一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统

技术领域

本发明涉及一种物料分配系统，更具体一点说，涉及一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统，属于热能工程应用技术领域。

背景技术

外置流化床换热器是高参数循环流化床锅炉的关键部件之一，但是其具有如下缺点；1)外置流化床被动参与物料分配，仅能与旋风分离器一对一进行物料分配，不能一对多，不能主动分配物料量，完全被动接受分离器分离下来的物料，受分离器分离效率影响大；2)传统外置床换热器为单级返料结构，传统外置床空腔体积小，仅能布置少量受热面(对流式换热器)，必须配合炉膛内屏式受热面，才能满足物料热平衡的要求，不能够单独满足物料热平衡的吸收，对于物料降温作用不明显；3)外置流化床空腔体积小，物料堆积高度矮，返料量不足时，受热面容易爆露在烟气中，容易被返料灰冲刷磨损，在腐蚀性气氛中亦容易被高温腐蚀；4)当受热面布置在外置床输送床中时，物料流速高，受热面下部迎风面容易被冲刷磨损。5)蒸汽参数调节手段单一，仅能通过蒸汽侧进行喷水减温调节。6)低负荷时，受热面容易过烧，受热面使用寿命短。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明提供具有个分离器可以对多个外置流化床进行物料分配、结构简单、使用寿命提高等技术特点的一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统，包括炉膛，所述炉膛上端至少连通有一个旋风分离器，所述旋风分离器下端连通在上层返料器松动床上，所述上层返料器松动床下方连通有上层返料器输送床，所述上层返料器输送床包括多个独立的一号腔室，每个一号腔室均连通有分料单元，所述分料单元均与炉膛下端连通；

所述分料单元包括独立的二号空腔和三号空腔，所述二号空腔、三号空腔内均设有外置松动床以及位于外置松动床内的对流换热器；所述二号空腔通过外置输送床自下而上与炉膛下端连通，所述三号空腔通过外置溢流床自上而下与炉膛下端连通。

优选的，所述外置输送床包括纵向设置的一号送料通道，所述一号送料通道的底部为进料端，所述一号送料通道的顶部为出料端，所述一号送料通道的顶部与炉膛下端连通，所述一号送料通道的底部与二号空腔内的外置松动床连通。

优选的，所述外置溢流床包括纵向设置的二号送料通道，所述二号送料通道的顶部为进料端，所述二号送料通道的底部为出料端，所述二号送料通道的底部与炉膛下端连通，所述二号送料通道的顶部与三号空腔连通，且二号送料通道的顶部高度高于三号空腔内的对流换热器的高度。

优选的，所述二号送料通道的顶部延伸有朝向三号空腔内倾斜的挡板以实现将三号空腔内物料高效引到二号送料通道内流至炉膛。

优选的，所述二号送料通道的出料端设有往下倾斜的坡道以避免二号送料通道的出料端处积料。

优选的，位于所述炉膛内的一号送料通道外壁往下倾斜设置以避免一号送料通道的出料端以及外壁积料。

优选的，所述旋风分离器出口端设有倾斜的挡板以实现将物料高效流向上层返料器松动床。

优选的，所述炉膛连接有用于送风的一号管路，所述一号管路上连接有调节风门、一次风机；

优选的，所述外置输送床的一号送料通道以及二号空腔内的外置松动床均连通有二号管路，所述二号管路上连接有调节风门，两个所述二号管路汇集后连接有外置床返料风机。

优选的，所述上层返料器松动床、上层返料器输送床均连接有三号管路，所述三号管路上连接有调节风门，所述三号管路汇集后连接有上层返料器返料风机。

有益效果：运行时通过风机风量，风压及风门开度的调整，可以使得物料和热量的分配达到理想的效果，同时，亦可增加蒸汽侧的减温器的手段，减轻蒸汽侧负荷调整的压力；一个旋风分离器可以对应多个外置流化床分配物料，且能主动分配物料量；结构简单，操作容易；分料单元包括独立的二号空腔和三号空腔，且均单独设计有对流换热器(受热面)，使得受热面能够多增加面积且能够实现受热面完全埋入物料内，对物料降温效果佳，能满足物料热平衡的要求，保障炉膛温度稳定在一定的区间。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明A-A处剖视图。

