[發明專利]一種流化床鍋爐排渣熱能回用的系統和方法

無效

• 申請號: 201110280718.7
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102506412A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 周巖梅;張瓊;許兆義;劉偉富;姚曉飛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: F22D1/36
• 分類號: F22D1/36;F23L15/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及流化床鍋爐技術領域，具體涉及一種流化床鍋爐排渣熱能回用的系統和方法。

背景技術

煤矸石是目前排放量最大的工業固體廢棄物之一，具有低揮發分、高灰分、低熱值和難燃燒等特點。煤矸石是煤礦在建井、開拓掘進、采煤和煤炭洗選過程中排出的含炭巖石，是煤礦建設、生產過程中伴生的廢棄物。煤矸石一般占原煤產量的15％～20％，目前我國堆積總量已經達到40億噸。

流化床燃燒技術是近二十幾年逐漸發展起來的新型燃燒技術。它具有燃燒適應性好，可燃用矸石、爐渣、煤泥等劣質燃料，可采用爐內脫硫，氮氧化物排放量低等諸多優點，是目前國家鼓勵發展的爐型。隨著流化床鍋爐技術的發展，流化床燃燒低熱值、高灰份燃料的優勢得到充分體現，逐漸成為低熱值燃料的主流爐型。在燃燒低熱值燃料的流化床鍋爐中，尤其是在摻燒或純燃燒煤矸石發電的循環流化床鍋爐中，由于燃料的灰分含量很高，一般在40％以上，因此鍋爐的排渣量很大。以某臺摻燒煤矸石、平均入爐灰分約為40％的75t/h中溫中壓流化床燃煤鍋爐為例，每天的排渣量接近90噸。由于流化床鍋爐的排渣的溫度較高，一般在800～900℃，因此，鍋爐排渣的熱能回用成為燃燒高灰份燃料的流化床機組節能降耗的重要手段之一。

目前流化床燃煤電廠的排渣冷卻方式主要是采用風冷、水冷、風冷和水冷聯合等三種方式。風冷式冷渣器是利用高壓冷空氣對鍋爐排渣進行流化和冷卻，其優點是傳熱效率高，加熱后的空氣可以作為二次風送入爐膛助燃，缺點是能耗高、空氣量大、管道磨損厲害、設備故障率高等。由于其能耗很高，雖然排渣熱能得到部分回用，但是從總體經濟平衡上來說，節能的效益并不好，在排渣量比較大的情況下，甚至不節能。因此，應用風冷式冷渣器的電廠并不是很多。水冷式冷渣器是目前流化床電廠應用最多的冷渣器形式，比較常用的如水冷滾筒式冷渣器、水冷多管式冷渣器等。水冷式冷渣器是利用低溫水對鍋爐排渣進行冷卻，其優點是設備結構簡單，故障率低、維護方便，能耗很低，缺點是設備體積較大、傳熱效果相對較差、對大塊渣的冷卻效果較差等。目前，采用絕大多數采用水冷式冷渣器的流化床電廠，冷渣器的冷卻水源為工業水水源，冷渣器的出水直接或者間接排掉，排渣的熱能沒有或者并沒有充分的利用。少部分電廠用除鹽水作為冷渣器的水源，用來加熱鍋爐的給水。在實際運行過程中，由于鍋爐給水和排渣量不是很匹配，冷渣器的出水溫度很難控制，造成冷渣效果不是很好，同時熱能的有效回用率也不是很高。

發明內容

本發明的目的在于提出一種流化床鍋爐排渣熱能回用的方法和系統，通過該方法和系統可以充分的回用流化床鍋爐的排渣熱能，有效地提高鍋爐機組的整體效率，降低煤耗；同時還可以提高空氣預熱器進口的空氣溫度，有效地降低空氣預熱器的低溫腐蝕。

根據本發明，提供一種流化床鍋爐排渣熱能回用系統，該系統包括冷渣器、汽機凝汽器、除氧器、至少一級汽機抽汽回熱裝置以及空氣預加熱器，該系統利用低壓抽汽為所述空氣預加熱器、除氧器以及至少一級汽機抽汽回熱裝置加熱，所述至少一級汽機抽汽回熱裝置通過管路依次連接，所述汽機凝汽器的第一凝結水出口通過管路與所述冷渣器的冷卻水進口連接，所述冷渣器的冷卻水出口通過管路與所述至少一級汽機抽汽回熱裝置之一的出水管路連接，所述汽機凝汽器的第二凝結水出口通過管路與所述至少一級汽機抽汽回熱裝置的第一級汽機抽汽回熱裝置的進水口連接，所述至少一級汽機抽汽回熱裝置的最后一級汽機抽汽回熱裝置的出水口通過管路與所述除氧器的進水口連接。

優選地，所述冷渣器為水冷表面式冷渣器。水冷表面式冷渣器其工作原理為鍋爐排出的熱渣和冷卻水通過金屬壁面分隔開來，互相不直接接觸；熱渣通過熱傳導、對流和輻射等傳熱方式把熱量首先傳遞給金屬壁面，然后金屬壁面主要通過導熱和對流的傳熱方式把熱渣傳遞的熱量再傳遞給冷卻水，這樣就實現了熱渣的水冷卻。水冷表面式冷渣器具有冷卻水不受污染、干式排渣、設備結構相對簡單、故障率低等特點。常用的水冷表面式冷渣器為水冷滾筒式冷渣器、水冷多管式冷渣器、水冷移動床式冷渣器等多種形式，其中以水冷滾筒式冷渣器最為常見。在鍋爐熱排渣的冷卻水為汽機的凝結水并且冷渣器的出水要返回到鍋爐給水系統中去的情況下，必須要保證熱渣冷卻水不能被污染，所以需要采用水冷表面式冷渣器。