一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置及方法

1.本发明属于循环流化床垃圾焚烧锅炉外置换热器设计领域，特别涉及一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置及方法。


背景技术：

2.循环流化床锅炉由于对垃圾组分具有良好的适应性，在近年来逐渐应用于生活垃圾的无害化处理。随着锅炉容量和规格的大型化，炉膛与尾部烟道无法提供足够的受热面，因此将部分受热面布置于外置换热器内就成为了目前的发展趋势。外置换热器可以有效地通过调节灰料返回炉膛的流量，从而灵活调节炉温和内部换热器的吸热量；而受热面从尾部烟道转移至外置换热器内，也可以有效避免含so2和hcl的高温烟气和积灰腐蚀。
3.但目前在实际运行中，经常会出现外置换热器返料不畅的现象，这是由于连接外置换热器和旋风分离器的下降管内经常会出现灰料堵塞、甚至反窜的现象。因此就需要优化目前外置换热器的结构设计，使其既能保证高温热灰在内部的有效换热，也能实现根据炉膛温度的需要，调节返料流量，并避免在调节过程中，因流化风速过低或过高而造成的灰料堆积或反窜问题。
4.此外，目前的回灰装置，结构普遍比较单一，无法实现换热量和循环流量的双重精准调控，经常会出现从外置换热器返回到炉膛内的床料仍旧温度极高，与炉膛床温的温差较小，不利于炉膛温度处于合理范围内，偏高的床温使得要排出炉膛的灰渣易呈现玻璃化状态，堵塞排渣管，因此如何实现有效地精准换热来调节床温，就显得尤为重要。
5.目前现有的垃圾焚烧炉外置换热器设计的专利文件中，如申请号为cn201510592260.7 的文件公开的《一种带可调舌板的返料阀》，没有考虑到在下降管一侧的松动室的实际运行情况，易出现床料堆积、反窜，导致在下降管内搭桥的现象，影响返料阀的稳定运行。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置及方法，以解决现有的垃圾焚烧炉外置换热器在运行中易出现灰料堆积、反窜等返料不畅、无法实现有效换热、影响灰料循环同时实现床温调节和锅炉整体正常运行的的问题，本发明将热灰回送流量控制装置设置为轴对称形式的十字型结构，且加入了倾斜面和侧向布风的设计，此外还设置了布置于中间高度的隔板，使得隔板上、下两端均设立连接热灰回送流量控制装置两个仓室的通路，从而实现有效调节高温循环热灰流量、外置换热器吸热量和床层温度的功能，为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.本发明首先提供了一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置，包括下降管，其特征在于，还包括四个小型热灰回送装置和侧向风主管路，各热灰回送
装置内布置不同类型和数量的换热面；
8.所述下降管的外墙上开设有四个顶部侧向布风管路，四个顶部侧向布风管路与下降管的连接处呈十字型排列；四个小型热灰回送装置(结构一致或相似)同样呈十字型排列；
9.每个小型热灰回送装置均包括主床、副床、返料管、布风板；其中，副床与下降管相连，副床底部设计有倾斜段，倾斜段设计有底部侧向布风管路；所述主床内设有隔板，隔板将主床分割为顶部和底部连通的主床二室和主床一室，主床一室和主床二室内分别布置有第一受热面和第二受热面；主床一室和主床二室的底部均设置有排渣管；所述布风板位于主床底部，布风板上设置有风帽；所述副床底部与主床二室连通，所述主床一室与返料管相连；
10.侧向风主管路分别与各小型热灰回送装置的底部侧向布风管路相连；
11.四个小型热灰回送装置的返料管汇合成一条主管路后，再统一返回炉膛。
12.作为本发明的优选方案，所述主床一室和主床二室分别由各自对应风室通过布风板独立供风，从而实现对流量的精准调控。
13.作为本发明的优选方案，所述主床一室和主床二室内可以根据实际需要，分别布置不同类型和面积的第一受热面和第二受热面，用于在主床内实现对不同吸热需要的受热面同时换热。
14.作为本发明的优选方案，所述隔板布置在某一中间高度，上下均不与主床连接，形成连接所述主床一室和主床二室的热灰流动通路。
15.作为本发明的优选方案，副床底部倾斜段的底部侧向布风管路中设有金属筛网和电动阀门，其中，金属筛网布置在靠近副床一侧，防止热灰流入管道内，影响电动阀门的正常运行。
16.作为本发明的优选方案，各小型热灰回送流量控制装置的副床底部倾斜段的底部侧向布风管路均来自于底部侧向风主管路，各底部侧向布风管路利用分别布置于其中的电动阀门调节开度，从而调控流入各个副床内的侧向风吹送量。
17.作为本发明的优选方案，四个小型热灰回送流量控制装置的主床内部布置的受热面数量并不完全相同，部分装置内受热面较多，另一部分装置内受热面较少，运行时可根据实际床温和气温的需要，将热灰按照不同比例，在下降管侧向风的作用下吹送至各个小型热灰回送流量控制装置内。