图3是本发明B-B处剖视图。

图4是本发明C-C处剖视图。

1-炉膛；2-旋风分离器；3-上层返料器松动床；4-上层返料器输送床；5-对流换热器；6-外置床松动床；7-外置床输送床；8-外置床溢流床；9-一次风机；10-外置床返料风机；11-上层返料器返料风机；12-调节风门；13-分料单元；14-二号空腔；15-三号空腔。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1-4所示为一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统的具体实施例，该实施例一种用于外置流化床换热器的流态化调控物料分配系统，包括炉膛1，所述炉膛1上端至少连通有一个旋风分离器2，所述旋风分离器2下端连通在上层返料器松动床3上，所述上层返料器松动床3下方连通有上层返料器输送床4，上层返料器松动床3和上层返料器输送床4构成上层返料器；

所述上层返料器输送床4包括多个独立的一号腔室，每个一号腔室均连通有分料单元13，多个分料单元13间构成一个外置床整体。所述分料单元13均与炉膛1下端连通；所述分料单元13包括独立的二号空腔14和三号空腔15，所述二号空腔14、三号空腔15内均设有外置松动床6以及位于外置松动床6内的对流换热器5；本申请创造性的实现之一：二号空腔14通过外置输送床7自下而上与炉膛1下端连通，以及三号空腔15通过外置溢流床8自上而下与炉膛1下端连通。如图1所示采用两个旋风分离器2配置三个分料单元13，实现一个旋风分离器2可以对多个外置流化床(分料单元13)进行物料分配，由于上层返料器松动床3为一个整体腔室，且上层返料器松动床3与具有多个独立的一号腔室的上层返料器输送床4连通，再通过多个独立的一号腔室实现与多个分料单元13连通，解决了目前技术上一个外置流化床仅能与旋风分离器一对一进行物料分配，不能一对多，不能主动分配物料量等技术缺陷。

工艺流程/原理：流化床锅炉的炉膛1燃烧的高温烟气携带的大量物料，经过旋风分离器2分离后，进入上层返料器松动床3，上层返料器松动床3为一个腔室，其内物料可自由流动，上层返料器输送床4内设置有隔墙，可以实现在上层返料器输送床4内形成多个独立的一号腔室，隔墙起到分隔物料的作用，隔墙数量可根据实际需求进行设置，如图1所示为本申请中一种方式：采用了两块隔墙分隔成三个一号腔室。通过调整上层返料器松动床3和/或上层返料器输送床4的风量，从而调整进入外置床松动床6和/或外置床输送床7内的物料量，具体是由三号管路、调节风门12、上层返料器返料风机11实现调整风量。外置床(分料单元13)内设置有外置松动床6、外置输送床7，外置溢流床8。

其中，外置松动床6仅起到维持床料流动的作用，内部物料流速极低，对受热面(对流换热器5的表面)不会产生磨损。外置输送床7中物料流速高，但物料流速高的外置输送床7与受热面(对流式换热器5)完全隔开，通过调整外置输送床7的风速来调整流经受热面的物料量，具体是由二号管路、调节风门12、外置床返料风机10实现调整风量，达到调整换物料与受热面换热量的作用。本申请中受热面(对流式换热器5)位于外置松动床6内，可以完全埋在物料里面，起到隔绝腐蚀性烟气的作用，也可起到缓冲物料下落时冲刷的作用。本申请中另一个创新在于：当出现过多的物料时，过多的物料可以通过外置溢流床8返回炉膛1内，使得外置床内床料总量维持稳定，具体是三号空腔15中对流换热器5上方的物料堆积高于二号送料通道上端的进料口时，可以逐渐通过二号送料通道进入炉膛1，朝向三号空腔15内倾斜的挡板可以实现将三号空腔15内物料高效引到二号送料通道内流至炉膛1。

本申请中外置床(分料单元13)内的受热面可为省煤器，过热器，对流换热器或者再热器等，本申请中优先选择为对流换热器5，受热面间可并联亦可串联。当采用过热器且串联时，过热器之间可设置减温器，用来调节蒸汽温度，物料进行降温后进入炉膛1中用于给炉膛1降温以实现稳定炉膛1温度在一个区间内。

图1为本发明整体结构示意图，旋风分离器2将大量物料分离下来，进入上层返料器松动床3，上层返料器松动床3为一个腔室，上层返料器松动床3与上层返料器输送床4相连，上层返料器输送床4分为不同的腔室，各腔室之间设置有隔墙。外置床输送床7和外置床溢流床8之间亦设置有隔墙，即二号空腔14和三号空腔15独立设计，其中，外置床输送床7和外置床溢流床8可根据实际需求进行数量和大小的调整，如图1所示，每个分料单元13中采用两个外置床输送床7和外置床溢流床8。

