锅炉用滚筒冷渣器的制作方法与工艺

本发明涉及锅炉底渣冷却和余热回收设备。更具体而言，本发明涉及例如循环流化床锅炉(CFB)的重要辅机设备冷渣器，其优选适用于渣量较大、冷却水水压高的大负荷锅炉机组的底渣冷却。

背景技术：
随着CFB锅炉大型化的快速发展、燃煤煤质变差等原因，锅炉排渣量不断增大，这对锅炉重要的辅机设备冷渣器的换热能力和输送能力提出了更高的要求。同时，大型化也带来了系统水压的增高，这要求冷渣器除了冷渣能力提高之外，还需要能够承受更高的冷却水压力。目前，国内市场应用较多的是夹套式滚筒冷渣器。该种冷渣器是通过热渣与水夹套壁面接触进行传热的。当热渣在筒体内部时，大部分热渣堆积在筒体底部，渣的流动性较差，这样渣与渣之间、渣与筒壁之间的对流传热效果较差，其整体传热性能也较差。其筒体夹套为承压部件，当水压较大、筒体直径较大时，夹套壁板厚度增大，钢材耗量增大。与其它结构的滚筒冷渣器相比，在相同的筒体直径和筒体长度的情况下，其传热能力差，且承压能力低，整机性价比低。在现有技术中，多管式冷渣器也是滚筒冷渣器的一种，其缺点包括，在管程内会走渣，并且受进料方式、单管输送能力较低、管内易堵渣等等限制，整机输送能力低，应用范围狭窄，并且不适宜于较大负荷机组的使用。

技术实现要素：
本发明旨在克服和解决现有技术的上述技术缺陷，以及其它的技术问题。本发明的目的之一是提供一种适合大负荷CFB机组使用的滚筒冷渣器，其能够承受更高的冷却水水压工况要求，并能够将更多的热渣冷却至较低的温度，以使渣更适宜于不耐高温的普通机械设备的输送和储存。根据本发明的一优选实施例，本发明创造性地在管筒(13)内采用了顺流和逆流结合的冷却模式，改善了优于现有技术的冷却方式所带来的冷却效果；并且采用了在中心水管(11)内实现逆流冷却而在管排(19)实现顺流冷却的模式，这样既避免了中心水管(11)如采用顺流冷却而在进渣侧承受的可能造成不良后果的过度热冲击（例如结构变形、焊缝裂纹、漏水等），而且也能够使得管排(19)内的冷却进水的温度不至于过低而导致在进渣侧的过度温差造成的不利后果，例如结构变形、焊缝裂纹等等。更具体而言，根据本发明，提供了一种锅炉用滚筒冷渣器，包括：筒体(4)，所述筒体(4)的轴向两端分别与进渣通道(1)、出渣箱体(6)连接；用于驱动所述筒体(4)的驱动装置(3)；位于所述筒体(4)一端的旋转接头(7)；和布置在所述筒体(4)内的叶片(16)，其中，所述筒体(4)包括：圆柱体形的管筒(13)，所述管筒(13)包括多个水管(14)；进水集箱(20)、出水集箱(21)和中心水管(11)，其中，所述管筒(13)的两端分别与所述进水集箱(20)和出水集箱(21)连通；布置在所述管筒(13)内部而将所述管筒(13)分成多个腔体的多组管排(19)，每组管排(19)包括多个水管(14)，其中所述每组管排(19)分别与所述管筒(13)和所述中心水管(11)连接。根据本发明的另一方面，所述进水集箱(20)和出水集箱(21)均布置在所述出渣箱体(6)一侧，使得所述管筒(13)的进水端和出水端均在所述出渣箱体(6)一侧分别与所述进水集箱(20)和出水集箱(21)相连通。根据本发明的另一方面，所述管筒(13)的水管(14)自所述出渣箱体(6)一侧沿着管筒(13)的轴向朝所述进渣通道(1)一侧延伸并折返回到所述出渣箱体(6)一侧。根据本发明的另一方面，所述管筒(13)的水管(14)一段内的水流方向与热渣在所述管筒(13)内的轴向运动方向同向，另一段内的水流方向与热渣在所述管筒(13)内的轴向运动方向反向。根据本发明的另一方面，在所述管筒(13)的内壁和所述管排(19)上均设置有叶片(16)。根据本发明的另一方面，所述中心水管(11)穿过所述旋转接头(7)。根据本发明的另一方面，所述管排(19)的进水端设置在所述进渣通道(1)一侧或其附近，并且所述管排(19)的出水端设置在靠近所述出渣箱体(6)一侧或其附近。根据本发明的另一方面，在所述管排(19)内的水流方向与热渣在所述管筒(13)内的轴向运动方向同向。根据本发明的另一方面，在所述管排(19)的水管(14)两端各设有集水管(23)，其中一个集水管(23)设置在所述管排(19)的进水端并与所述中心水管(11)相连通，另一集水管(23)设置在水管(14)的出水端并且选择性地与出水集箱(21)连通。根据本发明的另一方面，所述管筒(13)、管排(19)和中心水管(11)与所述进水集箱(20)和出水集箱(21)连通成一个完整的水路。根据本发明的另一方面，所述多组管排(19)选自2组、3组、4组、5组、6组、7组、8组、9组或10组管排(19)。根据本发明的另一方面，所述驱动装置(3)包括电机(9)和减速机(5)。