專利名稱：一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，用于循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近二十幾年迅速發(fā)展起來(lái)的新型燃燒技術(shù)。它具有燃料適 應(yīng)性好，可燃用生活垃圾、矸石、爐渣等劣質(zhì)燃料，可采用爐內(nèi)脫硫，氮氧化物排放量低等諸 多優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展最快的爐型。隨著循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展，循環(huán)流化床燃燒低熱 值、高灰份燃料的優(yōu)勢(shì)得到充分體現(xiàn)，逐漸成為低熱值燃料的主流爐型。在燃燒低熱值燃料 的流化床鍋爐中，尤其是在焚燒生活垃圾發(fā)電的循環(huán)流化床鍋爐中，由于燃料的灰分含量 很高，一般在30%以上，因此鍋爐的排渣量很大。以某臺(tái)摻煤助燃、平均入爐灰分約為35% 的75t/h中溫中壓循環(huán)流化床生活垃圾發(fā)電鍋爐為例，每天的排渣量接近100噸。由于循 環(huán)流化床鍋爐的排渣的溫度較高，一般在800 900°C，因此，鍋爐排渣的熱能回收再利用 成為燃燒高灰份燃料的流化床機(jī)組節(jié)能降耗的重要內(nèi)容之一。目前流化床燃煤電廠的排渣冷卻方式主要是采用風(fēng)冷、水冷、風(fēng)冷和水冷聯(lián)合等 三種方式。風(fēng)冷式冷渣器是利用高壓冷空氣對(duì)鍋爐排渣進(jìn)行流化和冷卻，其優(yōu)點(diǎn)是傳熱效 率高，加熱后的空氣可以作為二次風(fēng)送入爐膛助燃，缺點(diǎn)是能耗高、空氣量大、管道磨損厲 害、設(shè)備故障率高等，由于其能耗很高，雖然排渣熱能得到部分回用，但是從總體經(jīng)濟(jì)平衡 上來(lái)說(shuō)，節(jié)能的效益并不好，在排渣量比較大的情況下，甚至不節(jié)能，因此，應(yīng)用的電廠并不 是很多。水冷式冷渣器是目前流化床電廠應(yīng)用最多的冷渣器形式，比較常用的如水冷滾筒 式冷渣器、水冷多管式冷渣器等。水冷式冷渣器是利用低溫水對(duì)鍋爐排渣進(jìn)行冷卻，目前絕 大多數(shù)采用水冷式冷渣器的流化床電廠，冷渣器的冷卻水源為工業(yè)水水源，冷渣器的出水 直接或者間接排掉，排渣的熱能沒(méi)有或者并沒(méi)有充分的利用。少部分電廠用除鹽水作為 冷渣器的水源，用來(lái)加熱鍋爐的給水，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于鍋爐給水和排渣量不是很匹 配，冷渣器的出水溫度很難控制，造成冷渣效果不是很好，同時(shí)節(jié)能的效果也不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，排渣熱能沒(méi)有充分的利用的問(wèn)題。提出一種循環(huán) 流化床鍋爐節(jié)能裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案—種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，該節(jié)能裝置包括冷渣水泵、冷渣器、緩沖水箱； 上述部件之間的連接緩沖水箱的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣水泵的進(jìn)水口連接，冷渣水 泵的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣器的冷卻水進(jìn)口連接，冷渣器的冷卻水出口通過(guò)管路與空 氣預(yù)加熱器的冷卻水進(jìn)口連接，空氣預(yù)加熱器的冷卻水出口通過(guò)管路與緩沖水箱的冷卻水 進(jìn)口連接。所述的冷渣器為表面式冷渣器。
所述的冷卻水或采用導(dǎo)熱油。所述的冷渣器的出水溫度低于飽和溫度2 20°C。所述的空氣預(yù)加熱器為表面式空氣加熱器。所述的緩沖儲(chǔ)箱上設(shè)補(bǔ)水口。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可以充分的回收利用流化床鍋爐的排渣熱能，有效地提高循環(huán)流化床鍋爐的 熱效率，節(jié)約燃料、降低燃料耗量。(2)可以提高末級(jí)空預(yù)器進(jìn)口的空氣溫度，有效地降低空預(yù)器的低溫腐蝕。(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，工程實(shí)施容易。(4)充分利用原有的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，十分適用于對(duì)現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)改造。