18.作为本发明的优选方案，所述副床是各小型热灰回送装置中连接下降管与主床的中间区域，且沿高度分为两部分，上方部分为三棱柱结构的垂直段，下方部分为倾斜段；副床倾斜段底部设有水平方向的底部侧向布风管路，用于将热灰吹送至主床内，避免料层堆积过高或热灰反窜；所述副床由前墙和后墙包围组成，其中主床和副床间通过前墙隔开，前墙底部留有连通主床和副床的通道，垂直段的后墙包括两个竖直面，两个竖直面与前墙面构成三角形结构；倾斜段的后墙具有一个倾斜面，倾斜面朝向前墙方向倾斜，用于将热灰导向主床。
19.作为本发明的优选方案，主床内的第一受热面和第二受热面的换热管束沿水平方向布置。
20.本发明还公开了一种上述可调双床防腐蚀外置式高温过热器回灰装置的工作方
法，下降管与上游旋风分离器相连通，返料口经过返料管与炉膛相连通；
21.工作时，从旋风分离器分离下来的高温热灰落入下降管，并在下降管外墙上开设的顶部侧向布风管路的吹送作用下，以不同的比例分别流入四个小型热灰回送流量控制装置的副床内，热灰经过副床的垂直段后落入底部倾斜段，视实际运行中循环灰量的大小，可能会在副床内堆积一定高度，在重力作用下，副床倾斜段内的热灰会沿斜面下落，部分热灰会流入主床内参与流化和换热过程，再结合在副床的底部倾斜段的底部侧向布风管路的吹送作用下，热灰流入主床内，由于是侧向布风，沿水平而不是垂直方向吹出，热灰不会出现大量反窜、甚至架桥的现象，而是会直接在侧向流化风的作用下流入主床内；主床内的流化风经过布风板上的风帽后均匀喷出，并带动热灰在主床一室和主床二室内分别与第一受热面和第二受热面进行充分换热，主床二室内的热灰既可以通过顶部通路流入主床一室内继续参与换热，也可以通过底部通路流入主床一室内，热灰与受热面充分换热后经过返料管返回炉膛，排渣管在停止运行时开启，用于排渣。
22.本发明的主供风管路在靠近副床倾斜段处分成四路侧向供风，分别通入四处小型热灰回送装置中。
23.在本发明的一个优选实施方案中，将换热管束沿水平方向布置在主床内，这一结构设计既能避免管束对从副床流入侧向风的流动产生干扰，影响侧向风的松动效果，也可避免管束沿高度方向布置易出现的换热不均，温差较大，造成热应力破坏等问题。
24.在本发明的一个优选实施方案中，利用布置在中间高度的隔板将每个小型热灰回送装置均分割为主床一室和主床二室，并分别在其中布置受热面，与不布置隔板相比，布置后有利于分别针对各处受热面(比如高温再热器和中温过热器等)的需要进行精准调控，从而实现对炉膛床温和蒸汽汽温的双重调节。
25.在本发明的一个优选实施方案中，布置在进料段底部侧墙的通风管路中布置有金属筛网和电动阀门，金属筛网用于避免当侧向风停止运行时，灰料涌入通风孔内部造成堵塞、粘连等，影响正常鼓风，电子阀门用于灵活调节开度，从而调控流入副床内的吹送风量。
26.每个小型热灰回送装置内布置的换热管束数量(对应受热面积)不等，热灰经过下降管落入副床内的过程中，布置在下降管外墙上的顶部侧向布风管路会根据工况需要，自动调节鼓风量吹送热灰，调整热灰落入各个小型热灰回送装置的流量比例，从而调节吸热量。
27.和现有技术相比较，本发明具有以下优点：
28.(1)本发明可以应用于循环流化床垃圾焚烧炉的高温过热器、低温过热器、高温再热器等受热面布置，下降管和副床底部侧向布风可实现对热灰回送流量和换热器吸热量的精准调节，有利于调整炉膛床温、蒸汽汽温，避免将受热面布置在尾部烟道内，遭受含大量硫、氯烟气的严重腐蚀，降低腐蚀对长时间稳定运行带来的危害和维护成本。
29.(2)本发明利用布置于主床中间高度的隔板，将主床在水平方向分为主床一室和主床二室两部分，两室间在高度方向上具有顶部通道和底部通道，可快捷有效地调整热灰回送装置的结构特性，从而可以在单个回送装置内布置不同换热需要的受热面，并针对性地调节风量进行流化换热，有利于灵活调整换热量和回送量。
30.(3)结合实际运行中出现的灰料反窜、落料返料不畅等现象，考虑到主床、副床内热灰的运动特性并不完全相同，在主床内热灰流化得更充分，因此在副床一侧布置了侧向
风和底部倾斜段，强化热灰在副床内的流动。
31.(4)换热管束沿水平方向布置，而非垂直方向，可以避免从隔板顶部通道流入的热灰被受热面阻挡而不能顺利有效地进入主床一室；主床内流化难以确保沿高度方向换热均匀，而水平方向由于同一高度，换热效果基本一致，因此管束沿水平方向布置也可以避免管束受热不均，温差过大而遭到热应力破坏，影响热灰回送装置的安全、稳定运行。
附图说明
32.图1为本发明一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置及方法的剖面示意图；
33.图2为本发明一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置及方法的 a—a结构剖视图；
34.图3为单个小型热态回灰装置的结构示意图；
