流化床锅炉冷渣器的类型及开发方向

供热热源

流化床锅炉冷渣器的类型及开发方向

刘洪龙,　商桂新,　张少锋

(济南锅炉集团有限公司,山东济南250023)

摘　要:　对各种流化床锅炉冷渣器的结构及特点进行了分析,探讨了冷渣器的开发方向。

关键词:　流化床锅炉;　冷渣器;　灰渣

中图分类号:T U995 文献标识码:B 文章编号:1000-4416(2008)05-0A01-02

Types of Flu i d i zed Bed Bo iler A sh Cooler and Its D evelop m en t D i recti on

L IU Hong 2l ong,　SHANG Gui 2xin,　ZHANG Shao 2feng

Abstract:　The structure and characteristics of different kinds of fluidized bed boiler ash coolers are analyzed,and the devel opment directi on of the ash coolers is discussed . Key words:　fluidized bed boiler;　ash cooler;　ash

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冷渣设备的发展历程六五、七五期间,国家将流化床锅炉灰渣的冷却与综合利用列入国家重点科技攻关项目,旋转筒式、气力输送式、立式分配板逆流式、流化床冷渣器相继问世并投入运行,还研制出一批有价值的实验装置,如Z 形密孔板式冷渣器、渣封式冷渣器、百叶窗式冷渣器等

[1]

。20世纪90年代后,我国为了环境保

护、节约能源和综合利用资源,积极推广洁净煤技术,流化床锅炉在以燃烧劣质煤为主的基础上,迅速发展为燃烧多种煤种,容量越来越大,35～130t/h 级循环流化床锅炉的技术业已成熟,并向更大容量发展。因此,对冷渣器的技术经济性的要求也越来越高,对性能良好的冷渣器的需求量也在增长。国内虽有螺旋式冷渣器和旋转筒风水冷式冷渣器产品供应,但用户反映不理想。

2　冷渣器的类型2.1　作用

流化床锅炉的灰渣冷却主要目的是利用灰渣余热,提高锅炉热效率。主要作用为:加热锅炉给水,作为省煤器;预热空气,作为空气预热器;利用余热干燥煤,利于破碎与筛分;回收余热制备生活热水。

2.2　类型

①　单管水套式冷渣器

单管水套式冷渣器在冷渣管和溢流管外面加设一层水套,作为省煤器。这是较原始,也是结构较简单的一种冷渣器。它的传热面积小,传热系数低,灰渣在冷渣器中停留时间短,冷却效果差,一般只能使灰渣温度降低100～200℃。

②　搁管式冷渣器

可作为省煤器。在溢流口下搁置许多锅炉钢管,水从管内流过,灰渣在管间流过。水被加热后送至锅炉的给水系统。锅炉钢管有横向、竖向两种布

置方式,横向布置时的传热系数为27.2W /(m 2

・K ),可使灰渣温度由800℃左右降至400℃左右;

竖向布置时的传热系数为28.14W /(m 2

・K ),灰渣

温度可降至380℃左右。这种冷渣器体积大,消耗钢材多,冷却效果不理想。

③　螺旋(绞笼)式冷渣器

20世纪70年代,许多流化床锅炉由在用的链

条锅炉改装而成,一般都沿用原来的螺旋出渣机冷却流化床锅炉的溢流渣,但效果不理想,而且螺旋叶片易磨损,还出现卡死等现象。后来进行了改进,例

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10A ・第28卷　第5期2008年5月

煤气与热力

G AS &HE AT

Vol .28No .5May 2008

如把中心轴改用钢管制造,外壳设置水夹套,采用水冷却,螺旋叶片改用耐磨材料等。

灰渣在螺旋式冷渣器中停留时间较短,为了延长灰渣停留时间,只有降低绞笼转速,加长绞笼长度。绞笼的受热面积有限,传热系数低,虽然进行了改进,但螺旋式冷渣器的冷却效果仍不理想,冷却后的灰渣温度仍在350℃左右。在高温下运转的绞笼常出故障,螺旋叶片与中心轴之间的焊接部分应力集中,绞笼的磨损严重,运行中常出现卡死现象。④　旋转筒式冷渣器

