專利名稱：一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高溫粉體冷卻領域，提供了一種用于冷卻循環流化床鍋爐排出的高溫灰渣的新型滾筒冷渣機，通過采用消除灰渣“假冷”的措施，使高溫灰渣內外溫度趨于一致，使其得到徹底的冷卻，大大提高冷卻效果。亦可作為能源，環保，冶金，石油，化工等工業領域的工業裝置排出的高溫粉體的冷卻裝置。
背景技術：
循環流化床鍋爐排出的高溫灰渣攜帶大量物理顯熱，如不回收利用就會造成巨大的能量浪費。以火力發電廠循環流化床鍋爐為例，若300MW循環流化床鍋爐底渣排放量為100t/h,將這些灰渣由出爐溫度冷卻到略高于環境的溫度，鍋爐效率可以提高I % 2 %，如設灰渣離開鍋爐時的溫度為1000°C，最終排渣溫度為150°C，則回收的灰渣物理顯熱折 合18190. 37噸標煤/a。組織好高溫灰渣廢熱的回收可以收到非常可觀的經濟效益。經過技術競爭和市場淘汰，目前只剩下流化床冷渣器和滾筒冷渣機兩種。前者是利用流化床原理，在流化床中設置埋管受熱面吸收高溫灰渣的物理顯熱，后者是利用滾筒旋轉使高溫灰渣周期性地接觸滾筒內表面的水冷壁放出物理顯熱。大型循環流化床鍋爐使用的流化床冷渣器對顆粒尺寸十分敏感，一旦顆粒尺寸超過設計尺寸就會造成冷渣器塌床，進而引發鍋爐停爐，經濟損失巨大。因此，滾筒冷渣機得到了迅速的發展，其最大優點是對顆粒尺寸麻痹，只要鍋爐能運行的顆粒都可以在滾筒中進行冷卻。滾筒冷渣機的缺點是傳熱系數低，冷卻能力小，為滿足鍋爐排渣的冷卻要求，必須采用增大傳熱面積的方法，由于受到一系列技術限制，目前常規的做法是加大滾筒冷渣機長度。這不僅造成了鍋爐正常運行及檢修的不便，還可能占用鍋爐島通道，成為安全運行的巨大隱患，同時材料耗量也會隨之增大。現有的滾筒冷渣機有多種型式，如百葉式、多管式、螺旋式等。中國專利網顯示，目前關于流化床鍋爐滾筒冷渣機的專利約有30個左右，這些冷渣器在換熱方式上絕大部分是依靠高溫灰渣與筒壁間的導熱來進行的。部分冷渣機在結構上做出了改進，如徐杰等人的專利《滾筒式冷渣器》(專利號CN 201181175Y)，改變外筒內壁的揚料板結構，使得不與灰渣接觸的換熱面降低到約三分之一；任讓等人的專利《揚料板滾筒冷渣器》(專利號CN201181176Y)，改變了揚料板的結構，將其做成直板或下部彎折型，加大了顆粒物料的翻動程度；曹煦澄等人的專利《高效冷卻滾筒式冷渣器》(專利號CN 200979169Y)，在導渣葉片上設置一根以上的水管，提高了冷卻效果；在套筒式和水冷筒壁的基礎上，這些專利主要是改進揚料板結構，使高溫灰渣隨著滾筒的轉動到達滾筒內較高位置向下拋灑，或者設法在筒內空間增加換熱面來強化換熱。這些專利解決的主要問題包含兩個方面內容第一，解決了灰渣最大限度跟隨滾筒運動問題，即有效延長了灰渣有效傳熱的時間；第二，解決了滾筒冷渣機承壓能力問題。前者主要反映在各種揚料板，后者反映在夾套水冷結構基礎上的水冷壁結構。雖然在結構上做出了各種改進，但灰渣冷卻所依靠的主要還是灰渣顆粒群與筒壁間的導熱。導熱是三種傳熱過程中嚴重依賴于物質物性的一種傳熱過程。與輻射和對流相t匕，導熱熱阻主要顯現在接觸熱阻上，造成導熱的傳熱能力非常有限。對流傳熱可以通過改變流體速度來改善傳熱效果。滾筒冷渣機工作時，總會存在部分筒壁不被灰渣顆粒覆蓋的工作狀態，因此設法增加灰渣對滾筒壁的覆蓋范圍，組織顆粒均勻的對筒壁沖刷將會大大提高換熱效果。劉柏謙的專利《連續雪崩式對流沖刷傳熱滾筒冷渣器》就是基于這一思路設計了新型滾筒冷渣機。由于灰渣溫度不斷下降，依靠輻射力降低顆粒溫度的能力越來越弱。特別是當顆粒溫度低于400°C以后，灰渣攜帶的熱量很難回收，如果靠導熱方式來回收熱量，必然需要非常大的傳熱面積，或者滾筒做的足夠長，盡可能的延長灰渣在滾筒內的冷卻時間。國內冷渣器主要生產廠家在相關學術會議上對產品性能及相應的技術研究等方面的介紹與現有的專利內容是一致的，國內期刊中的相關報道也沒有超出上述專利的技術范圍。由于滾筒冷渣機的誕生地是中國，可以認為其他語言文獻中沒有相關的技術內容。