35.图4为单个小型热态回灰装置的b-b结构剖视图。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，本发明中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”、“设置”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.下面将结合附图对本发明进行进一步详细说明。
40.如图1所示为本发明一种可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置的剖面示意图，可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置包括下降管2、四个结构一致的小型热灰回送装置和侧向风主管路10，各热灰回送装置内布置不同类型和数量的换热面；
41.所述下降管的外墙上开设有四个顶部侧向布风管路1，四个顶部侧向布风管路与下降管的连接处呈十字型排列；四个结构一致的小型热灰回送装置同样呈十字型排列；
42.每个小型热灰回送装置均包括主床、副床、返料管7、布风板17；其中，副床与下降管相连，副床底部设计有倾斜段，倾斜段设计有底部侧向布风管路9；所述主床内设有隔板5，隔板将主床分割为顶部和底部连通的主床二室4和主床一室8，主床一室8和主床二室4内分别布置有第一受热面6和第二受热面14；主床一室8和主床二室4的底部均设置有排渣管
12；所述布风板17位于主床底部，布风板17上设置有风帽11；所述副床底部与主床二室4连通，所述主床一室8与返料管7相连；
43.侧向风主管路10分别与各小型热灰回送装置的底部侧向布风管路9相连；
44.四个结构一致的小型热灰回送装置的返料管7汇合成一条主管路后，再统一返回炉膛。
45.在整个锅炉循环回路中，下降管2与旋风分离器底部出口相通，返料管7与炉膛相通，整体装置与炉膛、分离器等共同构成热灰循环回路。
46.布风板17上布置了风帽11，主床一室8和主床二室4有各自供风管路，在运行时分别独立供风，实现对各自仓室的流量调控，其内部布置的第一受热面6和第二受热面14的管束数量可根据要求具体调整，从而实现在主床内分别针对不同换热温度需要的换热器同时换热。
47.四个小型热灰回送流量控制装置内布置不同数量的第一受热面6和第二受热面14，四个小型热灰回送流量控制装置的返料管7在装置底部先汇合成一条返料主管路后，再连接炉膛。
48.工作时，从旋风分离器分离下来的热灰经过分离器底部出口后，落入下降管2内，根据炉膛床温和蒸汽气温的需要，调整下降管外墙3上开设的四条顶部侧向布风管路1的吹送量，从而调节热灰落入四个小型热灰回送流量控制装置内的具体比例，比如炉膛床温较高，则相应地通过侧向风增加热灰落入布置受热面较多的回送装置内，就可以在充分换热后以低温的形式返回炉膛，有效降低床温。在每个小型热灰回送流量控制装置内，热灰经过下降管2落入副床15内，在副床15底部倾斜段的底部侧向布风管路9的作用下，热灰被吹送流入主床二室4内，在从布风板17上的风帽11中喷出的流化空气的作用下，热灰与第二受热面14进行充分换热，并顺着顶部和底部通路流入主床一室8内，与第一受热面 6换热，最后经过返料口流入返料管7内，四条返料管7最后会汇合在一处，以一条主管的形式将热灰回送至炉膛内，调节床温，并参与下一次物料循环。
49.工作时，每条底部侧向布风管路9内的电动阀门16会根据副床15的落料情况调整开度，从而控制进入各个副床15的吹送风量。
50.装置停止工作后，排渣管12开启，从底部排渣。
51.本发明的可实现床温汽温双调的侧向布风的热灰回送流量控制装置，增加了下降管2 处的顶部侧向布风管路1，可以利用吹送侧向风的形式，调节热灰落入布置不同数量受热面的各个小型热灰回送流量控制装置内的流量，从而有效调节换热量；增加了副床15倾斜段及底部侧向布风管路9，以及布置于其中的电动阀门16和金属筛网13，金属筛网13可有效避免热灰流入管路内堵塞，电动阀门16则可以有效控制开度，调整流入各处副床15 内的吹送风量，进而调节流入主床二室4内的热灰量，结合副床15的倾斜段，热灰可在重力作用和侧向风作用下，顺利进入主床二室4内，与在副床15底部布置向上的流化风相比，本发明的设计可实现既有效调节热灰流量，又防止热灰堆积在松动室，甚至反窜的现象。
52.以上对本发明可调双床防腐蚀外置式高温过热器回灰装置进行了详细介绍，具体阐述了本发明的工作原理、流程和具体特征，以上说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，采用本发明思路而在具体实施中可能会针对本发明的具体实施方式和应用范围进行相应修改。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明
的限制。