用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统及其控制方法与流程

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是涉及一种用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统及其控制方法。

背景技术：

循环流化床锅炉(cfb)具有燃料适应性广、容量范围宽、燃烧效率较高、采用低温燃烧、氮氧化物排放低并可实现在燃烧过程中直接脱硫等优点，使其成为燃用低热值劣质燃料电站锅炉的首选炉型。

循环流化床锅炉燃用低热值劣质燃料时，会产生数量巨大的炉渣，并且炉渣温度很高，如果不对炉渣热量加以利用，则其热量损失约占锅炉燃料总热值的2％左右，该数值相当可观。

现有循环流化床锅炉炉渣热量回收系统包括冷渣器，其作用时将炉渣的热量传递至汽轮机热力系统中，以降低汽轮机热耗，但低压加热器所使用的蒸汽能量品位等级比较低，故炉渣热量利用效率十分有限。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有循环流化床锅炉炉渣热量回收系统因低压加热器所使用的蒸汽能量品位等级低，而导致炉渣热量利用率低的问题，提供一种炉渣热量利用率高的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统及其控制方法。

一种用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统，包括冷渣器，包括进渣口和出渣口，所述进渣口与循环流化床锅炉的排渣口连通，所述出渣口与排渣设备连通，所述冷渣器还包括互通的第一进口和第一出口；原煤加热器，包括进煤口和出煤口，所述进煤口与原煤斗连通，所述出煤口与所述循环流化床锅炉的播煤口连通，所述原煤加热器还包括互通的第二进口和第二出口；第一管道，连通所述第一进口与所述第二出口连通；第二管道，连通所述第一出口与所述第二进口连通；循环装置，设置于所述第一管道或所述第二管道。

在其中一个实施例中，所述冷渣器为滚筒式冷渣器，所述原煤加热器为滚筒式原煤加热器。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括第三管道及补充装置；所述第三管道的一端与所述第一管道连通，所述第三管道的另一端与存储有冷却介质的存储容器连通；所述补充装置设置于所述第三管道，所述补充装置用于向第一管道补充预设用量的所述冷却介质，并维持所述炉渣热量回收系统的压力。

在其中一个实施例中，所述冷却介质为水，所述循环装置为循环泵，所述补充装置为补水泵。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括一级给煤装置和二级给煤装置；所述一级给煤装置的进口端与所述原煤斗连通，所述一级给煤装置的出口端与所述原煤加热器的所述进煤口连通；所述二级给煤装置的进口端与所述原煤加热器的所述出煤口连通，所述二级给煤装置的出口端与所述循环流化床锅炉的所述播煤口连通。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括抽负压风机；所述抽风负压机的抽取端与所述原煤加热器的内部及所述二级给煤装置的内部连通，所述抽风负压机的排放端与所述循环流化床锅炉的炉膛连通。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括多个温度检测装置；所述第一管道靠近所述冷渣器的所述第一进口的一端及靠近所述原煤加热器的所述第二出口的一端均设有一所述温度检测装置；所述第二管道靠近所述冷渣器的所述第一出口的一端及靠近所述原煤加热器的所述第二进口的一端均设有一所述温度检测装置；所述冷渣器的所述进渣口侧和所述出渣口侧均设有一所述温度检测装置；所述原煤加热器的所述进煤口侧和所述出煤口侧均设有一所述温度检测装置。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括流量检测装置，所述流量检测装置设置于所述冷渣器的所述第一进口与所述循环装置之间的所述第一管道上；或者所述流量检测装置设置于所述原煤加热器的所述第二进口与所述循环装置之间的所述第二管道上。

在其中一个实施例中，所述炉渣热量回收系统还包括控制系统，所述控制系统包括主控制器，所述主控制器与多个所述温度检测装置、所述流量检测装置及所述循环装置电连接。

一种如上述的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统的控制方法，包括以下步骤：检测所述冷渣器的所述出渣口侧的炉渣温度；根据所述冷渣器的所述出渣口侧的炉渣温度，控制所述循环装置的流量；当所述冷渣器的所述出渣口侧的炉渣温度高于预设温度时，控制增加所述循环装置的流量，当所述冷渣器的所述出渣口侧的炉渣温度低于所述预设温度时，控制减少所述循环装置的流量。