本實用新型提供的一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，是在專利《連續雪崩式對流沖刷傳熱滾筒冷渣器》(申請號20112059376.3)的基礎上，引進“收熱池”裝置，克服了導熱段 出力不足的缺點，從顆粒與器壁間的傳熱機理出發組織顆粒的冷卻過程，將滾筒分為輻射換熱段、對流段和導熱段，根據傳熱機理強化不同階段顆粒與冷卻介質的換熱。導熱段顆粒溫度比較低，主要由顆粒內部導熱和通過外表面的向外傳熱實現逐步降低的動態平衡。由于從循環流化床鍋爐排出的灰渣粒徑很小，通常測量的都是灰渣外表面的溫度，顆粒內部的溫度很難測量，但實際上排到導熱段的灰渣顆粒外表面溫度雖然很低，灰渣顆粒內部溫度卻遠遠高于外表面的溫度，造成“皮冷肉不冷”的“假冷”現象。針對“假冷”現象，在滾筒冷渣機的導熱段引入“收熱池”裝置，在灰渣進入導熱段后，擴大灰渣與滾筒壁的接觸面積，延長灰渣在滾筒內的冷卻時間，使灰渣充分冷卻，達到使灰渣內外溫度趨于一致的目的，同時在滾筒冷渣機的出口處安裝導料板，把經過徹底冷卻的灰渣排出，可有效增大冷卻能力，縮小滾筒長度。同時為廠房讓出檢修和消防通道，消除安全隱患，保障生產正常運行。
發明內容本實用新型的目的是通過在滾筒冷渣機的導熱段引入“收熱池”裝置，在灰渣進入導熱段后起到增加灰渣與滾筒壁的換熱面積，延長灰渣在滾筒內的冷卻時間的雙重作用。最終使灰渣內外溫度趨于一致，灰渣得到充分冷卻，消除“假冷”現象，提供一種冷卻效果更好的高效滾筒冷渣機。技術方案如下I.滾筒結構沿著滾筒軸線方向，一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機分成輻射傳熱段、對流傳熱段和導熱傳熱段。就一個截面看，該冷渣器分成內筒和外筒。外筒是帶有揚料板的膜式水冷壁，揚料板配合螺旋通道組織灰渣顆粒沿滾筒軸線的運動。2. “收熱池”結構針對“假冷”現象本專利在滾筒的導熱段布置了 “收熱池”裝置。灰渣在螺旋導流槽道和揚料板的作用下運動到導熱段時，滾筒外筒直徑忽然變大，因此，滾筒可布置的換熱面增大，對流換熱效果進一步增強，起到了增大換熱面積，延長灰渣與滾筒壁的接觸時間的作用，同時此段布置的揚料板結構與滾筒軸向夾角較小，不利于灰渣排出滾筒，進一步延長灰渣在滾筒內的停留時間，消除灰渣“皮冷肉不冷”的假冷現象。所述的一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，高溫顆粒從進料機構I進入冷渣器，經過輻射換熱段時與膜式水冷壁輻射換熱后，在旋轉滾筒2的帶動下灰渣進入到內外筒間和滾筒內部，然后由揚料板將顆粒導流到凹槽8，與對流段膜式水冷壁交換熱量。在滾筒對流段高溫顆粒不斷沖刷內筒表面，形成顆粒與膜式水冷壁9表面和光管結構10的有效對流，可增強總體換熱效果。在滾筒導熱段，低溫灰渣進入收熱池裝置，滾筒直徑增大，灰渣隨滾筒轉動一段時間后，在后面推進灰渣，導料板3和排料板6的共同作用下到達顆粒出口后，依靠重力排出滾筒。冷卻水從入口 4進入，經過滾筒吸收熱量后從出口 5匯集，且依靠旋轉接頭把冷卻水入口管、出口管與旋轉滾筒連接起來。本實用新型提供的一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機主要分為輻射換熱段、 對流段和導熱段。以實施例I為例，輻射段以顆粒與壁面間的輻射換熱為主，該段內筒為鼠籠式光管結構7，外筒為膜式水冷壁結構。對流段通過布置與軸向成一定夾角的揚料板推進顆粒向排渣口前進，促成顆粒與水冷表面之間的對流換熱，可有效提高冷卻能力。導熱段引入收熱池裝置，克服傳統冷渣器靠導熱方式冷卻灰渣出力不足的缺點。與現有技術相比，本實用新型的優點是I、從高溫顆粒與器壁傳熱機理出發組織傳熱過程，將滾筒分為輻射換熱段、對流段和導熱段。與現有滾筒冷渣機相比，重點強化了輻射傳熱和顆粒與器壁間的對流換熱，完善了導熱段出力不足的缺點，針對每一段的換熱機理，采取了最有利于換熱方式的措施，可有效增大冷卻能力；2、巧妙布置了導熱段的收熱池裝置，滾筒長度不變的前提下，增大了滾筒的換熱面積，延長灰渣在滾筒內的冷卻時間。3、根據灰渣溫度的變化，和每種換熱方式需要的最佳換熱條件，分別在滾筒冷渣機的輻射段，對流段，導熱段布置不同高度，不同種類，至少兩種樣式的揚料板，增強冷卻效果。4、相同體積前提下，可顯著增加有效傳熱面積，提高裝置的吸熱能力；5、在輻射換熱段，充分利用高溫粉體的輻射特性和輻射減弱特性來增大顆粒與壁面之間的輻射換熱量；6、由于強化了傳熱效果，滾筒前段直徑不變的前提下可縮小滾筒長度，節約材料。同時可為廠房讓出檢修通道，消除安全隱患，保障生產正常運行。7、由于明顯提高了傳熱系數并增加了傳熱面積，延長了灰渣停留時間，因此可以有效提高灰渣處理量。
圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖I中筒體的A-A斷面圖(輻射段剖面)；圖3是圖I中筒體的B-B斷面圖(對流段剖面)；圖4是圖I中筒體的C-C斷面圖(導熱段剖面)；[0029]圖5是圖I中筒體的B向視圖(左視圖)；圖6是圖I中筒體的C向視圖(右視圖)；圖中1.進料機構，2.旋轉滾筒，3.導料板，4.冷卻水人口，5.冷卻水出口，6.排料板，7.鼠籠式光管結構，8.凹槽9.膜式水冷壁，10.光管結構。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型進行說明。實施例I :設計參數灰渣溫度850°C，冷卻到150°C一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機長4. 5m，水冷外筒直徑I. 2m，內筒有效直徑0. 8m ;福射換熱段長I. 5m,沿外筒圓周布置45根水冷管,直徑50mm,兩管中心線夾角為 8°，且兩管之間用5mm厚鋼板焊接形成膜式壁，同時在該膜式壁的水冷管上焊接5mm厚直角形鋼板肋片來加強顆粒與壁面間輻射換熱，方向垂直管壁；在對流換熱段，沿內筒圓周共布置48根水冷管，每個凹槽壁上均勻布置九根，同樣每兩根水冷管間焊接5mm厚鋼板作為對流換熱肋片，內筒共設有3個凹槽，凹槽深0. 3m,凹槽邊緣設置承灰片承接外筒揚料板拋撒的顆粒，同時該段的外筒膜式壁水冷管上焊接5mm厚下部彎折鋼板做為揚料板，彎向與滾筒旋轉方向相同。導熱換熱段長lm，，外筒直徑I. 7m，沿外筒圓周布置60根水冷管，直徑50mm，兩管中心線夾角為8°，且兩管之間用5mm厚鋼板焊接形成膜式壁。本實用新型的核心概念是在滾筒的導熱段布置“收熱池”裝置，增大滾筒與灰渣的換熱面積，強化對流換熱效果，延長灰渣在滾筒內的冷卻時間。任何基于本實用新型思路的實施方式，均屬于本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，其特征在于滾筒冷渣機沿軸向分成輻射換熱段、對流段和導熱段。
2.根據權利要求I所述一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，其特征在于導熱段引入收熱池裝置，即增大導熱段外筒直徑，筒內布置導料板(3)和排料板(6)協助排料。
3.根據權利要求I所述一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，其特征在于分別在滾筒冷渣器的輻射段，對流段，導熱段布置不同高度，不同種類，至少兩種樣式的揚料板。
4.根據權利要求I所述一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，其特征在于就一個截面看，滾筒冷渣機分成內筒和外筒，外筒是帶有揚料板的膜式水冷壁。
專利摘要一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機，用于循環流化床鍋爐的高溫灰渣冷卻過程。該裝置沿著滾筒軸向主要分為輻射換熱段、對流段和導熱段。本實用新型提供的一種旨在消除灰渣“假冷”的滾筒冷渣機從顆粒與器壁間的傳熱機理出發，分別組織輻射段，對流段，導熱段顆粒的冷卻過程，特別是通過引進“收熱池”裝置，克服了傳統冷渣機在灰渣低溫段出力不足的缺點，可有效增大裝置的冷卻能力，提高滾筒冷渣機出力，縮小滾筒長度，可為鍋爐島讓出被冷渣機占據的檢修通道。
文檔編號F23C10/24GK202561733SQ20122010198
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者劉柏謙 申請人:劉柏謙