根据本发明的另一方面，所述管筒(13)包括多个与水管(14)间隔布置的板条(15)，并且/或者所述管排(19)包括多个与水管(14)间隔布置的板条(15)。本发明还披露了一种循环流化床锅炉(CFB)，其包括根据本发明所述的锅炉用滚筒冷渣器。根据本发明的一优选实施例，换热面可采用许多小直径的水管(14)，从而可以承受更高的水压压力；在内部设置的管排(19)既可以增加换热面积，又可以提高对流换热效果，可以大幅提升整机的换热能力。在本发明中，滚筒冷渣器可包括筒体(4)、进渣通道(1)、出渣箱体(6)、驱动装置(3)、旋转接头(7)等件。在本发明中，冷渣器可通过驱动装置(3)中的电机(9)提供动力，可通过链条传动，带动筒体(4)转动。热渣在筒体(4)内部与筒体内部有一定旋向的叶片(16)接触，并由叶片(16)提供向前输送的推力，输送至筒体(4)外部。在本发明中，热渣可与筒体(4)壁面接触，热通过辐射方式或由水管(14)管壁通过热传导方式直接传递给冷却水。在本发明中，筒体(4)可为圆形筒状结构，包括管筒(13)、多组管排(19)、辅助管件(17)、叶片(16)组成。进水集箱(20)、出水集箱(21)。管筒(13)与管排(19)均可由许多小直径的水管(14)与板条(15)间隔布置连接而成。管筒(13)可围成一个圆形腔体，每组管排(19)可形成一块直板片状的结构体。辅助管件(17)可布置于筒体(4)的回转中心。管排(19)在其沿着管筒(13)径向方向的两端可分别与管筒(13)、辅助管件(17)连接。管排(19)可将筒体(4)分成一个多腔的结构。管筒(13)、管排(19)、辅助管件(17)可通过进水集箱(20)、出水集箱(21)连接成一个连通的水路。在本发明中，整个换热面，包括管筒(13)的水管、管排(19)的水管、辅助管件(17)的管径均可设计为较小，且承受内压。这种结构在承受高的水压工况要求时，可以使用更低的管壁厚度的钢管。钢管厚度的降低减小了整个筒体(4)的钢材重量，设备运转时可以使用更低的电能消耗，同时也可提高筒体(4)和轮系等件的使用寿命，降低使用和维护成本。如目前国内较大的CFB机组，300MW、600MW机组，水压一般在2.5MPa～4MPa之间，与夹套式冷渣器相比，该种冷渣器管壁厚度可以为其承压壁板厚度的1/3，而电机(9)功率则可减小3～10kW。在本发明中，筒体(4)内可增设管排(19)，换热水管(14)的数量增加，换热面积增大；筒体(4)可为分腔结构，热渣可以分散在多个腔体内，这样热渣的堆积密度降低；热渣可随筒体(4)转动，在每个腔体的管筒(13)壁面、两组管排(19)壁面间连续地流动，这样，热渣与冷渣、渣与壁面间接触频率加快，且换热时间增长，对流换热效果提高。以上几个因素，使得冷渣器整体换热能力得到大幅提高，换热能力不低于同等规格的夹套式冷渣器的换热能力的1.5倍。在本发明中，筒体腔体空间可以更大，截面面积例如是多管式冷渣器输送管(例如管径较大的管为例)截面面积的20多倍，因此不会产生堵渣的现象。附图说明通过结合以下附图阅读本说明书，本发明的特征、目的和优点将变得更加显而易见，附图说明如下。图1是根据本发明的一实施例的锅炉用滚筒冷渣器的示意性结构图。图2是图1所示实施例的轴向剖面结构图。图3是图1所示实施例的K向视图。图4是图1所示实施例的A-A径向剖面图。图5是本发明的一种管筒的N向视图，该视图显示了该管筒的水管的延伸走向和水流方向。图6是本发明的一种管排的示意图，显示了该管排的水管的延伸走向和水流方向。图7是图1所示实施例的管筒的剖面图。图中标号注释：(1)进渣通道；(3)驱动装置；(4)筒体；(5)减速机(5)；(6)出渣箱体；(7)旋转接头；(8)弹性支撑；(9)电机；(10)链条；(11)中心水管；(12)托轮；(13)管筒；(14)水管；(15)板条；(16)叶片；(17)辅助管件；(18)链轮；(19)管排；(20)进水集箱；(21)出水集箱；(22)托圈；(23)集水管。具体实施方式下面将结合附图来更详细地描述本发明的以非限制性的方式给出的一些实施例。但是，以下所述仅是举例说明和描述一些优选实施方式。本领域技术人员完全可以理解，其它一些类似的或等同的实施方式同样也可以用来实施本发明，因此也属于本发明的范围内。根据本发明的一优选实施例，如图1所示，滚筒冷渣器包括筒体(4)、进渣通道(1)、出渣箱体(6)、驱动装置(3)、旋转接头(7)，等等。根据本发明的一优选实施例，驱动装置(3)可包括电机(9)、减速机(5)，如图1-3所示。在图1中，筒体(4)外部轴向两侧套装两个托圈(22)，托圈(22)支撑于底部支座的四个托轮(12)之上。筒体(4)的中部可套装链轮(18)。筒体(4)的轴向两端可与进渣通道(1)与出渣箱体(6)密封连接。