附图说明

图1为本发明一实施例的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收节能系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为了便于理解本发明的技术方案，在详细展开说明之前，首先对现有循环流化床锅炉炉渣的热量回收系统进行说明。

现有的炉渣热量回收系统包括滚筒式冷渣器，由于滚筒式冷渣器自身结构和工作原理的限制，通常选用低压凝结水作为冷却介质，以吸收炉渣热量，吸收热量后的凝结水将热量传递至行汽轮机热力系统中，以降低汽轮机热耗。

本申请的发明人经研究发现，现有的炉渣热量回收系统存在以下缺陷：

1)根据热力学第二定律，热量从高品味的炉渣显热转变成低品位的凝结水显热，能量做工能力存在较大的不可逆损失，因此采用低温的凝结水冷却回收炉渣热量的方式存在一定的不合理性；

2)为了避免凝结水从冷渣器出口排出时温度过高而汽化，需要提高凝结水的流量，当炉渣量较大时，所需的凝结水水量将大幅提升，甚至机组凝结水系统提供的凝结水都不足以用来冷却炉渣热量，故使用现有的炉渣热量回收系统存在一定的局限性。

因此，需提供一种能够避免做功不可逆损失及不受冷却介质用量限制的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统。

如图1所示，本发明一实施例中的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统100，包括冷渣器10、原煤加热器20、第一管道30、第二管道40及循环装置50。

冷渣器10包括进渣口11和出渣口12，进渣口11与循环流化床锅炉200的排渣口210连通，出渣口12与排渣设备300连通，冷渣器10还包括互通的第一进口13和第一出口14。冷渣器10用于接收来自循环硫化床锅炉200的排渣口210的高温炉渣，并将该高温滤渣冷却后从出渣口12排出。应当理解的是，冷渣器10具有连通第一进口13和第一出口14的冷却系统，冷却系统用于吸收高温炉渣的热量至冷却介质中。

原煤加热器20包括进煤口21和出煤口22，进煤口21与原煤斗400连通，出煤口22与循环流化床锅炉200的播煤口220连通，原煤加热器20还包括互通的第二进口23和第二出口24。原煤加热器20用于接收来自原煤斗400的原煤，并将该原煤进行加热升温后从出煤口22排出。应当理解的是，原煤加热器20具有连通第二进口23和第二出口24的加热系统，加热系统用于释放加热介质的热量至原煤中，从而对原煤进行加热升温。

第一管道30连通第一进口13与第二出口24，第二管道40连通第一出口14与第二进口23，循环装置50设置于第一管道30或第二管道40。

这样，当用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统中加入循环介质时，通过第一进口13将循环介质引入至冷渣器10中，高温炉渣在冷渣器10内释放热量降温，而循环介质在冷渣器10内吸收热量升温，然后，升温后的循环介质在循环装置50的驱动作用下，经通过第二管道40被输送至原煤加热器20，原煤在原煤加热器20内吸收热量升温，循环介质在原煤加热器20中释放热量降温，升温后的原煤通过播煤口220进入循环流化床锅炉200锅炉的炉膛230作为燃料燃烧，降温后的循环介质经第一管道30送回至冷渣器10的第一进口13处，循环介质可不断往复于冷渣器10和原煤加热器20之间，不断将炉渣热量转移成原煤热量。

因此，本发明的炉渣热量回收系统100将高品位的炉渣热量转变为同样高品位的原煤热量，并将升温后的原煤引进至循环流化床锅炉200的炉膛230进行燃烧，完全避免了现有炉渣热量回收系统中存在较大不可逆损失的主要缺点，并且循环介质在炉渣热量回收系统100中循环利用，使得循环介质用量稳定，另外，当原煤被加热时，其外在水分蒸发汽化能够吸收大量热量。故综上所述，本发明的炉渣热量回收系统100对炉渣热量回收率高且回收效率高，从而提高了循环流化床锅炉200的效率，降低了机组的发电耗煤，进而节约了循环流化床锅炉的运行成本。