旋转筒式冷渣器是一个支撑在托轮装置上成

4°～7°倾角的旋转筒,以1～10m in -1

的转速旋转,由单独的电机带动。筒体直径为900～1600mm ,长度为5000～9000mm 。灰渣由高位端进入筒内,从低位端排出。在筒体内,冷却空气与灰渣的流向相反。旋转筒式冷渣器出现于20世纪70年代,最初为风冷,作为空气预热器。由于灰渣温度降低有限,发展为水冷却或风冷却。在筒壳外设置水套,水被加热后送入锅炉给水系统。为了提高冷却效果,有的筒体内加设螺旋圈,有的加设抛撒板等,形成了系列产品。旋转筒式冷渣器的主要优点是生产能力调节范围大,操作较方便、稳定。但体积大而重,填充系数小,转速低,传热系数不高,实际运行的冷却效果与理论有一定的差距。由于存在转动部件,机械故障不可避免。

⑤　气力输送式冷渣器

20世纪70年代,浙江大学进行了溢流渣的负压气力输送试验。利用送风机,将质量流量为435kg/h 、温度为769℃的溢流渣送入直径为250mm 、长为7m 的气力输送管道内,最后经水封重力沉降室对溢流渣进行分离。试验结果是灰渣温度降至130℃。被加热的空气从风室经风帽送入沸腾床

内,风量为1733m 3

/h,管道阻力为314Pa 。气力输送系统运行稳定,输送量大,清洁卫生,自动化程度高。但耗电量较高,管道与设备易磨损。

⑥　立式分配板逆流式冷渣器

在一个立式筒体内,沿高度方向布置一组分配板,灰渣由上而下通过分配板播撒往下流动,空气由下往上流动,与灰渣逆向直接接触。灰渣被冷却至200℃左右,空气被加热到350℃左右。

⑦　流化床冷渣器

一般流化床冷渣器的传热系数要高于前述的几

种冷渣器。对于流化床冷渣器,不但已进行过大量

的试验研究和应用,而且还研制出多种型号的流化

床冷渣器[2]

。流化床冷渣器的冷却效果好,钢材消耗少,只有旋转筒式冷渣器的1/6。无转动部件,机械故障少。缺点是耗电量较高,磨损较大。

3　冷渣器的开发方向

①　合理确定灰渣余热利用目标

灰渣余热的主要用途为加热锅炉给水、预热空气和干燥煤。流化床锅炉冷渣器应将冷渣回收、加热锅炉给水和预热空气功能设计为一个整体。对于在用的流化床锅炉,可以根据用户情况选择合理方案进行技术改造。一般地,没有安装空气预热器的,应首先考虑将冷渣器用于预热空气;已安装空气预热器的,如果空气预热温度很低,可以利用冷渣器回收的余热进行补充;若不需要补充,冷渣器就应考虑作为省煤器利用。由于水的冷却效果优于空气,宜采用水冷和风冷结合的冷却方式。几种传热性能比较好的冷渣器,都有热空气产生,将带尘的热空气送回流化床锅炉布风板下的风室并进入床内,可以改善流化质量,提高燃烧效率。

②　冷渣器的合理设计方案提高传热系数。由于冷渣器只能安装在锅炉下面,空间很有限,因此只有传热系数较高的冷渣器才能在有限的空间内满足对传热面积的要求。采用传热系数较高的材料,可降低整体造价。运行稳定、安全、可靠。由于冷渣器的工作环境恶劣,应尽量设计转动部件少、磨损小的冷渣器。应尽可能让冷却空气参与燃烧,提高锅炉燃烧效率。设计耗电量低的冷渣器。无粉尘污染,环境清洁。易于实现自动化与智能化,应配自动排渣装置。参考文献:

[1]　毛鸿禧.沸腾锅炉[M ].长沙:湖南科技出版社,

1978.

[2]　刘焕彩.流化床锅炉原理与设计[M ].武汉:华中理

工大学出版社,1988.

作者简介:刘洪龙(1977-　),　男,　山东德州人,　

工程师,　学士,　从事锅炉的设计研究工作。

电话:(0531)85974222转6515

E -ma il:shangguixin@

收稿日期:2007-12-05;　修回日期:2008-01-03

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20A ・第28卷　第5期

　煤气与热力

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