一种循环灰冷却排放装置的制作方法

本发明属于循环流化床(cfb)技术领域，特别涉及一种循环灰冷却排放装置。

背景技术：

循环流化床技术是一种清洁、高效的锅炉技术，它具有燃料适应性强、污染物排放低、燃烧效率高、负荷调节快等特点。与煤粉炉相比，循环流化床的优势体现在：(1)适应几乎所有煤种，包括劣质煤、煤泥、矸石等煤粉炉无法燃烧的燃料；(2)流化床锅炉低床温运行使得二氧化硫和氮氧化物等污染物排放较低，尤其是nox，在温度较低时只有燃料型nox产生，几乎没有热力型和快速型nox产生；(3)循环流化床内物料处于流化状态，保证了在低床温和粗粒径煤的情况下燃烧效率很高，未燃尽的小颗粒煤经分离器和返料器重新进入炉膛进一步燃烧，进一步提高燃烧效率。近年来国家能源政策不断向清洁能源倾斜，同时环保要求越来越严格，循环流化床技术正好能满足上述要求，因此在国内推广速度较快。目前循环流化床锅炉的容量最大已达600mw，1000mw的超超临界流化床锅炉正在研发中。

目前，国内循环流化床锅炉普遍存在的一个问题是实际的入炉煤质常常低于设计煤种，主要体现在发热量较低、灰分较高上，有些电厂的入炉煤发热量甚至大大低于设计煤种。这就造成了流化床锅炉实际运行中给煤量高于设计值、炉内循环灰量增加。长期运行会出现较为严重的问题，主要体现在下面几点。

1.炉内循环灰量过大会造成床温明显下降，某些cfb锅炉的床温会降低到800℃以下，对炉内燃烧效率会产生很大影响，进一步导致主蒸汽和再热蒸汽温度下降，影响汽轮机发电效率。

2.循环灰量增加将加重排渣、除尘、分离器等设备的负担，长期超负荷运行将导致上述设备加速磨损老化、检修维护周期缩短、运行效果无法达到设计值等问题的出现。

3.锅炉燃烧效率降低、除尘器和分离器等设备功效下降后，锅炉污染物排放将显著增加，特别是烟气中的氮氧化物和粉尘浓度，将进一步加重脱硝和除尘系统的负担，增加运行成本。

因此，在cfb锅炉燃用高灰分劣质煤时保持炉内合理的灰浓度是非常重要的。目前对于cfb锅炉循环灰量过大的处理办法主要有以下几种。

1.增加外置床。外置床是一个放置在回料器下部的流化床式换热器，部分循环灰进入外置床后被冷却排放。外置床的优点是出力大、换热效果好、余热可再利用，还可以通过外置床把部分循环灰输送到炉膛内来调节床温。但外置床的缺点也很明显：结构复杂、空间占用大、投资较大。上述缺点使得外置床在如今的cfb机组中已经很少使用。

2.调节返料量。通过减小高压流化风机的风量来减小循环灰返料量，可有效地缓解床温降低程度，部分130t/h以下的小流化床机组仍在采用这种方法。返料量减小后，循环灰势必在分离器内堆积，当堆积到一定程度后容易发生“塌灰”，严重影响锅炉运行稳定性，不推荐采用。

3.直接排放。通过事故排灰管把循环灰直接排放到地面上，简单便捷。但高温循环灰易对人造成伤害，扬尘会造成锅炉房内环境恶劣，特别是大机组的排放量巨大，很难及时处理。此方法一般只在需要紧急排灰的情况下采用。

由此可见，目前cfb锅炉采用的调节炉内循环灰浓度的方法都有较为明显的缺点。外置床法虽然效果明显，但系统复杂，投资较高，占用场地面积较大；通过高压流化风机调节返料量的方法原理简单，但存在很高的运行风险，一旦操作不慎将导致“塌灰”的严重后果；把循环灰直接排放的方法简单易行，不过存在高温烫伤和扬尘等隐患，且会增加搬运工作量。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种循环灰冷却排放装置，可实现将高温循环灰高效冷却后安全排放，具有结构简单、冷却效果好、操作简便、控制精确、运行安全等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种循环灰冷却排放装置，包括冷却器，在所述冷却器的顶端设置有竖直的落灰管，内部设置有若干竖直排布的管道，底端设置有循环灰出口，循环灰出口下方设置有水冷螺旋绞龙输送机，循环灰依靠自身重力由落灰管进入，经管道由循环灰出口进入水冷螺旋绞龙输送机，所述冷却器的下方连接冷却水入口，上方连接冷却水出口，冷却水在冷却器内由下向上冲刷所述管道的外壁，为循环灰降温，从冷却水出口排出。

通过调节水冷螺旋绞龙输送机的转速来控制循环灰下落速度，进而控制循环灰出口的温度。

所述落灰管上设置有手动阀门一、气动阀门一和热电偶一；所述循环灰出口设置有热电偶四，所述水冷螺旋绞龙输送机的输送线路上设置有热电偶五。

所述冷却水入口的管路上设置有手动阀门二、电动调节门、热电偶二和流量计，所述冷却水出口的管路上设置有手动阀门三和热电偶三。

所述冷却器的上部为锥台形状，中部为柱状，下部为循环灰出口，循环灰出口为倒置的锥台形状。

所述冷却器的上部与中部之间设置有上孔板，所述上孔板上的孔与管道的上端连接，所述冷却器的中部与下部之间设置有下孔板，所述下孔板上的孔与管道的下端连接。

所述循环灰出口有两个，并列设置，两个出口均连接到水冷螺旋绞龙输送机上，使循环灰下落更均匀。

所述管道采用外螺旋鳍片管，以增加换热面积。

所述水冷螺旋绞龙输送机配备变频控制系统，通过变频控制系统调节螺旋绞龙的输送量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.冷却效果好。本系统在设计上采用多项先进技术保证换热效果，确保循环灰被冷却到安全温度后排放，具体如下：(1)合理设计冷却器结构，水在冷却器内以8-10m/s的速度冲刷循环灰管道，提高对流换热系数；(2)循环灰管道采用外螺旋鳍片管，增加换热面积十几倍到几十倍，大大增加换热量；(3)冷却器下部设计两个出灰口，使循环灰排放更均匀，避免出现“中间快，四周慢”的情况；(4)采用水冷螺旋绞龙输送机，在螺旋绞龙内对循环灰进行二次冷却，进一步加强冷却效果。