圖1 一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置圖。圖中，1為流化床爐膛布風(fēng)板，2為燃料進(jìn)口，3為二次風(fēng)口，4為流化床鍋爐爐膛，5 為尾部受熱面，6為空氣預(yù)熱器，7為煙氣出口，8為空氣預(yù)加熱器，9為緩沖水箱，10為冷渣 水泵，11為冷渣器。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，見(jiàn)圖1，該節(jié)能裝置包括冷渣水泵10、冷渣器11、 緩沖水箱9、空氣預(yù)加熱器8 ；上述部件之間的連接緩沖水箱9的冷卻水出口通過(guò)管路與 冷渣水泵10的進(jìn)水口連接，冷渣水泵10的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣器11的冷卻水進(jìn)口 連接，冷渣器11的冷卻水出口通過(guò)管路與空氣預(yù)加熱器8的冷卻水進(jìn)口連接，空氣預(yù)加熱 器8的冷卻水出口通過(guò)管路與緩沖水箱9的冷卻水進(jìn)口連接。所述的冷渣器11為表面式冷渣器。當(dāng)冷卻工質(zhì)為水時(shí)，冷渣器11的出水溫度低于飽和溫度2 20°C。在通常以水作 為冷卻工質(zhì)的表面式冷渣器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，為了冷渣器的運(yùn)行安全考慮，冷渣器的出水 是不允許沸騰的。當(dāng)冷渣器的出水溫度達(dá)到或超過(guò)飽和溫度而沸騰時(shí)，會(huì)出現(xiàn)冷渣器阻力 過(guò)大、流量不穩(wěn)定、傳熱面熱沖擊等現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成了極大地威脅，嚴(yán) 重時(shí)還可能發(fā)生設(shè)備爆炸等事故。因此，當(dāng)冷卻工質(zhì)為水時(shí)，為了冷渣器和系統(tǒng)的運(yùn)行安全 考慮，冷渣器的出水溫度要低于飽和溫度2 20°C .所述的空氣預(yù)加熱器8為表面式空氣加熱器。所述的緩沖儲(chǔ)箱9上設(shè)補(bǔ)水口。一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置工作流程由圖1可見(jiàn)，循環(huán)流化床鍋爐爐膛4內(nèi)燃燒所需要的燃料由燃料進(jìn)口 2送入，燃燒 所需要的一次風(fēng)從流化床爐膛布風(fēng)板1的下部送入，二次風(fēng)通過(guò)布置在流化床鍋爐爐膛4 中部的二次風(fēng)口 3送入，燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)尾部受熱面5和空氣預(yù)熱器6的吸熱 降溫后，從煙道下部的煙氣出口 7排出。緩沖水箱9中的水通過(guò)冷渣水泵10進(jìn)入到冷渣器11中，通過(guò)冷卻來(lái)自流化床爐膛布風(fēng)板1下面排出的高溫?zé)嵩M(jìn)行加熱升溫，升溫后的冷渣器11的出水送入到空氣預(yù)加 熱器8的進(jìn)水管道中。在本發(fā)明中，冷卻工質(zhì)為水，也可以為導(dǎo)熱油。采用除鹽水作為冷卻 工質(zhì)，冷渣器11的出口水溫控制在低于飽和溫度5°C左右。經(jīng)過(guò)冷渣器吸熱升溫后的水流 經(jīng)空氣預(yù)加熱器8，用來(lái)提高空氣預(yù)熱器6進(jìn)口的空氣溫度?？諝忸A(yù)加熱器8內(nèi)放熱降溫后 的水送入到緩沖水箱9中，完成整個(gè)系統(tǒng)的流程和熱循環(huán)。當(dāng)系統(tǒng)中由于設(shè)備和管路中有泄漏時(shí)，或者冷卻水受到一定污染需要補(bǔ)充水時(shí)， 通過(guò)緩沖水箱9的補(bǔ)水口進(jìn)行補(bǔ)充。以某臺(tái)75t/h中溫中壓摻煤助燃循環(huán)流化床生活垃圾發(fā)電鍋爐為例，每天的垃圾 焚燒量約為890噸，入爐燃料的平均低位熱值約為1490kCal/kg，灰分含量為28. 5%，灰渣 比為6 4，進(jìn)入冷渣器的排渣溫度為900°C，冷渣器的出渣溫度為80°C。經(jīng)測(cè)算，利用本 發(fā)明提供的流化床鍋爐節(jié)能裝置，在排煙溫度和其他條件保持不變的前提下，空氣預(yù)熱器6 的進(jìn)口空氣溫度提高了 22°C，鍋爐的熱效率提高了 1. 2%，每天可節(jié)約助燃煤約2. 9噸，一 年按運(yùn)行300天計(jì)算，年節(jié)約助燃煤約870噸。如果考慮排煙溫度可以再降低10°C的話，鍋 爐效率將提高2. 45%，年節(jié)約助燃煤量將達(dá)1770多噸。