解决，国内也无此设备，如何解决这一问题就是本专利产品所要解决的问题。

发明内容

本实用新型是为了解决以上不足而提供一种冷却渣量大、冷却效率高、能提高锅炉燃烧效率的大渣量返回式双气垫床冷渣机。

为了达到以上目的，本实用新型提供的这种大渣量返回式双气垫床冷渣机，包括机壳，在其前端设有进渣口，在后端顶部设有热空气出口，和设在热空气出口下方的排渣口，机壳内部设有气垫床和位于气垫床上设有的冷却受热面，其特征是，所述的气垫床是双气垫床，两个气垫床由中间隔墙隔开并排设于机壳内，每个气垫床由机壳内壁、中间隔墙和布风装置组成。

气垫床的布风装置由水平或倾斜布置的气垫床布风板、位于该气垫床布风板两侧的气垫沟壁和位于气垫床布风板下面的风室组成，所述气垫床布风板为其上开有上面小下面大之锥形孔的多孔板，该气垫床布风板与其两侧的气垫沟壁以及机壳内壁和中间隔墙组成气垫沟。

中间隔墙的高度距布风板高度为350-700mm。

两个气垫床中心距是气垫床布风板宽度的2-8倍，双气垫床宽度是气垫床布风板宽度的12-24倍，气垫床布风板的长宽比为12-30，它与水平面所成夹角的范围为0°-±5°。

双气垫床呈台阶状，前端高度为1800-3000mm，后端比前端高600-1200mm，且后端长度为气垫床布风板长度的25％-35％。

气垫床布风板上锥形孔的上口直径为3.0-6.8mm，下口直径为8-10mm；且所述锥形孔在气垫床布风板上的开孔率为8％-18％，并呈三角形分布，其节距为7-15mm。

气垫沟壁为喇叭型，包括下部的垂直壁和上部的外斜壁，其垂直壁的高度不小于120mm，外斜壁向外倾角α为12°≤α≤30°，气垫沟壁的高度为120-300mm。

风室的宽度是气垫床布风板开孔区域宽度的1.2-2倍，风室高度为350-600mm；单个风室的长度为500-1600mm，设有4-8个风室，每个风室均设有一个风室进风口。

进渣口的下沿距气垫床布风板距离300-1000mm。

冷却受热面采用铸铁鳍片管组与无缝钢管组合而成，横向布置，其下沿距气垫床布风板表面350-700mm。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)冷却渣量大。目前国内外市场上提供的冷渣机冷却的渣量均不超过16t/h，本冷渣机采用国内外未见报导的双气垫床，可以冷却20t/h以上的渣量，最大可达60t/h。

(2)冷却效率高。流化床的最大特点是床内气固强烈混合，温度分布均匀。这一特征用于燃烧，是最有利的因素；用于冷却高温物料，恰恰成为致命的障碍。前述各种流化床式冷渣机暴露出冷却效果差的原因就在于此。有的流化床冷渣机为了提高冷却效率，虽然采取了许多措施，仍收效甚微。如何在床内建立温度梯度场，克服流态化床温度分布均匀的特点，提高冷却效率，就成为新型流化床冷渣机的关健所在。本实用新型采用狭长的气垫床，有效地在床内建立温度梯度，解决了这一问题，能有效地控制冷却后的渣温，冷却效果好。

(3)运行安全可靠。目前，其它各种流床化冷渣机共同存在另一个严重问题就是床内易结焦，危及冷渣机和锅炉的安全运行。有的将已安装的流床化冷渣机一改再改，仍不解决问题。有的干脆停用。究其原因，它们都是采用风帽式布风板，结构复杂，流化速度低所致。本专利采用多孔板，结构简单，流化速度较高，从根本上避免了结焦的可能，确保锅炉的安全运行。

(4)充分利用了炉底渣的余热，提高锅炉效率，可以节约能源0.5％～4％。

a、用于冷却受热面的冷却水可以用化学水，加热后送入除氧器；也可以用汽轮机的冷凝水，加热后送入低压加热器。从而减少除氧器或低压加热器的汽耗，节约能源。当然，也可用工业水或自来水，加热后作其它用途。

b、加热后的热风无需经过任何中间装置，直接送入炉内作二次风用，提高锅炉的燃烧效率，节约能源。

(5)改善循环流化床锅炉的流化质量，提高锅炉燃烧效率，可以节约能源0.2％～2％。同时，提高了锅炉运行的稳定性能与安全性能。细小颗粒返回炉内，可以增加循环流化床锅炉底部的细小颗粒浓度，改善流化质量，避免循环流床锅炉内出现搭桥等假流化现象和结焦，提高循环流化床锅炉的燃烧效率和运行稳定性与安全性。这对燃煤煤质变差或入炉煤颗粒度达不到设计要求时特别有效。