应当理解的是，循环介质是指在炉渣热量回收系统100中作循环运动的介质，包括经冷渣器10的冷却介质，也包括经原煤加热器20的加热介质。

在一些实施例中，冷渣器10为滚筒式冷渣器。滚筒式冷渣器可适应复杂多变的炉渣和燃煤现状，并且结构简单、运行可靠并且对灰渣渣量和粒度适应性好。

在一些实施例中，原煤加热器20为滚筒式原煤加热器。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括第三管道60及补充装置65，第三管道60的一端与第一管道30连通，第三管道60的另一端与存储有冷却介质的存储容器连通，补充装置65设置于第三管道60，补充装置65用于向第一管道30补充预设用量的冷却介质，并维持炉渣热量回收系统100的压力。应当理解的是，补充装置65维持炉渣热量回收系统100的压力，该压力是指循环介质在炉渣热量回收系统100中的压力。补充装置65补充预设用量的冷却介质，包括在炉渣热量回收系统100第一次运行时的进行冷却介质的补充及在运行过程中冷却介质损耗后的补充。补充装置65可防止循环介质高温状态产生汽化，从而提高原煤加热器20的热换端差，强化高温循环介质与低温原煤之间的传热。

应当理解的是，存储有冷却介质的存储容器可指提供冷却介质的系统。

在一些实施例中，冷却介质为水，循环装置50可为循环泵，补充装置65为补水泵。水作为冷却介质的导热性能好，并且成本低，循环泵和补水泵结构简单器且成本低。在其他实施例中，冷却介质也可为其他液体、气体或多种介质的组合。应当理解的是，当冷却介质为空气或其他气体时，循环装置50可为循环风机。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括一级给煤装置70和二级给煤装置75，一级给煤装置70的进口端与原煤斗400连通，一级给煤装置70的出口端与原煤加热器20的进煤口21连通，二级给煤装置75的进口端与原煤加热器20的出煤口22连通，二级给煤装置75的出口端与循环流化床锅炉200的播煤口220连通。这样，输送给原煤加热器20循环流化床锅炉200的燃煤都可以进行调节，即可根据机组负荷及燃煤消耗量调节原煤系统出力，从而克服了原煤加热器难以调节系统出力的缺陷。

在具体一些实施例中，一级给煤装置70和二级给煤装置75均为称重式皮带给煤机。称重式皮带给煤机具有运行稳定、计量准确及维修方便等优势。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括抽负压风机80，抽负压风机80的抽取端与原煤加热器20的内部及二级给煤装置75的内部连通，抽负压风机80的排放端与循环流化床锅炉200的炉膛230连通。这样，抽负压风机80可将原煤加热器20及二级给煤装置75中产生的水汽及其他气体抽送至循环流化床锅炉200的炉膛230内进行燃烧，可防止可燃气体积聚，以保证原煤加热器20的安全运行。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括止回阀85，止回阀85设置于冷渣器10的第一进口13与循环装置50之间的第一管道30上，或者止回阀85设置于原煤加热器20的第二进口23与循环装置50之间的第二管道40上。设置止回阀85能够防止循环介质沿背离循环装置50驱动循环介质作循环运动的方向发生倒流，从而造成设备损坏。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括多个温度检测装置90，第一管道30靠近冷渣器10的第一进口13的一端及靠近原煤加热器20的第二出口24的一端均设有一温度检测装置90，第二管道40靠近冷渣器10的第一出口14的一端及靠近原煤加热器20的第二进口23的一端均设有一温度检测装置90，冷渣器10的进渣口11侧和出渣口12侧均设有一温度检测装置90，原煤加热器20的进煤口21侧和出煤口22侧均设有一温度检测装置90。设置多个温度检测装置90可随时监控各处的温度，从而可以根据温度检测装置90测得的温度，控制各处温度处在最佳温度，以使炉渣热量回收系统100处于最低成本运行工况，并且还能够避免系统或设备超温运行而损坏。

在一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括流量检测装置95，流量检测装置95设置于冷渣器10的第一进口13与循环装置50之间的第一管道30上，或者流量检测装置95设置于原煤加热器20的第二进口23与循环装置50之间的第二管道40上。流量检测装置95可以同温度检测装置90一起反馈炉渣热量回收系统100现状，并且当某处温度偏离设置定值时，经调节循环装置50的流量，可快速进行调整该处温度，以保证炉渣热量回收系统100正常运行。

在一些实施例中，第三管道60上也装设有温度检测装置90和流量检测装置95。这样，即可检测出向第一管道30补充的冷却介质的水温和流量，以保证补充泵65补充的冷却介质用量及温度准确并满足要求。