2.结构简单。本系统利用循环灰自身的重力自然下落，与外置床相比，本套系统除螺旋绞龙输送机外无其它机械部件和装置，减少了故障点和维护检修工作量。螺旋绞龙输送机采用封闭式输送，与传统刮板输送机相比，体积更小，结构更紧凑，更易于现场布置。

3.操作便利、控制精确。本系统利用调节螺旋绞龙转速来调节系统出力，操作简单便利。实际运行中可根据螺旋绞龙的进灰温度来调节螺旋绞龙的转速，转速调节范围0-50hz，控制非常精确。

4.系统内安装流量计、压力表、温度计等多种测量元件，随时监控循环灰温度、水温、水量等关键参数，设置相应的报警和保护逻辑控制，使系统安全运转。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是冷却器内部管道布置示意图。

图3是图2中孔板的a向透视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1和图2所示，一种循环灰冷却排放装置，包括冷却器1，冷却器1的上部为锥台形状，中部为柱状，下部为倒置的锥台形状。其中，冷却器1的顶端设置有竖直的落灰管2，内部设置有若干竖直排布的管道3，底端设置有循环灰出口4，循环灰出口4下方设置有水冷螺旋绞龙输送机5。

冷却器1的上部与中部之间设置有上孔板81，上孔板81上的孔与管道3的上端连接，冷却器1的中部与下部之间设置有下孔板82，下孔板82上的孔与管道3的下端连接。

上孔板81和下孔板82的结构如图3所示，在板上分布有若干孔。

管道3采用外螺旋鳍片管，以增加换热面积。循环灰出口4有两个，并列设置，两个出口均连接到水冷螺旋绞龙输送机5上，使循环灰下落更均匀。水冷螺旋绞龙输送机5配备变频控制系统，并入锅炉dcs系统之中，设置温度报警和启停保护逻辑控制，通过变频控制系统调节螺旋绞龙的输送量。

落灰管2上设置有手动阀门一21、气动阀门一22和热电偶一23，循环灰出口4设置有热电偶四41，水冷螺旋绞龙输送机5的输送线路上设置有热电偶五51。冷却水入口6的管路上设置有手动阀门二61、电动调节门62、热电偶二63和流量计64，冷却水出口7的管路上设置有手动阀门三71和热电偶三72

循环灰依靠自身重力由落灰管2进入，经管道3由循环灰出口4进入水冷螺旋绞龙输送机5，冷却器1的下方连接冷却水入口6，上方连接冷却水出口7，冷却水在冷却器内由下向上冲刷管道3的外壁，为循环灰降温，从冷却水出口7排出。

本发明可通过调节水冷螺旋绞龙输送机5的转速来控制循环灰下落速度，进而控制循环灰出口4的温度。

本发明的具体工作过程如下：

循环灰由落灰管2进入，在冷却器1的上部存放。冷却器1的上部是一个密闭空间，与冷却器1的中部通过上孔板81连接，中部与下部通过下孔板82连接。在冷却器1的中部，孔板连接多个竖直放置的管道3，循环灰从这些管道3中下落，同时冷却水在管道3外由下向上冲刷，进行换热。循环灰出口4处采用“裤衩型”设计，循环灰通过两个“裤腿”进入水冷螺旋绞龙输送机5。落灰管2上设置有手动阀门一21、气动阀门一22和热电偶一23。冷却水入口6的管路上设置有手动阀门二61、电动调节门62、热电偶二63和流量计64，冷却水出口7的管路上设置有手动阀门三71和热电偶三72。电动调节门62的作用是调节冷却水水量，水量越大，冷却器1内水流速度越快，冷却效果越好。在循环灰出口4设置有热电偶四41，水冷螺旋绞龙输送机5的输送线路上设置有热电偶五51，用来监测循环灰温度。所有测量元件信号和螺旋绞龙的启停控制均接入锅炉dcs系统，根据监测信号(冷却水量、循环灰温度等)对螺旋绞龙的启停设置警告和保护，在冷却水量过小或循环灰温度过高时强制停止螺旋绞龙，起到保护设备的作用。

根据上述结构，本发明的操作步骤如下：

1.启动前进行设备检查，确保冷却水管道和循环灰管道通畅、确保各手动阀和电动阀灵活可调、确保测量元件显示数值准确、确保水冷螺旋绞龙输送机正常运行。启动前要确保所有阀门关闭。

2.打开冷却水入口和出口处的手动阀门，将入口处的电动调门调节到合适位置。从冷却水管上的流量计和热电偶观察，确认冷却水已接通。

3.启动水冷螺旋绞龙输送机并调节至适当的转速，同时接通螺旋绞龙的冷却水。

4.依次打开落灰管手动阀门和气动阀门，高温循环灰落下，可从落灰管、循环灰出口、螺旋绞龙出口等位置的热电偶观察到热灰下落和冷却情况。

5.螺旋绞龙、链斗机等设备的安全温度是150℃，运行时需观察相应温度点，确保循环灰在安全温度范围内。一旦出现超温情况，需尽快做出相应调整(增加冷却水量或降低螺旋绞龙转速)。