(6)提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。脱硫剂返回炉内再利用，可以提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。

(7)简化了冷渣机与锅炉连接的系统，节省投资与运行费用。由于热风及细小颗粒直接返回炉内，不需单独增设风机等设备，简化了冷渣机与锅炉连接的系统，节省投资与运行费用。

(8)节省动力消耗。由于回风可以充当锅炉二次风，节省了二次风机的动力消耗。

(9)易于与各种大、中型循环流化床锅炉配套使用。由于以上各个特徵，本实用新型型冷渣机是各种循环流化床锅炉配套使用的理想设备。

(10)本实用新型的设备和工艺可以用于其它任何颗粒状物料的冷却。

附图说明

图1是本实用新型冷渣机的一种实施例示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本实施例气垫床布风装置示意图；

图4是本实施例气垫床布风板的示意图；

图5是图4中B部位放大示意图；

图6是图5中C-C向剖视图；

图7是本实施例气垫沟壁示意图；

具体实施方式

下面将结合附图对本实施例作进一步的说明。

参见图1及图2，本实施例所述大渣量返回式双气垫床冷渣机包括机壳1，体壳呈L型，其前端低，后端高，呈台阶状，在前端下面设有进渣口2，在后端的顶部设有热空气出口3，位于热空气出口3下方的后端设有排渣口4。机壳内有双气垫床5和位于双气垫床5上设有冷却受热面6，双气垫床5由两个并排的气垫床组成，每个气垫床5又由机壳内壁、中间隔墙8和气垫床布风装置组成；气垫床布风装置结构参见图2、图3，气垫床布风装置由水平或倾斜布置的气垫床布风板10、分别位于该气垫床布风板10两侧的气垫沟壁11、位于气垫床布风板10下面的风室12以及与风室12连通的风室进风口18组成；再参见图4至图6，所述气垫床布风板10为其上开有上面小下面大之锥形孔13的多孔板，该气垫床布风板10与其两侧的气垫沟壁以及机壳内壁和中间隔墙8构成狭长的气垫沟。

为了达到更好的使用效果，要求这种冷渣机符合下列数值范围：两个气垫床5中心距是气垫床布风板10宽度的2-8倍，双气垫床宽度是气垫床布风板10宽度的12-24倍，气垫床布风板10(或气垫沟)应有足够的长度，以保证被冷却的颗粒在床内保留足够长的时间，形成温度梯度，气垫床布风板10的长宽比例为12-30时是较佳的设计方案；所述气垫床布风板10一般采用水平布置，也可根据需要向上或向下倾斜，即该气垫床布风板10与水平面所成夹角的范围为0°-±5°；所述气垫床布风板10上的锥形孔上口14直径为3.0-6.8mm，下口15直径为8-10mm；且锥形孔13在气垫床布风板10上的开孔率为8％-18％，并呈三角形分布(参见图5、图6)，小孔节距为7-15mm；所述开孔区域的长与宽即为气垫床布风板10的有效长度与有效宽度。

气垫沟壁沿气垫沟有效宽度的两边布置，长度与气垫沟长度相等，其高度为120-300mm；它可以是垂直的，也可制成喇叭型；如图7所示，当其制成为喇叭型时，其下部的气垫沟壁垂直段16的高度为120-160mm，气垫沟壁上部喇叭段的外斜壁17向外倾角α为12°≤α≤30°；其厚度决定于机械结构强度。为防止磨损，气垫沟壁应采用耐磨铸铁制造。一般来说，喇叭型结构较好。

风室12的宽度应大于气垫床布风板10有效宽度的1.2倍，较佳的方案查1.2-2倍，其高度范围为350-600mm；单个风室12的长度为500-1600mm，当气垫床布风板10的有效长度大于单个风室的长度时，可以根据气垫床布风板10的有效长度设置4-8个风室12。每个风室12均设有一个风室进风口18。

同时，下面数值范围的技术方案是较佳的实施方案：进渣口1的下沿距气垫床布风板10表面距离300-1000mm，双气垫床前端高度为1800-3000mm，后端高度比前端高度高600-1200mm，且后端长度为气垫床布风板长度的25％-35％，中间隔墙8的高度距布风板高度为350-700mm。

冷却受热面4可以用铸铁鳍片管组，也可以用无缝钢管，布置在气垫沟的上方。它可以是纵向布置，也可以是横向布置，其下沿距气垫床布风板10表面应大于或等于350mm。铸铁鳍片管组选用国家标准铸铁省煤器管。

