[实用新型]一种旨在消除灰渣“假冷”的滚筒冷渣机

说明书

技术领域

本实用新型属于高温粉体冷却领域，提供了一种用于冷却循环流化床锅炉排出的高温灰渣的新型滚筒冷渣机，通过采用消除灰渣“假冷”的措施，使高温灰渣内外温度趋于一致，使其得到彻底的冷却，大大提高冷却效果。亦可作为能源，环保，冶金，石油，化工等工业领域的工业装置排出的高温粉体的冷却装置。

背景技术

循环流化床锅炉排出的高温灰渣携带大量物理显热，如不回收利用就会造成巨大的能量浪费。以火力发电厂循环流化床锅炉为例，若300MW循环流化床锅炉底渣排放量为100t/h，将这些灰渣由出炉温度冷却到略高于环境的温度，锅炉效率可以提高1％～2％，如设灰渣离开锅炉时的温度为1000℃，最终排渣温度为150℃，则回收的灰渣物理显热折合18190.37吨标煤/a。组织好高温灰渣废热的回收可以收到非常可观的经济效益。

经过技术竞争和市场淘汰，目前只剩下流化床冷渣器和滚筒冷渣机两种。前者是利用流化床原理，在流化床中设置埋管受热面吸收高温灰渣的物理显热，后者是利用滚筒旋转使高温灰渣周期性地接触滚筒内表面的水冷壁放出物理显热。

大型循环流化床锅炉使用的流化床冷渣器对颗粒尺寸十分敏感，一旦颗粒尺寸超过设计尺寸就会造成冷渣器塌床，进而引发锅炉停炉，经济损失巨大。因此，滚筒冷渣机得到了迅速的发展，其最大优点是对颗粒尺寸麻痹，只要锅炉能运行的颗粒都可以在滚筒中进行冷却。滚筒冷渣机的缺点是传热系数低，冷却能力小，为满足锅炉排渣的冷却要求，必须采用增大传热面积的方法，由于受到一系列技术限制，目前常规的做法是加大滚筒冷渣机长度。这不仅造成了锅炉正常运行及检修的不便，还可能占用锅炉岛通道，成为安全运行的巨大隐患，同时材料耗量也会随之增大。

现有的滚筒冷渣机有多种型式，如百叶式、多管式、螺旋式等。中国专利网显示，目前关于流化床锅炉滚筒冷渣机的专利约有30个左右，这些冷渣器在换热方式上绝大部分是依靠高温灰渣与筒壁间的导热来进行的。部分冷渣机在结构上做出了改进，如徐杰等人的专利《滚筒式冷渣器》(专利号CN 201181175Y)，改变外筒内壁的扬料板结构，使得不与灰渣接触的换热面降低到约三分之一；任让等人的专利《扬料板滚筒冷渣器》(专利号CN 201181176Y)，改变了扬料板的结构，将其做成直板或下部弯折型，加大了颗粒物料的翻动程度；曹煦澄等人的专利《高效冷却滚筒式冷渣器》(专利号CN 200979169Y)，在导渣叶片上设置一根以上的水管，提高了冷却效果；在套筒式和水冷筒壁的基础上，这些专利主要是改进扬料板结构，使高温灰渣随着滚筒的转动到达滚筒内较高位置向下抛洒，或者设法在筒内空间增加换热面来强化换热。这些专利解决的主要问题包含两个方面内容：第一，解决了灰渣最大限度跟随滚筒运动问题，即有效延长了灰渣有效传热的时间；第二，解决了滚筒冷渣机承压能力问题。前者主要反映在各种扬料板，后者反映在夹套水冷结构基础上的水冷壁结构。

虽然在结构上做出了各种改进，但灰渣冷却所依靠的主要还是灰渣颗粒群与筒壁间的导热。导热是三种传热过程中严重依赖于物质物性的一种传热过程。与辐射和对流相比，导热热阻主要显现在接触热阻上，造成导热的传热能力非常有限。对流传热可以通过改变流体速度来改善传热效果。滚筒冷渣机工作时，总会存在部分筒壁不被灰渣颗粒覆盖的工作状态，因此设法增加灰渣对滚筒壁的覆盖范围，组织颗粒均匀的对筒壁冲刷将会大大提高换热效果。刘柏谦的专利《连续雪崩式对流冲刷传热滚筒冷渣器》就是基于这一思路设计了新型滚筒冷渣机。由于灰渣温度不断下降，依靠辐射力降低颗粒温度的能力越来越弱。特别是当颗粒温度低于400℃以后，灰渣携带的热量很难回收，如果靠导热方式来回收热量，必然需要非常大的传热面积，或者滚筒做的足够长，尽可能的延长灰渣在滚筒内的冷却时间。