图2为图1中A-A处剖视图(上层返料及外置床换热返料的流程图)。炉膛1内燃料燃烧产生的高温烟气携带着大量循环物料进入旋风分离器2，旋风分离器2将大量物料分离下来，细颗粒及烟气进入尾部受热面，分离下来的物料进入上层返料器松动床3，经过层返料器输送床4的分配后进入外置床(分料单元13)内与对流换热器5进行热量交换后，经过外置床松动床6及外置床输送床7返回炉膛1，一次风机9用于支持炉膛1内的物料流化及用于支持燃烧；外置床返料风机10配合调节风门12用于支持外置床(分料单元13)内外置床输送床7和二号空腔14的物料流化及输送；上层返料器返料风机11配合调节风门12用于支持上层返料器(上层返料器松动床3、上层返料器输送床4)内的物料流化及输送。调节风门12用于调整管路阻力，来起到分配返料器及外置床不同区域风量的作用。

图3为图1中B-B处剖视图(上层返料及外置床溢流的流程图)。炉膛1内燃料燃烧产生的高温烟气携带着大量循环物料进入旋风分离器2，旋风分离器2将大量物料分离下来，细颗粒及烟气进入尾部受热面，分离下来的物料进入上层返料器松动床3，经过上层返料器输送床4的分配后进入外置床内与对流换热器5进行热量交换，当物料高于外置床围堰(即二号送料通道上端的进料口)，超出外置床所需物料量时，则通过外置床溢流床8不经过换热直接返回炉膛内，已维持外置床内的床料量稳定，一次风机9用于支持炉膛内的物料流化及用于支持燃烧；外置床返料风机10用于支持外置床内的物料流化及输送；上层返料器返料风机11用于支持上层返料器内的物料流化及输送，调节风门12用于调整管路阻力，来起到分配返料器及外置床不同区域风量的作用。

图4为发明C-C处剖视图(上层返料器及外置床返料器的腔室划分图)，介绍同上述图3介绍一致。

本发明中：1、通过调节返料风系统，提供具有可主动调节物料分配；

2、一个旋风分离器可以对多个外置流化床(分料单元)进行物料分配；

3、外置床内的空腔大(具体是分料单元内的二号空腔和三号空腔单独设计，空腔大)，提供的受热面充足，可完全满足流化床锅炉物料热平衡的吸收；

4、受热面位于外置床松动床内，可以实现完全埋在返料灰里面，隔绝腐蚀性烟气，高温腐蚀轻，物料磨损小；

5、受热面的蒸汽(管路介质)侧可以并联或者串联连接，串联时，可通过喷水减温和物料量双重手段调整蒸汽参数；

6、低负荷时，由于物料覆盖在受热面上管子亦不会过热，受热面使用寿命长。

优选的实施例方式，所述外置输送床7包括纵向设置的一号送料通道，所述一号送料通道的底部为进料端，所述一号送料通道的顶部为出料端，所述一号送料通道的顶部与炉膛1下端连通，所述一号送料通道的底部与二号空腔14内的外置松动床6连通。所述外置溢流床8包括纵向设置的二号送料通道，所述二号送料通道的顶部为进料端，所述二号送料通道的底部为出料端，所述二号送料通道的底部与炉膛1下端连通，所述二号送料通道的顶部与三号空腔15连通，且二号送料通道的顶部高度高于三号空腔15内的对流换热器5的高度。

外置输送床7、外置溢流床8设计，使得物料变化灵活性高，既可以使得外置床内床料总量维持稳定，也开始实现物料的快速流动。

优选的实施例方式，所述二号送料通道的顶部延伸有朝向三号空腔15内倾斜的挡板以实现将三号空腔15内物料高效引到二号送料通道内流至炉膛1。所述二号送料通道的出料端设有往下倾斜的坡道以避免二号送料通道的出料端处积料。位于所述炉膛1内的一号送料通道外壁往下倾斜设置以避免一号送料通道的出口以及外壁积料。

优选的实施例方式，所述旋风分离器2出口端设有倾斜的挡板以实现将物料高效流向上层返料器松动床3。

优选的实施例方式，调节风门12、一次风机9、外置床返料风机10、上层返料器返料风机11、一号管路、二号管路、三号管路间构成了调节返料风系统，其中，一次风机9、外置床返料风机10、上层返料器返料风机11均为风机。

所述炉膛1连接有用于送风的一号管路，所述一号管路上连接有调节风门12、一次风机9；所述外置输送床7的一号送料通道以及二号空腔14内的外置松动床6均连通有二号管路，所述二号管路上连接有调节风门12，两个所述二号管路汇集后连接有外置床返料风机10。所述上层返料器松动床3、上层返料器输送床4均连接有三号管路，所述三号管路上连接有调节风门12，所述三号管路汇集后连接有上层返料器返料风机11。

最后，需要注意的是，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。