筒体(4)的出渣口端可通过例如集水箱而与旋转接头(7)相连。图1所示的冷渣器可通过驱动装置(3)中电机(9)提供动力，通过链条(10)传动，带动筒体(4)中部的链轮(18)转动，从而带动整个筒体(4)转动。根据本发明的一优选实施方式，热渣可由进渣通道(1)而进入筒腔，在筒体(4)的转动和重力作用下和螺旋叶片(16)的引导下，沿叶片(16)的槽道向出渣箱体(6)端移动，并从出渣箱体(6)流出筒体(4)的外部。根据本发明的一优选实施例，筒体(4)为圆形筒体(4)的结构，包括管筒(13)、三组管排(19)、辅助管件(17)、叶片(16)、进水集箱(20)、出水集箱(21)，例如图4－5所示。管筒(13)的筒身可由多根水管(14)与板条(15)间隔布置而连接围成。管筒(13)的水管(14)端部连接集水母管（或集水箱），从而形成一个容渣的腔体。根据一优选实施例，水管(14)与板条(15)可以通过焊接，例如埋弧焊而连接。根据一优选实施例，板条(15)优选在连接部位呈现与水管(14)的圆筒外形相匹配的互补的内凹弧形形状，以便最大化与水管(14)钎焊连接后的热接触面积，实现最大程度地提高焊接强度以及改良水管(14)的热传导效果。如图2、图6－7所示，例如，管筒(13)的一端，优选在冷渣器的出渣口一端，布置有进水母管和出水母管。例如，每根水管(14)由出渣口端开始，一端接入进水集箱(20)，然后延伸至沿管筒(13)筒身轴向布置的进渣口端，在进渣口端折回并返回出渣口端，另一端在出渣口端接入出水集箱(21)，这样就形成了一条完整的水循环回路。辅助管件(17)可包括中心水管(11)，它优选布置于筒体(4)的回转中心，也是水的主通路，优选是进水通路之一。根据本发明的一优选实施例，中心水管(11)优选布置成沿轴向延伸穿过旋转接头(7)。在管排(19)的水管(14)两端可设有两个集水管(23)，其中一个集水管(23)设置在水管(14)的进水端与中心水管(11)相连通，另一集水管(23)则可设置在水管(14)的出水端并且可选择性地与出水集箱(21)连通。管排(19)可由水管(14)与板条(15)连接而成。水管(14)和板条(15)在同一平面上间隔排列并连接，水管(14)的两端可连接有集水管(23)，这样便可组成一片管排(19)。例如，该三组管排(19)的径向（即沿圆筒形管筒(13)的径向方向）两端可分别与管筒(13)、中心水管(11)相连，从而将筒体(4)分成一个三个独立腔体的结构。当然，本领域技术人员可以理解，管排(19)可以为任意的多组，包括但不限于2、3、4、5、6、7、8、9组，等等，从而可根据需要将筒体(4)分隔成任意多个独立的腔体，这些腔体每个都构成单独的由相应管排(19)和相应管筒(13)的部分构成的换热分区，从而可在冷渣器整体尺寸不变的情形下大大提高换热效率和换热能力。这些都属于本发明的保护范围。根据本发明，如图2所示，优选的是，进水集箱(20)和出水集箱(21)均布置在出渣箱体(6)一侧，这样布置的好处包括，既可以优化冷却效果，又可以避免过度热冲击造成的不利后果，例如水管变形、水管裂纹或较短的使用寿命，等等。根据另一实施例，进水集箱(20)和出水集箱(21)可同时布置在进渣通道(1)一侧。或者，进水集箱(20)和出水集箱(21)也可分别布置在筒体(4)的相反的两侧。根据本发明，管筒(13)、管排(19)、辅助管件(17)可通过进水集箱(20)、出水集箱(21)连接成一个连通的水路。根据本发明的一优选实施例，管筒(13)、管排(19)，或者管筒(13)和管排(19)这二者的壁面上，均可布置叶片(16)。优选的是，叶片(16)安装后的轨迹可形成螺旋线的轨迹。这种叶片(16)对渣具有良好的输送功能。根据本发明的一优选实施例，尽管附图中未详细示出，出于改善安全或强度的需要，可在筒体(4)外部设有例如铁制或钢制的外筒体。这对于本领域技术人员是显而易见且易于理解的，并且对本发明的基本构思和技术效果没有实质性影响。以上结合附图和优选实施例对本发明进行了详细的描述。但是，本领域技术人员应当理解，以上所述仅仅是举例说明和描述一些具体实施方式，对本发明的范围，尤其是权利要求的范围，并不具有任何限制。本发明的保护范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的任何其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的技术特征，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同技术特征，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。