夹带有细小颗粒的被加热空气从热空气出口5直接返回循环流化床锅炉内，以回收余热、改善流化质量，提高锅炉燃烧效率和脱硫效率，节约能源和节省脱硫剂。

本实施例的工作原理与过程是，温度不超过30℃的工作空气从风室进风口18送入风室12，经气垫床布风板10送入气垫沟，形成气垫后进入气垫沟的上部空间机壳内的双气垫床5。热的炉底渣由气垫沟一端上部的进渣口1进入气垫沟的上部空间气垫床内，与从风室12送来的空气强烈混合进行热交换被冷却，随即上升进入双气垫床5内，与从气垫床送来的空气强烈混合再次进行热交换进一步被冷却，与此同时，又与安装在此的冷却受热面6进行强烈的热交换又继续被冷却。之后，被冷却的炉底渣从气垫沟的另一端溢流排渣口4排出。从风室送来的空气在冷却炉底渣的同时本身被加热，夹带细小颗粒从顶部热空气出口3排出，直接送回循环流化床锅炉。

本实施例要解决的技术问题是，针对现有技术无法冷却大渣量的缺陷，提出一种大渣量返回式双气垫床冷渣机及其运行工艺，它冷却渣量大，冷却效率好、运行安全可靠、能充分利用炉底渣的余热以提高锅炉效率；还能改善循环流化床锅炉的流化质量、提高脱硫剂的利用率和脱硫效率，以及锅炉的燃烧效率；并可简化冷渣机与锅炉连接的系统、简化结构与操作，由此节省投资，提高冷渣机运行的稳定性和安全性；且本实施例设备易于与各种大、中型循环流化床锅炉配套使用。

Claims (10)

1.一种大渣量返回式双气垫床冷渣机，包括机壳(1)，在其前端设有进渣口(2)，在后端顶部设有热空气出口(3)，和设在热空气出口(3)下方的排渣口(4)，机壳(1)内部设有气垫床(5)和位于气垫床(5)上设有的冷却受热面(6)，其特征是，所述的气垫床(5)是双气垫床，两个气垫床由中间隔墙(8)隔开并排设于机壳(1)内，每个气垫床(5)由机壳内壁、中间隔墙(8)和布风装置组成。

2、根据权利要求1所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述气垫床的布风装置由水平或倾斜布置的气垫床布风板(10)、位于该气垫床布风板(10)两侧的气垫沟壁(11)和位于气垫床布风板下面的风室(12)组成，所述气垫床布风板(10)为其上开有上面小下面大之锥形孔(13)的多孔板，该气垫床布风板(10)与其两侧的气垫沟壁(11)以及机壳内壁和中间隔墙(8)组成气垫沟。

3、根据权利要求2所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，中间隔墙(8)的高度距布风板高度为350-700mm。

4.根据权利要求1所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述两个气垫床(5)中心距是气垫床布风板(10)宽度的2-8倍，双气垫床宽度是气垫床布风板(10)宽度的12-24倍，气垫床布风板(10)的长宽比为12-30，它与水平面所成夹角的范围为0°-±5°。

5、根据权利要求1所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述双气垫床(5)呈台阶状，前端高度为1800-3000mm，后端比前端高6 00-1200mm，且后端长度为气垫床布风板长度的25％-35％。

6.根据权利要求2所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述气垫床布风板(10)上锥形孔(13)的上口(14)直径为3.0-6.8mm，下口(15)直径为8-10mm；且所述锥形孔(13)在气垫床布风板(10)上的开孔率为8％-18％，并呈三角形分布，其节距为7-15mm。

7.根据权利要求2所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述气垫沟壁(11)为喇叭型，包括下部的垂直壁(16)和上部的外斜壁(17)，其垂直壁(16)的高度不小于120mm，外斜壁(17)向外倾角α为12°≤α≤30°，气垫沟壁(11)的高度为120-300mm。

8.根据权利要求2所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，风室(12)的宽度是气垫床布风板(10)开孔区域宽度的1.2-2倍，风室(12)高度为350-600mm；单个风室(12)的长度为500-1600mm，设有4-8个风室，每个风室(12)均设有一个风室进风口(18)。

9.根据权利要求1所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述进渣口(2)的下沿距气垫床布风板(10)距离300-1000mm。

10.根据权利要求1所述的大渣量返回式双气垫床冷渣机，其特征是，所述冷却受热面(6)采用铸铁鳍片管组与无缝钢管组合而成，横向布置，其下沿距气垫床布风板(10)表面350-700mm。