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)各個(gè)電廠機(jī)組的具體實(shí)際情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較后，優(yōu) 化確定如冷渣器出口水溫等一些技術(shù)、工藝參數(shù)，最終使本發(fā)明提出的循環(huán)流化床鍋爐節(jié) 能的方法達(dá)到最佳的效果。循環(huán)流化床鍋爐排渣含有的熱量通過(guò)冷渣器傳遞給冷卻工質(zhì)，吸熱后的冷卻工質(zhì) 通過(guò)空氣預(yù)加熱器對(duì)鍋爐燃燒所需的冷空氣進(jìn)行預(yù)加熱，提高進(jìn)入鍋爐末級(jí)空氣預(yù)熱器的 冷空氣的溫度，從而把鍋爐的排渣熱能轉(zhuǎn)換成燃燒所需空氣的熱能。冷卻工質(zhì)在冷渣器和空氣預(yù)加熱器之間采用閉式循環(huán)。采用閉式循環(huán)的好處是工 質(zhì)可以重復(fù)利用，這樣可以大大地節(jié)約運(yùn)行過(guò)程中工質(zhì)的消耗費(fèi)用，同時(shí)也可以減少熱能 的冷端排放損失。冷卻工質(zhì)可以為水，也可以為導(dǎo)熱油。采用水為冷卻工質(zhì)的好處是價(jià)格便宜、運(yùn)行 費(fèi)用低、安全性好，缺點(diǎn)是出口水溫較低。采用導(dǎo)熱油作為冷卻工質(zhì)的好處是出口溫度比較 高，缺點(diǎn)是價(jià)格很高、系統(tǒng)的密封性要求很嚴(yán)格、安全性較差。因此，一般對(duì)于安全性和出口 溫度要求較高的條件，采用導(dǎo)熱油作為冷卻工質(zhì)比較常用；而對(duì)于安全性和出口溫度要求 不高的條件，一般采用水作為冷卻工質(zhì)。冷渣器為表面式冷渣器。表面式冷渣器其工作原理為鍋爐排出的熱渣和冷卻工質(zhì) 通過(guò)金屬壁面分隔開(kāi)來(lái)，互相不直接接觸；熱渣通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等傳熱方式把熱量 首先傳遞給金屬壁面，然后金屬壁面主要通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流的傳熱方式把熱渣傳遞的熱量再 傳遞給冷卻工質(zhì)。表面式冷渣器具有冷卻工質(zhì)不受污染、干式排渣、設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、故 障率低等特點(diǎn)。常用的表面式冷渣器為滾筒式冷渣器、多管式冷渣器、移動(dòng)床式冷渣器等多 種形式。在本發(fā)明中，由于鍋爐熱排渣的冷卻工質(zhì)采用閉式循環(huán)，因此必須要保證冷卻工質(zhì) 不能被污染，所以需要采用表面式冷渣器?？諝忸A(yù)加熱器8為表面式空氣加熱器。表面式空氣加熱器的工作原理為被加熱的 空氣和加熱工質(zhì)通過(guò)金屬壁面分隔開(kāi)來(lái)，互相不直接接觸；加熱工質(zhì)主要通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流 的傳熱方式把熱量首先傳遞給金屬壁面，然后金屬壁面主要通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流的傳熱方式把 工質(zhì)傳遞的熱量再傳遞給被加熱的空氣。表面式空氣加熱器具有傳熱工質(zhì)和空氣不受污染、設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、故障率低等特點(diǎn)。在本發(fā)明中，由于工質(zhì)采用閉式循環(huán)，因此必須要 保證工質(zhì)不能被污染，同時(shí)被加熱的空氣也不能夠被污染，所以空氣預(yù)加熱器需要采用表 面式空氣加熱器。對(duì)于冷卻工質(zhì)，冷渣器的進(jìn)口和空氣預(yù)加熱器出口之間設(shè)置有緩沖儲(chǔ)箱。在冷渣 器的進(jìn)口和空氣預(yù)加熱器出口之間設(shè)置有緩沖儲(chǔ)箱的目的和好處在于，首先，緩沖儲(chǔ)箱可 以避免由于冷卻工質(zhì)的少量泄漏，而造成系統(tǒng)的停運(yùn)，為檢修提供一定的緩沖時(shí)間，提高整 個(gè)系統(tǒng)的安全性；其次，緩沖儲(chǔ)箱可以避免由于鍋爐負(fù)荷的快速波動(dòng)造成的系統(tǒng)的熱波動(dòng) 和冷渣效果變差的問(wèn)題；最后，緩沖儲(chǔ)箱還具有沉淀系統(tǒng)中的污垢、防止冷渣器進(jìn)口短時(shí)超 溫等功能。需要補(bǔ)充的冷卻工質(zhì)通過(guò)緩沖儲(chǔ)箱補(bǔ)入。