在具体一些实施例中，炉渣热量回收系统100还包括控制系统，控制系统包括主控制器，主控制器与多个温度检测装置90、流量检测装置95及循环装置50电连接。这样，根据温度检测装置90反馈的各处温度情况，主控制器可控制循环装置50的运行转速来实现对循环介质的自动控制，从而保持各处温度均在合适的范围内。

在具体一些实施方式中，控制系统可为dcs控制系统或plc控制系统。

基于上述用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统100，本发明还提供一种用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统的控制方法，包括以下步骤：

s10：检测冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度；

其中，可使用温度检测装置90检测冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度。

s20：根据冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度，控制循环装置50的流量，当冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度高于预设温度时，控制增加循环装置50的流量，当冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度低于预设温度时，控制减少循环装置50的流量。

在具体一个实施例中，以典型参数为例，并且以水作为循环介质，采用滚筒式冷渣器和滚筒式原煤加热器，由于受滚筒式冷渣器和滚筒式原煤加热器设备自身结构和工作原理限制，炉渣热量回收系统100中的循环水最高压力可以达到5mpa，但出于设备安全考虑，循环水压力通过补充装置65维持在4mpa左右，此时对应的饱和温度为250℃。进一步为了防止滚筒式冷渣器循环水产生汽化现象，同时兼顾强化滚筒式原煤加热器中循环水和原煤之间的传热，选择过冷度为30℃左右，因此，吸收炉渣热量后的循环水温为220℃左右。

冷渣器10的第一进口13处的水温为80℃左右，冷渣器10的进渣口11处的炉渣温度为850℃左右，炉渣经冷渣器10释放热量后，炉渣温度降低至100℃左右从出渣口12排出，并且冷渣器10的第一出口14处的水温升温至220℃左右；冷渣器10的第一出口14排出的循环水至原煤加热器20的第二进口23处，此时水温也为220℃左右，原煤加热器20的进煤口21处的原煤温度为20℃左右，原煤经原煤加热器20吸收热量后，原煤温度升至小于或等于100℃左右，由出煤口22排出至循环流化床锅炉200的播煤口220，原煤加热器20的第二出口24处的水温降至为80℃左右，原煤加热器20的第二出口24排出的循环水至冷渣器10的第一进口13处，另外，当原煤温度超过100℃时，循环水多余的热量由原煤外水分蒸发汽化吸收。

设置预设温度为100℃，通过检测冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度，保持冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度为100℃，若检测冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度高于100℃，调整循环装置50转速，增加循环水流量，若检测冷渣器10的出渣口12侧的炉渣温度低于100℃，调整循环装置50转速，减少循环水流量。应当理解的是，该预设温度可具有一定的偏差范围。

在其他实施例中，由于电厂系统、设备的配置差异以及原煤、灰渣的特性差异，各处温度可不一定处在某一个值，而是处在某一个温度范围内，例如，循环水经冷媒渣10吸收炉渣热量后的循环水温范围为120℃～300℃，循环水经原煤加热器20释放热量后的循环水温范围为40℃～220℃，经冷渣器10冷却后的炉渣温度范围和经原煤加热器20加热后的原煤温度范围可为60℃～140℃。

本发明中的用于循环流化床锅炉的炉渣热量回收系统100及其控制方法，相比现有技术具有以下优点：

(1)、通过设置冷渣器10、原煤加热器20、第一管道30、第二管道40及循环装置50，将高品位的炉渣热量转变为同样高品位的原煤热量，避免了现有炉渣热量回收系统中存在较大不可逆损失的主要缺点；

(2)、通过设置补充装置65，一方面为循环系统提供少量补水，另一方面维持整个循环水系统压力，可防止循环介质高温状态产生汽化，从而提高原煤加热器20的热换端差，强化高温循环介质与低温原煤之间的传热；

(3)、通过设置两级给煤装置，可根据机组负荷及燃煤消耗量调节原煤系统出力；

(4)、通过设置抽负压风机80，可防止可燃气体积聚，以保证原煤加热器20的安全运行；

(5)、通过设置多个温度检测装置90、流量检测装置95及控制系统，可根据温度检测装置90反馈的各处温度情况，控制循环装置50的运行转速来实现对循环介质的自动控制，从而保持各处温度均在合适的范围内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。