在緩沖儲(chǔ)箱進(jìn)行工質(zhì)補(bǔ)充具有對(duì)系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn)行影響小、安全性好、補(bǔ)充迅速、可以連續(xù)補(bǔ)充等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明把鍋爐排渣的熱能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，以熱空氣的形式回送到鍋爐的燃燒系統(tǒng)中。 提高鍋爐末級(jí)空氣預(yù)熱器進(jìn)口的冷空氣的溫度可以提高鍋爐的熱效率、節(jié)約燃料、降低煤 耗。據(jù)粗略測(cè)算，鍋爐燃燒所需要的空氣溫度每提高10°C，鍋爐燃燒系統(tǒng)將降低標(biāo)準(zhǔn)煤耗約 3g/kg。提高鍋爐末級(jí)空氣預(yù)熱器進(jìn)口的冷空氣的溫度還可以有效地降低末級(jí)低空預(yù)器的 低溫腐蝕。實(shí)踐證明，隨著空氣溫度的升高，空預(yù)器的低溫腐蝕急劇降低，當(dāng)空預(yù)器的入口 空氣溫度高于80°C，基本上不會(huì)發(fā)生低溫腐蝕。其次，提高空預(yù)器入口的空氣溫度，在相同 的管壁溫度的條件下，鍋爐的排煙溫度可以相應(yīng)的降低，據(jù)測(cè)算，在通常的條件下，排煙溫 度每降低8°C，鍋爐效率將增加1%。因此利用鍋爐的排渣熱來(lái)提高空預(yù)器入口的空氣溫度 不但回收了排渣的熱能，降低空預(yù)器的低溫腐蝕，進(jìn)一步講，還可以降低排煙溫度，提高鍋 爐的熱效率，節(jié)約燃料、降低煤耗。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于，該節(jié)能裝置包括冷渣水泵(10)、冷渣 器(11)、緩沖水箱(9)、空氣預(yù)加熱器(8)；上述部件之間的連接緩沖水箱(9)的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣水泵(10)的進(jìn)水口連接，冷渣水泵(10) 的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣器(11)的冷卻水進(jìn)口連接，冷渣器(11)的冷卻水出口通過(guò) 管路與空氣預(yù)加熱器(8)的冷卻水進(jìn)口連接，空氣預(yù)加熱器(8)的冷卻水出口通過(guò)管路與 緩沖水箱(9)的冷卻水進(jìn)口連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于 所述的冷渣器(11)為表面式冷渣器。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于 所述的冷卻水或采用導(dǎo)熱油。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于 所述的冷渣器(11)的出水溫度低于飽和溫度2 20°C。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于 所述的空氣預(yù)加熱器(8)為表面式空氣加熱器。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，其特征在于 所述的緩沖儲(chǔ)箱(9)上設(shè)補(bǔ)水口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置，屬于循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，用于循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，排渣的熱能沒(méi)有充分的利用的問(wèn)題。提出一種循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能裝置。該節(jié)能裝置包括冷渣水泵(10)、冷渣器(11)、緩沖水箱(9)、空氣預(yù)加熱器(8)；上述部件之間的連接緩沖水箱(9)的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣水泵(10)的進(jìn)水口連接，冷渣水泵(10)的冷卻水出口通過(guò)管路與冷渣器(11)的冷卻水進(jìn)口連接，冷渣器(11)的冷卻水出口通過(guò)管路與空氣預(yù)加熱器(8)的冷卻水進(jìn)口連接，空氣預(yù)加熱器(8)的冷卻水出口通過(guò)管路與緩沖水箱(9)的冷卻水進(jìn)口連接。
文檔編號(hào)F23J1/00GK102087024SQ201110054250
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者吳錦濤, 周巖梅, 奕登輝, 張瓊, 趙宗升 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)